心之所系 力所能及——訪華中科技大學機械科學與工程學院李斌教授

本刊記者/Reporter 譚弘穎/TAN Hongying

李斌：1958年4月出生,華中科技大學機械科學與工程學院教授博導、教授。制造裝備數字化國家工程研究中心常務副主任、國家數控系統工程技術研究中心常務副主任、中國機電一體化技術應用協會副理事長兼數控技術應用分會理事長、中國人工智能學會智能制造專業委員會主任委員、中國機械工程學會自動化專業委員會常務委員、中國高校制造自動化研究會副理事長兼秘書長。

主要從事數控裝備與技術、制造裝備智能化技術等領域的科研和教學。先后主持了國家973項目課題、國防973課題、國家自然科學基金、國防預研、國家863、國家重大專項、廣東省部產學研重大專項等10多項。先后獲教育部科學技術進步一等獎，湖北省科技進步一等獎，中國機械工業科學技術一等獎，國家科技進步二等獎。先后作為主編、副主編出版了《數控技術》、《光機電一體化手冊》、《數控加工技術》、《數控技術》、《機械加工工藝師手冊》、《數字控制機床》等專著。2010年，他參與了由中國機械工程學會組織編寫、中國科學技術出版社出版，傾注了包括19名兩院院士在內的100多名專家的心血，橫跨中國機械工程技術11個領域的《中國機械工程技術路線圖》，是其中智能制造裝備一節的主筆。在國內外權威期刊上發表論文40余篇，發明專利30多項。

始建于1952年的華中科技大學機械學科與工程學院大師輩出，人才濟濟。近日，本刊記者有幸采訪到了華中科技大學李斌教授。

李斌教授學于斯，教于斯，并樂于斯。一談起智能制造技術，身兼中國人工智能學會智能制造專業委員會主任委員的他，認為之所以接受本刊的采訪就是因為他覺得有義務、有責任去為之宣傳、去做點力所能及的事。

熱點即難點

什么是智能化技術？李教授認為，就比如現在我們用的手機——智能機，這就是“產品+系統+網絡”。從各個經濟時代的特征上分析，智能化技術體現在“不在于生產什么，而在于怎樣生產、用什么生產”。智能化技術的應用在各個領域都有，如汽車、航空航天、機器人等行業。在制造業，制造裝備正處于由數字化向智能化轉變的重要時期，假如說在工業化發展的初期是體力延伸的話，那么在現代則是腦力延伸——知識是一種可持續性發展戰略資源，以其活躍性引領著制造技術走向智能化的發展方向。

歐、美、日等在上世紀八、九十年代提出了智能制造的概念。而在我國，據李教授介紹，最早提出此概念的是華中科技大學楊叔子院士。上世紀80年代末，“智能模擬”列入國家科技發展規劃的主要課題；鑒于智能制造在先進制造技術中的重要地位及在制造自動化中所具有的重要作用，1994年國家自然科學基金委員會啟動了國內第一個重點項目“智能制造技術基礎”由華中理工大學（現華中科技大學）楊叔子教授領銜聯合清華大學、南京航空航天大學、西安交通大學、天津大學共同承擔，開展了智能制造基礎理論、智能化單元（IMC）技術、智能機器人以及智能質量保證監測與診斷技術方面的研究。

2010年10月，國務院發布的《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》中明確了要加大培育高端裝備制造產業等七大戰略性新興產業，這促進了我國智能制造裝備產業的迅速發展。我國的智能制造裝備產業初具規模，2009年產業銷售額達到3000億元以上；也取得了一批重點產品成果，如高速精密加工中心、重型數控鏜銑床、百萬千瓦超臨界火電機組等等；涌現出一批智能制造裝備骨干企業，如沈陽機床、大連機床、三一重工、華中數控等。

當然，我國的智能制造技術發展也不都是順風順水。在經歷了初期的發展后，速度漸漸放緩，其中最主要的原因就是與此相關基礎理論和技術彼時并不完善。另外，我國的智能制造裝備產業有著自主創新能力薄弱、高附加值的高端制造裝備基本依賴于進口、未能擺脫高損耗和低效率的窘境等缺點，但即使是這樣，因為這塊工作開展得比較早，始終有一批人在堅持、一直在做，正因為如此，使得我國的智能制造相關研究及產業有了今天的基礎。

泛用亦好用

智能制造在現代制造業中應用廣泛，主要包含產品智能設計、加工過程智能監控、產品在線智能測量、機器故障智能診斷、制造系統的知識處理與信息處理、制造系統的智能運行管理與決策等方面。機床，作為加工制造業的“工作母機”，目前正在不斷向智能化邁進。

談起智能制造技術在機床領域的應用。李教授指出，如Smart Machine中的主軸保護系統、智能熱控制等，加工參數的智能優化與選擇，加工過程自適應控制，智能化交流伺服驅動裝置，主動維護技術，網絡化監控、維護與管理，加工導航技術，智能安全保護技術，智能化熱變形的處理，智能振動抑制技術，智能負載監控技術，刀矢平滑技術等。

李斌教授為此舉了兩個例子。第一個，是關于自適應控制技術，即能根據機床加工負荷的變化自動實時調整加工參數，可在保證機床和工件安全的情況下大幅提高加工效率。這種技術就是模擬經驗豐富工人師傅加工經驗（智能）對加工過程進行控制的智能化技術，他特別適合毛坯不均勻的大型零件的加工控制，如在某電機有限公司三峽電站水輪發電機的大型葉片的加工，采用該技術后加工時間從4h縮短至3h，效率提升25%；換刀次數從原先的10次，減少為8次，效率提升20%。第二個，則是關于刀矢平滑技術。在五軸加工中，由于刀矢的突變，從而導致加工品質變差、時間變長。通過模擬有經驗刀具軌跡規劃人員處理加工軌跡的經驗（智能）自主對刀矢變化的平滑處理，可以縮短加工時間、其提升可達40%，改善加工表面處理。

助力又給力

談到智能制造技術的未來發展趨勢，李斌教授從智能制造技術體系做了介紹。他認為，這個體系主要是由一些共性技術體現，如感知與測控網絡技術、機器學習與制造知識發現技術、面向制造的綜合推理技術、基于制造資源的圖形化建模與仿真技術以及智能全息人機交互技術等。在這些技術的基礎上，由此延伸出智能制造裝備、智能制造系統以及智能制造服務。

智能制造裝備是具有感知、決策、執行等功能的機器、儀表的統稱，典型的如智能機床、智能機器人。這是先進制造技術、數字控制技術、現代傳感技術以及智能技術深度融合的結晶。從實時感知向視覺感知，從性能預測到智能維護，從工藝規劃到智能編程，從智能伺服驅動到智能數控，這都是其發展方向。

智能制造系統是由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統，其最終目標是從以人為決策核心的人機和諧系統向以機器為主體的自主運行轉變。從系統動態建模與重構到系統自組織再到可重構系統實時動態運控，從制造資源智能化、物流監控與自動化到制造執行系統的智能化，從企業信息集成到智能企業管理，從信息/物流/資金/生產計劃集成管理到供應鏈智能管理，從安全綠色流程制造到智能流程制造，這是其發展方向。

制造服務則是指產品服務和生產性服務，采用智能技術提高服務狀態/環境感知，服務規劃、決策和控制水平，提升服務質量，擴展服務內容等。從服務狀態感知裝置互聯到傳感運動控制集成，從工業產品服務系統的即插即用到工業產品服務系統的智能運控，從生產性服務的智能搜索與匹配到智能跟蹤、調度與協同交互，從制造資源的即插即用與物聯網到可視、可控，從服務表達與即插即用到集成與共享共創，這是其發展方向。

2012年，國家出臺的《“十二五”高端裝備制造業產業發展規劃》制定的目標是，到2015年，銷售收入達到1萬億元，國民經濟重點產業所需高端智能裝備及基礎制造裝備國內市場占有率達到50%；2020年銷售收入達到2萬億元，國內市場占有率達到70%。

在“十二五”期間乃至更長一段時期內，智能制造裝備將是國家推動工業經濟轉型升級，發展高端裝備制造的重點任務，這也是我國從制造大國到制造強國必須跨越的一道坎。相信，隨著越來越多的有識之士對智能制造技術的重視，上述提到的目標將順利完成，乃至更好。