工程機械產品智能化的技術選擇

隨著信息技術與工業技術的高度融合，網絡、計算機技術、信息技術、軟件與自動化技術的深度交織產生新的價值模型，在制造領域，這種資源、信息、物品和人相互關聯的“虛擬網絡-實體物理系統”，被稱為“工業4.0”。

基于“工業4.0”的智能化技術

美國于2011年6月和2012年2月相繼啟動了《先進制造業伙伴計劃》和《先進制造業國家戰略計劃》，實施“再工業化”；德國政府確定的面向2020年的國家戰略，在2013年4月的漢諾威工業博覽會上發布《實施“工業4.0”戰略建議書》；而我國政府也提出了《中國制造2025》的戰略。

其實，對于工程機械來說，工業4.0最重要的是分散生產，要完成三個階段的轉變。一是生產由集中向分散的轉變，二是產品由大規模趨同性生產向規模化定制生產轉變，三是由客戶導向向客戶全程參與的轉變。這三個過程和以往我國的工業發展的理念不同，未來要發生徹底改變。

將工業4.0的理念放到工程機械行業，就是把虛擬網絡和產品的設計、制造、使用、維修連接起來，貫穿產品的全生命周期。簡而言之就是利用數字網絡進行數字化和一體化生產。

我國工程機械產業發展現狀

我國工程機械行業技術創新能力比較強，但同時也存在著很多問題。比如說，對工程機械產業來說，現在主要的問題是主配分離，造成關鍵零部件缺失。另一個主要問題是過度競爭，造成基礎研究不足，產業戰略規劃滯后。在工程機械產品方面，最主要的問題是關鍵零部件缺失。造成這個問題的原因是我們的基礎研究做得不足，最終導致的結果是產品和市場機制不夠健全。

以挖掘機為例，主機要達到一種性能，需要對液壓泵和閥提出怎樣的設計要求？國內制造商沒有做過這方面的研究。因此，我們的產品載荷性能差、匹配不合理、作業效率低、關鍵零部件依賴進口。從技術現狀來講，我國工業生產目前處在全球產業的中低端，在達到工業4.0之前，我們必須把工業2.0和3.0的課補上，最后才能夠實現真正的工業4.0。因此，從技術現狀來看，中國工程機械產業實現工業4.0的路徑首先應該是數字化。利用數字化技術，快速解決產品性能的障礙，是中國工程機械產業智能化發展的必修課。

產品智能化關鍵：一體化設計

提高工程機械產品的技術，包括開發新產品，最終目的是產品質量的提升。產品質量提升技術的難題可以歸結為：多工況（動態性），多能態（機電液），難量化（參數耦合）對待以上難題，一般情況下是按照保守系統，把載荷和干擾作為外部載荷看待，這種方式行不通，我們應該建立一個包括載荷和干擾在內的半開放的系統，從理論上構成更加復雜的、合理的系統，這樣就形成了機、電、液一體化設計的概念。

10年前我們做了針對挖掘機的工程研發，如今已基本做完。這個評價系統可以將挖掘機所有的參數放進去進行評價。評價之后，挖掘機結構件上所有的能量分布都可以看到，閥的開口可以隨便設計。目前已經向一些有關企業提供了類似的定制化的平臺。我們計劃設計開發一個平臺，能夠進行整機和部件、部件與部件之間的匹配，包括進行未來的系列化研究、產品研究、標準化研究、載荷譜構建等。通過簡單的虛擬樣機和真實物理實驗交互，實現所有整機和部件參數的表達，以及智能化的提升。