神舟智通智能移動(dòng)裝備與市場(chǎng)同行

● 文 |北京星達(dá)科技發(fā)展有限公司 王熙 鞠興全 周平來

一、引言

神舟智通智能移動(dòng)裝備是北京衛(wèi)星制造廠有限公司旗下北京星達(dá)科技發(fā)展有限公司（簡(jiǎn)稱“星達(dá)公司”）航天技術(shù)應(yīng)用支柱性典范產(chǎn)業(yè)之一，典型產(chǎn)品是全向智能移動(dòng)平臺(tái)。全向智能移動(dòng)平臺(tái)采用多麥克納姆輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，配合使用高精度復(fù)合導(dǎo)航技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)以任意姿態(tài)在二維平面內(nèi)沿任意方向靈活移動(dòng)，且能夠滿足精確定位和高精度軌跡控制要求。智能移動(dòng)裝備從2009年開始發(fā)展至今，從單一產(chǎn)品，發(fā)展到了多系列產(chǎn)品；從單一功能，發(fā)展到了多功能相融合；從幾噸承載，發(fā)展到幾十噸承載。每一個(gè)重要的產(chǎn)品升級(jí)除了依靠對(duì)產(chǎn)品的主動(dòng)性設(shè)計(jì)定位，更離不開市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)作用。市場(chǎng)的需求，促進(jìn)了產(chǎn)品的發(fā)展；產(chǎn)品的發(fā)展，又促進(jìn)了市場(chǎng)的開拓。

二、智能移動(dòng)裝備在航天應(yīng)用驅(qū)動(dòng)下誕生

神舟智通智能移動(dòng)裝備從第一臺(tái)的研制，到多功能產(chǎn)品升級(jí)，在航天應(yīng)用的需求驅(qū)動(dòng)下，研發(fā)人員不斷改善技術(shù)，誕生了高精度全向載重智能移動(dòng)平臺(tái)。

1.“第一臺(tái)”誕生

第一臺(tái)智能移動(dòng)裝備是在航天領(lǐng)域應(yīng)用需求下誕生的。隨著我國(guó)航天技術(shù)的不斷發(fā)展，航天器也逐步邁向大型化、重載化，一個(gè)部件常常達(dá)到幾百千克甚至上噸級(jí)別，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)運(yùn)和對(duì)接工裝無法任意方向靈活移動(dòng)且移動(dòng)精度不高，這大大增加了生產(chǎn)制造過程中轉(zhuǎn)運(yùn)、裝配的難度。為了提升智能化裝配及測(cè)試水平，提高操作生產(chǎn)效率，2009年，當(dāng)時(shí)北京衛(wèi)星制造廠從事機(jī)電產(chǎn)品的航天技術(shù)人員對(duì)基于麥克納姆輪的全向智能移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行了研究，成功孵化出第一臺(tái)2t全向智能移動(dòng)平臺(tái)，順利通過了各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

國(guó)內(nèi)第一臺(tái)載重2t全向智能移動(dòng)平臺(tái)的誕生打破了國(guó)外在大型重載智能移動(dòng)裝備方面的壁壘，同時(shí)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域的空白。

2.產(chǎn)品升級(jí)

在衛(wèi)星垂直轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，常常要長(zhǎng)距離跨車間進(jìn)行，轉(zhuǎn)運(yùn)路徑長(zhǎng)且路面情況復(fù)雜，對(duì)衛(wèi)星這種高精密器件來說平穩(wěn)性和高精度轉(zhuǎn)運(yùn)至關(guān)重要。在這種嚴(yán)格的要求下，全向智能移動(dòng)平臺(tái)需要降低移動(dòng)震動(dòng)和沖擊，因此，科研人員在如何解決這一問題上發(fā)力，以保證輪組有效著地，平衡輪組負(fù)荷，最終實(shí)現(xiàn)了車輛平順性的有效改善，并陸續(xù)研發(fā)了5t、10t、20t、50t系列化產(chǎn)品。產(chǎn)品的升級(jí)使全向智能移動(dòng)平臺(tái)迅速應(yīng)用到航天器生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，為航天器高精度全向轉(zhuǎn)運(yùn)、裝配、對(duì)接等生產(chǎn)環(huán)節(jié)貢獻(xiàn)了力量。

三、智能移動(dòng)裝備在民用市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下發(fā)展

1.與市場(chǎng)對(duì)接

為響應(yīng)國(guó)家軍轉(zhuǎn)民、軍民融合的戰(zhàn)略方針，2011年，全向智能平臺(tái)正式推向民用。軍工產(chǎn)品初進(jìn)市場(chǎng)時(shí)通常會(huì)有定位不準(zhǔn)確，競(jìng)爭(zhēng)認(rèn)識(shí)不充分，市場(chǎng)意識(shí)不強(qiáng)烈的問題。星達(dá)公司更有條件直接接觸市場(chǎng)，及時(shí)地了解市場(chǎng)需求。為了更好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與市場(chǎng)對(duì)接，由星達(dá)公司負(fù)責(zé)全向智能平臺(tái)的市場(chǎng)開發(fā)任務(wù)，開始牽引產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)，這種結(jié)合市場(chǎng)需求的設(shè)計(jì)牽引又經(jīng)多次調(diào)整與合作，為產(chǎn)品在廣大市場(chǎng)中的推進(jìn)和發(fā)展提供強(qiáng)大推動(dòng)力。

圖1 神舟智通LOGO

市場(chǎng)調(diào)研中產(chǎn)品的功能需求越來越多，為迅速應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，2013年，全向智能移動(dòng)平臺(tái)更名為全向智能移動(dòng)裝備，正式申請(qǐng)“神舟智通”品牌，如圖1所示。

根據(jù)市場(chǎng)需求的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，有效地實(shí)現(xiàn)了與市場(chǎng)對(duì)接，順應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展，為全向智能移動(dòng)裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了外部環(huán)境條件，使其能夠在市場(chǎng)的催化下不斷豐富完善自身產(chǎn)品。全向智能移動(dòng)平臺(tái)作為關(guān)鍵部分的智能停車場(chǎng)項(xiàng)目，還受到了中國(guó)空間技術(shù)研究院航天技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)孵化項(xiàng)目的大力支持。

2.市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品突破

（1）第一個(gè)民用項(xiàng)目

圖2 2t全向智能移動(dòng)平臺(tái)

經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)研，智能移動(dòng)裝備在軌道交通領(lǐng)域找到了用武之地。軌道交通車輛在維護(hù)檢修時(shí)，全向智能移動(dòng)裝備在車輛車底的靈活應(yīng)用，可以大大簡(jiǎn)化設(shè)備維修流程，提高工作過程的平穩(wěn)性和可靠性。這就產(chǎn)生了第一個(gè)智能移動(dòng)裝備的民用市場(chǎng)項(xiàng)目——中國(guó)中車某軌道車輛有限公司車底設(shè)備檢修平臺(tái)。平臺(tái)承載2t，具備升降功能，如圖2所示。自此，智能移動(dòng)裝備正式敲開了軌道交通領(lǐng)域的大門。

（2）軌道交通提出高要求

智能移動(dòng)裝備進(jìn)入軌道交通領(lǐng)域是一個(gè)重要的市場(chǎng)開拓方向。近年來，我國(guó)軌道交通領(lǐng)域飛速發(fā)展，機(jī)車車輛制造業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品水平和品種數(shù)量得到極大提升。在機(jī)車車輛生產(chǎn)過程中，機(jī)車車廂等大型零部件需要在不同工位間頻繁轉(zhuǎn)運(yùn)、精密對(duì)接裝配。由于生產(chǎn)強(qiáng)度大，一間軌道機(jī)車生產(chǎn)裝配廠房?jī)?nèi)同時(shí)生產(chǎn)裝配數(shù)十節(jié)機(jī)車車廂，車廂轉(zhuǎn)運(yùn)空間有限，而且大型零部件的精密對(duì)接裝配困難。這就給智能移動(dòng)裝備提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，神舟智通智能移動(dòng)裝備在高精度、靈活和重載三個(gè)方面做了升級(jí)和改進(jìn)。

全向智能移動(dòng)裝備研發(fā)高精度復(fù)合導(dǎo)航控制技術(shù)，配合麥克納姆輪全方位靈活移動(dòng)、高精度可控的特性，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)裝備導(dǎo)航定位精度和靈活性的大幅提升。通過攻克雙車組合拼接聯(lián)動(dòng)、大承載麥克納姆輪制造、麥克納姆輪協(xié)同控制等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題，智能移動(dòng)裝備實(shí)現(xiàn)了設(shè)備載重50t。

（3）拓展智能化生產(chǎn)線業(yè)務(wù)范圍

在工業(yè)4.0、中國(guó)制造2025、工業(yè)化和信息化融合發(fā)展的推動(dòng)下，智能制造已經(jīng)成為車間自動(dòng)化技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和精益生產(chǎn)方式的集中體現(xiàn)和重要發(fā)展趨勢(shì)，智能生產(chǎn)線是其中重要的組成部分。

中國(guó)中車某電力機(jī)車有限公司現(xiàn)有生產(chǎn)線存在在制造、裝配方面過分依賴操作人員，信息流與物流不同步、作業(yè)順序不規(guī)范，生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)不能及時(shí)采集等問題。這種現(xiàn)象已經(jīng)成為制約企業(yè)快速發(fā)展的一個(gè)瓶頸。神舟智通基于城軌軸箱組裝生產(chǎn)線建設(shè)的需求，依托航天專業(yè)技術(shù)，以智能生產(chǎn)線管理系統(tǒng)為主要特色，使用全向智能移動(dòng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)具有路徑規(guī)劃、自主導(dǎo)航、信息交互等功能的智能化生產(chǎn)線。這是由單一產(chǎn)品向系統(tǒng)化解決方案的多元經(jīng)營(yíng)格局的轉(zhuǎn)變。

不僅如此，神舟智通智能移動(dòng)裝備在電力領(lǐng)域應(yīng)用也嶄露頭角，為國(guó)家電網(wǎng)大型電力設(shè)備、設(shè)施的維護(hù)檢修提供了基于自動(dòng)導(dǎo)航智能裝備的柔性檢測(cè)線。這次電力領(lǐng)域的智能檢測(cè)線試點(diǎn)為神舟智通開拓了一個(gè)新的行業(yè)和領(lǐng)域。

（4）探索系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品

面對(duì)市場(chǎng)復(fù)雜的系統(tǒng)功能需求，神舟智通智能移動(dòng)裝備已經(jīng)從單臺(tái)裝備延伸到多臺(tái)聯(lián)動(dòng)的生產(chǎn)線方向，并向集成智能導(dǎo)航技術(shù)和智能調(diào)度與仿真技術(shù)等系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品發(fā)展。慢慢形成全向智能移動(dòng)裝備的產(chǎn)業(yè)化，和包括智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、智能分揀系統(tǒng)、智能搬運(yùn)系統(tǒng)和智能停車系統(tǒng)的智能物流系統(tǒng)集成化，以及包含柔性裝配生產(chǎn)線、柔性機(jī)加生產(chǎn)線和柔性焊接生產(chǎn)線的柔性制造系統(tǒng)系統(tǒng)化的點(diǎn)-線-面綜合發(fā)展路徑。在這條發(fā)展路徑的指引下，神舟智通深入多行業(yè)、多領(lǐng)域，在各行業(yè)市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，不斷探索升級(jí)，以期提供更加完善的智能化解決方案。

四、智能移動(dòng)裝備發(fā)展過程中的突破

神舟智通智能移動(dòng)裝備從開始在航天內(nèi)部的“軍用”，到各個(gè)領(lǐng)域上的“民用”的高效發(fā)展，市場(chǎng)的推動(dòng)力起到了指引方向的外部促進(jìn)作用，也離不開研發(fā)和管理等人員從多方面做出的努力。

1.市場(chǎng)開拓

全向智能移動(dòng)裝備成功廣泛應(yīng)用到民用生產(chǎn)制造、物流轉(zhuǎn)運(yùn)等領(lǐng)域，對(duì)民用市場(chǎng)的主動(dòng)對(duì)接和開拓起到了重要作用。自全向智能移動(dòng)裝備推廣到民用領(lǐng)域以來，星達(dá)公司建立起了很多合作伙伴和重要客戶資源，尤其是軌道交通領(lǐng)域的生產(chǎn)裝配廠家，例如中國(guó)中車股份有限公司。從2014年來神舟智通先后為中車旗下多個(gè)公司研制、交付了多臺(tái)、多種智能移動(dòng)裝備，大大改善了列車生產(chǎn)的轉(zhuǎn)運(yùn)和裝配工作，還與之達(dá)成了智能生產(chǎn)線的業(yè)務(wù)合作。

為了延伸市場(chǎng)觸角，星達(dá)公司與多家自動(dòng)化物流研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，如中國(guó)國(guó)際海運(yùn)集裝箱（集團(tuán)）股份有限公司的AGV物料配送系統(tǒng)項(xiàng)目的中標(biāo)。這不僅提高了自身市場(chǎng)敏感度，同時(shí)推動(dòng)了智能裝備產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)，拓寬了業(yè)務(wù)范圍。

2.技術(shù)創(chuàng)新

在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展過程中，智能裝備遇到了一些技術(shù)難題。地鐵車廂、高鐵車廂都重達(dá)幾十噸，智能移動(dòng)裝備的承載已無法滿足使用要求，讓全向智能移動(dòng)裝備在軌道領(lǐng)域應(yīng)用更進(jìn)一步，成為智能裝備在大承載領(lǐng)域使用的夙愿。

項(xiàng)目組組織專項(xiàng)團(tuán)隊(duì)對(duì)大承載全向智能移動(dòng)裝備進(jìn)行研制，就如何提升麥克納姆輪單輪承載和解決多輪著地性問題進(jìn)行研究考證。研發(fā)團(tuán)隊(duì)三維建模、有限元分析，對(duì)每一種結(jié)構(gòu)形式和每一種材料，都進(jìn)行充分的理論分析和計(jì)算，確保承載的穩(wěn)定性，并聯(lián)合航天院所、高校專家進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證。最后在麥克納姆輪小輥?zhàn)油鈱痈街牧虾洼喗M著地性方面做出了突破，攻克了技術(shù)難題，完成了產(chǎn)品向大承載智能裝備的升級(jí)。

智能生產(chǎn)線和智能物流等系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品的突破升級(jí)，不僅要求智能移動(dòng)裝備過硬的硬件技術(shù)指標(biāo)，還需一套完善的軟件指揮系統(tǒng)。星達(dá)公司自主研發(fā)的智能調(diào)度系統(tǒng)，可與多種類型的智能移動(dòng)裝備建立連接，使多臺(tái)設(shè)備同時(shí)協(xié)調(diào)有序運(yùn)行，完成復(fù)雜的系統(tǒng)級(jí)任務(wù)。除了技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新外，知識(shí)產(chǎn)權(quán)工作也是企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的重要部分。及時(shí)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)工作進(jìn)行策劃，對(duì)核心技術(shù)進(jìn)行全面的專利布局十分必要。在產(chǎn)品升級(jí)、業(yè)務(wù)拓展的同時(shí)，建立保護(hù)意識(shí)，積極推進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)預(yù)警、布局、保護(hù)等全方面工作，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中為技術(shù)的健康發(fā)展保駕護(hù)航。

3.管理發(fā)展

面對(duì)智能移動(dòng)裝備市場(chǎng)上的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)，星達(dá)公司在產(chǎn)品定位上嚴(yán)格要求，保證作為航天品牌的高品質(zhì)特性，讓“航天品質(zhì)，精準(zhǔn)靈動(dòng)”確實(shí)落實(shí)在產(chǎn)品特性上。并且，與市場(chǎng)對(duì)接，在宏觀市場(chǎng)和用戶需求方面做好產(chǎn)品定位也是要著重做的功課。

高端可靠、高品質(zhì)特性定位是航天品牌的立足點(diǎn)，但在市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下，當(dāng)同類產(chǎn)品有能力搶占一部分市場(chǎng)的時(shí)候，保證品質(zhì)的同時(shí)進(jìn)行成本控制變得勢(shì)在必行。因此，定制性產(chǎn)品向標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化是必要的。通過模塊化設(shè)計(jì)、批量化生產(chǎn)、完善工藝、建立生產(chǎn)線等措施降低成本，提高裝配和生產(chǎn)效率。

五、智能移動(dòng)裝備發(fā)展趨勢(shì)

目前神舟智通智能裝備形成3大系列產(chǎn)品：全向智能移動(dòng)平臺(tái)、智能物流系統(tǒng)和柔性制造系統(tǒng)。它可以用于智能化自主加工、裝配制造、轉(zhuǎn)運(yùn)和導(dǎo)航等，為高端智能制造裝備產(chǎn)業(yè)提供單機(jī)-系統(tǒng)級(jí)全套解決方案。隨著自動(dòng)化程序的提高和人工智能上升為國(guó)家戰(zhàn)略，很多智能制造現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備正由工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)流水線逐步代替。因此，在產(chǎn)業(yè)化智能制造模式的前提下，提高控制系統(tǒng)的自主化程度是智能裝備以及智能業(yè)務(wù)系統(tǒng)的一個(gè)重要發(fā)展方向，這將會(huì)帶來一個(gè)廣闊的應(yīng)用前景。