制造裝備提升智能制造發(fā)展核心能力

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智能制造裝備體現(xiàn)了制造工藝、新一代信息技術(shù)和智能技術(shù)在裝備產(chǎn)品上的高度集成和融合創(chuàng)新，是衡量國(guó)家智能制造發(fā)展水平的重要標(biāo)志。《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》）闡明了智能制造裝備在智能制造系統(tǒng)中的基礎(chǔ)和核心作用，全文共有58處論及相關(guān)內(nèi)容，并將裝備列為“加強(qiáng)自主供給，壯大產(chǎn)業(yè)體系新優(yōu)勢(shì)”戰(zhàn)略任務(wù)的首位，提出要“依托強(qiáng)大國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，加快發(fā)展裝備、軟件和系統(tǒng)解決方案，培育發(fā)展智能制造新興產(chǎn)業(yè)，加速提升供給體系適配性，引領(lǐng)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)體系優(yōu)化升級(jí)”。相關(guān)論述對(duì)我國(guó)如何加快發(fā)展智能制造裝備，助力智能制造系統(tǒng)構(gòu)建，推動(dòng)智能制造更快更好發(fā)展做出了系統(tǒng)部署，形成了《規(guī)劃》的特色亮點(diǎn)。下面結(jié)合參與《規(guī)劃》編制的所思所想以及多年從事智能制造裝備研究開發(fā)和推廣應(yīng)用的工作經(jīng)歷，談?wù)剬?duì)《規(guī)劃》中“大力發(fā)展智能制造裝備”的理解，供業(yè)界同仁參考。

一、立足制造本質(zhì)，突出裝備支撐智能制造創(chuàng)新發(fā)展的核心作用

所謂制造，簡(jiǎn)單而言是指經(jīng)物理變化或化學(xué)變化后成為了新的產(chǎn)品。在現(xiàn)代制造體系中，物理變化或化學(xué)變化都是通過應(yīng)用裝備來實(shí)現(xiàn)的，可以說沒有裝備就沒有制造。即使在互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用的當(dāng)今社會(huì)，裝備作為制造系統(tǒng)核心基礎(chǔ)的基本事實(shí)仍舊沒有改變。智能制造是基于新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)，具有自感知、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等特征，旨在提高制造業(yè)質(zhì)量、效益和核心競(jìng)爭(zhēng)力的先進(jìn)生產(chǎn)方式，即使具有了“5自”特征，仍離不開數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的制造裝備，即智能制造裝備?！兑?guī)劃》高屋建瓴，明確了要堅(jiān)持把發(fā)展智能制造裝備作為推進(jìn)智能制造的奠基工程和核心工作，持之以恒，久久為功，通過加大研發(fā)和創(chuàng)新投入，加快行業(yè)應(yīng)用推廣等多措并舉，促進(jìn)產(chǎn)品迭代升級(jí)，大力推進(jìn)制造裝備的數(shù)字化、智能化發(fā)展，以滿足智能制造系統(tǒng)構(gòu)建的需求，有力支撐智能制造更快更好地發(fā)展。

二、緊扣智能特征，明確智能制造裝備的數(shù)字化智能化發(fā)展方向

智能制造是目標(biāo)，制造智能化是過程，智能制造系統(tǒng)是載體。《規(guī)劃》強(qiáng)調(diào)“推進(jìn)智能制造，應(yīng)緊扣智能特征，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依托制造單元、車間、工廠、供應(yīng)鏈等載體，構(gòu)建虛實(shí)融合、知識(shí)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)優(yōu)化、安全高效、綠色低碳的智能制造系統(tǒng)?！北举|(zhì)上看，智能制造裝備就是一類智能制造系統(tǒng)，它不僅具有處于生產(chǎn)制造系統(tǒng)底層、邊界較為清晰、物理性質(zhì)突出、性能質(zhì)量要求高、投資價(jià)值高等基本特征，更是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制造工藝技術(shù)的核心載體。為更好地滿足智能制造發(fā)展需求，應(yīng)以新一代信息通信技術(shù)和裝備技術(shù)深入融合為主線，推動(dòng)制造裝備的數(shù)字化、智能化演進(jìn)，大力發(fā)展知識(shí)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)優(yōu)化、安全高效、綠色低碳的智能制造裝備。同時(shí)，推動(dòng)高質(zhì)量數(shù)字化技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，加快數(shù)字孿生體系構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)物理實(shí)體和數(shù)字虛體的映射和互動(dòng)，做到虛實(shí)融合、虛實(shí)相生、虛實(shí)共贏，鋪好智能制造裝備全生命周期數(shù)字化管理（PLM）的“路基”。

三、瞄準(zhǔn)急迫需求，統(tǒng)籌謀劃四類智能制造裝備發(fā)展路徑和重點(diǎn)

結(jié)合我國(guó)智能制造裝備發(fā)展現(xiàn)狀，緊扣制造業(yè)實(shí)施數(shù)字化升級(jí)和智能化改造的急迫需求，《規(guī)劃》循因施策，系統(tǒng)謀劃了推動(dòng)我國(guó)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力提升和創(chuàng)新發(fā)展的主要路徑，并以專欄形式概括性地提出了基礎(chǔ)零部件和裝置、通用智能制造裝備、專用智能制造裝備和新型智能制造裝備4類裝備的重點(diǎn)發(fā)展方向。一是基礎(chǔ)零部件和裝置?；A(chǔ)零部件和裝置是影響智能制造裝備的環(huán)境感知、自主控制和決策執(zhí)行等性能的關(guān)鍵所在。受基礎(chǔ)材料、制造工藝等整體發(fā)展水平制約，我國(guó)在基礎(chǔ)零部件和裝置領(lǐng)域，長(zhǎng)期依賴海外進(jìn)口。為破解我國(guó)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)鏈“卡脖子”問題，自主掌控未來發(fā)展的主動(dòng)權(quán)和話語權(quán)，《規(guī)劃》提出要加強(qiáng)用產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新，突破一批“卡脖子”基礎(chǔ)零部件和裝置，重點(diǎn)發(fā)展微納位移傳感器、柔性觸覺傳感器、高分辨率視覺傳感器、成分在線檢測(cè)儀器、先進(jìn)控制器等。二是通用、專用型智能制造裝備。我國(guó)智能制造裝備企業(yè)往往是從產(chǎn)品總裝的后端工藝做起，對(duì)于關(guān)鍵共性技術(shù)、基礎(chǔ)工藝和工業(yè)知識(shí)的積累相對(duì)薄弱，導(dǎo)致產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)迭代難以滿足下游客戶應(yīng)用需求的發(fā)展，行業(yè)適配性和適用性亟待提升。為此，《規(guī)劃》提出要推動(dòng)先進(jìn)工藝、信息技術(shù)與制造裝備深度融合，通過智能車間/工廠建設(shè)，帶動(dòng)通用、專用智能制造裝備加速研制和迭代升級(jí)。三是新型智能制造裝備。智能制造是一個(gè)不斷演進(jìn)的復(fù)雜系統(tǒng)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，其發(fā)展階段呈現(xiàn)出相互交織、迭代升級(jí)的特點(diǎn)，每個(gè)階段對(duì)于智能制造裝備的性能、功能乃至形態(tài)要求也有所不同。因此，智能制造裝備必須不斷通過新技術(shù)的融合與集成，形成新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)，才能順應(yīng)智能制造的演進(jìn)趨勢(shì)。為此，《規(guī)劃》提出了要推動(dòng)新技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，研制一批融合數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、人工智能、VR/AR、5G、北斗等新技術(shù)的新型智能制造裝備。例如，智能工控系統(tǒng)、智能工作母機(jī)、協(xié)作機(jī)器人等。

四、堅(jiān)持系統(tǒng)性思維，推動(dòng)構(gòu)建完善的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)

智能制造裝備的發(fā)展涉及研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)、工藝、創(chuàng)新、應(yīng)用等方方面面，需要統(tǒng)籌兼顧、協(xié)同聯(lián)動(dòng)，促進(jìn)各領(lǐng)域、產(chǎn)業(yè)鏈上下游等優(yōu)質(zhì)資源的相互協(xié)調(diào)、同頻共振、相得益彰，匯聚成推動(dòng)智能制造裝備創(chuàng)新發(fā)展的磅礴力量?！兑?guī)劃》堅(jiān)持系統(tǒng)性思維，著眼于構(gòu)建智能制造裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，提升自主供給能力和發(fā)展水平的目標(biāo)要求，在涉及技術(shù)創(chuàng)新、平臺(tái)建設(shè)、行業(yè)應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)制定等重點(diǎn)任務(wù)中均體現(xiàn)了與智能制造裝備相關(guān)的論述。一是圍繞智能制造裝備技術(shù)鏈，《規(guī)劃》提出要加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)應(yīng)用增材制造、超精密加工等先進(jìn)工藝技術(shù)。同時(shí)要加速系統(tǒng)集成技術(shù)突破，構(gòu)建制造裝備、生產(chǎn)過程相關(guān)數(shù)據(jù)字典和信息模型，開發(fā)生產(chǎn)過程通用數(shù)據(jù)集成和跨平臺(tái)、跨領(lǐng)域業(yè)務(wù)互聯(lián)技術(shù)。二是圍繞智能制造裝備產(chǎn)品鏈，裝備、軟件和系統(tǒng)解決方案是智能制造供給體系的“三大件”，其中軟件又是賦予裝備智能化功能的“中樞大腦”。《規(guī)劃》不僅明確了智能制造裝備的重點(diǎn)發(fā)展方向，還提出要補(bǔ)齊工業(yè)軟件短板，開發(fā)面向產(chǎn)品全生命周期和制造全過程各環(huán)節(jié)的核心軟件，研發(fā)嵌入式工業(yè)軟件，以支撐裝備智能化升級(jí)。三是圍繞智能制造裝備應(yīng)用生態(tài)，《規(guī)劃》重點(diǎn)突出了以智能單元、車間、工廠等載體應(yīng)用為牽引，帶動(dòng)智能制造裝備迭代升級(jí)的發(fā)展思路。同時(shí)，提出要推動(dòng)形成智能裝備國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)相互協(xié)調(diào)、互為補(bǔ)充的標(biāo)準(zhǔn)群，將為進(jìn)一步拓展行業(yè)應(yīng)用深度廣度夯實(shí)基礎(chǔ)。四是推進(jìn)智能制造，工藝是基礎(chǔ)、裝備是載體、生產(chǎn)過程智能化是目標(biāo)，要突出工藝革新的核心地位。智能制造裝備作為工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)的載體，其突破創(chuàng)新對(duì)于支撐生產(chǎn)過程的智能化發(fā)揮著巨大作用。圍繞智能制造裝備創(chuàng)新鏈，《規(guī)劃》提出要圍繞關(guān)鍵工藝、工作母機(jī)、數(shù)字孿生、工業(yè)智能等重點(diǎn)領(lǐng)域，建設(shè)一批制造業(yè)創(chuàng)新中心等載體，開展關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)。同時(shí)，建設(shè)一批試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)，加速智能制造裝備和系統(tǒng)推廣應(yīng)用。

作者:謝兵兵 尹峰 單位:北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所有限公司 工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心智能裝備處