本文摘自郎利輝教授2014年3月21日在北京航空航天大學召開的鍛壓裝備信息化推進委員會第二次執委會發言的PPT，供業內人士參考。

中國鍛壓裝備智能制造目前狀況及發展展望

裝備智商項目的提出

》產品性能的完善化、結構的復雜化、功能的多樣化

》產品所包含的設計、工藝、制造和管理信息量劇增

》能量驅動型轉變為信息驅動型

》柔性+智能

》集成傳統制造技術+計算機技術+人工智能

》智能制造

高端裝備制造業：航空裝備、衛星及其應用產業、軌道交通裝備、海洋工程裝備、智能制造裝備

特點：技術密集、附加值高、帶動作用強

智能制造裝備是具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，它是先進制造技術、信息技術和智能技術的集成和深度融合。

包括：高檔數控機床與基礎制造裝備，自動化成套生產線，智能控制系統，精密和智能儀器儀表與試驗設備，關鍵基礎零部件、元器件及通用部件，智能專用裝備的發展，實現生產過程自動化、智能化、精密化、綠色化，帶動工業整體技術水平的提升

?  國家戰略：智能制造裝備將成為我國高端裝備制造業的重點方向之一。《國家戰略性新興產業發展“十二五”規劃》中明確提出，“十二五”期間，要實現重點領域制造過程智能化水平顯著提升，智能制造裝備國內市場占有率達到30%。

?  據工信部不完全統計，2009年我國智能制造裝備產業銷售產值達3000億元以上。而據銀河證券等機構預計，“十二五”期間智能裝備年均增長率將超過25%，未來5-10年智能裝備行業將迎來高速增長，預計2015年智能裝備市場規模將超過一萬億元。“十二五”期間智能裝備要突破新型傳感器與儀器儀表、工業機器人等核心關鍵技術，推進制造、生產過程的智能化和綠色化，支撐國防、交通、能源、環保與資源綜合利用等國民經濟重點領域的發展和升級。

智能制造技術的主要任務，包括:智能制造的基礎理論研究；功能安全與及安全認證體系研究；智能化設計與管理技術；新一代網絡控制系統；自動化成套生產線及工業機器人；傳感器等關鍵零部件及通用部件；智能儀器儀表及執行機構；流程工業協同智能化制造技術；離散制造過程柔性化、智能化制造技術等。

綜合特征：

?自律能力

　即搜集與理解環境信息和自身的信息，并進行分析判斷和規劃自身行為的能力。具有自律能力的設備稱為“智能機器”，“智能機器”在一定程度上表現出獨立性、自主性和個性，甚至相互間還能協調運作與競爭。強有力的知識庫和基于知識的模型是自律能力的基礎。

?人機一體化

想以人工智能全面取代制造過程中人類專家的智能，獨立承擔起分析、判斷、決策等任務是不現實的。人機一體化一方面突出人在制造系統中的核心地位，同時在智能機器的配合下，更好地發揮出人的潛能，使人機之間表現出一種平等共事、相互“理解”、相互協作的關系，使二者在不同的層次上各顯其能，相輔相成。

?虛擬現實（VirtualReality）技術

虛擬現實技術是以計算機為基礎，融信號處理、動畫技術、智能推理、預測、仿真和多媒體技術為一體；借助各種音像和傳感裝置，虛擬展示現實生活中的各種過程、物件等，因而也能擬實制造過程和未來的產品，從感官和視覺上使人獲得完全如同真實的感受。但其特點是可以按照人們的意愿任意變化，這種人機結合的新一代智能界面，是智能制造的一個顯著特征。

?自組織與超柔性

智能制造系統中的各組成單元能夠依據工作任務的需要，自行組成一種最佳結構，其柔性不僅表現在運行方式上，而且表現在結構形式上，所以稱這種柔性為超柔性，如同一群人類專家組成的群體，具有生物特征。

?學習能力與自我維護能力

智能制造系統能夠在實踐中不斷地充實知識庫，具有自學習功能。同時，在運行過程中自行故障診斷，并具備對故障自行排除、自行維護的能力。這種特征使智能制造系統能夠自我優化并適應各種復雜的環境。

近期發展趨勢：

當前,國際智能化制造業采用或準備采用的先進制造技術主要體現在:

?  新型(非常規)加工方法的發展,如包括輕量化制造技術、粉末成形、物理場影響加工技術、特種材料成形加工技術及兩種以上加工方法復合應用等；

?  專業、學科間交叉融合,冷熱加工、加工過程、檢測過程、物流過程、設計、材料應用、制造等方面,界限逐漸淡化；

?  工藝研究由經驗走向定量分析；

?  高新技術與傳統工藝緊密結合,使傳統工藝產生顯著的、本質的變化，極大地提高生產效率和產品質量；

?  常規制造工藝的優化，以形成優質高效、低耗、少污染的制造技術為主要目標；

?  以計算機與網絡技術為核心。

1、我國鍛壓裝備的現狀與發展

?  1.1鍛壓裝備現狀

?  鍛壓裝備是國家重器：世界鍛壓工業的柔性自動化發展不斷加快。鍛壓設備廣泛應用于汽車、航空、電子、家電等工業領域，其中，作為衡量一個國家工業水平的標志之一的汽車工業，被當今世界主要工業發達國家和新興工業國家列為國民經濟支柱產業，其發展主導了鍛壓技術及裝備的發展，鍛壓技術的發展和進步基本圍繞汽車工業的發展而進行。

?  柔性化的需求：激烈的市場競爭促使汽車更新換代的速度明顯加快，產品的市場壽命周期進一步縮短；與此同時，汽車變型品種日益增多，現代汽車工業生產日益呈現生產規模化、車型個性化，車型批量小、車型變化快、多車型共線生產、車身覆蓋件大型化一體化的特征。傳統的加工單一品種的剛性生產線顯然已不適應這種特征和市場形勢發展的要求，其升級換代產品具有高柔性和高效率的自動化鍛壓設備，成為世界鍛壓技術及裝備發展的主要潮流。

?  1.2鍛壓裝備發展趨勢

?  美國、德國、日本的汽車工業如此發達，得益于其鍛壓技術及裝備的領先地位。當前的世界鍛壓技術及裝備向以下幾個方面發展：

1）鍛壓設備自動化、智能化；

2）高速化復合化相結合，提高生產效率；

3）鍛壓設備控制系統集成化；

4）注重環境保護；

5）提高工藝模具技術；

?  1.3我國鍛壓技術不足及發展

1）冷沖壓方面。

?  大型多工位壓力機缺乏，使沖壓線效率低，占地面積大，工作環境差，智能化控制水平低是我國沖壓行業與發達國家主要差距之在。

2）熱鍛方面。

?  大型自由鍛造的設備能力過剩，設備布局分散，利用率極低，機械化、自動化、智能化程度低，鍛件加工余量大，工人勞動條件差，勞動強度大。

?  隨著我國工業技術水平的發展，特別是以轎車為代表的汽車工業快速發展，帶動汽車零件的產量和質量不斷提高。但必須清醒地認識到，中國與國際先進水平仍有很大差距，而且隨著加入WTO國際大汽車公司必然嚴重沖擊中國汽車工業，國內同行之間的競爭也將日趨激烈。中國汽車工業的發展，離不開裝備工業的大力支撐，鍛壓設備制造業必須滿足汽車工業大批量生產的要求，向自動化、智能化、高效率方向發展。

?  汽車車身覆蓋件沖壓向單機聯線自動化特別是大型多工位壓力機方向發展。

?  大型自由鍛造向數控化、高精度化、專業化發展，用精鍛和冷溫擠壓逐步代替中小自由鍛件。

?  大力發展壓力機熱模鍛自動線技術。

2、智能制造及在鍛壓裝備上的應用

?  2.1智能制造裝備的內涵和特征

?  內涵：智能制造裝備是具有感知、決策、執行功能的制造裝備，它是先進制造技術、信息技術和智能技術的集成和深度融合。智能制造裝備是實現智能、綠色制造的必要保障條件。

?  特征：對制造過程狀況（工況或環境）實時感知、處理和分析能力；實時辯識和預測制造過程狀況變化的能力；根據制造過程狀況變化的自適應規劃、控制和動態補償能力；對自身故障自診斷、自修復能力；對自身性能劣化的主動分析和維護能力；具有參與網絡集成和網絡協同的能力。

?  2.2智能制造發展重點

?  9大關鍵智能基礎共性技術

?  圍繞感知、決策和執行等智能功能的實現，針對測控裝置、部件和重大智能制造成套裝備的開發和應用，重點突破九大共性、基礎關鍵智能技術。

?  主要包括：

1）新型傳感技術

2）模塊化、嵌入式控制系統設計技術

3）先進控制與優化技術

4）系統協同技術

5）故障診斷與健康維護技術

6）高可靠實時通信網絡技術

7）功能安全技術

8）特種工藝與精密制造技術

9）識別技術

?  8大核心智能測控裝置與部件

?  圍繞重大智能制造成套裝備研發以及智能制造技術的推廣應用，開發機器人、感知系統、智能儀表等典型的智能測控裝置和部件并實現產業化。

?  1）新型傳感器及其系統

?  新原理、新效應傳感器，新材料傳感器，微型化、智能化、低功耗傳感器，集成化傳感器（如單傳感器陣列集成和多傳感器集成）和無線傳感器網絡。

?  2）智能控制系統

?  現場總線分散型控制系統（FCS）、大規模聯合網絡控制系統、高端可編程控制系統（PLC）、面向裝備的嵌入式控制系統、功能安全監控系統。

?  3）智能儀表

?  智能化溫度、壓力、流量、物位、熱量、工業在線分析儀表、智能變頻電動執行機構、智能閥門定位器和高可靠執行器。

?  4）精密儀器

?  在線質譜/激光氣體/紫外光譜/紫外熒光/近紅外光譜分析系統、板材加工智能板形儀、高速自動化超聲無損探傷檢測儀、特種環境下蠕變疲勞性能檢測設備等產品。

?  5）工業機器人與專用機器人

?  焊接、涂裝、搬運、裝配等工業機器人及安防、危險作業、救援等專用機器人。

?  6）精密傳動裝置

?  高速精密重載軸承，高速精密齒輪傳動裝置，高精度高可靠性制動裝置，大型電液動力換檔變速器，高速、高剛度、大功率電主軸，直線電機、絲杠、導軌。

?  7）伺服控制機構

?  高性能變頻調速裝置、數位伺服控制系統、網絡分布式伺服系統等產品，提升重點領域電氣傳動和執行的自動化水平，提高運行穩定性。

?  8）液氣密元件及系統

?  高壓大流量液壓元件和液壓系統、高轉速大功率液力偶合器調速裝置、智能潤滑系統、智能化閥島、智能定位氣動執行系統、高性能密封裝置。

?  2.3我國智能制造發展應用現狀

成就:

?  1）產業規模發展迅速；

?  2）重點產品有所突破；

?  3）形成一批具有國際競爭力的企業；

?  4）產業資本體系多元化。

不足：

?  1）對外依賴度高；

?  2）創新能力不足；

?  3）產業基礎薄弱。

3、鍛壓裝備智能制造發展展望

?  智能鍛壓設備屬于高端制造裝備，主要針對鍛壓設備設計制造和使用過程，利用信息感知、決策判斷、安全執行等先進智能技術，形成人類專家與智能機器共同組成的人機系統，實現產品、工具、環境和工人等資源的最佳組織與優化配置，擴大、延伸和部分取代人類在鍛壓成形制造過程中的體力與腦力勞動。

?  智能制造鍛壓裝備呈現出自動化、集成化、信息化、綠色化的發展趨勢。

?  1）自動化

?  自動化和智能化是智能制造裝備的重要發展趨勢，主要表現在裝備能根據用戶要求完成制造過程的自動化，并對制造對象和制造環境具有高度適應性，實現制造過程的優化。

?  2）信息化

?  信息技術與先進制造技術的融合，帶來巨大的、

甚至是革命性的變化。將傳感技術、計算機技術、軟件技術“嵌入”裝備中，實現裝備的性能提升和“智能”。設計及制造過程的數字化、信息化與智能化的最終目標不僅是要快速開發出產品或裝備，而且要努力實現大型復雜產品一次開發成功。

?  3）集成化

?  智能制造裝備正向技術集、系統集成的方向發展，主要體現在生產工藝技術、硬件、軟件與應用技術的集成及設備的成套，同時還體現在生物、納米、新能源、新材料等跨學科高技術的集成，從而使裝備得到不斷提高和升級，甚至發生深刻變化。

?  4）綠色化

?  資源、能源的壓力，使裝備必須考慮從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的全生命周期中，對環境負面影響極小，資源利用率極高，并使企業經濟效益和社會效益協調優化。綠色制造是提高智能制造裝備資源循環利用效率和降低環境排放的關鍵途徑。