機床

，作為目前工業設備加工製造上最重要的設備之一，正在不斷向智能化邁進。

　　中國機械工程學會監事長宋天虎日前表示，在未來的20年
，中國智能製造裝備產業，應牢牢抓住發展的戰略機遇期
，本著“創新優先、重點突破、技術融合
、夯實基礎、多元投入”的原則，麵向傳統產業改造提升的需求和戰略性新興產業發展的需求，融合集成先進製造、信息和智能等技術，實現製造業的綠色化
、數字化和智能化。

　　為了進一步推進高端裝備智能化步伐

，國家出台了《“十二五”高端裝備製造業產業發展規劃》（以下簡稱《規劃》）將智能裝備發展轉型、衛星及應用發展專項目前已經開始落實
，這表明高端裝備製造業的發展規劃已進入實質操作層麵。

　　數據顯示，目前智能裝備的產業規模約為3000億元
，市場多被國外廠商壟斷，國內廠商市占率低，智能儀器儀表與控製係統為10%，工業機器人與專用裝備為20%，中檔數控機床為20%
，高檔數控機床為1%。而《規劃》製定的目標是，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製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%。

　　智能製造要素

　　近20年來
，微電子、通信、計算機
、人工智能、控製和圖像處理等多學科的突飛猛進

，為智能機器的發展奠定了基礎。

　　宋天虎指出
，盡管智能機器的種類千差萬別、任務多種多樣，但從其科學技術的本質上來說，主要包含三個基本要素，即感知、決策和執行。

　　感gan知zhi功gong能neng主zhu要yao表biao現xian在zai智zhi能neng機ji器qi的de信xin息xi輸shu入ru

，就jiu像xiang人ren的de五wu官guan負fu責ze采cai集ji工gong作zuo環huan境jing的de數shu據ju一yi樣yang。感gan知zhi技ji術shu主zhu要yao是shi傳chuan感gan器qi技ji術shu和he通tong信xin技ji術shu，前qian者zhe負fu責ze將jiang實shi際ji工gong況kuang的de物wu理li特te性xing轉zhuan換huan為wei智zhi能neng機ji器qi可ke理li解jie的de數shu字zi量liang
，而er後hou者zhe則ze負fu責ze將jiang數shu字zi量liang快kuai速su、無誤地傳遞到智能機器的決策層。

　　juecegongnengshizhinengjiqinengzuodaozhinengxingdebiaoxian，jiuxiangrendedanaoduiganzhidaodexinxizuochupanduanbingweixiayibudedongzuofachuzhiling。juecejishuzhuyaoshirengongzhinengjishujizhinengkongzhijishu，tayaoqiuzhinengjiqinenggoushishidi、閉環地處理各類工況，而不僅僅是完全按照預定程序進行開環執行。

　　執zhi行xing功gong能neng就jiu是shi決jue策ce係xi統tong的de命ming令ling必bi須xu得de到dao執zhi行xing，而er執zhi行xing需xu要yao由you一yi係xi列lie動dong作zuo來lai得de以yi實shi現xian，就jiu像xiang人ren的de運yun動dong係xi統tong在zai大da腦nao的de命ming令ling下xia產chan生sheng實shi際ji動dong作zuo一yi樣yang。實shi現xian動dong作zuo功gong能neng的de主zhu要yao技ji術shu為wei執zhi行xing機ji構gou技ji術shu，包bao括kuo所suo謂wei的de手shou臂bi和he手shou爪zhao、移動平台
、驅動器，同時也涵蓋了執行機構的控製器，如電機控製器、壓力控製器等。

　　智能製造技術特征

　　追根溯源，智能製造的技術特征主要有以下四點：

　　首(shou)先(xian)
，智(zhi)能(neng)性(xing)是(shi)智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao)的(de)核(he)心(xin)。智(zhi)能(neng)性(xing)表(biao)現(xian)為(wei)對(dui)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)的(de)自(zi)動(dong)識(shi)別(bie)與(yu)判(pan)斷(duan)，其(qi)工(gong)作(zuo)指(zhi)令(ling)根(gen)據(ju)反(fan)饋(kui)信(xin)息(xi)自(zi)動(dong)生(sheng)成(cheng)。智(zhi)能(neng)性(xing)也(ye)是(shi)智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)上(shang)的(de)難(nan)點(dian)，盡(jin)管(guan)目(mu)前(qian)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)技(ji)術(shu)已(yi)經(jing)獲(huo)得(de)了(le)較(jiao)大(da)的(de)突(tu)破(po)，但(dan)相(xiang)對(dui)於(yu)人(ren)的(de)智(zhi)能(neng)而(er)言(yan)

，智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)的(de)聰(cong)明(ming)度(du)還(hai)很(hen)低(di)，尚(shang)有(you)較(jiao)大(da)差(cha)距(ju)。

　　其qi次ci

，綜zong合he性xing是shi智zhi能neng製zhi造zao技ji術shu的de集ji成cheng技ji術shu
，有you典dian型xing的de交jiao叉cha學xue科ke性xing。然ran而er，任ren何he一yi個ge單dan一yi技ji術shu的de突tu破po，也ye都dou可ke為wei智zhi能neng製zhi造zao技ji術shu帶dai來lai革ge命ming性xing的de轉zhuan變bian。

　　zaici
，zhinengzhizaojishuyaoqiuduixianshigongkuangzuochukuaisufanying。rennenggoukuaisudiduigezhongbukeyuzhidetufaqingkuangzuochushishidexiangying

，zhejiuyaoqiuzhinengzhizaojishuyebixuyoucinenglicainengbaozhenggongzuorenwudewancheng。muqian，shixianzheyimubiaohaiyoubuxiaochaju。

　　最zui後hou是shi實shi現xian技ji術shu的de交jiao互hu性xing。智zhi能neng製zhi造zao技ji術shu必bi須xu能neng夠gou理li解jie人ren的de意yi圖tu和he思si想xiang，必bi須xu實shi現xian與yu人ren和he社she會hui的de交jiao流liu。例li如ru語yu音yin識shi別bie技ji術shu和he語yu音yin合he成cheng技ji術shu
，就jiu是shi幫bang助zhu智zhi能neng製zhi造zao時shi能neng“聽”懂人類的語言，並將自己的回應轉化為語音“說”給人們聽。人機交互技術的本質就是讓智能製造技術具有與人交流的能力，並且這一交流過程越自然越好。

　　六趨勢促機床智能化轉型

　　高檔數控機床與基礎製造裝備“科技重大專項實施管理辦公室”，通過深刻研究，係統地提出了機床智能化的六個技術動向：

　　一是監測機床工作狀態的智能化。

　　在機床工作狀態的監測中，主軸的智能化進展最為明顯
，通過裝有溫度傳感器和載荷位移傳感器的傳感係統實現主軸的高度智能化。

　　這裏主要是通過MEMS溫度傳感器監控軸承潤滑狀況
、防止軸承燒結和進行主軸熱位移修正
；通(tong)過(guo)載(zai)荷(he)位(wei)移(yi)傳(chuan)感(gan)器(qi)檢(jian)測(ce)加(jia)工(gong)中(zhong)的(de)異(yi)常(chang)載(zai)荷(he)，監(jian)控(kong)軸(zhou)承(cheng)載(zai)荷(he)並(bing)推(tui)斷(duan)其(qi)壽(shou)命(ming)，避(bi)免(mian)軸(zhou)承(cheng)損(sun)傷(shang)。因(yin)主(zhu)軸(zhou)接(jie)近(jin)工(gong)件(jian)加(jia)工(gong)位(wei)置(zhi)
，因(yin)而(er)它(ta)更(geng)適(shi)合(he)用(yong)於(yu)準(zhun)確(que)地(di)監(jian)測(ce)機(ji)床(chuang)加(jia)工(gong)狀(zhuang)態(tai)。但(dan)在(zai)主(zhu)軸(zhou)有(you)限(xian)空(kong)間(jian)內(nei)安(an)裝(zhuang)傳(chuan)感(gan)係(xi)統(tong)並(bing)非(fei)簡(jian)單(dan)
，仍(reng)有(you)很(hen)多(duo)課(ke)題(ti)。如(ru)通(tong)過(guo)在(zai)結(jie)構(gou)材(cai)料(liao)中(zhong)安(an)裝(zhuang)FBG傳感器（應變傳感器）來檢測結構的熱位移，以此判斷和修正機床結構的熱位移模式
，進行主體結構溫度分布控製，使熱變形最小化。

　　另外，還有運用機床結構中若幹個監測點的溫度和主軸的運行信息

，通過CNC指令對刀具和工件間的相對熱變形進行修正。

　　二er是shi監jian測ce維wei修xiu狀zhuang態tai的de智zhi能neng化hua。為wei減jian輕qing維wei修xiu作zuo業ye的de負fu荷he，需xu要yao有you在zai發fa生sheng大da的de故gu障zhang之zhi前qian采cai取qu對dui策ce的de係xi統tong
，因yin此ci對dui維wei修xiu狀zhuang況kuang進jin行xing經jing常chang性xing監jian測ce是shi非fei常chang重zhong要yao的de。積ji累lei機ji床chuang工gong作zuo狀zhuang態tai的de曆li史shi數shu據ju並bing基ji於yu此ci預yu測ce壽shou命ming，以yi及ji在zai工gong作zuo狀zhuang態tai下xia檢jian測ce壽shou命ming

，可ke以yi說shuo是shi今jin後hou的de課ke題ti。

　　sanshiquebaoanquanxingdezhinenghua。weiquebaoanquanxingdezuixinzhinenghuajishu，keyishuoshibimianfashengpengzhuangdejishu。tongguochengxu，zaiyundongguochengzhongyijizaizhunbeigongzuoshijiukejinxingganshejianzha。

　　另外
，還有檢測刀具的離心力破壞和臨界安全速度等技術
，有的會因安全性而犧牲操作性
，這些也可能通過智能化得到解決。

　　四是實現節能的智能化。切屑排出的狀態，因加工條件、加工材料和加工對象不同而會時刻發生變化，通過檢測切屑量的變化、控製切屑處理裝置的動作
，可達到很好的節能效果。

　　這種方法也適用於冷卻潤滑液供應係統，通過調節冷卻潤滑液使其符合加工條件，也會達到較好的節能效果。

　　五是工藝條件決策的智能化。檢測加工中的振動、發(fa)出(chu)回(hui)避(bi)這(zhe)種(zhong)振(zhen)動(dong)的(de)指(zhi)令(ling)，形(xing)成(cheng)自(zi)動(dong)回(hui)避(bi)振(zhen)動(dong)的(de)係(xi)統(tong)。在(zai)主(zhu)軸(zhou)回(hui)轉(zhuan)速(su)度(du)較(jiao)慢(man)的(de)車(che)削(xue)加(jia)工(gong)中(zhong)

，可(ke)隨(sui)時(shi)計(ji)算(suan)出(chu)主(zhu)軸(zhou)回(hui)轉(zhuan)速(su)度(du)的(de)變(bian)動(dong)振(zhen)幅(fu)和(he)變(bian)動(dong)周(zhou)期(qi)

，防(fang)止(zhi)再(zai)生(sheng)震(zhen)動(dong)的(de)發(fa)生(sheng)。在(zai)銑(xi)削(xue)加(jia)工(gong)中(zhong)

，通(tong)過(guo)利(li)用(yong)主(zhu)軸(zhou)回(hui)轉(zhuan)速(su)度(du)與(yu)振(zhen)動(dong)的(de)周(zhou)期(qi)性(xing)關(guan)係(xi)，可(ke)以(yi)保(bao)持(chi)主(zhu)軸(zhou)在(zai)特(te)定(ding)沒(mei)有(you)振(zhen)動(dong)的(de)區(qu)域(yu)內(nei)工(gong)作(zuo)。

　　作zuo為wei工gong藝yi條tiao件jian的de選xuan擇ze，並bing非fei單dan純chun自zi動dong地di決jue定ding加jia工gong條tiao件jian，在zai判pan斷duan用yong戶hu所suo選xuan定ding的de加jia工gong條tiao件jian是shi否fou合he理li
，為wei實shi現xian必bi要yao的de加jia工gong精jing度du製zhi定ding合he理li的de工gong藝yi條tiao件jian等deng可ke進jin一yi步bu提ti升sheng智zhi能neng化hua程cheng度du方fang麵mian，目mu前qian尚shang在zai研yan究jiu開kai發fa中zhong。

　　六是準備作業的智能化。在準備作業的智能化方麵
，進展尚不明顯。在加工鑄造零部件

、duanzaolingbujiandengyixingcailiaoshi
，yinqizhiliangbupinghengyijiweizhibianhua，shidezaigaosuhuizhuanzhongjiagongjiaokunnan。yincixuyaozaijinxingpinghengdetongshijinxingjiagong，zidongpinghengzhuangzhinikejiejuezheyiwenti。chucizhiwai，shangwuxiangguanshili。zhiyuqitazhunbeizuoyedezhinenghuaxitongzhengzaikaifazhong。

　　“從cong體ti力li到dao腦nao力li的de逐zhu步bu解jie放fang
，從cong傳chuan統tong經jing驗yan向xiang科ke學xue認ren知zhi的de不bu斷duan飛fei躍yue以yi及ji人ren與yu自zi然ran的de和he諧xie共gong存cun等deng等deng，已yi經jing並bing繼ji續xu深shen刻ke地di改gai變bian著zhe人ren類lei社she會hui的de生sheng產chan形xing態tai。”宋天虎說。

　　政策扶持高端裝備智能化

　　目前，世界機床的技術水平，是以生產促進數控機床單機為主流，今後20年內的發展，也將如此。在進一步提高精度、效率、自動化、智能化、網絡化的基礎上，逐步向加工單元和尖端柔性製造係統過渡
，人類的智慧與創造力必將又一次推動現代科學與技術以更高的密度集成。

　　然而，工程機械、機電產品、數控機床
、港口設備、船舶製造等諸多行業，盡管中國製造的產銷量均躍居世界前列，多組數據顯示
，中國裝備製造的經濟總量已經連續4年全球排名第一。但是，遍布世界各地的“中國製造”，長期被認為是品質低下、價格低廉、勞動密集
、科技含量不高的代名詞。

　　作為戰略新興產業的重要內容，高端裝備製造業“十二五”的發展思路是從五大方向重點突破
，分別是航空裝備、衛星及應用

、軌道交通裝備

、海洋工程裝備和智能製造裝備。該《規劃》提出的目標是，到2015年高端裝備的銷售產值占裝備製造業的比例將達20%以上，預計年銷售產值將會達到6萬億元。

　　首批用於補貼智能裝備製造的資金已經下達。第一批落實補貼資金的智能製造裝備有19個項目，國家補貼資金9.5億元，現已正式啟動。尤其為支持智能製造裝備企業拓展市場
，國家將劃撥首台套補貼資金
，補貼資金高達產品銷售價格的25%~50%。

　　據相關統計，《規劃》預計到2015年
，高端裝備製造業年銷售產值將在6萬億元以上。如今，隨著未來工業生產都將是高度自動化甚至是智能化的生產模式，我國將繼續推進智能裝備產業的發展。