機床,作為目前工業設備加工制造上*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,中國智能制造裝備產業,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,面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,融合集成先進制造、信息和智能等技術,實現制造業的綠色化、數字化和智能化。
為了進一步推進高端裝備智能化步伐,國家出臺了《“十二五”高端裝備制造業產業發展規劃》(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,這表明高端裝備制造業的發展規劃已進入實質操作層面。
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,智能儀器儀表與控制系統為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》制定的目標是,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制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%.
智能制造要素
近20年來,微電子、通信、計算機、人工智能、控制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。
感知功能主要表現在智能機器的信息輸入,就像人的五官負責采集工作環境的數據一樣。感知技術主要是傳感器技術和通信技術,前者負責將實際工況的物理特性轉換為智能機器可理解的數字量,而后者則負責將數字量快速、無誤地傳遞到智能機器的決策層。
決策功能是智能機器能做到智能性的表現,就像人的大腦對感知到的信息作出判斷并為下一步的動作發出指令。決策技術主要是人工智能技術及智能控制技術,它要求智能機器能夠實時地、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。
執行功能就是決策系統的命令必須得到執行,而執行需要由一系列動作來得以實現,就像人的運動系統在大腦的命令下產生實際動作一樣。實現動作功能的主要技術為執行機構技術,包括所謂的手臂和手爪、移動平臺、驅動器,同時也涵蓋了執行機構的控制器,如電機控制器、壓力控制器等。
智能制造技術特征
追根溯源,智能制造的技術特征主要有以下四點:
首先,智能性是智能制造的核心。智能性表現為對工作環境的自動識別與判斷,其工作指令根據反饋信息自動生成。智能性也是智能制造技術上的難點,盡管目前人工智能技術已經獲得了較大的突破,但相對于人的智能而言,智能制造技術的聰明度還很低,尚有較大差距。
其次,綜合性是智能制造技術的集成技術,有典型的交叉學科性。然而,任何一個單一技術的突破,也都可為智能制造技術帶來革命性的轉變。
再次,智能制造技術要求對現實工況作出快速反應。人能夠快速地對各種不可預知的突發情況作出實時的響應,這就要求智能制造技術也必須有此能力才能保證工作任務的完成。目前,實現這一目標還有不小差距。
*后是實現技術的交互性。智能制造技術必須能夠理解人的意圖和思想,必須實現與人和社會的交流。例如語音識別技術和語音合成技術,就是幫助智能制造時能“聽”懂人類的語言,并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制造技術具有與人交流的能力,并且這一交流過程越自然越好。