智能制造，让传统产业焕新机

来源：人民网－人民日报

生产一辆汽车，最快需要多长时间？在智能车间，自动化率能提高到多少？汽车焊接，精度能控制到什么程度？

带着对汽车生产的兴趣，记者走进长安汽车两江工厂，感受智能制造的魅力。装配线上，摄像头扫码零部件，根据件号进行匹配；冲压线上，全自动冲压机以每分钟15次的节奏运转；焊接车间，实现蓝光自动检测、激光在线检测，焊接精度在1.5毫米以内……经过多道程序，在自动化率达92%的工厂，最快用了18个小时，一辆汽车就下线了。如今在重庆，智能生产场景早已不再鲜见，智能化让制造业焕发新的生机。

党的二十大报告提出，“推动制造业高端化、智能化、绿色化发展”。2022年，重庆实施1503个智能化改造项目，新建182个数字化车间和智能工厂，带动企业运营成本、不良品率、能耗等下降，助推产业向价值链和创新链中高端跃升。数据为证：智能化改造后，长安汽车两江工厂作业自动化率提高10倍，人均产出效率提升2.2倍，自动纠错防错能力提高10倍。这说明，推动制造业更加智能，有助于企业提质增效，不断培育新动能。

长安汽车渝北工厂机电高级技师刘源是党的二十大代表，也是坚守一线30多年的技能工人，见证了制造变智造的过程。他说：“得益于物联网技术，车间设备的‘健康’情况能被实时监控，我们更多是预防性维护、预测性维护。”的确，让制造更智能，一个重要方面是让“哑设备”变得“耳聪目明”，在生产、维护、检修等各环节实现联网，帮助设备和人、系统“彼此对话”。加快推动制造业智能化变革是大势所趋，只有不断深化智能升级、补齐产业短板，才能在培育智能制造新模式中厚植产业新优势。

智能制造本质是制造，要以先进工艺和设备为支撑。走进宗申动力机械股份有限公司101工厂，目之所及全是数字化设备，工人师傅们只需动动手指，即可完成操作。无人运输车不停穿梭，将配件准确送达指定位置；繁忙的机器人、飞速旋转的自动化设备随时保持运转。当自动化系统融入生产线，制造的精度高了，生产的效率高了，对产品设计、研发、生产、管理等过程的要求也高了。这就需要企业不断提高对基础零部件、工艺技术等关键环节的供给能力，把制造水平搞上去，夯实智能制造的基础支撑。

智能制造关键在智能，要以大数据为依托，建设新型基础设施。拿汽车焊接来说，火花一旦落到车身，会影响漆面质量。重庆一家公司将智能视觉终端嵌入工业互联网，开发出5G智能焊接大数据平台，预测火花飞溅情况的准确率达92%以上。这是重庆实施工业互联网平台培育行动的成果，通过汇聚工业大数据，实现技术应用的共享。目前，重庆已累计实现每万人5G基站数量19个，国家“星火·链网”区块链超级节点落户，获批建设全国一体化算力网络枢纽节点。随着大数据、人工智能等新技术不断拓展，数字产业化和产业数字化将逐步实现同频共振。

在生产车间，一辆拥有上万个零件的汽车，至少要经过冲压、焊接、涂装、总装等环节，技术精密、流程复杂。智能制造的培育与壮大，同样是系统性工程，需要企业、科研机构、政府部门等主体协同发力。立足当前、谋篇未来，锚定推动制造业高质量发展的目标，以先进技术赋能智能制造，我们一定能开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。

(作者为本报重庆分社记者)《 人民日报 》( 2023年01月31日 05 版)

浅谈高档数控机床与智能制造

高档数控机床是指具有高速、精密、智能、复合、多轴联动、网络通信等多功能于一体的数控机床。而高档数控机床发展的高级形态就是智能机床，智能机床是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成与深度融合的产物，它具有自感知、自决策、自诊断、自调节、自适应和即时网络通讯功能。并且随着科技的不断创新，智能机床将作为移动互联网智能终端，成为智能生产系统的关键加工设备。

高档数控机床是装备制造业智能制造的工作母机，是衡量一个国家装备制造业发展水平和产品质量的重要标志。目前，发达国家在高档数控机床监控、测量、补偿、诊断、加工优化等智能化技术上取得的突破，为智能机床的发展提供了技术基础。

而近年来高档数控机床在智能制造方面取得的突出进展主要表现在以下几个方面。

随着市场竞争的加剧，高档数控机床技术将进一步向高速度、高精度、高可靠性发展。通过提高主轴转数、工作台移动速度等实现高效生产，降低制造成本，从而提升产品的竞争力；高精度体现为加工工件的质量及几何精度越来越高，尤其适用于小型金属结构件及精密加工需求；可靠性主要体现为数控机床无障碍的工作时间，数控机床需要长时间持续地工作，设备的可靠性对提升工作效率、节省生产成本有重大影响。数控机床的技术水平可以从机床的精度、分辨率、进给速度、多轴联动功能、显示功能、通讯功能方面体现。一批数控机床主机制造企业通过科技攻关，在主机上集成应用智能化技术，提高了数控机床的使用性能。

2018年初，济南二机床自主研制的国产首条全伺服高速自动冲压线，日前在上汽通用武汉基地全线贯通，并正式交付使用。该伺服冲压线由一台2000吨多连杆伺服压力机、三台1000吨多连杆伺服压力机以及线首自动上料、双臂送料装置、线尾自动出料等组成，应用了伺服驱动、数控液压、同步控制等多项核心技术。与传统全自动冲压线相比，全伺服线生产节拍可达到每分钟18次，效率提高20%，生产柔性也更加优越，可实现“绿色、智能、融合”的全伺服高速冲压生产。

明勖机械创新研发的SUPERIOR系列中的龙门精密高速冲床CHS-25SP、CHS-40SP和CHD-60SP，面对更复杂更精确的金属高速“成形”冲压工作，独立创新研发的高速偏心驱动的技术，没有多连杆多关节的公差变量，却同样具备了精准的下死点效果，下死点力量发生区的时间充分延长，时间延长达80%以上。三角形床身构造，降低冲压时结构变形量，降低力量损失，增加刚性。

数控系统的智能化

我国高档数控系统实现了从模拟式、脉冲式到全数字总线的跨越，市场占有率由2009年的不足1%提高到目前的7%左右。虽然与国外相比，在功能、性能和可靠性方面仍存在一定差距，但近年来华中数控、广州数控、沈阳高精、大连光洋、北京精雕等单位在多轴联动控制、功能复合化、网络化、智能化和开放性等领域也取得了一定成就。

华中数控的新一代智能数控系统（INC），可实现自感知、自学习等功能。自感知是通过独创的“指令域”大数据汇聚方法，按毫秒级采样周期汇集数控系统内部电控数据、插补数据，以及温度、振动、视觉等外部传感器数据，形成数控加工指令域“心电图”和“色谱图”。

广州数控GSK27系统，采用多处理器实现纳米级控制；采用人性化人机交互界面，菜单可配置，根据人体工程学设计，更符合操作人员的加工习惯；采用开放式软件平台，可以轻松与第三方软件连接；高性能硬件支持最大8通道，64轴控制。提出的数控设备网络化解决方案，可对车间生产状况进行实时监控和远程诊断，目前已实现了基于TCP/IP的远程诊断与维护，降低了售后服务成本，也为故障知识库和加工知识库的建立奠定了基础。

沈阳高精GJ400总线式全数字数控系统，采用基于Compact PCI结构的多处理器硬件平台；具备多任务实时操作系统软件平台、多通道多轴联动控制，以及SSBIII、MECHATROLINKIII和 EtherCAT等3种总线接口。实现复合加工控制，最小分辨率达到1nm；同时实现高速、高精度控制，其最小插补周期0.125ms，程序前瞻2000段。

大连光洋GNC60高档数控系统，采用基于光纤介质的高速数控现场总线GLINK2.0；具备高速实时信息点对点传输、多轴的运动指令同步输送、实时内核GRTK、开放式数控系统软件体系结构、支持空间误差补偿、在线刀具测量和工件测量。

北京精雕推出了JD50数控系统，集CAD/CAM技术、测量技术为一体的复合式数控系统，具备在机测量自适应补偿功能。其高精度多轴联动加工控制能力，满足微米级精度产品的多轴加工需求，可用于加工航空航天精密零部件叶轮。

智能制造装备

在汽车制造领域，核心加工装备应用取得了重大进展。数控锻压成形设备的产业化成效最为显著，其中汽车大型覆盖件冲压设备达到世界先进水平，具备了国际市场竞争能力。目前，济南二机床已成功出口福特汽车美国工厂9条生产线，得到了国际同行的认可和尊重，在国际上树立了崭新的品牌形象。2017年6月底，在经过3套模具试模之后，顺利通过福特终验收。福特WSP2项目（图1）包括1台2500t、1台1600t、3台1000t压力机和线首、线尾及压力机间自动化传送系统，安装在福特汽车伍德黑文工厂。福特的第三套模具实现了连续四个小时不间断生产，运行速度接近整线的设计速度每分钟15次，每小时出件800件以上。WSP2整个快速冲压生产线产品运行速度高、产出的零件质量好、服务响应快，福特冲压高级经理福尔南多称WSP2项目是“福特有史以来的所有冲压线中，从交付使用到实现满负荷生产过程最快的一条生产线”。

数字化车间/工厂

图1 福特WSP2项目生产线

图2 配置华中8型数控系统的数控机床

图3 配置华数机器人的生产线

苏州胜利精密制造科技股份有限公司建设的“便携式电子产品结构模组精密加工智能制造新模式”是2016年工信部智能制造综合标准化与新模式应用项目，是3C制造领域华东地区第一条智能制造示范线，主要加工国际知名品牌笔记本电脑等3C产品。项目进行了车间整体三维建模和运行仿真。通过网络系统实现了实时数据采集与资源互联，建设了包含配置华中8型数控系统的189台高速高精钻攻中心（图2），108台华数机器人（图3），在线视觉检测设备，抛光和打磨设备的20条柔性自动生产线（19条CNC自动化生产线+1条机器人自动打磨线），实现了制造现场无人化。项目建设包括PLM、三维CAPP、ERP、MES、APS、WMS系统的产品全生命周期管理系统。通过三维CAPP与工艺知识库，有效缩短了产品开发周期。通过MES系统和APS系统，实现了生产计划自动排产和物料精准配送。通过数据驱动云平台的建设，实现了设备状态可视化管理，并进行了工艺参数评估与优化，刀具管理与断刀监测，检测数据实时反馈与误差补偿等大数据分析与优化。该项目实现了便携式电子产品结构模组在批量定制环境下的高质量、规模化、柔性化生产。项目实施后生产效率提高45.38%，生产成本降低24.59%，产品研发周期缩短39%，产品不良率下降37.5%，能源利用率提高23.01%。该项目通过智能化功能的应用，降低产品研发和生产过程对人的依赖度，提高产品的质量和生产效率，降低能耗和成本。

高档数控机床推进智能制造面临的突出问题

智能制造的发展将给传统制造体系带来猛烈冲击，推动产业格局发生深刻变革。在我国经济新常态下，机床工具行业面临市场需求升级的紧迫需求，其行业自身制造体系也将要发生技术革命的洗礼，由传统制造体系向智能制造体系转变。高档数控机床进一步发展智能制造将面临两方面的突出问题：

一方面体现在高档数控机床的制造过程。机床工具行业自身制造体系由传统制造体系向智能制造体系转变的问题。目前国内机床市场需求失衡，低端产品过剩，高端产品不足，而大部分机床工具企业的产品处于产品链低端，因而这些企业经营处于困难境地，行业内约有一半处于亏损状态。由于缺乏资金，企业的技术升级和技术改造无力进行，使企业由传统制造体系向智能制造体系转变的智能化改造投资大大落后其他行业。

另一方面体现在高档数控机床的产品性能。机床工具企业为各行业提供的高端产品与国际先进水平比较存在一定差距。目前，我国处于数控机床的发展阶段，有相当一部分数控机床还不具备智能化功能。在高速、高精、多轴联动控制、多通道复合加工、网络通信等数控技术与国际先进水平比较存在一定差距。因此，机床工具行业要加快建立新产品、新技术的研发体系，按照我国制造强国战略规划的要求加快发展“智能机床”，满足市场需求升级的紧迫需求。

结束语

智能制造产业链涵盖了智能装备(机器人、高档数控机床、服务机器人、其他自动化装备)，工业互联网(机器视觉、传感器、RFID、工业以太网)、工业软件(ERP/MES/DCS等)、3D打印以及将上述环节有机结合的自动化系统集成及生产线集成等。其中，作为装备制造业智能制造工作母机的高档数控机床，其智能化的程度对于实现装备制造业的智能制造起到关键性的作用。

目前，我国数控机床本身还处在单机未完全突破，如高可靠性，精度保持性，智能化程度等，与发达国家的智能机床相比仍有一定差距，还有较大的发展空间。这种差距不仅体现在单机上，同样也体现在智能制造系统中。我国智能制造在推动制造业发展过程中尚处于起步和探索阶段，但通过近几年应用情况和发展成效来看，已经有了中国自主的数控机床体系及智能制造应用新方法、新模式的雏形，尽管智能制造整体发展水平距离发达国家仍有差距，但已显现了良好的发展态势。相信未来，在国家产业政策支持、新技术革命推动和市场需求牵引等综合作用下，我国的智能制造将步入加速成长期。机床行业也将快速迈入“数控机床——数控机床智能化——智能机床——智能制造车间——智能制造工厂——智能制造大系统”的技术发展进程，实现高档数控机床行业美好的发展前景。

——本文节选自《锻造与冲压》2019年第8期

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