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机床行业正在走一条以,走一条并行推进、融合

2019-11-08 12:59

图片 1 ■智能制造为中国制造业跨越发展提供历史性机遇,新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合所形成的新一代智能制造技术,成为了新一轮工业革命的核心驱动力。 ■随着互联网、云计算、大数据等信息技术飞速发展,新一代人工智能战略性的突破,已经成为新一轮科技革命的核心技术。而被称为“工业母机”的机床将得益于人工智能技术,让人与信息系统发生根本性的变化,“从‘授人以鱼’到‘授人以渔’”。 ■从“数控”到“智能”,机床行业变革之路不仅仅是技术发展大趋势的自然要求,也是行业对当前经济高质量发展的必然响应。 在3c领域和汽车制造业谋求转型升级之际,为应对企业对高精密部件的需求,机床行业正在走一条以“智”赋能的全新变革之路。 “智能制造为中国制造业跨越发展提供历史性机遇,新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合所形成的新一代智能制造技术,成为了新一轮工业革命的核心驱动力。”中国工程院院士周济日前在北京举行的“智能+数控”——新一代人工智能数控系统和智能机床研讨会上表示。 “授人以鱼”到“授人以渔” 周济认为,随着互联网、云计算、大数据等信息技术飞速发展,并极其迅速的普及应用,集中汇聚在新一代人工智能的战略性突破,使得新一代人工智能已经成为新一轮科技革命的核心技术。而被称为“工业母机”的机床将得益于人工智能技术,让人与信息系统发生根本性的变化,“从‘授人以鱼’到‘授人以渔’”。“新一代智能机床能够实现自主感知、自主学习、自主优化与决策、自主控制与执行,极大提高机床加工质量、使用效率,降低成本,是第四次工业革命的典型产品。”周济解释道。 从“数控”到“智能”,机床行业变革之路不仅仅是技术发展大趋势的自然要求,也是行业对当前经济高质量发展的必然响应。根据3月份中国机床工具协会发布的《2018年机床工具行业经济运行情况分析》,2018年我国机床工具行业虽总体发展平稳,但与机床数控系统需求端密切相关的3c消费电子领域和汽车制造领域需求放缓,以新能源汽车为代表的车身结构轻量化,高强度需求成为主流,3c产品加工也从金属加工走向玻璃、陶瓷加工,下游产业对精密化部件的需求,让机床行业向智能化、高精度化转变。 机床“智能”之路的难点 “以‘智’赋能”不是一道坦途。在北京航空航天大学教授刘强看来,智能机床有三个基础共性问题:信息、状态感知与数据处理;“机床-信息系统-人”通讯协议和接口;智能分析和控制算法。刘强说:“工业4.0时代数控机床面临的挑战是对新型材料的加工,对产品更高的质量和对更高效率的需求。” 刘强表示,未来制造业面临着四大全新的转变:从单一制造场景到多种混合制造场景的转变,从基于经验的决策到基于证据的决策的转变,从解决可见问题到避免不可见问题的转变和从基于控制的机器学习到基于丰富数据的深度学习的转变。“这需要数控机床走向智能化。”刘强认为,数控机床成为智能机床需要解决的就是上述三个基础共性问题。 “当前的智能机床,只是实现了一些简单的感知、分析、反馈、控制,远没有达到替代人类脑力劳动的水平。关键是在自主学习等方面,没有取得革命性的技术突破。由于过于依赖人类专家,进行理论建模和数据分析,导致知识积累艰难而缓慢,最终导致智能机床的适应性和有效性不足。”华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心主任陈吉红表示。 让“数控”插上“智能”之翼 如何克服难点,让“数控”插上“智能”之翼?除了有国家数控系统工程技术研究中心主任身份还身为华中数控股份有限公司董事长的陈吉红向与会嘉宾介绍了华中数控在新一代人工智能数控系统和智能机床的探索与实践。据介绍,华中数控在2018年发布的新一代智能数控系统概念机的基础上,研发首台搭载ai芯片的华中数控新一代人工智能数控系统——华中9型工业样机。这款样机拥有“感知与互联”“学习与建模”“优化与决策”“控制与执行”四大智能特点,并载有新一代人工智能技术的智能应用app和智能化功能。华中数控的新一代人工智能控制系统也在本次会议上首次发布。 “机床行业走智能制造之路,需要因‘厂’制宜。”中国机械工业联合会副秘书长李冬茹表示,由于当前我国机床企业规模大小不一,在转型升级的过程中需要考虑自身实际。她认为,企业在智能化的过程中要综合考虑产品的性能、质量、价格,要切实符合企业的实际路线。 北京机床研究所原所长刘炳业建议,机床企业走向智能化,迈向中高端的过程中,数控系统扮演了很重要的角色,但要注意打好基础,除了做好控制系统还要做机件部分。“从未来对超精密部件的需求看,做机床产品要有工匠精神,要把机件做到极致,不能走捷径。”他说。

在3C领域和汽车制造业谋求转型升级之际,为应对企业对高精密部件的需求,机床行业正在走一条以“智”赋能的全新变革之路。

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走“智能”之路的逻辑

“新一代智能机床和智能数控系统技术研讨会”于6月26日下午在中国工程院隆重召开,中国机床工具行业内众多专家、领导及国内知名机床厂商代表齐聚一堂,展开了一次别开生面的技术研讨。

武汉华中数控股份有限公司董事长陈吉红

“智能制造为中国制造业跨越发展提供历史性机遇,新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合所形成的新一代智能制造技术,成为了新一轮工业革命的核心驱动力。”中国工程院院士周济在4月16日在北京举行的“智能+数控”——新一代人工智能数控系统和智能机床研讨会上作《走向新一代的智能制造》演讲时表示。这位工程院原院长认为,随着互联网、云计算、大数据等信息技术飞速发展,并极其迅速的普及应用,集中汇聚在新一代人工智能的战略性突破,使得新一代人工智能已经成为新一轮科技革命的核心技术,而被称为“工业母机”的机床将得益于人工智能技术,让人与信息系统发生根本性的变化,“从‘授人以鱼’到‘授人以渔’”。“新一代智能机床能够实现自主感知、自主学习、自主优化与决策、自主控制与执行, 极大提高机床加工质量、使用效率,降低成本,是第四次工业革命的典型产品。”周济解释道。

会议现场

作为装备制造的“母机”,数控系统是名副其实的国之重器。若把中国机床比作中国制造的“芯片”,那么中国的数控系统可以说是中国机床的“芯片”,重要性不言而喻。当前,我国机床行业正在大力推进制造业的转型升级,随着机床行业的回暖及工业机器人市场的快速发展,迫切需要提升国产数控机床及基础制造装备的可靠性、精度稳定性、工艺适应性、成套成线自动化及智能化,由此,高档数控系统和工业机器人及自动化应用也迎来较大的市场机遇。

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当天,会议现场众贤云集,会场气氛隆重且活跃。中国工程院原院长周济院士、原机械工业部副部长陆燕荪、中国机械工业联合会执行副会长陈斌、工信部装备司机械处处长韩行、中国机床工具工业协会秘书长王黎明、中国工程院制造业研究室主任屈贤明、北京航空航天大学教授/04专项总体组专家郇极、北京航空航天大学机械工程及自动化学院教授刘强、北京机床研究所原所长刘炳业、国防科技大学教授范大鹏等众多行业内领导、专家纷纷到场,各抒己见,为进一步推进我国数控机床向智能化转型升级,提出了诸多具有建设性的建议和设想。

作为数控系统及工业机器人产品的研发生产制造企业,武汉华中数控股份有限公司紧抓中国制造业数字化、网络化、智能化的发展趋势,拓展“智能+”战略,加快核心技术的研发与积累,扩大国产数控系统技术在细分市场的应用。据武汉华中数控股份有限公司董事长陈吉红介绍,“近年来,华中数控确立了‘一核三体’的发展战略,即以数控系统技术为核心,以数控机床、工业机器人、新能源汽车的应用配套为三个主体,不断攻克数控系统技术的难关,实现国产数控系统技术的自主创新和安全可控。”

从“数控”到“智能”,机床行业变革之路不仅仅是技术发展大趋势的自然要求,也是行业对当前经济高质量发展的必然响应。根据3月份中国机床工具协会发布的《2018年机床工具行业经济运行情况分析》,2018年我国机床工具行业虽总体发展平稳,但与机床数控系统需求端密切相关的3C消费电子领域和汽车制造领域需求放缓,以新能源汽车为代表的车身结构轻量化,高强度需求成为主流,3C产品加工也从金属加工走向玻璃、陶瓷加工,下游产业对精密化部件的需求,让机床行业走向智能化,高精度化转变。

中国工程院周济院士

发布首台搭载AI芯片的华中9型工业样机

走“智能”之路的难点

中国工程院周济院士在致辞中指出,新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合所形成的新一代智能制造技术,成为了新一轮工业革命的核心驱动力。在国家大力推进智能制造、新一代信息技术呈现爆发式增长的情形下,作为工业母机的机床更应该加速走在前列,走一条并行推进、融合发展的中国式智能制造技术推进路线,向高质量和创新型发展。

长期以来,世界上公认的机床强国是德国、瑞士、日本、美国等发达国家,在这些高端机床制造强国,有很多企业规模并不大,但产值很高。以某些国外企业为例,其在数控系统领域发展了近60年,积累了大量的先进技术,在全球范围内建立起了技术壁垒和市场优势。这些企业在中国市场上也已经耕耘了40余年,凭借其产品在技术与性能上的优势,取得了较好的市场影响力与客户美誉度,成为客户的惯用首选,形成了一个垄断市场生态圈。在此情况下,涌现了诸如华中数控等国内企业,突出重围,勇于打破垄断,潜心专注,在产品的研发上分析国内外的技术差距,注重前瞻性,加大研发力度,着眼于在关键技术和核心部件上取得突破,从实质上提升产品。“经过20年的技术积累,8年的技术攻关,我们研制的华中8型高档数控系统,实现了数控系统的系列化、成套化与产业化,突破国产数控系统掣肘于人的局面。” 陈吉红表示。

“以‘智’赋能”不是一道坦途。在北京航空航天大学教授刘强看来,智能机床有三个基础共性问题——信息、状态感知与数据处理、“机床-信息系统-人”通讯协议和接口和智能分析和控制算法。“工业4.0时代数控机床面临的挑战是对新型材料的加工,对产品更高的质量和对更高效率的需求。”为此,他认为,未来制造业面临着四大全新的转变:从单一制造场景到多种混合制造场景的转变,从基于经验的决策到基于证据的决策的转变,从解决可见问题到避免不可见问题的转变和从基于控制的机器学习到基于丰富数据的深度学习的转变。“这需要数控机床走向智能化。”刘强认为,数控机床成为智能机床需要解决的就是上述三个基础共性问题。

武汉华中数控股份有限公司董事长陈吉红

创新永无止境,探索未有穷期。值得一提的是,在2019年第十六届中国国际机床展览会期间,华中数控在2018年发布的新一代智能数控系统概念机的基础上,推出了首台搭载AI芯片的华中数控新一代人工智能数控系统——华中9型工业样机,此样机载有新一代人工智能技术的智能应用APP和智能化功能,集“感知与互联”、“学习与建模”、“优化与决策”、“控制与执行”四大智能特点于一身,在感知与互联方面,实现按毫秒级采样周期汇集记录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等实际加工状态信息。数控系统既是“执行器”,又是“感知器”,感知并记录数控加工过程“心电图”,提供学习、建模、优化所需的大数据;在学习与建模方面,可将记录的“心电图”数据和加工任务关联,结合机床动力学模型,建立机床动态特性数字双胞胎,在机床的全生命周期内,随机床同步变化,实时跟踪,全真模拟;在优化与决策方面,超越几何与逻辑层面的简单校验,提供物理响应级别的仿真优化功能。新的G代码先在机床的数字双胞胎模型中仿真、优化,形成与本机床响应特性关联的前馈和补偿指令,实现自主优化与决策,形成多目标优化加工的智能控制“i代码”;在控制与执行方面,加工程序和与优化、补偿代码指令同时执行,双码联控,实现数控加工的优质、高效、可靠、安全和低耗。陈吉红介绍道:“这款样机具有更稳、更强、更开放的技术特点,让‘数控’插上‘智能’之翼。”

“当前的智能机床,只是实现了一些简单的感知、分析、反馈、控制,远没有达到替代人类脑力劳动的水平。关键是在自主学习等方面,没有取得革命性的技术突破。由于过于依赖人类专家,进行理论建模和数据分析,导致知识积累艰难而缓慢,最终导致智能机床的适应性和有效性不足。”华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心主任陈吉红表示。

近年来,智能化一直是制造业转型升级中的热门话题。作为行业内领军的国产数控系统企业,华中数控一直未曾停下探索的脚步。会议现场,武汉华中数控股份有限公司董事长陈吉红发表了题为“新一代智能数控系统和智能机床的探索与实践”的主题演讲,为到场来宾介绍了华中数控智能数控系统和智能机床的发展与具体使用案例。他表示,机床是工业母机,代表着国家的竞争力。如果说机床相当于中国制造业的芯片,那么数控系统也称得上是数控机床的芯片,其重要性不言而喻。机床向智能化转型,离不开数控系统的支持。华中数控提出的新一代智能机床是在工业互联网、大数据、云计算的基础上,应用新一代人工智能技术和先进制造技术深度融合的成果。新一代智能机床将为数控机床行业带来新的变革,将是中国机床行业“换道超车”实现行业领跑的一个重大机遇。做好智能机床,不仅仅是数控系统企业的事情,更需要大家联合起来,携手并进。

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宝鸡机床集团有限公司董事长李强

华中9型数控系统

如何克服难点,让“数控”插上“智能”之翼?除了有国家数控系统工程技术研究中心主任身份还身为华中数控股份有限公司董事长的陈吉红向与会嘉宾介绍了华中数控在新一代人工智能数控系统和智能机床的探索与实践。据介绍,华中数控在2018年发布的新一代智能数控系统概念机的基础上,研发首台搭载AI芯片的华中数控新一代人工智能数控系统——华中9型工业样机。这款样机拥有“感知与互联”“学习与建模”“优化与决策”“控制与执行”四大智能特点,并载有新一代人工智能技术的智能应用APP和智能化功能。华中数控的新一代人工智能控制系统也在本次会议上首次发布。

随后,宝鸡机床集团有限公司董事长李强以“产品转型升级和智能制造的探索”为题发表了演讲,介绍了宝鸡机床近年的发展情况及未来发展规划,阐述了对智能化数控系统及机床的理解和认识,与到场一众来宾分享了宝鸡机床与华中数控合作进行智能化数控系统及智能机床研制和推广的经验与历程。他表示,不论是做数字化机床还是智能化机床,做产品,首先得把质量做好。宝鸡机床与华中数控经过多年合作,针对智能机床的建设做出了许多有益尝试,并取得了丰硕成果。

发力机器人与智能产线领域

走“智能”之路的建议

部分发言嘉宾

借鉴在数控系统领域积累的技术及经验,华中数控近年来加大拓展机器人及智能产线领域的业务,取得不俗业绩。采访中记者了解到,2018年华中数控在机器人与智能产线领域实现收入较2017年同期增长12.86%,围绕3C、打磨及码垛、焊接等细分市场,研发了具有自主知识产权的华数3型机器人控制器、桌面型高速高精机器人,丰富了重载与焊接等机器人相关产品。华中数控在继续巩固机器人在上下料、冲压、打磨等领域的优势地位基础上,在小家电行业业务、制鞋自动化产线、餐具打磨抛光自动化产线等领域取得了突破,未来,拟形成标准化的解决方案进行推广复制,持续扩大市场占有率。

“机床行业走智能制造之路,需要因‘厂’制宜”,中国机械工业联合会副秘书长李冬茹表示,由于我国当前机床企业规模大小不一,在转型升级的过程中需要考虑自身实际,同时她认为企业在智能化的过程中要综合考虑产品的性能、质量、价格,要切实符合企业的实际路线。北京机床研究所原所长刘炳业建议,机床企业走向智能化,迈向中高端的过程中,数控系统扮演了很重要的角色,但要注意打好基础,除了做好控制系统还要做机件部分,“从未来对超精密部件的需求看,做机床产品要有工匠精神,要把机件做到极致,不能走捷径。”

讨论环节中,与会专家、领导与企业代表就“智能机床的定义”、“中国机床行业该如何发展”、“行业内企业间的协同合作”三个议题进行了探讨。深入分析机床行业面临的挑战大势,共同探讨行业升级发展的具体措施和思路。

针对2018年华中数控在机器人及智能产线领域取得的成绩,陈吉红直言,2019年华中数控在机器人及智能制造领域将继续坚持PCLC战略,即P代表工业机器人产品;C(Components)代表机器人核心功能零部件;L代表智能产线解决方案(Automation Lines);C代表机器人云,努力在重点领域打造“精品案例”,扩大品牌影响力。

原机械工业部副部长陆燕荪表示,真正的合作并非单纯的你买我卖,机床行业内的整机企业、数控系统企业以及机床功能部件企业都应携手并进,协同创新,组成一个大的体系,共同合作谋发展。

走智能化发展之路

中国机械工业联合会执行副会长陈斌认为,我国机床行业并非没有亮点。机床行业在改革开放里取得了成绩,但也受到了很大的冲击。期望国家在政策上多给予国产机床与数控系统企业一些支持,希望国内的企业多多支持国产的创新产品。

近年来,大数据、云计算和新一代人工智能技术取得了群体性、革命性的突破,智能相关技术开始逐渐渗透到制造业当中,新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合所形成的新一代智能制造技术,成为了新一轮工业革命的核心驱动力。机床作为工业母机,也正在经受智能化的洗礼。

工信部装备司机械处处长韩行指出,中国机床行业正处在爬坡过坎的关键时期,我国机床行业在世界上处在第三梯队,正向第二梯队迈进,我们不能松懈。紧抓创新的牛鼻子,是实现高端突破的必由之路。另外,与芯片一样,出于自主安全的考虑,数控系统也需要实现国产化。

2019年政府工作报告明确要求加快建设制造强国,正式提出了‘智能+’的重要战略,即深化大数据、人工智能等研发应用,打造工业互联网平台,拓展‘智能+’,为制造业转型升级赋能。在陈吉红看来,新一代人工智能技术与数控机床的不断融合,形成了新一代智能机床(Intelligent Machine Tools,iMT),可实现自主感知、自主学习、自主优化与决策、自主控制与执行,极大提高机床加工质量、使用效率,降低成本,是第四次工业革命的典型产品,将为数控机床产业带来新的变革,也将成为中国机床行业“换道超车”的助推剂,是中国机床行业实现从“跟跑”到“领跑”的重大发展机遇,华中数控已准备好,将凭借产品创新和技术实力在此赛道上稳步前进。

中国机床工具工业协会秘书长王黎明在讨论中表示,在国家一些政策与项目的支持下,我国的机床与数控系统企业拼搏进取,一直坚守,做了许多努力,也取得了很大进步。我们取得的成果,需要推进市场,让市场来检验。

当前,我国有着庞大的机床消费需求,也有着巨大的生产市场,一方面,国家政策利好,大力鼓励发展数控机床;另一方面,国产数控机床不断崛起,借鉴国外高端数控系统技术,提升自身技术水平与创新能力,逐步缩小与国外的差距。放眼未来,陈吉红满怀期待:“下一步,我们将更加专注数控技术的研究,苦练‘内功’,攻坚克难,抓住从‘数控’向‘智能+数控’的升级机遇,并付诸行动。”

北京机床研究所原所长刘炳业说,我们对数控系统的企业与机床制造企业深度融合、携手创新的道路不用质疑,应坚决地走下去。

摘自《自动化博览》2019年5月刊

中国工程院周济院士也表示,中国机床行业的创新体系建设,确实是迫在眉睫。同时,我们要考虑怎样在现有的条件下切实发挥产学研用创新联盟的作用。一方面,我们需要把产品的质量做得更好。另一方面,面临新技术革命带来的历史性机遇,我们也应思考如何把产品与新一代的信息技术结合起来,创造高质量的发展,实现换道超车。

此外,秦川机床工具集团股份公司副总裁田沙、四川普什宁江机床有限公司总经理姜华、湖南宇环数控机床股份有限公司董事长许世雄、深圳市创世纪机械有限公司董事长夏军等与会代表们也积极参与到了讨论当中,发表了各自的观点与看法。

签约后合影

讨论环节之后,签约仪式如期举行。武汉华中数控股份有限公司董事长陈吉红分别与宝鸡机床集团有限公司董事长李强、深圳市创世纪机械有限公司董事长夏军、沈阳机床集团沈阳第一机床厂总经理肖利伟、山东省机械设计研究院院长林江海、南通航智装备科技有限公司高级技术顾问吴晓峰现场签约,共同推进智能机床的研制和推广。

当前,机床行业正处在新一轮的变革之中。《中国制造2025》的提出,便是为了让我国紧紧抓住这一重大历史机遇,将我国建设成为引领世界制造业发展的制造强国。如同中国特色社会主义道路一样,中国机床工具行业的发展定有着自己独特的发展方式。机床行业企业一同携手并肩而行,锐意创新谋升级,抢抓机遇求发展,我国机床行业也终将迎来奋斗之后的万木之春。

与会人员合影

新一代智能机床和智能数控系统技术研讨会上,在与会的行业专家、领导与企业家们意气风发的举止言谈中,我们看到了机床行业专家、领导与一众企业家们迎接挑战,锐意进取,开创中国机床行业崭新前程的信心和决心。展望未来,面对新的市场环境,期待华中数控携手机床厂商一同追求卓越,为机床用户提供更优产品,让更多的机床用户体验到新一代智能机床。

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