隨著人工智能和制造業(yè)的不斷融合,智能制造被賦予了更加深刻的內(nèi)涵。眾多行業(yè)專家表示,智能制造已經(jīng)成為制造強(qiáng)國的關(guān)鍵,也成為國際競爭的制高點(diǎn)之一。

“智能制造為中國制造業(yè)跨越發(fā)展提供了歷史性機(jī)遇,新一代人工智能技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合所形成的新一代智能制造技術(shù),成為新一輪工業(yè)革命的核心驅(qū)動力。”中國工程院院士周濟(jì)日前在北京舉行的 “智能+數(shù)控”——新一代人工智能數(shù)控系統(tǒng)和智能機(jī)床研討會上表示。

為把握從“數(shù)控”到“智能”的進(jìn)程,也為推動新一代人工智能技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合,實(shí)現(xiàn)機(jī)床行業(yè)的“換道超車”,機(jī)床行業(yè)正在走一條以 “智”賦能的全新變革之路。

從 “數(shù)控”到 “智能”

隨著實(shí)體經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,中國制造業(yè)增加值至2010年已經(jīng)躍升世界第一,中國已經(jīng)成為名副其實(shí)的世界制造大國。但是隨著制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的不斷發(fā)展,中國制造“大而不強(qiáng)”的問題日益顯現(xiàn)。自主創(chuàng)新能力不足、產(chǎn)品質(zhì)量不足、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理等問題時刻提醒著制造業(yè)“由大到強(qiáng)”已經(jīng)刻不容緩。

智能制造如何成為制造業(yè)“由大到強(qiáng)”的關(guān)鍵,成為制造業(yè)走向世界的跳板?對此,周濟(jì)表示,智能制造是我國制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的主要抓手,也是我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主要路徑,更是加快建設(shè)制造強(qiáng)國的主攻方向。

周濟(jì)認(rèn)為,隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)飛速發(fā)展,并極其迅速的普及應(yīng)用,集中匯聚在新一代人工智能的戰(zhàn)略性突破,使得新一代人工智能已經(jīng)成為新一輪科技革命的核心技術(shù)。新一代智能制造技術(shù)將引發(fā)制造發(fā)展理念、制造模式發(fā)生重大而深刻的變革,重塑制造業(yè)的技術(shù)體系、生產(chǎn)模式、發(fā)展要素及價值鏈,推動中國制造業(yè)獲得競爭新優(yōu)勢。

而被稱為“工業(yè)母機(jī)”的機(jī)床將得益于人工智能技術(shù),讓人與信息系統(tǒng)發(fā)生根本性的變化,“從‘授人以魚’到 ‘授人以漁’”。周濟(jì)說,“新一代智能機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)自主感知、自主學(xué)習(xí)、自主優(yōu)化與決策、自主控制與執(zhí)行,極大提高機(jī)床加工質(zhì)量、使用效率,降低成本,是第四次工業(yè)革命的典型產(chǎn)品。”

事實(shí)上,從 “數(shù)控”到 “智能”,機(jī)床行業(yè)變革之路不僅僅是技術(shù)發(fā)展大趨勢的自然要求,也是行業(yè)對當(dāng)前經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的必然響應(yīng)。根據(jù)3月份中國機(jī)床工具協(xié)會發(fā)布的《2018年機(jī)床工具行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況分析》,2018年我國機(jī)床工具行業(yè)雖總體發(fā)展平穩(wěn),但與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)需求端密切相關(guān)的3C消費(fèi)電子領(lǐng)域和汽車制造領(lǐng)域需求放緩,以新能源汽車為代表的車身結(jié)構(gòu)輕量化,高強(qiáng)度需求成為主流,3C產(chǎn)品加工也從金屬加工走向玻璃、陶瓷加工,下游產(chǎn)業(yè)對精密化部件的需求,讓機(jī)床行業(yè)向智能化、高精度化轉(zhuǎn)變。

“智能”之路并非坦途

“以‘智’賦能不是一條坦途。”北京航空航天大學(xué)教授劉強(qiáng)坦言,智能機(jī)床有三個基礎(chǔ)共性問題:一是信息、狀態(tài)感知與數(shù)據(jù)處理; 二是“機(jī)床-信息系統(tǒng)-人”通訊協(xié)議和接口;三是智能分析和控制算法。 “工業(yè)4.0時代數(shù)控機(jī)床面臨的挑戰(zhàn)是對新型材料的加工,對產(chǎn)品更高的質(zhì)量和對更高效率的需求。”

劉強(qiáng)認(rèn)為,高端數(shù)控機(jī)床作為“工業(yè)母機(jī)”中的“高、精、尖”產(chǎn)品,在面對工業(yè)4.0時代的挑戰(zhàn),其智能水平是極為關(guān)鍵的一環(huán),而智能化則主要體現(xiàn)在感知、互聯(lián)、學(xué)習(xí)、決策和自適應(yīng)等方面。智能機(jī)床能夠感知和獲取機(jī)床狀態(tài)和加工過程及數(shù)據(jù),通過變換處理、建模分析和數(shù)據(jù)挖掘,形成支持決策的信息和指令,實(shí)現(xiàn)對機(jī)床及加工過程的檢測、預(yù)報、優(yōu)化和控制,同時還具有符合通用標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口和信息共享機(jī)制,使機(jī)床滿足高效柔性生產(chǎn)和自適應(yīng)控制的要求。

劉強(qiáng)表示,未來制造業(yè)面臨著四大全新的轉(zhuǎn)變:從單一制造場景到多種混合制造場景的轉(zhuǎn)變,從基于經(jīng)驗(yàn)的決策到基于證據(jù)的決策的轉(zhuǎn)變,從解決可見問題到避免不可見問題的轉(zhuǎn)變和從基于控制的機(jī)器學(xué)習(xí)到基于豐富數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。“這需要數(shù)控機(jī)床走向智能化。”劉強(qiáng)認(rèn)為,數(shù)控機(jī)床成為智能機(jī)床需要解決的就是上述三個基礎(chǔ)共性問題。

“當(dāng)前的智能機(jī)床,只是實(shí)現(xiàn)了一些簡單的感知、分析、反饋、控制,遠(yuǎn)沒有達(dá)到替代人類腦力勞動的水平。關(guān)鍵是在自主學(xué)習(xí)等方面,沒有取得革命性的技術(shù)突破。由于過于依賴人類專家,進(jìn)行理論建模和數(shù)據(jù)分析,導(dǎo)致知識積累艱難而緩慢,最終導(dǎo)致智能機(jī)床的適應(yīng)性和有效性不足。”華中數(shù)控股份有限公司董事長、華中科技大學(xué)國家數(shù)控系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心主任陳吉紅表示。

對此,陳吉紅建議,新一代的人工智能機(jī)床不僅僅只是“機(jī)床+傳感器+互聯(lián)網(wǎng)”,而是應(yīng)該滿足在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)自主感知、自主學(xué)習(xí)、自主決策、自主執(zhí)行,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、可靠、低耗、綠色的制造。

讓“數(shù)控”插上“智能”之翼

那么,如何克服困難,讓“數(shù)控”插上“智能”之翼?對此,陳吉紅以華中數(shù)控為例說,華中數(shù)控在2018年發(fā)布的新一代智能數(shù)控系統(tǒng)概念機(jī)的基礎(chǔ)上,研發(fā)了首臺搭載AI芯片的華中數(shù)控新一代人工智能數(shù)控系統(tǒng)——華中9型工業(yè)樣機(jī)。這款樣機(jī)擁有 “感知與互聯(lián)” “學(xué)習(xí)與建模” “