國家制造強國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會委員、中國機械科學(xué)研究總院集團有限公司黨委書記、董事長、集團首席科學(xué)家王德成
工業(yè)母機的發(fā)展與挑戰(zhàn)
工業(yè)母機(MachineTools)，是制器之器，一般包括金屬切削機床(減材裝備)、基礎(chǔ)制造裝備(等材裝備)以及正在興起的增材制造裝備等。工業(yè)母機是構(gòu)成現(xiàn)代工業(yè)的心臟，是制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展基石，是現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系的核心樞紐和制高點。
中國工業(yè)母機行業(yè)在發(fā)展過程中面臨著圍堵和遏制。從2017年德國科堡機床核心葉片加工裝備對我國的禁運，到2024年我國多家工業(yè)母機企業(yè)因?qū)Χ沓隹诒幻烙⒅撇茫覈髽I(yè)持續(xù)遭遇技術(shù)封鎖，限制了中國獲取關(guān)鍵技術(shù)和裝備的途徑。
王德成表示，過去，中國工業(yè)母機與世界先進水平存在差距，高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)裝備對外依存度較高。但2023年實現(xiàn)了出口大于進口的歷史性突破，特別是減材金切機床，中國穩(wěn)居世界機床出口第一梯隊。
中國工業(yè)母機雖已有了長足進步，但仍存在產(chǎn)業(yè)大而不強、配套相對薄弱、創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈缺乏深度融合等問題。王德成指出，當前我國工業(yè)母機發(fā)展面臨三大挑戰(zhàn)。
第一，在關(guān)鍵指標上仍有差距，特別是工藝適應(yīng)性、可靠性和精度保持性。例如，五軸加工中心直線軸的定位精度和重復(fù)定位精度與國際先進水平相比還有提升空間。第二，高端化、智能化、綠色發(fā)展趨勢更加迫切，需要利用人工智能和大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)提升工業(yè)母機的智能化水平，以滿足碳中和、碳達峰背景下對工業(yè)母機的新要求。第三，雖然我國工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，但在技術(shù)創(chuàng)新體系、前瞻性與顛覆性技術(shù)研究布局方面還存在不足。
工業(yè)母機智能化轉(zhuǎn)型的新引擎
人工智能作為制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的驅(qū)動力，能模擬、延伸和擴展人的智能行為，在制造業(yè)的應(yīng)用前景非常廣泛，涵蓋生產(chǎn)流程的多環(huán)節(jié)，包括生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)執(zhí)行、質(zhì)量控制、設(shè)備維護等，正在深層次賦能新型工業(yè)化。例如，華為的昇騰AI解決方案便是一個典型例子。在航天和航空領(lǐng)域，人工智能的應(yīng)用實現(xiàn)了生產(chǎn)流程的透明化和可視化，突破了生產(chǎn)瓶頸，展現(xiàn)了其在高端制造領(lǐng)域的巨大潛力。
工業(yè)母機與人工智能的融合經(jīng)歷了從數(shù)控系統(tǒng)到互聯(lián)網(wǎng)，再到人工智能的逐步深化。王德成表示：“新一代人工智能技術(shù)融入數(shù)控的工業(yè)母機，賦予了工業(yè)母機學(xué)習(xí)能力，使得人的知識學(xué)習(xí)性腦力勞動可以交由數(shù)控系統(tǒng)完成。”例如，華中9型新一代人工智能數(shù)控系統(tǒng)，作為世界上首個搭載AI芯片的智能數(shù)控系統(tǒng)，具備了自覺感知、自主學(xué)習(xí)、自主決策、自主執(zhí)行的能力。
王德成分享了大量人工智能在工業(yè)母機上的應(yīng)用案例，包括多種智能化設(shè)備和系統(tǒng)。薩瓦尼尼PX精華型折彎中心集成了智能化板材特性自動補償技術(shù)，提升了產(chǎn)品合格率。大族E03-Pro協(xié)作機器人通過拖曳示教(具備一體化末端力控能力)、圖形化編程，快速完成自動化焊接設(shè)置，確保了焊接質(zhì)量。
AI引領(lǐng)工業(yè)母機革新
隨著人工智能的飛速發(fā)展，工業(yè)母機行業(yè)正迎來前所未有的革新浪潮。王德成表示，人工智能和工業(yè)母機加速融合的關(guān)鍵期已經(jīng)到來，呈現(xiàn)三大趨勢。首先，加速向軟件定義工業(yè)母機主機的“新制造”發(fā)展。人工智能與數(shù)控系統(tǒng)軟件的集成，不僅能夠定義更多工業(yè)母機的機型、更廣泛的應(yīng)用，還能賦予其更強的邏輯思維能力。這種集成，意味著允許未來的算法、軟件仿真和數(shù)據(jù)驅(qū)動與不同的工業(yè)母機主機相銜接，實現(xiàn)智能邏輯、計算邏輯、控制邏輯和生產(chǎn)單元的模塊化銜接。這將使工業(yè)母機行業(yè)的發(fā)展速度加快，從而推動整個制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。
其次，加速向自主可控創(chuàng)新的“新服務(wù)”發(fā)展。新服務(wù)作為新質(zhì)生產(chǎn)力的重要分支，能夠通過自主開發(fā)基于人工智能的數(shù)控系統(tǒng)和功能部件，補齊產(chǎn)品短板，加速進口替代，實現(xiàn)彎道超車。人工智能技術(shù)，結(jié)合我國廣泛的應(yīng)用場景、龐大的工業(yè)母機產(chǎn)用量和豐富的數(shù)據(jù)資源等優(yōu)勢，為解決工業(yè)母機工藝適應(yīng)性、可靠性和精度保持性等關(guān)鍵技術(shù)指標與國際先進水平有差距的難題供了新思路。通過迭代完善大模型，人工智能能夠加速在故障預(yù)測與診斷、加工參數(shù)優(yōu)化、智能維護管理等核心技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，滿足產(chǎn)業(yè)對個性化和多元化的需求。
最后，加速催生下一代工業(yè)母機“新業(yè)態(tài)”。工業(yè)母機正加速邁向智能正向設(shè)計的新時代，其核心在于利用數(shù)據(jù)和算法支持設(shè)計決策。新一代工業(yè)母機將更加智能化、精準、高效和柔性化，具備自主決策、自主分析、精準執(zhí)行等功能。人工智能與超算能力的結(jié)合，將實時預(yù)測出成本最低、性能最佳的工業(yè)母機設(shè)計方案，打破傳統(tǒng)主機類型的界限，促進多功能融合和多工藝復(fù)合的變革。