工业自动化、智能化提升装备和生产效率的成果

智能制造技术（Intelligent manufacturing Technology，IMT）是将人工智能融入制造过程的各个环节，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在受到外界干扰或内部激励时能自动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。其特征是：在制造工业的各个环节的高度柔性与高度集成的方式，通过计算机和模拟人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展。智能化是柔性自动化和集成自动化的新发展和重要组成部分。在制造过程引入自动化、智能化技术，将能提高效率、节省材料和能源。例如机器人加工就是将机床与机器人、传感器、控制器组合而成的智能制造系统，它具有信息处理、知觉反馈和决策能力，可同时控制指挥多种操作，从而提高效率、保证质量和降低成本。在千万吨炼油、百万吨乙烯、百万千瓦核电和火电工程等国家大型工程中，采用大规模、高可靠性的自动化成套控制系统和网络系统，进一步开发复杂流程的过程模拟技术和大规模优化软件以及能源网络监控与调度系统，充分实施流程行业的综合自动化，都可以实现节能降耗安全环保的目标。

数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主。当前数控机床的发展，集中体现于高速加工、五轴联动加工、复合加工三大主要方面。采用直线电动机驱动的高速加工中心，正逐渐成为机床业界的主角。五轴联动加工中心对军工、航空、电力等行业的发展，对改善飞机、潜艇、发电机组的性能起着非常重要的作用。复合加工机床能减少零件在加工过程中搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴升降速等辅助时间，从而缩短加工时间和生产周期，降低生产成本。数控机床技术正在朝着高速度高精度化、多功能化、智能化、数控编程自动化、可靠性最大化、控制系统小型化、绿色化的方向发展。

以能源为主要输入、以改变物料物理状态为加工目标的大型高耗能设备在这些行业的节能减排中占有举足轻重的地位。例如，大型压缩机是石化、冶金等行业装置的“心脏”设备，其能耗在整个装置中所占比重较大。在大型空分装置中，压缩机的耗电量就达到了整个空分装置的60%以上。目前，我国冶金、石化等行业共有各类大型压缩机近万台，能源总消耗约1600亿kW·h/年。通过优化设计及控制可实现节能5%以上。

在装备重大零部件制造过程中，广泛采用自动化、智能化技术。国外发达国家已较普遍采用计算机模拟技术对铸件的质量和浇注过程进行有效的控制，同时还着重于减轻操作者的劳动强度，改善工作环境等。国外60MN及以上的水压机多数配备了100～400t·m主锻造操作机和20～40t·m辅助操作机，相当数量的操作机采用计算机控制，实现了大锻件锻造过程的综合控制，使锻造精度控制在严格的范围（±3mm）。德国、美国已采用窄间隙埋弧焊完成核压力壳筒体和封头的焊接，焊缝厚度达到600mm，焊接过程实现自动化控制，对大型工件的焊接做到优质高效和高精度。采用计算机控制加热炉和热处理炉的加热过程，控制烧嘴实现自动调节燃烧、调节炉温、自动点火及加热参数管理等先进技术，实现了热处理过程节能减排。(www.xing528.com)

日本“新经济成长战略”“新产业发展战略”中机器人等智能装备是重要产业领域之一。日本编制了机器人等智能装备发展路线图，机器人装机量约占世界用量的60%；日本FANUC是世界最大的机器人公司，采用订单式生产，300员工，月产1300台机器人，采用机器人生产机器人。

装备制造业的信息化趋势主要体现在数据共享和人机智能交互，发达国家积极推进装备制造过程的数字化、信息化、自动化、智能化进程。国外汽车锻件广泛采用多工位自动锻造压力机、电动螺旋压力机、液压螺旋压力机，以及由这些先进锻压设备组成的综合自动线（约占总产量的40%）。模锻件的全员劳动生产率，日本达到世界领先的每工人每年160t。例如，丰田汽车公司Honsha工厂热锻车间的转向节锻造生产线的主机为一台35MN热模锻压力机，线上采用了多台机器人，可分别完成锻件的自动下料、余热淬火、搬运、码垛等动作，还实现了对锻件、模具温度在较大区域内的实时检测，获得的表面温度场以彩色图像的形式直观地展现在显示屏上，有效保障了锻件的组织和内在质量。我国大多数锻造设备还是锻锤和机械效率较低的摩擦压力机，自动化锻造线只有不到3%（多数为德国和日本进口）。绝大多数锻造企业都是手工操作，全员劳动生产率只有每工人每年36t，不到日本的1/4。

从1994年美国开发出“虚拟轴机床”以来，机器人新型装置已成为国际研究的热点之一，其他国家纷纷探索开拓其在机械工业应用的领域。随着市场竞争的日益激烈，生产方式将由大批量单品种转向多品种变批量，为快速响应市场又要求成形的高速度，各种传感器、计算机、信息和控制技术将促进成形生产线从单机自动化向系统的自动化、柔性化和集成化发展。最后整个成形生产过程将实现全工序无人化。具有柔性和自适应性的自动化技术采用新的智能控制、认知人机交互、自学习系统、环境智能和无线通信。在不同的成形工艺阶段，不同的工业机器人进行操作，互相之间进行通信，并互不干扰地进行工作。ABB公司最近推出了IRC5控制器，通过全新MultiMove功能，能够由一台控制器控制多达4台机器人和总计36个轴，从而可以很容易实现复杂的协调运行。瑞典Neos公司开发出一种高精度、高可靠性的可切割、钻孔、铣削、磨削、装配、搬运的多功能机器人，用于多家著名汽车厂和飞机公司。随着工艺控制精度的提高，环境条件等干扰因素的不确定性矛盾将日益突出，将人工智能和控制技术相结合可使得装备或生产线具备良好的适应能力，与现场工业机器人紧密结合的智能控制系统已经获得成功，改善了热加工成形的环境，降低了工人的劳动强度并实现了清洁化生产。