智能化是制造業(yè)升級換代的重要標志

　　2009年中國科學院發(fā)布2050年科學發(fā)展路線圖：“基于泛在信息的智能制造系統(tǒng)”

　　2011年中國機械工程學會發(fā)布《中國機械工程技術路線圖》：智能制造

　　2012年中國工程院開展戰(zhàn)略新興產業(yè)規(guī)劃研究，智能制造裝備列為十八個重點戰(zhàn)略產業(yè)之一。

　　2013年中國工程院承擔國務院的制造強國咨詢研究報告，把智能化作為制造強國的主戰(zhàn)略。

　　一、 基礎制造技術智能化的挑戰(zhàn)

　　1. 基礎制造技術的發(fā)展現狀（鑄造、鍛造、焊接、熱處理）

　　產業(yè)特點：工藝越來越復雜，材料強度越來越高；中國生產規(guī)模居世界第一；

　　主要差距：質量穩(wěn)定性差、材料浪費大、能耗大、污染嚴重等。

　　基礎制造迫切需求技術躍升：許多工藝依然依靠經驗，耗能耗材現象嚴重。鑄造方面：鑄件能耗是發(fā)達國家同類工藝的1.5~2倍；每噸鑄件污染排放總量是發(fā)達國家的3~5倍；航空航天發(fā)動機單晶葉片合格率＜30%，國外可達80%，技術落后國際先進水平1~1.5代；鍛壓方面：大鍛件材料利用率30%~55%，韓國60%~65%，日本高達70%~75%；鍛壓自動線：美國5085條，日本9000條，德國6130條，我國300條；焊接方面：自動化焊接設備比例為45~50%，美國為80%以上，日本已達到90%；熱處理方面：高效、優(yōu)質、節(jié)能、環(huán)保的可控氣氛爐和真空爐等熱處理設備總數的比例低于20%；先進工業(yè)國家超過80%。

　　發(fā)展目標：通過數字化與智能化，零件制造精度大幅提高；到2020年，在能源消耗、材料利用率方面達到與發(fā)達國家持平水平。

　　2、基礎制造智能化的技術挑戰(zhàn)

　　結構大型化：導致工作空間內工藝參數變差加大；

　　工藝復合化：導致多能場制造工藝參數相互耦合，變強度熱沖壓硼鋼成形（加熱、涂層、控制冷卻、模內沖壓淬火）；

　　裝備柔性化：導致制造過程的系統(tǒng)協調控制困難，多點拉伸成形機、單點增量成形機；

　　材料高強化：QP鋼、DP鋼＞1000Mpa，軋制不等厚板或拼焊板導致非均勻厚度，材料成形規(guī)律復雜；

　　結構復雜化：結構功能增強，形狀復雜，大幅度增加加工難度；

　　形性一體化：高端制備制造要求構件形狀與性能的綜合控制，提高了工藝設計難度。

　　3、智能基礎制造技術的內涵

　　將傳感器及智能決策軟件與裝備集成，實現感知、分析、推理、決策、控制功能，使工藝能適應制造環(huán)境變化。其中傳感檢測要達到裝備運行監(jiān)控、制造質量檢測；工藝設計要達到：工藝智能創(chuàng)成、工藝實時規(guī)劃；控制執(zhí)行要達到：裝備自動控制、裝備柔性操作。

　　二、 對基礎制造智能化的認識

　　智能制造的定義：智能制造是研究制造活動中的信息感知與分析，知識表達與學習，智能決策與執(zhí)行的綜合技術。主要包括智能制造裝備、智能制造系統(tǒng)、智能制造服務等三個方面，其目標是提高制造效率和質量，降低制造成本。智能制造是德國工業(yè)4.0的主要內容。

　　基礎制造智能化技術的研究重點：基礎制造工藝過程復雜，不可控環(huán)節(jié)多，工藝設計依賴經驗積累，需要研究可進化的工藝知識庫模型，實現合理的推理和決策；基礎制造工作條件惡劣，工藝過程中形狀、性能參數缺乏實時檢測手段，在線信息采集特別困難，需要研究專門的傳感設備（耐高溫）。

　　基礎智能制造關鍵核心技術的研究布局：制造過程的傳感檢測：關鍵的控性信息缺乏實時、在位測量手段；工藝規(guī)劃與決策：時變過程缺乏在線的實時工藝規(guī)劃能力；自適應控制執(zhí)行：形狀精度、物理性能的閉環(huán)調控手段。