國家制造強國建設戰(zhàn)略咨詢委員會委員、中國機械科學研究總院集團有限公司黨委書記、董事長、集團首席科學家王德成
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)因對俄出口被美英制裁，我國企業(yè)持續(xù)遭遇技術封鎖，限制了中國獲取關鍵技術和裝備的途徑。
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，在關鍵指標上仍有差距，特別是工藝適應性、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，但在技術創(chuàng)新體系、前瞻性與顛覆性技術研究布局方面還存在不足。
工業(yè)母機智能化轉型的新引擎
人工智能作為制造業(yè)智能化轉型的驅動力，能模擬、延伸和擴展人的智能行為，在制造業(yè)的應用前景非常廣泛，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。在航天和航空領域，人工智能的應用實現(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融入數(shù)控的工業(yè)母機，賦予了工業(yè)母機學習能力，使得人的知識學習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、自主學習、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)母機上的應用案例，包括多種智能化設備和系統(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，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置，確保了焊接質(zhì)量。
AI引領工業(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)的轉型升級。
其次，加速向自主可控創(chuàng)新的“新服務”發(fā)展。新服務作為新質(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，結合我國廣泛的應用場景、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)母機工藝適應性、可靠性和精度保持性等關鍵技術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測與診斷、加工參數(shù)優(yōu)化、智能維護管理等核心技術領域實現(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計的新時代，其核心在于利用數(shù)據(jù)和算法支持設計決策。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合，將實時預測出成本最低、性能最佳的工業(yè)母機設計方案，打破傳統(tǒng)主機類型的界限，促進多功能融合和多工藝復合的變革。