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丁汉院士:机器人与智能制造技术
2015-12-07    来源:    发布者:
       我的报告是《机器人与智能制造技术》分几方面展开。

  首先是国家的需求。大家知道我们的国家制造业是一个前源劳动生产力,资源消耗很大,我们关键技术的自给力与国际上有很大的差距,我们制造业从小变大是经历了很长的阶段努力,怎么样由大变强?关键是技术自给力和能源消耗。

  中国面临制造业挑战与机遇,我们环境污染很大的产业面临很大的挑战,在我们国家哥本哈根减排目标提出2020年二氧化碳的比值下降到45%,一个产业本身升级,劳动力成本上升,能源消耗的要求,很多企业在下一个转型升级中成功奠定地位。中国制造业的挑战一个是升级的压力,一个是劳力成本的上升,一个是能源排放压力很大。很多劳动密集型能源消耗很大的企业面临压力很大,这也是市场调节的一个结果,很多人想赚钱多又想污染少的产业,对于中国的企业面临很大的压力,也给一些企业带来了很好的机遇。

  制造业要迈入强国的地位,我的演讲是对制造业巨大的支持和牵引展开的,之前是找不到人,现在是用不起人,人员成本上升,怎么样抢占市场?这个机器人产业自身对制造业的发展有不可替代的作用,可以推动我们国家制造业转向强国,同时引领产业发展的计划图。习总主席在两院讲话说把水平搞上去,十年磨一剑,尽可能多积累自己的核心竞争力。

  机器人863计划实施,最早是简单的机器人,搬运机器人、喷涂机器人、焊接机器人,重复繁重的活动中,有一个优势,对人身体有危险有伤害的地方,精度要求不高、制造业中应用。制造业三个比较重要的,一个是产品的质量,第二个产品的性能和精度,还有性能价对比。质量是第一位,质量不好,讲什么信息化、智能化。德国为什么只讲信息?信息的获取和智能的重要性,德国在1.0、2.0的质量问题成功解决了。质量是企业的第一生命力,质量和可靠性,这个前提下谈到你的性能,再这个前提下是性能价格比,这个最主要的一个标志。

  将来发展的一个方向,可能机器人在加工行业得到发展,尤其是战略性动力复杂系统加工中,看这个机器人最早没有精度要求,可能有也是毫米级的,现在喷漆到焊接要求比较高,机加工要精度了,绝对是几百个u了。因为我们国家是制造大国,制造在国民经济中有不可替代的作用,体量比较大,之前的技术对制造业的升级还是有重要的引领和支撑作用。

  机器人应用,以前比较多是搬运、喷漆、焊接、装配,航空业大的机翼铣削、磨抛用机器人,有一些技术类的不是短期能解决的,各个省高度重视的情况下,练练内功把技术搞上去是紧迫的任务。

  我们国家为什么制造业不强?最主要的体会是动力部件零件做不出来,航空发动机的叶轮叶片、航空浆做不出来,叶轮叶片也是人工磨抛,对工人身体伤害比较大,国家航空的制高点应该对这些零件的要求越来越高的,航空的磨抛都需要机器人。还有螺旋桨靠手工加工,看能不能靠机器人加工,这种螺旋桨的加工维修市场有庞大的,这也是一个国家的需求。能源的叶片基本上靠人工磨抛,占领的市场将非常庞大的。谁能占有市场,取决于有没有核心的技术,这个是最主要的。

  还有汽车大家都知道的,汽车轮毂磨抛是人工的,环境非常恶劣,我们在汽车轮毂上调研了半年,在性能价格优势上是挑战性的课题,原理磨抛很容易,要成本低,满足要求质量好,这个情况下汽车轮毂的磨抛不是很简单的工作,需要高效,研究院所应仔细对这个问题加以研究。机器人的加工关键离不开理论的支撑,很多博士毕业之后走向企业界,技术是扎实的,但没有理论的突破,要突破理论,技术是一句空话,或者是瞎子摸象,对一个可以,对几个不行,需要做技术理论的积累,真正给企业带来竞争力,带来效应。

  智能制造的概念大家讲得很多,很抽象,智能制造讲清楚很难,企业在讲,学术界也在讲,严格的定义很难的,可以进行一些描述,主要是把人类的智慧物化在制造活动中组成人机合作系统,使制造装备能近来感知、推理、决策和学习等智能活动,通过人与智能机器的合作共识事,扩大、延伸和部分取代人类专业在制造过程中的脑力劳动。

  有一个大脑智能控制,一个百年老店必须有自己的工艺知识,还有人的感官、人机交互、共话、感知、识别等,人怎么样有智能化的部件?应用的范围很广,德国工艺里面讲的大数据、融合,把这些概念摸索进去问题还是蛮多的,怎么样的物理世界和感知世界的融合?有一点,制造业是发展的必然趋势。智能制造用的过程中,越用越好用,智能化的发展是必然趋势,智能化一定要有复杂的这种模型,很复杂的决策计算方法,还有广泛的信息的获取,包括信号传感。

  智能制造发展是人类的必要阶段,不是空泛谈,在整个过程中客户需求到产品,到服务。最早关系到产品服务,关系到制造过程到生产到营销,这些很好的软件,很好的算法,对企业提供效益有很好的支撑作用。国内很多的企业是尝到甜头,有一些碰到挫折忽视了。大家最主要关注产品的智能化,可能小的产品引入智能后产品竞争力加强。智能化给一些自主的决策功能,适应工况的功能,很好的人机交互的功能,很好的人机交换。典型的有无人驾驶机,无人飞行机。

  工厂的智能化,还有供应链条的智能化,很多企业尝到甜头了,我们在五菱、美的做了一些效果,有很好的前景,将来最终的发展是机器人加工,大的零件机器人铣削、磨抛,这有一个流程,我们和企业联系进行磨抛,在航空叶轮、叶片等做了一些工作。

  最后谈一点感想,中国制造业的发展应该是古人能工巧匠起到很大的作用,从造纸术到浑天仪的发展,制造业是祖先能工巧匠的发展辉煌,起到不可替代的作用。中国科技发展到今天,将来制造业会向智能化发展,这方面德国弗朗霍夫研究所做的工作非常细和深入。

  最后简单总结一下,智能化不懈追求,追求对工况的适应性,各种环境的适应性,要达到这个目标,机器人的挑战会越来越大,谢谢各位。
 

院士简介:
丁汉,机械电子工程专家,华中科技大学教授。1963年8月29日出生于安徽省枞阳县,籍贯安徽枞阳。1982年毕业于长安大学, 1985年获武汉理工大学硕士学位, 1989获华中科技大学博士学位,现任华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室主任。 长期从事数字制造理论与技术研究:建立了复杂曲面宽行加工理论,突破了多轴联动高效加工的关键技术; 提出了高速加工稳定性分析的全离散法,保证了复杂工况下无颤振高效加工;提出了机器人操作规划的空间几何推理方法,研制了大叶片机器人“测量-操作-加工”一体化(3M)磨抛系统。研究成果在航天、能源和汽车领域得到应用。曾获国家自然科学奖二等奖、国家科技进步奖二等奖等。2013年增选为中国科学院技术科学部院士
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