3-現(xiàn)代制造-智能制造

1、【主題演講】2014年制造業(yè)數(shù)字化智能化與“中國(guó)制造2025中國(guó)工程院院長(zhǎng)、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)2015年 中國(guó)制造2025的主攻方向11制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化與中國(guó)制造2025智能制造“中國(guó)制造2025的主攻方向2提綱一、中國(guó)制造2025“二、制造業(yè)數(shù)字化智能化是新工業(yè)革命的核心技術(shù)三、實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)開(kāi)展戰(zhàn)略，推行智能制造工程3第一階段為2015年到2020年，全面推廣數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，局部行業(yè)和企業(yè)開(kāi)展智能化技術(shù)試點(diǎn)和示范。如大力推進(jìn)“數(shù)控一代機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程。第二階段為2020到2025年，將大力推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化智能化技術(shù)的應(yīng)用。如著力推動(dòng)“智能一代機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程。42012年，我

2、國(guó)制造業(yè)增加值為20792.62億美元，在全球制造業(yè)占比約20%，與美國(guó)相當(dāng)，成為世界制造大國(guó)。52013年，發(fā)電設(shè)備產(chǎn)量1.2億千瓦，約占全球總量的60%；全球第一造船完工量4534萬(wàn)載重噸，占全球總量的41%；全球第一；全年汽車產(chǎn)銷分別為2211.68萬(wàn)輛和2198.41萬(wàn)輛 ，占全球25%；全球第一；機(jī)床產(chǎn)量95.9萬(wàn)臺(tái)，占全球比重38%中國(guó)制造的標(biāo)志6中國(guó)制造的標(biāo)志我國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)量全球第一；高速鐵路里程數(shù)全球第一通信行業(yè)、軟硬件互聯(lián)網(wǎng)人數(shù)模具制造大國(guó)、注塑機(jī)制造大國(guó)煤炭、鋼鐵、水泥、平板玻璃、彩色電視機(jī)、家用電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、微波爐、各類紡織品以及日用輕工業(yè)品。 7載人航天與探月工

3、程 “蛟龍載人深潛器取得重大突破大型運(yùn)輸機(jī)和大型客機(jī)已完成布局，研制工作取得重要進(jìn)展。百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組、百萬(wàn)千瓦級(jí)水電機(jī)組等一大批重大技術(shù)裝備研制成功，并在市場(chǎng)上得到應(yīng)用。中國(guó)制造的標(biāo)志8制造大國(guó)，品牌小國(guó)制造業(yè)是鍛煉強(qiáng)國(guó)的根本，戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)是實(shí)現(xiàn)大國(guó)崛起的支柱；大而不強(qiáng)中國(guó)制造的標(biāo)志9中國(guó)制造的標(biāo)志10中國(guó)制造的標(biāo)志11然而，我國(guó)制造業(yè)仍“大而不強(qiáng)，存在的主要問(wèn)題是：一是自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，核心技術(shù)和關(guān)鍵元器件還有很大差距；二是產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題突出；三是資源利用效率偏低；四是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，大多數(shù)產(chǎn)業(yè)尚處于價(jià)值鏈的中低端。12實(shí)現(xiàn)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，是新時(shí)期我國(guó)經(jīng)濟(jì)開(kāi)展面臨的重大課題。為此，

4、從2013年1月，中國(guó)機(jī)械工程院會(huì)同工業(yè)和信息化部、國(guó)家質(zhì)檢總局，啟動(dòng)并開(kāi)展了制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略研究重大咨詢工程，提出了實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025的建議。13這里“制造強(qiáng)國(guó)有兩重含義：其一，“強(qiáng)是形容詞，中國(guó)由制造大國(guó)成為制造強(qiáng)國(guó)；其二， ，“強(qiáng)是動(dòng)詞，制造業(yè)強(qiáng)則國(guó)家強(qiáng)，通過(guò)制造業(yè)的開(kāi)展使中國(guó)更加繁榮富強(qiáng)14一、中國(guó)制造2025“（一）加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的重要性和迫切性（二）制造強(qiáng)國(guó)開(kāi)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)（三）實(shí)施“中國(guó)制造202515制造業(yè)是實(shí)體經(jīng)濟(jì)主體，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱，是人民幸福安康的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是今后一段時(shí)間我國(guó)經(jīng)濟(jì)“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)型升級(jí)的主戰(zhàn)場(chǎng)。以信息技術(shù)與制造技術(shù)深入融合為主要特征，以制造也數(shù)字化智能化為

5、核心的新一輪工業(yè)革命已經(jīng)到來(lái)，必須給世界范圍內(nèi)的制造業(yè)帶來(lái)革命性的大開(kāi)展。16興旺國(guó)家以數(shù)字化智能化制造技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn)，力圖依靠科技創(chuàng)新，搶占國(guó)際產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)、謀求未來(lái)開(kāi)展的主動(dòng)權(quán)。美國(guó)：先進(jìn)制造伙伴方案（AMP）、先進(jìn)制造國(guó)家戰(zhàn)略方案等德國(guó)：工業(yè)4.0德國(guó)近期發(fā)布的“工業(yè)4.0戰(zhàn)略，被稱為是以智能制造為主導(dǎo)的新的工業(yè)革命。17當(dāng)前，新工業(yè)革命是最難掌控但必須面對(duì)的不確定性因素之一，給我們帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)和極大的機(jī)遇。一方面，新工業(yè)革命正在孕育興起，將重塑全球經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和競(jìng)爭(zhēng)格局，興旺國(guó)家在科技和產(chǎn)業(yè)方面占有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，對(duì)于新興工業(yè)國(guó)家形成極大的挑戰(zhàn)18另一方面，新工業(yè)革命與我國(guó)加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)形

6、成歷史性交匯，這是極大的機(jī)遇。我國(guó)的現(xiàn)代化同西方興旺國(guó)家有很大不同。西方興旺國(guó)家是一個(gè)“串聯(lián)式的開(kāi)展過(guò)程，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、信息現(xiàn)代化順序開(kāi)展，比方德國(guó)已經(jīng)完成了工業(yè)1.02.0、3.0，正在向工業(yè)4.0邁進(jìn)。19我們要后來(lái)居上，必然是一個(gè)“并行式的開(kāi)展過(guò)程，要求工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步開(kāi)展，中國(guó)工業(yè)必須同時(shí)完成2.0、3.0、4.0。緊緊抓住這一難得的機(jī)遇，充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，將大大加快我國(guó)工業(yè)化和建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的進(jìn)程。20一、 “中國(guó)制造2025（一）加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的重要性和迫切性（二）制造強(qiáng)國(guó)開(kāi)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)（三）實(shí)施“中國(guó)制造2025211.制造強(qiáng)國(guó)的主要特征研究認(rèn)為

7、，作為制造強(qiáng)國(guó)，應(yīng)具備四個(gè)主要特征：一是雄厚的產(chǎn)業(yè)規(guī)模二是優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)三是良好地質(zhì)量效益四是持續(xù)的開(kāi)展能力，特別是強(qiáng)大的自主創(chuàng)新能力222.制造業(yè)綜合指數(shù) 根據(jù)制造強(qiáng)國(guó)特征，我們構(gòu)建了由4項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)、18項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)構(gòu)成的制造業(yè)評(píng)價(jià)體系。23 以2012年美國(guó)、德國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)和韓國(guó)等各項(xiàng)指標(biāo)均值為基準(zhǔn)，計(jì)算出表征各主要工業(yè)化國(guó)家歷年來(lái)制造業(yè)綜合指數(shù)。24 分析綜合指數(shù)得出以下結(jié)論： 1、各國(guó)制造業(yè)均經(jīng)歷了一個(gè)從弱到強(qiáng)的過(guò)程，此過(guò)程與其工業(yè)化進(jìn)程相吻合。 2、2012年，主要工業(yè)化國(guó)家的制造業(yè)綜合指數(shù)分布中，美國(guó)遙遙領(lǐng)先，處于第一方陣；德國(guó)、日本處于第二方陣；中國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)處于第

8、三方陣。制造強(qiáng)國(guó)“三步走戰(zhàn)略253、我國(guó)制造業(yè)開(kāi)展預(yù)測(cè) 構(gòu)建適合我國(guó)國(guó)情的綜合指數(shù)預(yù)測(cè)模型，對(duì)未來(lái)3040年我國(guó)制造業(yè)綜合指數(shù)開(kāi)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。26結(jié)果說(shuō)明，我國(guó)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)進(jìn)程可分為三個(gè)階段：中國(guó)制造業(yè)可進(jìn)入世界第二方陣，邁入制造強(qiáng)國(guó)行列。中國(guó)制造業(yè)將位居第二方陣前列，成為名副其實(shí)的制造強(qiáng)國(guó)。中國(guó)制造業(yè)可望進(jìn)入第一方陣，成為具有全球引領(lǐng)影響力的制造強(qiáng)國(guó)。（第一階段）2025年（第二階段）2035年（第三階段）2050年入世界第二方陣，邁進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)行列名符其實(shí)的制造強(qiáng)國(guó)27 邁入世界第二方陣，邁進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)行列2025年2035年2050年（第一階段）（第二階段（第三階段） 中國(guó)制造業(yè) 將位居第二

9、 方陣前列，成 為名副其實(shí) 的制造強(qiáng)國(guó)。 中國(guó)制造業(yè) 可望進(jìn)入第 一方陣，成 為具有全球 引領(lǐng)影響力 的制造強(qiáng)國(guó)。中國(guó)制造業(yè)開(kāi)展階段我國(guó)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)進(jìn)程可分為三個(gè)階段：2012年，主要工業(yè)化國(guó)家的制造業(yè)綜合指數(shù)分布中，美國(guó)遙遙領(lǐng)先，處于第一方陣；德國(guó)、日本處于第二方陣；中國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)處于第三方陣。渤樂(lè)咨詢公司 “德國(guó)制造、中國(guó)創(chuàng)造 。奏響“工業(yè)4.0的協(xié)奏曲 。28一、中國(guó)制造2025“（一）加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的重要性和迫切性（二）制造強(qiáng)國(guó)開(kāi)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)（三）實(shí)施“中國(guó)制造202529 從現(xiàn)在到2025年，是我國(guó)全面建成小康社會(huì)、進(jìn)入制造強(qiáng)國(guó)行列、根本實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)期。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，要

10、組織制定和實(shí)施“中國(guó)制造2025。 “中國(guó)制造2025是發(fā)動(dòng)全社會(huì)力量建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的總體戰(zhàn)略，是充分發(fā)揮市場(chǎng)和政府作用、 統(tǒng)籌利用各方優(yōu)良資源、以“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色開(kāi)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化為開(kāi)展方針行動(dòng)方案、包括8項(xiàng)優(yōu)先行動(dòng) 。 30 1、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng) 創(chuàng)新是制造業(yè)開(kāi)展的引擎，是結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)開(kāi)展方式的不竭動(dòng)力，必須擺在制造業(yè)開(kāi)展全局的核心位置。 實(shí)施以下三項(xiàng)戰(zhàn)略對(duì)策： （1） 推行智能制造數(shù)字化智能化制造 （2）提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力 （3）完善制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系31 2、質(zhì)量為先 質(zhì)量是制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的表達(dá) ，是支撐經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的基石，是國(guó)家強(qiáng)盛的關(guān)鍵內(nèi)核。 實(shí)施以下兩項(xiàng)戰(zhàn)略對(duì)策： （4）

11、強(qiáng)化制造基礎(chǔ) 強(qiáng)化“四基：基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)制造工藝、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系基礎(chǔ)。 （5）提升產(chǎn)品質(zhì)量 32 3、綠色開(kāi)展 綠色開(kāi)展是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)可持續(xù)開(kāi)展的必由之路，要實(shí)施以下戰(zhàn)略對(duì)策： （6） 推行綠色制造 33 4、結(jié)構(gòu)優(yōu)化 質(zhì)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化是制造業(yè)科學(xué)開(kāi)展的主題，是提升國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體素質(zhì)、打造中國(guó)經(jīng)濟(jì)升級(jí)版的主要途徑。 要實(shí)施以下兩項(xiàng)戰(zhàn)略對(duì)策： 34（7） 培養(yǎng)具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)和企業(yè)群體 大力開(kāi)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和先進(jìn)制造業(yè)，加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高高端制造業(yè)比重。 一方面，優(yōu)先開(kāi)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和人民生活休戚相關(guān)5大戰(zhàn)略必爭(zhēng)產(chǎn)業(yè)： 集成電路及其專用生產(chǎn)裝備數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備航

12、空工程裝備海洋工程裝備汽車 35 另一方面，選擇與國(guó)際先進(jìn)水平已較為接近的8大戰(zhàn)略必爭(zhēng)產(chǎn)業(yè)： 航天裝備通信裝備發(fā)電與輸變電裝備工程機(jī)械 軌道交通裝備鋼鐵石油化工家用電器36 （8） 開(kāi)展現(xiàn)代制造效勞業(yè) 開(kāi)展現(xiàn)代制造效勞業(yè)，促進(jìn)制造業(yè)的由大規(guī)模流水線生產(chǎn)方式，轉(zhuǎn)向定制化的規(guī)模生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)形態(tài)從生產(chǎn)型制造業(yè)向全生命周期的效勞型制造業(yè)的轉(zhuǎn)變。37“中國(guó)制造2025的目標(biāo)：打造中國(guó)制造升級(jí)版進(jìn)入制造強(qiáng)國(guó)行列實(shí)現(xiàn)工業(yè)化38 “中國(guó)制造2025表達(dá)為四大轉(zhuǎn)變和一條主線。四大轉(zhuǎn)變分別對(duì)應(yīng)四個(gè)指導(dǎo)方針： 轉(zhuǎn)變一： 由要素驅(qū)動(dòng)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變創(chuàng)新驅(qū)動(dòng) 質(zhì)量為先 綠色開(kāi)展 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 轉(zhuǎn)變二： 由低本錢競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)向質(zhì)

13、量效益競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變 轉(zhuǎn)變?nèi)?由資源消耗大、污染物排放多的粗放制造向綠色制造轉(zhuǎn)變 轉(zhuǎn)變四： 由生產(chǎn)型制造向效勞型制造轉(zhuǎn)變主線：以表達(dá)信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合的數(shù)字化智能化制造為主線。39提綱一、中國(guó)制造2025“二、制造業(yè)數(shù)字化智能化是新工業(yè)革命的核心技術(shù)三、實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)開(kāi)展戰(zhàn)略，推行智能制造工程40二、“制造業(yè)數(shù)字化智能化是新工業(yè)革命的核心技術(shù) 制造創(chuàng)新的內(nèi)涵包括三個(gè)層次，在這三個(gè)層次上，制造業(yè)數(shù)字化智能化都是制造業(yè)創(chuàng)新的重要途徑（1）產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品的數(shù)字化智能化（2）制造技術(shù)創(chuàng)新制造過(guò)程的數(shù)字化智能化（3）產(chǎn)業(yè)模式創(chuàng)新基于數(shù)字化智能化的新型產(chǎn)業(yè)模式412.1 產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品的數(shù)字化智能化 2

14、.1.1 數(shù)控化和智能化技術(shù)是機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新的共性使能技術(shù) 2.1.2“數(shù)控一代機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程和 “智能一代機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程42應(yīng)用數(shù)控化和智能化技術(shù)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新其核心技術(shù)路線是：一方面,用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取代傳統(tǒng)機(jī)械中的動(dòng)力裝置與傳動(dòng)裝置：另一方面，也是更為重要的，采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)與工作過(guò)程進(jìn)行控制，即增加一個(gè)“大腦，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步應(yīng)用 智能化技術(shù)對(duì)產(chǎn)品功能與性能進(jìn)行優(yōu)化，使產(chǎn)品的智能化程度不斷提高。43 一說(shuō)起數(shù)控，人們就想起了數(shù)控機(jī)床，這是對(duì)的，但很不全面： 一方面，數(shù)控機(jī)床是應(yīng)用 數(shù)控技術(shù)創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的最初的推動(dòng)力和最成功的典范。44X52K普通立式銑床XK714數(shù)控銑

15、床XHK714加工中XHK714/3五軸坐標(biāo)加工中心例1：45為實(shí)現(xiàn)不同的刀具切削速度，設(shè)計(jì)了復(fù)雜的主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)變速系統(tǒng)。X52K普通立式銑床46進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、主軸運(yùn)動(dòng)均采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化，而且可實(shí)現(xiàn)精確的無(wú)級(jí)變速。X52K產(chǎn)品升級(jí)： XK714數(shù)控銑床47計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)與工作過(guò)程進(jìn)行控制，可三軸聯(lián)運(yùn)加工復(fù)雜開(kāi)關(guān)零件；加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定；生產(chǎn)效率與自動(dòng)化程度高；柔性好、操作方便；有利于實(shí)行現(xiàn)代化生產(chǎn)管理。X52K產(chǎn)品升級(jí)： XK714數(shù)控銑床48再增加再轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)（、）。五坐標(biāo)聯(lián)運(yùn)可使刀具相對(duì)工件呈任意姿態(tài)，加工自由度顯著增大；一次裝夾實(shí)現(xiàn)裝夾局部外其余外表的

16、完全加工；五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)有效防止三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)時(shí)的刀具干預(yù)；可采用最有效的刀具及其姿態(tài)進(jìn)行加工，顯著提高加工效率和質(zhì)量。XK714產(chǎn)品升級(jí)： XK714/3-5坐標(biāo)加工中心49 在數(shù)控化基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)一步引入各種智能化技術(shù)，可使機(jī)床性能和智能化程度不斷提高；如實(shí)現(xiàn)智能編程、自適應(yīng)控制、機(jī)械幾何誤差補(bǔ)償、熱變形誤差補(bǔ)償、三維刀具補(bǔ)償、運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、故障監(jiān)控與診斷等。50 但另一方面，數(shù)控化與智能化技術(shù)是一種共性使能技術(shù)，可應(yīng)用于對(duì)各種機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新升級(jí)。例如：電力機(jī)車、電動(dòng)汽車都是典型的數(shù)控化機(jī)械產(chǎn)品，并已實(shí)現(xiàn)了一定程度的智能化。51我國(guó)已成為世界上高速機(jī)車技術(shù)最發(fā)邊的國(guó)家之一軌道交通機(jī)車歷經(jīng)蒸汽

17、機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車到動(dòng)車組的進(jìn)化，目前正身智能化方向開(kāi)展例2：動(dòng)力機(jī)車的數(shù)控化與智能化52 綜觀機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新升級(jí)的歷程，蒸汽機(jī)技術(shù)這一共性使能技術(shù)所帶來(lái)的動(dòng)力革命曾催生出了“蒸汽一代機(jī)械產(chǎn)品；電機(jī)技術(shù)這一共性使能技術(shù)所帶來(lái)的另一場(chǎng)動(dòng)力革命則曾導(dǎo)致了“電氣一代機(jī)械產(chǎn)品的產(chǎn)生；當(dāng)今，數(shù)控化和智能化這一共性使能技術(shù)不僅使機(jī)械產(chǎn)品從“電氣一代躍升為“數(shù)控一代，并正在逐步向“智能一代機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)化。532.1 產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品的數(shù)字化智能化 2.1.1 數(shù)控化和智能化技術(shù)是機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新的共性使能技術(shù) 2.1.2“數(shù)控一代機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程和 “智能一代機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程54 應(yīng)用數(shù)控化和智能化技術(shù)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)

18、品創(chuàng)新的技術(shù)路線具體明確、適用于各行各業(yè)的機(jī)械產(chǎn)品的全面創(chuàng)新：各種金屬加工設(shè)備特別是金屬切削機(jī)床；各種非金屬加工專用設(shè)備，如塑料加工機(jī)械；食品、飲料、農(nóng)副產(chǎn)品、日用化工、制藥等專用設(shè)備；汽車、火車、飛機(jī)、輪船等交通運(yùn)輸設(shè)備；火炮、雷達(dá)、坦克等武器裝備；工程、農(nóng)業(yè)、建筑、港口、印刷、醫(yī)療機(jī)械等。555657 第一，可以廣泛應(yīng)用 于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)和國(guó)防軍工中各種重要裝備的升級(jí)換代，極大提升各種產(chǎn)品性能與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高制造業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量水平。58 注塑成形是最有效的塑料成形方法。我國(guó)是全球最大的注塑機(jī)生產(chǎn)國(guó)，但在高端產(chǎn)品方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)水平。例2：注塑機(jī)的創(chuàng)新升代 注塑機(jī)要完成模具開(kāi)合

19、、注射、塑化、脫模、調(diào)模、注射臺(tái)移動(dòng)等6個(gè)動(dòng)作，分別由6個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 注塑機(jī)的開(kāi)展歷經(jīng)傳統(tǒng)液壓型到伺服節(jié)能型再到全電動(dòng)數(shù)控型的演變，目前正向智能數(shù)控型方向開(kāi)展。59 注塑成形是最有效的塑料成形方法。我國(guó)是全球最大的注塑機(jī)生產(chǎn)國(guó)，但在高端產(chǎn)品方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)水平。例2：注塑機(jī)的創(chuàng)新升代 注塑機(jī)要完成模具開(kāi)合、注射、塑化、脫模、調(diào)模、注射臺(tái)移動(dòng)等6個(gè)動(dòng)作，分別由6個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 注塑機(jī)的開(kāi)展歷經(jīng)傳統(tǒng)液壓型到伺服節(jié)能型再到全電動(dòng)數(shù)控型的演變，目前正向智能數(shù)控型方向開(kāi)展。60 注塑成形是最有效的塑料成形方法。我國(guó)是全球最大的注塑機(jī)生產(chǎn)國(guó)，但在高端產(chǎn)品方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)水平。

20、例2：注塑機(jī)的創(chuàng)新升代 注塑機(jī)要完成模具開(kāi)合、注射、塑化、脫模、調(diào)模、注射臺(tái)移動(dòng)等6個(gè)動(dòng)作，分別由6個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 注塑機(jī)的開(kāi)展歷經(jīng)傳統(tǒng)液壓型到伺服節(jié)能型再到全電動(dòng)數(shù)控型的演變，目前正向智能數(shù)控型方向開(kāi)展。61 注塑成形是最有效的塑料成形方法。我國(guó)是全球最大的注塑機(jī)生產(chǎn)國(guó)，但在高端產(chǎn)品方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)水平。例2：注塑機(jī)的創(chuàng)新升代 注塑機(jī)要完成模具開(kāi)合、注射、塑化、脫模、調(diào)模、注射臺(tái)移動(dòng)等6個(gè)動(dòng)作，分別由6個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 注塑機(jī)的開(kāi)展歷經(jīng)傳統(tǒng)液壓型到伺服節(jié)能型再到全電動(dòng)數(shù)控型的演變，目前正向智能數(shù)控型方向開(kāi)展。62 第一，可以廣泛應(yīng)用 于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)和國(guó)防軍工中各種重要裝備

21、的升級(jí)換代，極大提升各種產(chǎn)品性能與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高制造業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量水平。63 全面應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，6個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)均采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制。全電動(dòng)數(shù)控型注塑機(jī)（1）加工精度與穩(wěn)定性高，質(zhì)量好；（2）可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的同步重疊動(dòng)作，生產(chǎn)效率高；（3）節(jié)省能源，噪音低、無(wú)油污染。64 進(jìn)一步引入智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工藝自動(dòng)優(yōu)化，參數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償、產(chǎn)品自動(dòng)分揀、過(guò)程自動(dòng)監(jiān)控和故障自動(dòng)診斷等功能。智能型數(shù)控注塑機(jī)65 第二，數(shù)控化智能化可以改變?cè)械臋C(jī)械驅(qū)動(dòng)與控制方式，催生一系列新的高性能裝備。近年來(lái)美國(guó)軍方不斷加強(qiáng)研制的“全電坦克、“全電飛機(jī)、“全電艦船等先進(jìn)武器，其實(shí)質(zhì)就是推動(dòng)、電控制的

22、數(shù)字化智能化裝備。我國(guó)的“海洋石油981平臺(tái)也是一個(gè)典型的全電海洋工程平臺(tái)。66 利用柴油機(jī)集中發(fā)電，然后對(duì)整個(gè)平臺(tái)進(jìn)行電力驅(qū)動(dòng)和數(shù)字化控制。 這么一個(gè)龐然大物，在3000米深海鉆井，能在大風(fēng)大浪中巋然不動(dòng)，靠的是平臺(tái)底部的8個(gè)電推進(jìn)器。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度控制下，這8個(gè)推進(jìn)器可以在各個(gè)方向上進(jìn)行角度和推力調(diào)整，保證平臺(tái)的穩(wěn)定和順利作業(yè)。例4：“海洋石油981平臺(tái)6768 第三，數(shù)控化智能化使機(jī)械產(chǎn)品裝備了“大腦，開(kāi)辟了高端機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新的廣闊空間，光刻機(jī)精密工作臺(tái)的研制即為一典型案例。69707172 光刻機(jī)是IC制造中最關(guān)鍵、最復(fù)雜和最昂貴的設(shè)備。精密工作臺(tái)是光刻機(jī)核心關(guān)鍵裝置，其精度要求

23、極高:例4：光刻機(jī)精密工作臺(tái)加速度高至2g、速度1m/s以上，精度為納米級(jí)的6自由度運(yùn)動(dòng)；對(duì)于100nm線寬的掃描曝光，要求定位精度10nm，硅片臺(tái)和掩模臺(tái)間的同步平均誤差5nm。精度幾乎接近物理極限，常規(guī)機(jī)械制造工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)。73 要實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)的高速、大行程、6自由度納米級(jí)精度運(yùn)動(dòng)，除合理的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)與精密檢測(cè)技術(shù)外關(guān)鍵在于數(shù)字化智能化控制，核心在于對(duì)引起誤差的各種因素的補(bǔ)償修正。 補(bǔ)償?shù)膬?nèi)容包括：臺(tái)體質(zhì)量與質(zhì)心位置誤差、6自由度運(yùn)動(dòng)耦合干擾誤差、粗微動(dòng)耦合干擾、電機(jī)與驅(qū)動(dòng)非線性誤差、電路噪聲與延時(shí)誤差、測(cè)量干擾誤差、環(huán)境與溫度變化誤差等。 通過(guò)補(bǔ)償控制，我國(guó)研制的100nm光刻機(jī)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)了

24、高速高精的技術(shù)要求。 74二、“制造業(yè)數(shù)字化智能化是新工業(yè)革命的核心技術(shù) （1）產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品的數(shù)字化智能化（2）制造技術(shù)創(chuàng)新制造過(guò)程的數(shù)字化智能化（3）產(chǎn)業(yè)模式創(chuàng)新基于數(shù)字化智能化的新型產(chǎn)業(yè)模式75 采用面向產(chǎn)品全生命周期、具有豐富設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)和模擬仿真技術(shù)支持的數(shù)字化智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、 數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)的支持下，可在虛擬的數(shù)字環(huán)境里并行地，協(xié)同地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全數(shù)字化，結(jié)構(gòu)、性能、功能的模擬與仿真優(yōu)化，極在提高產(chǎn)品的質(zhì)量和一次研發(fā)成功率。76 采用面向產(chǎn)品全生命周期、具有豐富設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)和模擬仿真技術(shù)支持的數(shù)字化智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、 數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)的支持下，可在虛

25、擬的數(shù)字環(huán)境里并行地，協(xié)同地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全數(shù)字化，結(jié)構(gòu)、性能、功能的模擬與仿真優(yōu)化，極在提高產(chǎn)品的質(zhì)量和一次研發(fā)成功率。77 采用面向產(chǎn)品全生命周期、具有豐富設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)和模擬仿真技術(shù)支持的數(shù)字化智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、 數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)的支持下，可在虛擬的數(shù)字環(huán)境里并行地，協(xié)同地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全數(shù)字化，結(jié)構(gòu)、性能、功能的模擬與仿真優(yōu)化，極在提高產(chǎn)品的質(zhì)量和一次研發(fā)成功率。78 采用面向產(chǎn)品全生命周期、具有豐富設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)和模擬仿真技術(shù)支持的數(shù)字化智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、 數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)的支持下，可在虛擬的數(shù)字環(huán)境里并行地，協(xié)同地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全數(shù)字化，結(jié)構(gòu)、性能、功能的模擬與仿真

26、優(yōu)化，極在提高產(chǎn)品的質(zhì)量和一次研發(fā)成功率。7980818283842.2 制造技術(shù)創(chuàng)新制造過(guò)程的數(shù)字化智能化 2.2.1 設(shè)計(jì)技術(shù)創(chuàng)新：設(shè)計(jì)的數(shù)字化智能化 2.2.2 加工技術(shù)創(chuàng)新：加工的數(shù)字化智能化 2.2.3 管理技術(shù)創(chuàng)新：管理的數(shù)字化智能化85 一是加工工藝創(chuàng)新。數(shù)字化智能化技術(shù)不僅將催生出加工原理的一些重大創(chuàng)新，同時(shí)加工過(guò)程的仿真優(yōu)化、數(shù)字化控制、狀態(tài)信息實(shí)時(shí)檢測(cè)與自適應(yīng)控制等數(shù)字化智能化技術(shù)的全面應(yīng)用將極大提高各種制造工藝的精度和效率，大幅度提升整個(gè)制造業(yè)的工藝水平。86 二是制造裝備及系統(tǒng)創(chuàng)新。制造裝備的數(shù)字化智能化（如:數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人）、生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)算機(jī)輔助規(guī)劃與優(yōu)化，可大

27、幅度提升系統(tǒng)的功能、性能與自動(dòng)化程度，使制造系統(tǒng)向柔性制造系統(tǒng)、數(shù)字化車間、數(shù)字化工廠、以至智能制造系統(tǒng)方向開(kāi)展，生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性自動(dòng)化與智能化程度不斷提高。872.2 制造技術(shù)創(chuàng)新制造過(guò)程的數(shù)字化智能化 2.2.1 設(shè)計(jì)技術(shù)創(chuàng)新：設(shè)計(jì)的數(shù)字化智能化 2.2.2 加工技術(shù)創(chuàng)新：加工的數(shù)字化智能化 2.2.3 管理技術(shù)創(chuàng)新：管理的數(shù)字化智能化88 數(shù)字化智能化技術(shù)的應(yīng)用將使制造企業(yè)管控模式開(kāi)展，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)各業(yè)務(wù)各要素的協(xié)同規(guī)劃與決策優(yōu)化管理，不僅可有效提高企業(yè)的市場(chǎng)反應(yīng)速度，同時(shí)可大幅度提高制造效益、降低產(chǎn)品本錢和資源消耗，有效提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。89二、“制造業(yè)數(shù)字化智能化是新工業(yè)革命的核心技術(shù) 2.1 產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品的數(shù)字化智能化 2.2 制造技術(shù)創(chuàng)新制造過(guò)程的數(shù)字化智 能化 2.3 產(chǎn)業(yè)模式創(chuàng)新基于數(shù)字化智能化的新型產(chǎn)業(yè)模式90 縱觀歷史，不同領(lǐng)域的學(xué)者們對(duì)于三次工業(yè)革命有不同角度的看法91 這次工業(yè)革命目前表現(xiàn)出兩個(gè)根本性的產(chǎn)業(yè)模式轉(zhuǎn)變： 一