中國智能制造亟需突破關鍵共性技術
http://www.199rrr.com 2017-03-06 16:12 來源：中國自動化學會專家咨詢工作委員會
我國智能制造技術在信息技術、制造技術深度融合的發展進程中，應緊抓住高端電子裝備制造的“智能核心”，在關鍵共性制造技術自主創新上實現突破。
智能制造是全球制造業發展的新趨勢，也是《中國制造2025》的主攻方向，代表著新一代信息技術與傳統制造技術深度融合、集成創新的廣泛應用，是制造業的數字化、網絡化、智能化迭代交叉、轉型提升的重要交匯點，孕育著新一輪的技術和產業革命。
我國制造業現階段的狀況是“大而不強、缺芯少智”。雖然在高鐵、水電、路橋、航空航天、超算等方面進展顯著，取得了舉世矚目的成就，但工業基礎相對薄弱，高端裝備、關鍵元器件及零部件依賴進口，制造質量和實力與德國相比差距大。信息技術與產業發展與美國相比差距大，特別是在集成電路、高端軟件、智能傳感等方面的具體制造上欠缺自主核心技術，大量高端芯片、設計軟件、關鍵元器件與零部件等均需進口，始終受制于人，在高端電子裝備制造上，完全自主研發制造的核心能力較弱，缺乏引領和支撐我國智能制造未來發展的關鍵共性技術。
我國智能制造技術在信息技術、制造技術深度融合的發展進程中，應緊抓住高端電子裝備制造的“智能核心”，在關鍵共性制造技術自主創新上實現突破，不斷強化工業制造業2.0的補齊、3.0的普及、4.0的推進。
第一，加強戰略布局、搶占發展先機。智能制造的內涵包括產品、裝備、模式、系統等，其主要的推動力來自于智能科學與先進制造技術的發展，如人工智能、機器學習、智能感知、人機交互以及高端電子裝備制造、極端制造、離散制造、柔性制造、生物制造等，覆蓋了設計、模擬、仿真、分析、生產、控制、檢測等諸多環節。我國現階段芯片制造、操作系統、工業軟件等軟硬件制造能力仍然薄弱，除了在“核高基”、自主操作系統、工業軟件、大數據等自主研制開發上著力加強外，也要在認知科學、神經計算、人工智能、仿生制造等智能科學基礎研究上不斷深化，推動制造技術、信息技術在智能制造中的深度融合發展。
第二，突破共性技術、夯實發展基礎。以高端電子裝備為代表的制造技術，是支撐智能制造發展的重要前提，如通信導航、芯片制造、雷達制造、天線制造、柔性電子制造、自動控制等，在制造方面存在一些關鍵共性技術需要突破，如機電熱磁的一體化綜合設計、電氣互聯、微電子流片、微組裝、高密度封裝、精密和超精密加工、共形天線、表面工程技術等，直接制約著制造質量和水平的提升，影響智能制造的自主發展。為此，應從制造的具體實際出發，出臺解決共性技術的國家重大攻關計劃，構建共享的技術與產業發展平臺，解決發展智能制造的關鍵共性技術的核心問題。
第三，發展電子裝備、突出智能引領。信息技術是實現傳統制造業轉型升級、邁向工業3.0、4.0的關鍵，具有很強的滲透性和輻射性，信息化與工業化的深度融合，集中體現在以高端電子裝備制造為載體的信息技術與產業對重點工業行業數字化、網絡化、智能化制造的改造提升上。
《中國制造2025》提出十大重點發展領域，新一代信息技術產業居于首位，也是機械、電力、軌道交通、航空航天、生物醫藥等主干制造業智能化發展的強力驅動器，著力發展自主的高端電子裝備制造，對于加快我國智能制造的歷史進程具有重要的戰略意義。
共性關鍵技術：百渡文庫
機電一體化是各種技術相互滲透的結果，其發展所面臨的共性關鍵技術可以歸納為精密機械技術、檢測傳感技術、信息處理技術、自動控制技術、伺服驅動技術、接口技術和系統總體技術等七方面。
（一）精密機械技術 機電一體化產品對機械部分要求具有更新穎的結構、更小的體積、更輕的重量，還要求精度更高、剛度更大、動態性能更好、熱變形小、磨損小等。特別是關鍵部件，如導軌、滾珠絲杠、軸承、傳動部件等的材料、精度對機電一體化產品的性能、控制精度影響極大。
（二）檢測傳感技術 檢測傳感技術是機電一體化的關鍵技術，它將所測得的各種參量如位移、位置、速度、加速度、力、溫度、酸度和其他形式的信號等轉換為統一規格的電信號輸入到信息處理系統中，并由此產生出相應的控制信號以決定執行機構的運動形式和動作幅度。傳感器檢測的精度、靈敏度和可靠性將直接影響到機電一體化的性能。 機電一體化系統要求傳感裝置能快速、精確、可靠地獲取信息，而且價格低廉。目前，人們正在探索新的傳感機理，開發各種傳感功能的敏感材料，提高傳感器的靈敏度、可靠性、抗干擾等技術；信息型、智能型傳感器的研究；新型傳感器，如模糊傳感器、光纖傳感器、模式識別用傳感器等的研究；傳感器結構、制造工藝的開發研究等。
（三）信息處理技術 信息處理技術包括信息的輸入、識別、變換、運算、存儲及輸出技術，它們大都是依靠計算機來進行的，因此計算機技術與信息處理技術是密切相關的。機電一體化系統中主要采用工業控制機（包括可編程控制器，單、多回路調節器，單片微控器，總線式工業控制機，分布式計算機測控系統等）進行信息處理。 信息處理技術方面尚需研究開發的課題有：提高硬件制造工藝，保證產品的可靠性；提高信號處理速度；研究漢字輸入! 輸出裝置；人" 機接口裝置信息處理的智能化；軟盤機、可編程控制器的標準化等。
（四）自動控制技術 自動控制技術就是通過控制器使被控對象或過程自動地按照預定的規律運行。機電一體化系統中自動控制技術主要包括位置控制、速度控制、最優控制、模糊控制、自適應控制等。 主要以傳遞函數為基礎，研究單輸入、單輸出一類線性自動控制系統分析與設計問題的古典控制技術發展較早，且已日臻成熟。現代控制技術主要以狀態空間法為基礎，研究多輸入、多輸出、參變量、非線性、高精度、高效能等控制系統的分析和設計問題。最優控制、最佳濾波、系統識別、自適應控制等都是這一領域研究的重要課題。
（五）伺服驅動技術 伺服驅動技術主要是指在控制指令的指揮下，控制驅動元件，使機械的運動部件按照指令的要求進行運動，并具有良好的動態性能。執行機構主要包括電磁鐵、伺服電動機、步進電動機、液壓電動機、液壓缸、氣缸等。
（六）接口技術 接口技術是將機電一體化產品的各個部分有機地連接成一體。中央控制器發出的指令必須經過接口設備的轉換才能變成機電一體化產品的實際動作。而由外部輸入的檢測信號也只有先通過接口設備才能為中央控制器所識別。
（七）系統總體技術 系統總體技術是從整體目標出發，用系統的觀點和方法，把系統分成若干功能的子系統，對于每個子系統的技術方案都首先從實現整個系統技術協調的觀點來考慮，對于子系統與子系統之間的矛盾都要從總體協調的需要來選擇解決的方案。機電一體化系統是一個技術綜合體，利用系統總體技術將各種有關技術協調配合、綜合運用而達到整體系統的最優化。
編輯精選
