智能装备百科详解

智能装备（Intelligent equipment），指具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备，它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。中国重点推进高档数控机床与基础制造装备，自动化成套生产线，智能控制系统，精密和智能仪器仪表与试验设备，关键基础零部件、元器件及通用部件，智能专用装备的发展。

智能装备简介

智能制造装备的定义是：具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备，它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。

重点推进高档数控机床与基础制造装备，自动化成套生产线，智能控制系统，精密和智能仪器仪表与试验设备，关键基础零部件、元器件及通用部件，智能专用装备的发展，实现生产过程自动化、智能化、精密化、绿色化，带动工业整体技术水平的提升。

例如，在精密和智能仪器仪表与试验设备领域，要针对生物、节能环保、石油化工等产业发展需要，重点发展智能化压力、流量、物位、成分、材料、力学性能等精密仪器仪表和科学仪器及环境、安全和国防特种检测仪器。

在关键基础零部件、元器件及通用部件领域，要重点发展高参数、高精密和高可靠性轴承、液压/气动/密封元件、齿轮传动装置及大型、精密、复杂、长寿命模具等。

在智能专用装备领域，要重点发展新一代大型电力和电网装备，机器人产业，全断面掘进机、快速集成柔性施工装备等智能化大型施工机械，以及大型先进高效智能化农业机械等。

此外，还要以大飞机、支线飞机及通用飞机为应用对象，采用飞机制造、机床制造和材料生产企业相结合，重点发展复合材料制备装备、自动辅带/辅丝设备、构件加工机床、超声加工/高压水切割设备等。

智能装备发展方向

工业和信息化部装备工业司副司长李东在2011年国际现代工厂/过程自动化技术与装备展览会上表示，高端装备制造业是国家“十二五”规划提出的战略性新兴产业七大领域之一，其中智能制造装备是高端装备制造业的重点方向之一。

李东说，改造提升制造业、加快培育战略新兴产业是国家“十二五”规划中明确的重要任务。实现由主要依靠规模增长的传统工业化道路向主要依靠技术进步和可持续发展的新型工业化道路转变，调整优化技术结构、组织结构、布局结构和行业结构，成为转变工业发展方式的核心工作。

面向传统产业改造提升和战略性新兴产业发展的需求，重点推进智能仪表装备、智能装备等四大类产品，其中智能专用装备主要包括大型智能工程机械、高效农业机械、智能印刷机械、自动化纺织机械、环保机械、煤炭机械、冶金机械等各类专用装备，实现各种制造过程自动化、智能化、精义化，带动整体智能装备水平的提升。

智能装备的组成及关键技术解析

智能制造是以智能技术为代表的技术为指导的先进制造，包括智能化、网络化、数字化和自动化为特征的先进制造技术的应用，涉及制造过程中的设计、工艺、装备（结构设计和优化、控制、软件、集成）和管理。

智能制造核心是制造，本质是先进制造，基础是数字化，趋势是（人工）智能，灵魂和难点是工艺，载体（外在表现形式）是智能装备，精神表现形式（内在表现形式）是软件。

智能装备的组成

一个智能装备大概由感知系统、决策系统、运动控制系统和执行系统组成。

智能感知系统

感知是智能的输入和起点，也是智能发挥作用的基础。感知系统模拟智能体的视觉、听觉、触觉等等。注意智能装备不是完全仿真人类的智能，而是参考人类的智能去解决实际问题，因此会有所拓展，会发展各种超越人类感知能力的传感器，比如超声、红外……目前感知系统是智能装备高速发展的一个方向，更新更高精度的传感器是研究学者和业界不懈的追求目标。智能装备常用的传感器有：视觉传感器（如摄像头）、距离传感器（如激光测距仪）、射频识别RFID传感器、声音传感器、触觉传感器等等。

机械执行系统

装备的执行系统，也就是机械执行机构，是机械工具的进一步延伸。现阶段的装备机械执行系统，是包括产生特定运动的机构和驱动机构运动的电机、发动机、气动马达等驱动设备。

通过装备执行系统，可以进行高于人类的高精度、高稳定性的操作。

目前执行系统最需要突破的是各类能实现复杂功能的末端执行器，由于需要和大量的感知传感器配合交互，且期望尺寸较小，末端执行器的研制是集成商最关注的方向。

运动控制系统

控制系统是智能发挥作用的桥梁。控制系统可以使执行系统按照给定的指令进行复杂的操作。使人类从繁琐的人机交互中脱离从来，极大的提高了效率和降低了出错的可能性。

控制系统为智能提供了基础，通过感知系统进行反馈控制为装备提供了初级的“智能”。

工业上用的精密控制，除了各种感知技术外，主要依靠计算机的计算、存储能力，在已知的抽象和逻辑（算法）下，为执行机构提供“智能”的指令。

智能决策系统

决策系统使真正的智能。决策系统根据各种感知系统收集的信息，进行复杂的决策计算，优化出合理的指令，指挥控制系统来驱动执行系统，从而最终实现复杂的智能行为。智能决策系统是目前智能装备发展的瓶颈，目前工业领域事实上还没有好的通用解决方案。

智能装备的关键技术

智能装备的关键技术非常多，涉及应用工艺、执行、传感、控制、集成各方面，每一方面都有广阔的研究空间，每一领域都有涉及软硬件的关键技术。

以本课题组涉及的关键技术为例，如下图所示，需要工艺研究、机械设计、控制系统、控制软件、视觉检测、测量、软件开发等各专业的知识。

智能装备对复合型人才的需求

智能装备的研发，迫切需要懂工艺、机械、控制、软件的复合型人才。然而据《人民日报》在广州和深圳、青岛和潍坊、长沙和株洲等三省六市详细调查100家企业，真切地感受到了制造业企业面临人才的“三难”问题，我国的技术人才需求缺口正越来越大。

其中有一条就是：复合型人才匮乏。“懂工艺的不懂软件，懂软件的又不懂工艺。”

目前高校的专业划分条块分割比较明显，比如软件往往划归计算机学院，机械和工艺属于机电学院，控制属于电子信息工程学院。而退一步，即使机电学院，往往机械和工艺属于机械制造及自动化专业，控制属于机电工程专业。这种传统专业划分的现状为智能装备研发人才的培养带来极大的困难。而缺乏复合型专业老师，即使一窝蜂上了所谓智能制造专业，也不过是新瓶装旧酒。