智能制造的关键技术范文

导语：如何才能写好一篇智能制造的关键技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】变电站；智能化；关键技术

1、前言

智能变电站作为坚强智能电网的基础和保障是至关重要的建设内容，坚强智能电网能够实现从发电到用户用电各环节的双向信息交流。目前，数据采集、自动化控制等技术已趋于成熟并已进行实际应用，变电站智能化建设的应用逐步扩大，这为未来电网的智能化建设提供了技术支持和保障。为了不断适应社会发展的需要，将变电站进行智能化升级改造势在必行，改造后的变电站能够实现提升运行效率、优化资源配置、降低运维成本的目的。

我国电网公司已于2010年明确提出在智能电网技术改造的基础上，加大对500KV变电站的智能化改造技术方案的研究力度，不断加强对改造过程中的关键技术进行模拟讨论，争取在未来五年内实现2003年以前投运的500KV变电站设备进行智能化改造并以此为基础广泛投入应用。本文正是以我国电网公司的相关原则和技术规范为理论基础对500KV变电站智能化建设的关键技术进行探索和诠释，并在此基础上形成了具有实用价值的变电站智能化建设技术方案体系，具有一定的理论和现实意义。

2、500KV变电站现状分析

我国500KV变电站基本上是具有枢纽作用的变电站，这些变电站大部分采用PLC监控系统，它的继电保护装置是通过微机来实现的，存在重复采集资源、程序调试复杂、设备兼容性差、规范化、标准化有待提高等问题，这些问题的存在严重影响了变电站的生产运行效率，安全性指标有待进一步提高。

随着社会的不断发展，计算机通信网络技术、新型传感器等技术也有了日新月异的发展，500KV变电站的自动化系统在应用上也得到了进一步升级，衍生的新技术和新功能应用于变电站的越来越多。但是，这些新的技术和应用多是依据各自的需求产生的，系统间的兼容性很差，信息共享度差。此外，由于用户对厂家的私有协议依赖性较大给变电站系统的后期维护带来了巨大的挑战。所以，变电站在智能化建设方面必须要充分发挥国际标准的优势，灵活、便捷的适应社会新标准、新技术的发展需要，有效融合异构信息，高效实现系统的兼容。

3、变电站智能化改造的基本原则

依据国家电网公司的《变电站智能化技术原则》和智能电网项目建设意见，全面贯彻变电站全寿命周期的管理理念对现有变电站进行设备更新的改建工程，避免出现为智能化改造而造成的破坏性改造。为了节约整体改造项目的投资，技术人员必须要坚持向典型设计靠拢的原则，不断优化主接线和设备的配置，遵循科技进步和社会发展的需要，改造技术一定要具有前瞻性，能够适应设备长期运行的需要，要充分考虑技术设备的长期兼容性，不能仅停留在简单的配件更换上。

要全面贯彻国家电网公司提出设备全寿命周期管理理念，在此基础上提高技术改造工程的效益。运用全寿命周期成本管理方法进行技术经济的综合分析评价，全面考虑系统的规划、设计、制造、配置、安装、运行、维护、改进、更新、报废的全过程，综合追求效益最大化，供电质量最优化，全寿命周期费用最小化。本着系统可靠性、先进性、经济性的原则考虑现阶段厂家的制造能力进行设备选型。

4、500KV变电站智能化改造关键技术及方案

4.1变压器智能组件技术

一次设备智能化改造的重要特征是智能组件作为变电站设备层的关键设备，主要有变压器冷却系统汇控柜、有载调压开关控制器、短路控制箱等。智能组件就是可以实现集成、分散、内置、外置等任意组合的灵活设备。

变压器进行设备状态信息的采集和处理，主要是采用主、子智能电子设备（LED）方式。主LED的主要任务是对一次设备进行综合故障的诊断和状态评估，根据各智能检测组件的检测数据和结果来判断，主LED的功能相当于前置服务器，被安置在智能汇控柜中。变压器智能组件关键技术如下：

1）同步监测技术：可以实现多种状态量实时同步监测，如微水监测、铁芯电流监测、油温监测、有载开关监测、工况信息等。2）过载能力评判：主LED结合环境温度、油温、负荷等情况完成对变压器过载能力的估算，建立变压器负荷动态智能监测系统。3）设备余寿评估：主要是通过对顶层油温、环境温度、负荷等情况进行设备的绝缘老化与剩余寿命评估。通过智能组件对热点温度的监测计算绝缘老化率，绝缘老化率主要取决于绕组热点温度和油中的水分以及超负荷情况。

4.2开关设备智能组件技术

开关设备智能组件可以实现开关设备的间隔内保护、监控、传输等功能，它是采用保护、测控、状态监测、计量、合并单元、智能终端一体化技术。智能组件通过专用光、电缆与开关设备二次机构或传感器连接，被安装在开关设备附近或本体机构箱内。当下，计量和状态监测还难以有效结合集成于一体，智能组件未来应高度集成化，高效兼容化，使其具有更高的可靠性，进而与一次设备融为一体，使之真正成为智能变电站的重要设备。

4.3自动化系统改造方案

基于500KV变电站的重要性，自动化系统改造需要两套系统并存交替运行的形式，改造过程中需要考虑新、旧系统间有清晰的分界线，尽可能减少停电的范围和次数。系统改造前期要严格按照新监控系统配置要求布置，在系统调试时要尽可能完成全站系统的试运行和性能测试。改造过程中，要保持新老系统的联闭锁完整再进行跨间隔设备的改造，待全站改造完成后，旧系统需要推出运行后再拆除相关电缆，改造期间新、旧监控系统可以实现平滑过渡。

4.4远动系统改造方案

远动系统在改造过程中不能中断，该系统承担着向远方调度传送实时信号、接受远方控制命令的功能。在改造过程中可以采用以下几种远动系统过渡。

1）在组织改造过程中，新远动与原远动通信保持独立，互不通信，已改造过的设备通过新远动系统上传数据，未改造过的设备还是由原远动上传数据，随着改造的进行，最终所有信息都是通过新的远动系统上传数据至调度端。2）将改造后的设备信息都汇集到新的远动系统，将新远动数据经接口转换装置接入原远动系统，再向调度传送信息。随着改造的进行，逐渐由新的远动通信装置向远方调度传送信息。3）先建立新的远动系统，将原远动系统中的数据接入到新远动系统通信系统通信装置中，随着改造的进行，整合转发参数，新系统直接采集数据，原远动数据逐渐减少。

5、结束语

变电站的智能化建设是国家电网的基础和重要组成，传统变电站通过智能化改建能够提升其运行效率，优化资源配置，降低运营成本。建设坚强的智能化电网是一个循序渐进的过程，当下，需要我们有步骤、有计划的深入探索系统的兼容性、稳定性及可靠性的技术改造方案，从而实现电网智能化的稳步推进。相信在不久的将来，研究总结出一套符合社会发展需要的、资源利用效率高、改造成本低的技术改造方案必将在500KV变电站智能化改造项目中得到广泛的应用。

参考文献

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明确提出四项重点任务，规划人工智能未来三年发展主线。

《行动计划》提出四项重点任务:1、人工智能产品规模化发展，重点培育和发展智能网联汽车智能化产品，推动智能产品在经济社会的集成应用;2、人工智能整体核心基础能力增强，重点发展智能传感器、神经网络芯片、开源开放平台等关键环节;3、深化发展智能制造，鼓励新一代人工智能技术在工业领域的探索应用，提升关键技术装备创新能力;4、构建行业训练资源库等产业公共支撑体系，完善人工智能发展环境。《行动计划》从基础设施、核心技术、产业化和配套政策四个层面规划了未来三年发展主线，人工智能迎来又一轮发展良机。

继续加快人工智能发展步伐，力争产业化、尖端化服务实体。

随着人工智能在各行各业应用逐步深入，从算法和技术层面走入实体经济的步伐正逐渐加快，作为支撑我国制造强国和网络强国战略的重要举措，人工智能在产业化发展方面需要持续服务行业。其中培育和发展智能化产品，推动智能产品的量产，从供给和需求端推动智能硬件普及将成为人工智能落地实体的重点举措。智能网联汽车、智能服务机器人、智能无人机、医疗影像辅助诊断系统、视频图像身份识别系统、智能语音交互系统、智能翻译系统、智能家居等细分领域有望迎来迅速发展。除产业化之大以外，秉承制造“强”国战略，《行动计划》指出要重点突破核心基础，主要涵盖高精度、低成本智能传感器，面向云端训练、终端应用的神经网络芯片及配套工具，开源开放平台建设等软硬件基础。在产业化基础上，在核心基础技术领域取得突破，主要利好传感器、芯片、开源平台等急需突破的基础层技术。

深化智能制造，人工智能推动生产力和生产关系变革。

人工智能与制造业深度融合，是人工智能产业链之外推动制造强国战略的更进一步举措。《行动计划》指出，深入实施智能制造，要鼓励新一代人工智能技术在工业领域各环节的探索应用，支持重点领域算法突破与应用创新，系统提升制造装备、制造过程、行业应用的智能化水平。我们认为从智能装备角度，人工智能的发展有望在智能制造关键技术设备上取得生产力的突破，同时打造数字化车间、智能工厂等变革生产关系的工业互联网产品。

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【关键词】机械加工；智能化；问题分析

要实现高效率和高质量就必须要实现智能化。机械加工行业是一个整体机构严谨、步骤分工明确的行业,智能化就是高标准、高质量、高要求、精细而准确的计算。智能化是高科技代名词,智能化产品普及市场能大大增加企业产品的客户满意度和市场占有率。智能化的实现为提高企业生产水平生产效率以及生产竞争力提供了重要保障。

1、我国机械加工智能化现状

近日，“十二五”国家863计划“智能化农机技术与装备”重大项目启动会在京举行，该项目是截至目前农业装备领域财政投入最大的国家863计划项目，项目经费概算2.758亿元，其中国拨1.138亿元，自筹1.62亿元。该项目也是“十二五”期间继“现代多功能农机装备制造关键技术研究”重大项目第2个由农业装备联盟组织或牵头实施的国家科技计划重大项目。项目由农业装备产业技术创新战略联盟牵头实施，实施期自2012～2015年，汇聚相关技术产品领域的57家主要企业、研究院所、大专院校近350名相关领域优势科研人员，从突破关键共性技术、创制重大产品与集成示范等两个层面开展种苗高速栽插与精密播种技术、高效收获分离清选技术、农产品智能分选与节能加工技术与装备等10项任务研究。项目将重点突破智能栽插和高效采收、植物生长过程和环境信息实时监测、种肥水药按需施用控制等智能化共性关键技术100多项，开发智能化种子精细加工、全自动嫁接育苗、瓜菜智能化生产、植物工厂化生产等重大装备与设施50套左右。同时，建成10多处以智能化技术为引领的智能农机装备产业化示范基地。

项目主要技术路线分为两方面。一是对国外技术已经成熟、在国内已经引进试验的高端产品技术，采用联合设计、消化吸收再创新的方式，如全自动嫁接育苗成套装备、瓜蔬自动化收获技术与装备等；二是对国内已具研究基础的智能化、信息化技术等领域采用集成创新方式，集成形成先进适用技术和产品，如智能化种子干燥和精细化选别装备技术、农产品智能分选技术与装备开发等。同时，创新新原理、新结构，与农艺技术有效结合，自主研究适合我国不同种植模式和作物多样化需求的高速栽插与精密播种技术、作物收获高效分离清选技术、植物生产智能监控关键技术与系统以及优质茶生产智能化关键技术与装备开发，以智能化技术引领提升我国农机装备与设施智能化水平，提高产业自主创新能力和国际竞争力。目前，我国农业已经到了提高物质技术装备水平的紧要关头。适应农业规模化、精准化、设施化的要求，必须加强以信息化技术为先导的智能化、自动化农机技术与装备的研究，增强农产品生产的技术集成和标准化应用能力已成必然趋势。

2、工程机械出口向高端智能化发展

目前，亚洲依然是我国工程机械出口的最大市场，以38.27亿美元的出口额位列第一，占全球工程机械出口总额的42.49%，比上年同期增加了24.45%。我国对亚洲的出口价格依然偏低，这既有地缘原因，也有与东盟国家贸易互惠的原因。日本以4.54亿美元位列第一，各项出口指标均稳步增长。印度虽然以3.12亿美元位居第二，但是出口价格下滑22.56%，直接导致出口额同比下滑15.05%。印度基础设施需要大量投资改善，市场潜力巨大，但是作为“金砖五国”之一，或许“含金量”不太足。印尼是个颇具潜力的新兴市场，虽以3.02亿美元的份额仅位居第三，但是出口额、出口数量和价格同比分别增长了64.53%、24.95%和31.68%，市场气息欣欣向荣。韩国虽然以2.57亿美元居于第四位，但是紧随其后的泰国更值得关注，对泰国的出口额、出口数量同比竟然分别增长了127.4%、89.67%。经历了前几年的政权更迭、社会动荡，一个安定、健康、发展的泰国需要稳步建设。

欧洲以17.35%的市场份额居第二位，出口额达到15.62亿美元，同比增加了28.72%。机械出口仍然以传统欧盟15国和俄罗斯为核心市场，其市场份额达到了14.56亿美元，占欧洲市场的93.21%。欧洲国家当中俄罗斯又以5.49亿美元居首，俄罗斯市场出口额同比增长51.61%，虽然出口数量下降了9.76%，但是出口价格却上涨了68.01%，足以说明俄罗斯市场的巨大潜力。事实上，俄罗斯地产价格攀升，投资不断涌入持续刺激着建筑业蓬勃发展。另外，不断攀升的国际原油价格使俄罗斯的国内经济得到极大的改善，同时油气、矿产开发工程设备需求量也大增，产业迅速发展，而俄罗斯建筑及工程机械折旧率已达45%～75%，使用中的机械设备有50%源于进口。德国以1.73亿美元的份额紧随其后，各项出口指标均有稳步增长，说明德国的实力依然雄厚。英国、意大利、荷兰等市场份额均过亿美元，但都有小范围波动。

拉丁美洲市场以13.18%的市场占有率排在第三位，出口额11.87亿美元，比上年同期增加了67.84%。委内瑞拉以4.01亿美元的市场份额雄踞拉美首位。巴西为拉美第一大国，以3.60亿美元位居第二，奥运会、世界杯两大世界体育盛事引来的150亿美元建设投资也是一个极其诱人的大蛋糕，今年对巴西工程机械出口的持续增长也印证了这一点。

非洲是一片亟待开发的土地。上半年我国对非洲工程机械出口11.15亿美元，占全球工程机械进口总额的12.38%。北美洲市场是相对稳定的大市场，上半年出口额为9.74亿美元，同比增长40.9%。北美洲市场以美国为主，美国和加拿大两国的市场份额分别为8.33亿美元和1.4亿美元。上半年我国工程机械对中东出口7.25亿美元，同比增长34.06%，传统市场沙特阿拉伯、阿联酋和伊朗三国就占到了70%的份额，除伊朗外，沙特阿拉伯和阿联酋均有大幅增长。对大洋洲工程机械出口额3.40亿美元，同比增长71.01%，澳大利亚即以2.99亿美元占据了87.64%的份额，澳大利亚市场成长良好，工程机械出口稳步大幅增长。

3、结语

综上,在机械制造智能化过程中要有效运用计算机信息系统发展智能化技术,不断克服传统机械制造中存在的问题,进而提高我国机械制造业的高精密度、高竞争力及产业化发展大势。同时,在新环保的大旗下,减少环境污染,实现低碳经济。

参考文献

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一、设计与产业革命

设计制造可远溯到新石器时期。延绵超千年的农耕时代，人们利用天然材料、主要依靠劳动中积累的经验传承和个人的创意设计，用手工艺制造。由于在人造材料、能源动力、工具机器等方面没有突破，未能引发产业革命。古代中国的设计制造曾走在世界前列，并经由丝绸之路传播到世界，对人类文明做出了重要贡献。18世纪中叶，由于蒸汽机、纺织机械、火车等机械设计制造，引发了第一次产业革命，英国崛起为“日不落帝国”。19世纪70年代，由于电机电器、电力系统、内燃机、汽车、飞机等机电设计制造，引发推动了第二次产业革命，人类进入电气化时代，德美日等崛起为工业强国。上世纪20年代，工业设计兴起，倡导设计为了人，追求技术、美学、经济性的统一，提升产品竞争力和价值。20世纪中叶起，由于半导体、集成电路、电子计算机、数控机床、商用机器等机械电子一体化设计制造，将人类推进到后工业时代，美国引领了电子信息技术和产业创新，德日韩等也在机械电子装备、消费类电器设计制造等领域形成优势。如果把农耕时代的传统设计视为设计1.0，工业时代的现代设计定义为设计2.0，知识网络时代的创新设计将进化为设计3.0。

二、创新设计的时代特征

宽带网络将全球连接成为一体，大数据成为最重要的创新设计资源，全球宽带、智能物流、云计算、云存储等成为最重要的基础设施。多样化、个性化需求持续增长。资源环境压力、应对气候变化、科技与产业创新变革、发展理念的进步等，推动了设计价值理念的进化。

知识网络时代，设计制造、经营服务同处于物理和全球信息网络环境中，将更依靠创意创造，依靠全球网络和知识信息大数据；将从注重产品功能和成本效益，拓展为注重全生命周期的资源能源高效利用，经济社会、生态环境、人文艺术等综合优化和可持续发展价值；将转向多样化、个性化、更注重用户体验的定制式设计制造服务。宽带网络、信息开放获取、云计算、虚拟现实、3D+X打印、智能物流等创造了全新的开放自由、公平竞争、全球合作环境，使得任何奇思妙想的设计都能被制造出来。设计研发、制造服务等相互融合，成为人人可以公平参与、竞争合作、共创分享的创意创造。绿色低碳成共同发展理念。将致力设计创造绿色材料、超常结构功能材料以及智能材料。将设计创造多样的增材减材、绿色低碳工艺与智能装备。空天海洋、深部地球、运载物流、化工核能、新能源、生物医学、微纳系统等超常环境、超常功能、超常尺度装备成为设计制造的新领域和新目标。CAD将进化为基于全球网络、大数据和云计算的数字虚拟现实，多元优化，超算分析、控制管理等操作系统、工具和应用软件成为竞争力和附加值的核心要素，并催生出以大数据分析、网络超算、软件和服务增值等网络设计服务新业态。设计创造将融合多学科、跨领域的系统集成创新，将融合理论、实验、虚拟现实和大数据等科学方法。创新设计――设计3.0将具有绿色低碳、网络智能、超常融合、共创分享等特征。

三、创新设计与制造强国

中国已是全球制造大国，但还不是设计制造强国。基础核心技术缺失、设计引领的集成创新能力薄弱仍然是制约中国制造“由大转强”的主要瓶颈。创新设计是制造服务创新链的起点和关键环节，好的创意和设计不仅能提升产品的功能品质、实现绿色智能制造、提升市场竞争力和附加值，还可以创造引领新的市场需求和产业；创新设计也是把握新产业革命机遇的必然要求。信息、能源、材料、智能制造、生物等技术为主导的新产业革命正在兴起。全新的CPS环境催生网络智造、众包众筹及定制式设计制造服务新业态，设计引领才能成为新产业变革的领跑者。未来5～10年，是实施《中国制造2025》的关键时期。创新设计对实现创新驱动，建设制造强国，向中国创造转变意义重大。

应将提升创新设计能力纳入国家和产业创新发展战略。制定中国创新设计技术发展路线图和十年行动纲要，加强支持引导。要重点突破设计理论方法和软件等共性关键技术，着力推进重点产业领域创新设计能力的跨越。支撑促进产业升级、发展方式转型。开放融合全球先进设计理念、技术、人才等资源，促进跨地区、产业、学科融合发展，推动中国设计走向世界。坚持以人为本，设计为了人和自然的和谐协调发展，依靠人的创意创造和团队合作。培育建设创新设计人才队伍，创造大众创业、万众创新的好环境。

实施重点产业领域创新设计示范工程。通过设计创新引领推动基础核心技术、系统集成、服务创新，形成具有自主知识产权的新产品、新材料、新工艺、新业态。培育一批具有设计创造能力、掌握基础核心技术、拥有自主品牌的世界著名企业。

通过设计创新提升钢铁冶金、纺织服装、家用电器、建筑建材、能源电力、交通运载、农业机械等传统产业的绿色化、信息化、智能化水平，实现从产量规模到质量效益、从输出产品向输出整体系统和服务转变。

重点提升信息技术、高端装备、新能源、新材料、航空航天、智能电网、先进轨道交通、新能源汽车、海洋工程与高端船舶制造、医疗设备、节能环保等战略性新兴产业，以及现代服务和文化创意等产业的设计创新能力，从同步发展走向跨越引领，形成竞争合作新优势。

重点提升公共和国家安全、社会管理与服务、生态与环境等领域的设计创新能力。创造信息化、网络化、智能化的技术装备支撑体系，提升安全保障、社会服务、生态环境保护修复能力。

要着力加强创新设计共性关键技术。发展网络协同设计、工业和制造工程集成设计、复杂过程系统设计等共性技术；强化绿色低碳、网络智能、个性化定制、商业模式、服务和品牌等创新设计关键技术。设计创新智能制造、管理服务及大数据挖掘等领域的设计工具、云计算、虚拟现实、智能控制、操作系统和嵌入式应用软件等。

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一、引导和促成高端装备制造巨头进行垄断性技术合作，形成顶级技术合作联盟

技术是产业发展的灵魂，只有技术实现关键性突破，才能保证产业的领先发展。高端装备制造的优势关键在于核心技术和关键技术的领先，而核心技术、关键技术往往是被少数垄断企业所掌控。因此，要使高端装备制造在国际上占领先机，就需要建立起顶级制造企业间的技术合作联盟，增强其技术竞争实力。调查显示，较之美国的技术垄断合作，无论是在理念还是在行动上，我国高端装备制造企业的技术合作联盟明显落后，特别是顶级企业的技术合作十分欠缺。

因此，有必要从航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、海洋工程装备、智能装备制造行业入手引导顶级制造企业进行技术性垄断合作。可以促成中国航空工业集团与中国商用飞机有限责任公司在航空装备制造方面组成垄断性技术合作联盟，促成中国航天科技集团与航天科工集团在卫星及应用技术方面组成垄断性技术合作联盟，促成中国北车集团和中国南车集团在轨道交通装备方面组成垄断性技术合作联盟，促成中国船舶工业集团、中国船舶重工集团、中远船务集团及太平洋重工集团在海洋工程装备制造技术方面组成垄断性技术合作联盟。

智能制造装备是先进制造技术、信息技术和智能技术在装备产品上的集成和融合，体现了制造业的智能化、数字化和网络化的发展要求，主要产品是智能仪器仪表与控制系统、关键基础零部件及通用部件、高档数控机床与基础制造装备、智能专用装备等。政府部门或行业协会可依据产品性质从同类企业中遴选顶级企业促成其进行技术性研发合作，组成垄断性技术联盟，实行生产和技术优势的互补。

国家发展改革委和国务院国资委可统筹国家顶级高端装备制造企业的技术力量，集中进行行业的共性技术攻关，突破技术瓶颈，在推进原始创新的同时，利用国内外已有的先进成果进行引进消化吸收再创新和集成创新。国家可考虑设立“国家高端装备制造技术奖励制度”，按行业组织实施“国家高端装备制造重点工程”，突出制造企业与研发机构的主体地位，支持制造行业领军企业参与国家装备制造科技计划和重点工程项目，引导顶级企业培育和创立具有国际影响力的自主品牌，帮助企业构建起支撑产品设计创新的研发平台。

二、引导和促成高端装备制造巨头建立研发设计平台，建立国家高端装备制造服务体系

政府部门应支持多学科的优化研究，引导制造业巨头与相关高校建立关键技术或核心技术的合作研发平台。可以促成中国航空工业集团、中国商用飞机有限责任公司与清华大学、北京航空航天大学、中国科学院建立航空装备制造研发合作；促成中国航天科技集团公司与航天科工集团公司与东北大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学建立卫星及应用的研发合作；促成中国北车集团和中国南车集团与西南交通大学、同济大学、南京理工大学建立轨道交通研发合作；促成中国船舶工业集团、中国船舶重工集团与大连理工大学、上海交通大学、哈尔滨工程大学建立海洋工程装备制造研发合作；还可以促成华中数控、智云股份、天马股份、南通科技、华东数控与清华大学、中科院自动化研究所等科研机构进行智能制造的研发合作。更进一步，可规划建设智能装备产业园区，启动智能装备重、特大项目建设，瞄准世界500强的生产技术，推动智能装备产业向纵深发展；要全力推进大型智能工程机械、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智能装备的制造，实现各种制造过程自动化、智能化，带动整体智能装备水平的提升。

现阶段，我国高端装备制造的环境支撑服务、培训服务、推广服务、评价服务、公共服务等还很薄弱，特别是全国范围的制造业服务体系尚未建立，且没有引起政府相关部门和企业的足够重视，这将成为严重影响高端装备制造发展的桎梏。要使高端装备制造在国际上占领先机，有必要整合和发展专业化的制造技术支持服务机构，组建专门为高端装备制造服务的信息化工程服务机构和软件服务机构，建立国家数字化高端装备制造服务体系。

制造业行业协会可利用网络、视频等先进信息技术，整合计算资源、软件资源和数据资源，依托高端装备制造巨头建立起全国范围的面向复杂产品和尖端技术的“国家高端装备制造研发设计平台”；国内顶级制造集团企业要进行技术信息资源的整合，建立研发设计服务平台，为集团内部各下属企业提供技术能力、软件应用和数据开发服务。

可由政府投资，联合国内顶级科研机构和制造领军企业，建立“国家高端装备制造服务系统”，通过整合、联结制造企业和科研机构研发平台，建立起区域性乃至全国性的研发、资源共享服务平台，实现政府、企业、科研机构的共同合作，达到“政企学”的联合攻关。同时，可以联合国内某一类高校建立高端装备制造协作网，如由清华大学、中国科学院大学、北京航空航天大学联合建立航空卫星协作联盟，由北京交通大学、西安交通大学、西南交通大学联合建立轨道制造协作联盟，共享与高端装备制造和相应创新项目有关的信息和试验数据，引导这些大学与企业、政府机构合作，编制关键技术联合攻关路线图，共同攻克开发新产品过程中的共性技术难关，实现对高端装备制造产品开发、生产、销售、使用等全生命周期的相关资源的整合，构筑起标准、规范、可共享的高端装备制造服务体系。

三、把高端装备自主制造业的规划与设计提升至国家战略，加快建成高端装备制造标准化体系

实施知识产权保护，将高端装备自主制造提升至国家战略的高度，加强高端装备制造行业的标准体系建设，确立和强化我国在国际装备制造标准领域的影响力和话语权。

目前，我国高端装备制造行业，特别是一些新兴高端制造缺乏统一规范的行业技术标准、市场准入标准和示范推广标准，一些重大技术试验数据缺乏标准处理范式，特别是新产品的研发过程涉及到多个学科、多个单位或部门，数据如何进行交换，如何进行描述和表现，迫切需要进行标准化处理。有些大型的综合试验，设备来自不同的厂家，数据出自不同的研究机构，事涉多个系统，怎样把信息融合在一起，实现数据的集成和互相交流，完成跨单位的协同，达到数据在各系统间的交换，也对数据的标准化管理提出了要求。另外，由于不同的试验、不同的企业具有不同格式的数据，要保证试验数据的可持续性，保证试验数据的展示和分析，开发通用的分析软件和数据挖掘工具，也需要进行标准化管理。除此之外，现在国际制造行业发展了很多应用于试验的中间件，要使试验中间件成为通用件，以保证其适用于不同的系统、不同的企业和不同的环节，也需要标准和规范作为支撑。可见，标准化也是一个新技术应用和推广的具体需求。

综上所述，有必要把高端装备自主制造提升至国家战略，建立国家层面的“高端装备制造标准化数据库”，进行生产数据、试验数据的标准化管理，达到数据存取的标准化，数据交换格式的规范化，实现不同厂家的TDM（试验数据管理）系统数据能相互调用，一个集团里不同研究单元的数据可以无障碍、无缝地便利提取。要从战略的高度，不断累积国家装备制造业生产和试验标准化数据，不断推进低层级TDM系统的建设，进而达到对国家层面TDM系统的丰富和完善。

要在国家战略层面建设国家高端装备制造标准化体系，统一和规范高端装备制造的生产和技术参数，扩大装备产品的应用性和适用性，推动制造企业全生命周期的信息集成服务。要通过标准化体系的建设，推动企业技术中心，国家级制造工业实验室、工程研究中心和工业园区的建设，推动高端装备制造模式向智能化、网络化、服务化方向发展，促使“云制造”概念的落地。

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关键词：专利分析；数控机床；加工过程；企业

中图分类号：G353.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）05-0038-02

The Research on CNC Machining Process Adaptive Control of the World NC Major Enterprises Based on Patent Analysis

Wang Jian Li Kun

（Institute of Scientific and Technical Information of Liaoning Province，Shenyang Liaoning 110168）

Abstract：This article based on patents information of CNC machining process adaptive control collected by Thomson Innovation database from 2005-2015，it goes deeply to analysis the top five CNC enterprises in the world with the Key technology research direction and the patent family，provide a reference for China's CNC enterprises industrial layout planning.

Key words：Patent analysis；CNC machine tool；Processing；enterprises

本文通过对德温特专利数据库2005-2015年数控机床加工过程自适应控制技术领域相关专利进行梳理，可以确定智能操作、智能化误差位移补偿技术、智能化维护监控功能始终是近十年来的重点研发方向，专利数量呈逐年上升趋势。相对来讲，自动编程、智能化防干涉功能、智能化刀具监控技术、智能化驱动技术、智能化振动抑制技术专利数量较少，关键技术专利布局不够明显。

为了进一步了解近年来数控机床加工过程自适应控制技术发展方向，对世界专利申请量排名前四位的企业从关键技术研究方向、同族专利等方面进行深入剖析。

1 日本发那科公司

发那科公司关键技术方向主要是智能化误差位移补偿技术、智能化防干涉功能、智能化维护监控功能和智能化驱动技术等。其中，智能化误差位移补偿技术专利申请数量最多，成为其最主要的技术研发方向。表1列出了发那科公司申请的同族专利所属的国家、地区或者组织。除了在本国申请专利以外，发那科公司还在中国、美国、德国等5个国家和地区申请了专利。结合表2可以看出，发那科公司在中国申请专利数量与在其他机床生产和研发大国申请数量不相上下。从关键技术分布来看，智能化误差位移补偿技术成为发那科公司在包括中国在内的同族专利所属国家的主要技术布局方向，中国已经成为同日本、美国、德国等发达国家并列的世界主要机床厂商专利布局目标市场。

2 日本三菱集团

三菱集团的研发涉及智能操作、自动编程、智能化维护监控功能、智能化误差位移补偿技术和智能化驱动技术，其中智能操作技术专利申请数量最多，达到10件，而在智能化防干涉功能技术、智能化道具监控技术和智能化振动抑制技术方面没有进行相关专利申请。

除了在本国申请专利以外，三菱集团专利申请范围仍然集中在中国、美国、德国和日本这4个国家。从关键技术分布来看，智能操作技术成为三菱集团在包括中国在内的同族专利所属国家的主要技术布局方向。

3 韩国斗山集团

斗山集团在智能操作技术方面申请专利数量最多，占全部专利申请数量的50%。在智能化防干涉功能技术、智能化维护监控功能、智能化误差位移补偿技术方面也在积极地进行相关专利申请，而在自动编程、智能化刀具监控技术、智能化驱动技术和智能化振动抑制技术方面没有进行相关专利申请。

从韩国斗山集团申请的同族专利所属国家、地区或者组织情况来看，斗山集团比较注重在本国进行专利布局，在除本国以外的其他国家申请专利数量不多。从关键技术分布来看，智能操作技术成为斗山集团在除中国以外的其他同族专利所属国家的主要技术布局方向，其在中国申请的专利中智能操作技术占比达到44.4%。

4 德国通快集团

通快集团所申请专利涉及两大方面关键技术，包括智能操作（7件）和智能化维护监控功能（3件）。在智能化防干涉功能、智能化误差位移补偿技术、自动编程、智能化刀具监控技术、智能化驱动技术和智能化振动抑制技术方面属于技术空白区，通快集团没有进行相关专利申请。

除在本国申请专利以外，该企业还在世界知识产权组织、欧洲专利局、美国、中国、印度、日本6个国家、地区或者组织申请了专利。

5 结语

综合上述数控机床企业专利申请情况，分别从企业同族专利分布情况、关键技术发展方向、企业间互相关关联等方面，对国外数控机床加工过程自适应控制技术领域主要企业专利进行分析，得出以下几点结论：

一是从专利申请主体来看，日本企业专利申请数量占前十位企业总申请数量的52.28%，占据绝对的领先地位，我国企业只占15.6%，企业专利申请量不活跃。二是国外企业在我国的同族专利申请活跃，正积极在我国进行专利布局，而我国大部分数控机床企业同族专利布局意识不强，截至目前只有大连光洋的一件专利于2011年在德国、日本、美国、世界知识产权组织申请。三是各国数控机床企业在世界范围内合作申请的专利寥寥无几，大部分企业合作申请专利只是在本国内进行，国际间合作不够深入。四是企业在关注数控机床加工过程自适应控制技术领域侧重点略有不同。日本企业比较注重智能操作技术、自动编程和智能化误差位移补偿技术；韩国、德国和美国企业更注重智能操作技术；我国和英国则更关注智能化误差位移补偿方面的技术。

参考文献

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[2]魏保志.热点技术专利预警分析[M].北京：知识产权出版社，2014.

[3]杨铁军.专利分析实务手册[M].北京：知识产权出版社，2014.

[4]杨铁军.产业专利分析报告（第19册）工业机器人[M].北京：知识产权出版社，2014.

[5]彭永红，陈统坚，周泽华.加工过程自适应控制与智能控制技术研究[J].机械工业自动化，1995（9）：21-25.

[6]陈虎，韩志骏.机床自适应控制的新进展.中国机械工程[J].1998（9）：14-16.

篇7

【关键词】 智能终端 发展 关键技术

前言：随着时代的进步，智能终端的普及程度不断提升，用户需求迅速增长，技术水平逐步提升，使得智能终端朝着智能化、便捷化与现代化的方向有序发展。然而，当前却面临着终端硬件平台狭窄、同质化等问题，为解决该问题，制造商与方案提供商纷纷着手研究其发展关键技术，旨在为用户提供合理、可行的解决方案，增强竞争力。

一、人机体验关键技术

1、免接触交互。索尼移动在2012年正式推出浮空旋屏式触屏手机，此项技术能够实现15毫米内自动感应以及手指悬停，即便不直接接触手机，使用者手指只要停留在半空便可实现操作，如同应用鼠标点击屏幕链接，且选择紧凑、周密

2、操作意图感知。智能终端输入朝着操作意图感知的方向发展，现阶段，主要存在话音输入以及划指文本这两项感应输入技术。其中，话音输入建立在云识别之上，使用话音输入法，最典型的便是苹果研发出的Siri平台。而划指文本感应建立在语言云计算之上，围绕移动互联网中涉及的语言信息展开搜索、抽取和筛选等功能。

3、电容屏输入笔。现阶段，市场上存在较多的控制器产品，例如，电阻触控面板。电阻屏技术借助多层屏幕结构内部的触发电阻层自身的电阻变动，依托计算触点，仿效鼠标进行运作，该电阻触控屏幕通常在工作状态下，每次一般只能评判一个触控点，适合点击与拖拽等。另外，电容式触控主要借助人体内部的感应电流开展工作，依照电流比例计算，获得抽模点，电容式触摸屏具有多点触控、便于操作、体验真实、防尘等特性，然而，其精确性低下，受温度等环境条件影响的可能性较大。人们一直都在探索触屏控制技术，希望借助电容式触屏，研制出性能更加优良的触控笔。

二、终端平台安全技术分析

2.1安全依靠平台

虽然存在健全的隔离体系，且有效管控第三方应用，然而，无论如何先进与成熟的操作系统都不可避免存在漏洞，同时，不可能永远都不被攻破。对于IOS、Android而言，前者的安全性高于后者，这主要是因为苹果公司重视该生态系统，且已投入运营。现阶段，苹果系列产品，主要通过应用商城来，应用经由层层审核与严格的上架程序，一旦发现威胁用户利益或者不良应用软件，便立刻将其移除。

2.2敏感应用

智能手机中通常包含一些敏感信息，且此类信息至关重要，为规避恶意侵入，业界针对这一问题，提出借助芯片级设计来达到安全需求标准。安全硬件方案主要从设备硬件着手，这是因为依托硬件进行划分，设备包含常态与安全这两个操作系统。在现实生活中，能够借助特定的芯片实现安全运行，还可依托硬件设备来构建两套硬件环境，以供常态和安全操作系统分别运行。安全操作系统一般在敏感或者特殊场合被激活，同时，接管输入键盘，录入局部屏幕，进而展现重要的交易界面。

三、终端云服务技术的演进

3.1云存储服务

市场上针对智能终端，面向云服务，研发设计出云存储服务，互联网企业以及终端公司纷纷推广和开辟云盘业务，HTC与百度都加入了这一行列，同时，电信运营商也面向内部的手机品牌开拓云存储服务。该服务的出现可帮助终端及时备份，拥有光明的发展前景，将变成各个终端内部实现内容信息共享的平台。

3.2应用安全便捷分发技术

各个层面的应用都将朝着云端的方向发展，或者借助云端剖析超额工作工序，在未来，云服务将侧重在线服务开发，由此所产生的效益将是十分可观的。然而，传统应用存在不足，尤其是商业企业与政府机构却无法有效移植终端。对于各个企业而言，现阶段，其应用平台主要为浏览器以及客户端技术，无法稳步、大面积覆盖，这在某种层面制约了信息的便捷获取、有效获取。外加，传统使用模式更愈发不适应，无法满足具体的使用需求。

自云虚拟化技术问世以来，技术架构出现本质改变。借助应用虚拟化将传统应用有效改造成依托服务、参照需求开展分配活动的架构。建立在应用虚拟化之上的安全便捷分发技术，显著降低了接入标准，同时，减小了终端软件与平台之间的耦合度。

结语：终端平台计算呈现出同质化的特点，软硬件整合情况将成为影响市场竞争力的主要因素，人机交互技术、开发平台等决定着终端产品的整体实力。因此，我们科学看待终端关键技术，深入研究，不断优化，积极改进，全面提升关键技术。

参 考 文 献

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近年来，中国从中央到地方，包括补贴、税收、牌照、通行等一系列针对新能源汽车的优惠政策相继落地，极大地激发了中国企业和消费者对新能源汽车的热情以及新能源汽车发展的内生动力，这些政策也显示了中国发展新能源汽车以实现制造崛起的决心。

2015年5月8日，国务院《中国制造2025》规划，成为中国实施制造强国战略第一个十年蓝图。中国电动汽车百人会信息部主任沈承鹏认为，规划中明确提出了继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展。

作为全球最大的汽车电子企业之一，英飞凌中国汽车业务负责人徐辉对记者表示，包括《中国制造2025》在内，中国政府一系列发展策略对中国新能源汽车发展而言颇具亮点。目前新能源汽车领域中，中国本土的电机、电控、电池生产制造和设计能力都不落后于国际水平，新能源汽车已经成为中国产业自主研发和中国制造很好的体现。

记者从北京、深圳多家新能源汽车生产企业了解到，目前市场上热销的自主品牌新能源汽车都处于供不应求的状态，很多工厂都在进行满负荷生产。在2015年6月的一场研讨会上，与会的宝马、丰田等国际车企代表纷纷表示，新能源汽车在中国的快速发展，展现出中国制造崛起的与众不同的景象。

这种积极景象也吸引国际巨头纷纷呼应，2015年上半年，特斯拉充电建设负责人表示，特斯拉不仅要在中国推进超级充电桩网络建设，还将继续与中国政府和产业合作伙伴加强合作，积极配合国家电网等企业共同建设电动汽车公共充电基础设施。

“传统车领域国外有着百年发展历史，在可预见的未来，中国‘超车’难度太大。”北汽新能源汽车股份有限公司总经理郑刚说，“但在新能源汽车领域，特别是纯电动技术路线，大家都是5年前起跑。”

尽管技术瓶颈少于传统汽车，但新能源汽车要想成为中国制造崛起重要载体，中国新能源汽车制造业仍然需要突破少数关键技术的障碍。在面临的引导消费、充电设施、核心技术等众多挑战中，技术仍然是关键问题。

不少专家指出，要想让新能源汽车成为制造强国的载体，一些关键技术中仍需中国车企有效突破。业内人士对记者表示，例如新能源汽车所用电子模块，中国能够量产的厂商就很少。从设计到制造再到量产，汽车工业化的电子芯片和模块往往需要4至6年的生产周期，因此一般同类厂商都是先做较为简单的消费电子类产品，再经过多年的积累的技术经验，才能够入手生产。

郑刚说，这些年来中国汽车制造技术进步不小，大规模流水线制造水平和国外已经很接近，但智能化制造差距还很大。

徐辉认为，要真正达到《中国制造2025》的目标，还需要汽车车厂的生产环节、系统调试、零部件生产等环节，都要达到智能化生产，这是最基本的要求。

在这种情况下，中国各大主流汽车厂商无一不在大力投入新能源汽车的研发和生产。让电池的能量密度比、体积密度比大大进步，使成本大大降低，这不仅是中国新能源汽车发展方向所在，也是中国实施制造崛起的一个体现。

篇9

【关键词】智能变电站 网络报文分析 关键技术分析

将智能变电站引入过程层后，可使电缆进行信号量、模拟量的采集以及一次设备的控制转为过程层光纤网络。进而替代传统的控制和交流电缆。在智能变电站在网络内部进行过程层工作时，其状态的优劣直接决定了变电站的运行安全。所以，一些智能变电站为求专门的网络分析系统，采用了IEEE1588 技术的网络化对时协议，以保证IEC 61850 标准的智能变电站站控层以及过程层网络的分析、监视得以实现。针对IEC 61850 的通信技术的复杂性，只有使用更专业的设备才能对整个通信系统的进行评估和分析，已达到掌控通信系统全貌的工作状态。从而使在通信系统的使用过程中出现的问题得以解决。本文从智能变电站的网络报文采取的关键技术进行分析，旨在解决其过程层网络报文分析的技术难题。

1 智能变电站的基本概念

智能变电站是利用先进环保的设备，满足站内的通信平台网络化、全站信息的数字化以及信息共享的标准化需求。同时，能自动进行信息的计量、保护、测量、控制、采集等任务。还能根据电网条件实现职能调整、实时控制、在线分析等功能的变电站。

2 智能变电站网络报文分析

智能变电站网络报文分析主要作用于智能变电站过程层网络系统及站控层，其分析网络系统内的所有通信报文。使自动化系统的运行状况透明，及时发现异常运行状态并进行报警处理。通过离线分析找出系统内部出现问题的关键点，分析问题出现原因并引导相关工作人员更快制定出解决方案。智能变电站网络报文分析系统的结构采用“1 台网络报文分析装置+N 台网络报文记录装置”的构成模式。

3 智能变电站关键技术分析

IEC61850的应用、电子式互感器、在线监测、电子式互感器都包含在智能变电站关键技术的范围内。笔者将对以上四种技术进行分析，以求增强智能变电站使用的安全性能，从而提高智能变电站安全运行的水平。

3.1 IEC61850的应用

IEC61850的应用标准主要有这三种信息服务模型，分别是GOOSE（面向变电站事件的通用对象）、MMS（报文制造的规范）以及SV（采样值）。GOOSE这种信息服务模型不仅规范了间隔层IED之间的开关量报文传输，还使过程层的智能终端与间隔层IED之间的报文传输。而且还满足了继电保护应用对时效性的高要求。MMS通信机制规范了站控层的监控主机与间隔层IED之间报文传输的维护，使得各种IED的运行信息标准内容传递给主站的过程顺畅。SV的通信机制则有效的规范了合并单元与间隔层IED之间采样值的报文传输，使合并单元与间隔层IED的数字信息往来直接。IEC61850的标准应用技术因其清晰、统一的层次信息模型，使许多源自不同厂家的设备得以相互操作。淘汰了利用变电站中大量的协议转换器来简化网络层次的传统操作方式。此外，IEC61850的标准应用技术是开放性的协议，使用户对厂家的依赖性降低从而保证用户投资的长效性。

3.2 电子式互感器技术

电子式互感器的工作是由一次侧高电压、大电流转变传输信号开始的。具有良好绝缘性的光纤传输到二次设备，经过低压侧进行处理后再输出。电子式互感器技术的动态范围很宽，其相应的频率响应范围也广，使高压电力线上的谐波测出顺利。现阶段在进行智能变电站项目试点的过程中，不同型号的电子式互感器在不同的电压等级的条件下都得到了一系列的应用。在此进行项目试点的过程中既积累了经验又为提高电子式互感器的成熟度做出了贡献，其日后电子式互感器产品的造价及推广创造了稳定的技术条件。

3.3 在线监测技术

电力在智能变电站的一次设备变化中，在线监测技术使变压器、断路器以及电子式互感器的正常运行提供了技术保护。在线监测技术使利用利用传感器来进行工作的，使电网设备实现自动化、可观测和可控制性，这是智能设备的的工作核心。在对断路器进行在线监测的过程中，随着信号处理和传感器技术的提升，使断路器在线监测的盲区减少。再有就是利用光缆连接媒解决了以往因电缆引起的干扰问题。最后将断路器在线监测的变化结果传送出来，保证了设备的健康运行。利用断路器在线监测技术还可以对断路器的运行工况进行监测，实时传送断路器记录的数据分析结果，保证断路器工作始终处于正常状态。智能监测技术的实现加快了变电站二次系统全数字化进程，使智能变电站更具可靠性、安全性。变压器的在通过传感器收集信息时，要符合IEC61850的技术标准。为电网的更好更快地运行提供技术支持。

4 总结

根据现有智能变电站过程层网络组网的界定的技术标准，笔者研究出了智能变电站网络报文分析的几种运行方案。主要内容有海量数据信息的存储与处理以及高精度数据同步这两方面关键技术的研究。笔者通过对大容量多硬盘的存储技术的开发研究，成功的解决了智能变电站网络报文分析的难题。

参考文献

[1]王兴安，窦中山，金华蓉，魏勇.智能变电站新型网络报文记录与分析装置的实现[J].电气技术，2014，02：82-85.

[2]邹国惠，潘登，廖晓春，邓其军，陈显烽.智能变电站网络报文处理器的研究[J].自动化仪表，2014，04：46-48+52.

[3]窦中山，魏勇，王兴安，金华蓉.智能变电站网络报文分析关键技术研究[J].电气技术，2014，06：96-99.

[4]莫衍胜.智能变电站关键技术的分析[J].电子技术与软件工程，2014，23：151-152.

作者简介

冯艳丽（1982-），女，河南省项城市人。现为许继电气股份有限公司保护自动化系统公司设计部助理工程师，从事工程设计工作。

作者单位

篇10

【关键词】机器人；工业机器人；发展现状；发展趋势

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统（FMS）、自动化工厂（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动化工具。

广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。

一、工业机器人的应用情况

经过五十多年的发展，工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中，尤其是在汽车产业中，工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中，机器人都已逐步取代了人工作业。

随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高，机器人的应用范周还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中，弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。

二、国内外工业机器人的发展现状

1、国外工业机器人的发展现状

在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，它们包括：瑞典的ABB Robotics，日本的FANUC、Yaskawa，德国的KUKA Roboter，美国的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。据联合国欧洲经济委员会（UNECE）和国际机器人联合会（IFR）的统计，世界机器人市场前景看好，从20世纪下半叶起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头[1]。

在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。像国际上著名公司ABB、Comau、KUKA、BOSCH、NDC、SWISSLOG、村田等都是机器人自动化生产线及物流与仓储自动化设备的集成供应商。目前，日本、意大利、德国、欧盟、美国等国家产业工人人均拥有工业机器人数量位于世界前列，全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。

2、国内工业机器人的发展现状

在降低制造成本，解决用工严重不足等口号的呼喊下，近年来机器人产业在全世界范围内兴起。中国作为世界工厂，面临的形式更是尤为的严重。有数据显示中国每年工业机器人的装机量约占全球的1/8，仅次于日本、韩国，预计2015年中国的装机量会超过这两个国家，成为世界上使用工业机器人最多的国家。自2009年以来，中国机器人市场持续快速增长，工业机器人年均增长速度超过40%，到目前为止，中国工业机器人市场份额约占全球市场的1/5；以教育、清扫等为代表的服务机器人在国内也在逐步进入市场。随着我国门户的逐渐开放，国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击，因此，掌握国内工业机器人市场的实际情况，把握我国工业机器人研究的相关进展，显得十分重要。

2012年，四种新型工业机器人在中国哈尔滨研制成功。专家们认为这标志着我国已经掌握了第一代工业机器人的生产技术，新的机器人产业已经在我国诞生。这四种工业机器人分别是哈尔滨工业大学和哈尔滨风华机器厂等单位研制的华宇Ⅱ型弧焊机器人，华宇Ⅰ型点焊机器人，哈尔滨工业大学与航天部811厂等单位联合研制的东方1号喷漆机器人和国营星光机器厂研制的星光Ⅰ型直角坐标点焊机器人。

近年来，中国河南洛阳市越来越多的企业开始引进工业机器人等智能设备，但目前国内使用的机器80%是国外制造。位于洛阳工业园区的沃德福集团高端智能装备制造基地项目，总投资1。5亿元，将研发制造6轴工业机器人等高端智能设备，达到年产1万台工业机器人的生产、装配能力。该项目计划2014年建成投产，预计年产值20亿元，不久将在这里首次实现先进工业机器人大批量生产制造。随着便宜劳动力时代的结束，可以预计工业机器人将迎来一个伟大的时代，不仅在工业上，而且在服务、医疗等领域都有广泛的应用，从而推动一大批行业的发展，如高端制造业、制造业的个性化、医疗图像处理以及航空航天等。

近十年以来，在“十五”、“十一五”攻关计划和863计划等科技计划的支持下，我国有组织、有计划地发展工业机器人产业，通过研制、生产、应用等多个层面的不断探索，在技术攻关和设计水平上有了长足的进步。总的来看，已经掌握了工业机器人的设计、制造、应用过程中的多项关键技术，能够生产出部分机器人关键元器件，开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人[2]。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术；工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术；机器人软件的设计和编程技术、运动学和轨迹规划技术；弧焊、点焊及大型机器人自动生产线（工作站）与周边配套设备的开发和制备技术等，某些关键技术已达到或接近了国际先进水平，中国工业机器人在世界工业机器人领域已占有一席之地。

三、工业机器人的发展趋势

工业机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用，引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。

1、国外发展趋势

日本将机器人列为战略产业，韩国将机器人作为“增长发动机产业”，各发达国家政府早年通过制定政策，采取一系列措施鼓励企业应用机器人，设立科研基金鼓励机器人的研发设计，从政策上、资金上给予大力支持，工业机器人的应用和研究走在世界的前列。世界工业机器人市场普遍看好，各国都在期待机器人的应用研究有技术上的突破。从近几年世界机器人推出的产品来看，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展，其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面[3]。

国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：

（1）工业机器人性能不断提高，而单机价格不断下降。

（2）机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。

（3）工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。

（4）机器人中的传感器作用日益重要，装配、焊接机器人采用了位置、速度、加速度视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。

（5）虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。

（6）当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。

（7）机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出虚拟轴机床以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域[4]。

2、国内发展趋势

中国工业机器人在“七五”、“九五”、“十五”期间研究取得了较大进展，我国在关键技术上有所突破，但还缺乏整体核心技术的突破，应用遍及各行各业，但进口机器人占了绝大多数。科学院机器人“十二五”规划研究目标：开展高速、高精、智能化工业机器人技术的研究工作，建立并完善新型工业机器人智能化体系结构；研究高速，高精度工业机器人控制方法并研制高性能工业机器人控制器，实现高速，高精度的作业；针对焊接，喷涂等作业任务，研究工业机器人的智能化作业技术，研制自动焊接工业机器人，自动喷涂工业机器人样机，并在汽车制造行业，焊接行业开展应用示范。

国家下一步的发展思路，将发展以工业机器人为代表的智能制造，以高端装备制造业重大产业长期发展工程为平台和载体，系统推进智能技术、智能装备和数字制造的协调发展，实现我国高端装备制造的重大跨越。具体分两步进行：第一步，2012～2020年，基本普及数控化，在若干领域实现智能制造装备产业化，为我国制造模式转变奠定基础；第二步，2021～2030年，全面实现数字化，在主要领域全面推行智能制造模式，基本形成高端制造业的国际竞争优势。

工业机器人市场竞争越来越激烈，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，加快工业机器人的研究开发与生产是使我国从制造业大国走向制造业强国的重要手段和途径。未来几年，国内机器人研究人员将重点研究工业机器人智能化体系结构，高速高精度控制，智能化作业，形成新一代智能化工业机器人的核心关键技术体系，并在相关行业开展应用示范和推广。

（1）工业机器人智能化体系结构标准

研究开放式，模块化的工业机器人系统结构，工业机器人系统的软硬件设计方法，形成切实可行的系统设计行业标准、国家标准和国际标准，以便于系统的集成，应用与改造。

（2）工业机器人新型控制器技术

研制具有自主知识产权的先进工业机器人控制器。研究具有高实时性的，多处理器并行工作的控制器硬件系统；针对应用需求，设计基于高性能，低成本总线技术的控制和驱动模式。深入研究先进控制方法，策略在工业机器人中的工程实现，提高系统高速，重载，高追踪精度等动态性能，提高系统开放性。通过人机交互方式建立模拟仿真环境，研究开发工业机器人自动/离线编程技术，增强人机交互和二次开发能力。

（3）工业机器人智能化作业技术

实现以传感器融合，虚拟现实与人机交互为代表的智能化技术在工业机器人上的可靠应用，提升工业机器人操作能力。除采用传统的位置，速度，加速度等传感器外，装配，焊接机器人还应用了视觉，力觉等传感器来进行实现协调和决策控制，基于视觉的喷涂机器人姿态反馈控制；研究虚拟现实技术与人机交互环境建模系统。

（4）成线成套装备技术

针对汽车制造业，焊接行业等具体行业工艺需求，结合新型控制器技术和智能化作业技术的研究，研究与行业密切相关的工业机器人应用技术，以工业机器人为核心的生产线上的相关成套装备设计技术，开发弧焊机器人用激光视觉焊缝跟踪装置，喷涂线的喷涂设备的研制以及相关功能部件并加以集成，形成我国以智能化工业机器人为核心的成线成套自动化制造装备。

（5）系统可靠性技术

可靠性技术是与设计、制造、测试和应用密切相关的。建立工业机器人系统的可靠性保障体系是确保工业机器人实现产业化的关键。在产品的设计环节、制造环节和测试环节，研究系统可靠性保障技术，从而为工业机器人广泛应用提供保证。

我国的机器人产业化必须由市场来拉动。机器人作为高技术，它的发展与社会的生产、经济状况密切相关。机器人的研制、开发只有从技术上实现可能性大为原则选择机器人优先应用的领域，并以此为突破口，向其他领域渗透、扩散至为重要。

综合国内外工业机器人研究和应用现状，工业机器人的研究正在超智能化、模块化、系统化、微型化、多功能化及高性能、自诊断、自修复趋势发展，以适应多样化、个性化的需求向更大更宽广的应用领域发展。

参考文献

[1]刘进长.回顾“十·五”展望未来——访“十·五”863计划机器人技术主题专家组组长王田苗[J].机器人技术与应用，2006（01）：1-6.

[2]王田苗.全力推进我国机器人技术[J].机器人技术与应用，2007（2）：17-23.

[3]中国机器人网（）.