浅谈中国工程机械智能化改造及智能化制造

浅谈中国工程机械智能化改造及智能化制造作者：厉明波李从元凌乙峰

来源：《中国科技博览》2013年第19期

[摘要]：智能化已成为工程机械行业的主要趋势和发展方向，而智能化水平的高低对我国工程机械的发展具有至关重要的作用。本文结合我国工程机械行业的实际，深入分析了工程机械智能化改造的几种形式；之后从全局范围分析中国工程机械智能化制造过程中存在的问题及对策，并指出工程机械领域的的三种发展趋势。

[关键词]：工程机械智能化改造制造

1.概述

步入新世纪以来，经过不断地发展、调整、升级、创新，中国工程机械行业迎来了一个又一个的发展机遇期。在国内，由于我国基础设施建设领域的持续高速发展，使市场对各种工程机械的需求量大增，市场需求呈现出多层次、全方位的特点。2012年以来，中国工程机械企业更是“集体出海”。但是由于世界经济低迷，贸易、投资保护主义抬头，给出海带来很多障碍。如三一关联公司在美国的一桩收购，就遭到美国政府拒绝。所以为适应现代工程机械的发展趋势，努力使得工程机械产品往标准化、通用化、系列化、多功能化、节能环保化、经济化的方向发展是迎接挑战的关键[1]，而核心技术之一便是工程机械操作与控制智能化。我国智能化工程机械技术的研究工作始于20世纪90年代初，略滞后于发达国家。针对我国国情，要显著提高我国工程机械行业的智能化水平，可以着眼于两个方面：面向已有的传统机械，进行相应的智能化改造升级；面向工程机械的制造系统，实现制造系统各个部门的智能化。

2.中国现有工程机械智能化改造及其主要形式

对于目前我国已有的工程机械，已经逐渐不能满足现有作业环境高效节能的要求。利用不断发展的智能化技术对整机进行系统控制的升级与改造，便可以用较小的成本迅速提升产品的技术含量，以适应现代机械的作业要求。对于不同的工程机械产品，应当根据其整机基本性能、功能要求、控制精度、施工过程，影响作业质量及人机交互等关键因素，进行深入的分析研究，确定合理准确的智能化操作与控制总体方案，选择合适的嵌入式微控制系统，实现不同的控制功能。同时，考虑到中国工程机械用户市场特点——主要以个人消费用户为主，这样就使得智能化改造的方式以及层次呈现不同的特点。根据技术实力、资金状况以及长期发展战略，各工程机械制造企业可以采取以下几种智能化改造形式。

（一）全套采购——即本机械产品智能化控制系统所需要的主要硬件、软件均直接采购国外相关行业的成熟产品。针对目前众多工程机械企业刚刚从金融危机的泥淖中走出，相关技术

力量不足，采用这种改造形式可以比较快速地完成既定的生产要求。但是弊端也是严重的，软硬件均由供货商提供，其生产发展必然受制于人，不利于企业的长远发展。

（二）全套自研，即智能化控制系统的主要硬件自行研制，并根据市场客户要求自行研制其控制软件。这种形式的控制系统立足于自行研制，需要较多的技术投入和较长的开发周期以及掌握整机技术的专门人才。这种方式适合人才资金充足、技术攻关能力强的企业。

（三）硬件采购、软件自研。这是一种折衷的智能化控制系统改造形式，为确保元件的技术性能和可靠性，硬件直接采购国外专业的控制器、显示器、传感器等，同时分析研究整机的功能要求、控制原理与可用的控制方法，自行研制系统的控制软件。这种形式需要一定的技术投入，必须具有整机技术专门人才，同时需要一定的开发周期[2]。同时，我们看到智能化改造与工程机械再制造具有相似之处，如将两者结合，旧机械一旦改造成功投放市场，兼具价格与技术优势，颇具竞争力。

3.中国工程机械智能化制造现状分析

智能化制造，即将机械制造技术与先进智能化技术相结合，利用人工智能、材料技术、智能机器以及系统工程等方法和技术，实现专家的分析、判断、推理以及决策等活动，从而实现制造系统各个部分的智能化，实现整个企业生产经营的柔性化以及集成化[3]。纵观我国的工程机械行业的智能化水平，仍处于艰难起步摸索阶段，其中所暴露的问题也逐渐增多，具体表现如下：

（一）工程机械制造企业忙于抢占市场份额，对于智能化技术创新投入较少。中国的工程机械已经发展成为机械行业中的第四大行业，特别是近几年，中国工程机械的几大巨头不但在国内暗战不已，而且在国外纷纷进行合并整合，抢滩国外市场。缺乏相应的强制以及激励政策，制造智能化并没有提升到企业的相应战略高度，没有引起足够重视。

（二）现有的智能化技术处理层面较低，与发达国家有着显著的技术差距。目前发达国家在智能化技术方面，已成熟利用的有柔性制造系统、数控机床以及计算机集成制造系统以及基于网络的机群集成控制与智能化管理技术[4]。相比之下，我国的机械制造行业很大程度上仍处于刚性智能化、单机智能化的局面。各个企业需要及时的将相应的制造设备进行升级改造，以满足现代制造的要求。

（三）高素质的综合型人才稀缺。未来的机械加工需要智能化的集约生产，最主要的生产要素是知识，所以这就注定了负责机械加工的高技术人才决定着未来智能化发展之路，培养引进高素质综合型人才是一个企业壮大的成败关键因素之一。对此，企业可根据实际，与相应高校深度合作，联合培养适应企业需求的高素质综合型人才。

（四）我国目前机械设计水平不够。首先是相关技术性能的标准制定与先进国家存在差距，机械设计过程中所依据的技术性能准则滞后于工业技术要求的升级，在某些标准化的制定方面也存在着标准模糊的现实情况。同时，设计过程中精密的绘图仿真软件的参与不够广泛，使得机械制造的效率及精确度不高。

（五）工艺水平提升空间较大[5]。机械制造业，不是只有技术就可以支撑的，制造工艺的整体水平对机械设备的性能高低具有决定性的影响。如我国目前的数控加工技术多数仍停留在精细加工的初级阶段，对于智能化的加工技术以及设备开发还处于学习和追赶阶段。在这方面，发达国家有相应的丰富成熟的加工手段，可根据不同设备的不同要求有相应单独的加工手段。

虽然寻在这些问题，但是依托于现代工程机械的八大技术进步，可以预见现代工程机械的发展具有三种趋势：计算机管理及故障诊断、远程监控及整机智能化；功能多样化；节能与环保。

4.结语

综上所述，工程机械及其制造系统的智能化发展对于我国未来的工业生产是至关重要的，这不仅仅是一个行业的技术升级与产品创新，而且攸关整个工业环境的发展。不管是在智能化改造还是智能化生产制造过程中，我国都还处于探索阶段，相关技术以及标准还未成熟，需要完善的地方还有很多。但是，伴随经济持续快速的发展、强大的市场需求推动力以及借鉴国外先进的智能化制造技术，我国工程机械必将逐步实现现代化，在激烈的市场竞争中赢得主动权。

参考文献：

[1] 张士勇.现代工程机械发展趋势分析[J].科技风，2010（21）：181.

[2] 吴国祥，李玉河，吴卫国.工程机械智能化改造[J].中国工程机械学报，2005，3（3）：377-378.

[3] 赵兰.机械制造的智能化发展研究[J].河南科技，2012（8）：56.

[4] 姜佑明.浅谈工程机械智能化系统中的关键技术和问题[J].山西建筑，2011，37（18）：216-217.

[5] 周俊华.机械制造的智能化发展方向[J].轻工科技，2012（2）：49.