李 楊

（貴州裝備制造職業(yè)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 551400）

一、航空航天領(lǐng)域

“十二五”期間，貴州省裝備工業(yè)技術(shù)投資逐年上升，完成了一大批國(guó)家工程，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)科技成果。貴州省內(nèi)航空航天企業(yè)與主要產(chǎn)品豐富多樣。其中，無(wú)人機(jī)、高壓柱塞液壓泵、高溫合金/鈦合金標(biāo)準(zhǔn)件、大型鍛件、精密微特電機(jī)、大功率液力變速器、貴州新藝機(jī)械廠的發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用等一批特色產(chǎn)品技術(shù)水平居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，具有較強(qiáng)的品牌優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，奠定了軍民兩用技術(shù)相互轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)[1]。

信息技術(shù)的迅速發(fā)展，以及與生產(chǎn)信息技術(shù)的高度融合組成了中國(guó)先進(jìn)制造業(yè)的主要部分，如信息系統(tǒng)集成技術(shù)和虛擬生產(chǎn)信息技術(shù)。目前世界上只有少數(shù)企業(yè)真正開(kāi)始從事集成意義上的虛擬制造，如美國(guó)波音公司。我國(guó)也正朝著航空航天裝備信息化制造方向發(fā)展。綠色制造技術(shù)在航空航天裝備中的應(yīng)用以形成共識(shí)，當(dāng)前和未來(lái)一段時(shí)間的主要任務(wù)是研發(fā)清潔燃燒節(jié)能技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)降噪技術(shù)等。以新型碳纖維復(fù)合材料引領(lǐng)的復(fù)合材料正在航空航天裝備的輕量化進(jìn)程中扮演越來(lái)越重要的角色[2]。以新型的傳感器融合技術(shù)、可靠性設(shè)計(jì)和故障診斷技術(shù)為支撐的高可靠性航空航天裝備正在成為各國(guó)航空公司的目標(biāo)。

圖1 航天科技發(fā)展規(guī)劃

二、智能制造

貴州高端裝備制造主要以航空、航天、電子等一批優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)，經(jīng)多年努力，在飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、中高端電子元器件、特種裝備、智能電氣設(shè)備等高端裝備制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了較快發(fā)展，正跨入新的發(fā)展階段。目前，全省裝備制造業(yè)擁有省級(jí)以上企業(yè)中心63個(gè)、國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)40個(gè)，裝備制造企業(yè)國(guó)家級(jí)研發(fā)機(jī)構(gòu)數(shù)量占全省工業(yè)企業(yè)的29.4%，省級(jí)研發(fā)機(jī)構(gòu)數(shù)量占30%。這些技術(shù)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)80%以上是航空、航天、電子等國(guó)防科技工業(yè)企業(yè)，以航天為龍頭的高端裝備制造業(yè)已經(jīng)形成了一支創(chuàng)新人才隊(duì)伍，基本形成了較為完善的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系。貴州飛機(jī)公司、黎陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)公司、力源液壓、振華電子、航天電器等一批高端裝備智能制造龍頭企業(yè)的振興，帶動(dòng)了相關(guān)配套中小企業(yè)的成長(zhǎng)，帶動(dòng)技術(shù)、資金、人才、項(xiàng)目等向園區(qū)集聚，為高端裝備智能制造業(yè)創(chuàng)造良好的發(fā)展環(huán)境[3]。省內(nèi)高端裝備智能制造現(xiàn)狀如表1所示。

表1 高端裝備智能制造現(xiàn)狀

表2 內(nèi)高端裝備智能制造發(fā)展趨勢(shì)

把裝備產(chǎn)業(yè)以先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)、信息化與智能科技的融合集作為主要發(fā)展方向，積極推進(jìn)智能控制器、精密高穩(wěn)定性傳感器、重要功能元件、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成等一些重要共性核心技術(shù)的突破，促進(jìn)中國(guó)高端裝備智能制造產(chǎn)業(yè)鏈延長(zhǎng)。重點(diǎn)扶持全地形車(chē)、液壓挖掘機(jī)、架橋鋪路裝置、破碎裝置、搬運(yùn)機(jī)、采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、礦山搬運(yùn)和提升裝置、井下救援膠囊等大型礦山和施工專(zhuān)用智能成套設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，并積極引進(jìn)三一重工、中聯(lián)重科等大型集團(tuán)項(xiàng)目的落地，積極培養(yǎng)起重機(jī)械、施工機(jī)具、混凝土機(jī)械等先進(jìn)裝備，進(jìn)一步增加產(chǎn)業(yè)檔次，做大行業(yè)規(guī)模；著重發(fā)展精密高效的大重型機(jī)械、專(zhuān)用數(shù)控裝置、先進(jìn)數(shù)控加工中心、高效數(shù)控刀具等中高檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，并大力培養(yǎng)新型生物提取專(zhuān)用裝置、新型礦井和海港數(shù)控搬運(yùn)裝備、高速金屬拉拔裝置、高速造紙裝置、智能化運(yùn)輸成套裝置和智能測(cè)控設(shè)備及配件等特色產(chǎn)業(yè)，擴(kuò)大規(guī)模。

三、特色裝備

近年來(lái)，貴州省特色裝備主業(yè)保持了快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，在工程機(jī)械、能礦裝備、數(shù)控機(jī)床、電力裝備及一些“高、精、特、尖”的新裝備的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)方面取得了很大的進(jìn)展。在我國(guó)的工程應(yīng)用領(lǐng)域，鏟斗機(jī)、特種裝備、破碎機(jī)、橋梁攤鋪機(jī)、隧道掘入機(jī)、汽車(chē)起重機(jī)等主要產(chǎn)業(yè)開(kāi)始形成[4]。其中，高速工程車(chē)、陸地和水面的全地形救援車(chē)輛等特殊裝備產(chǎn)品獲得了軍方的青睞，并成為我國(guó)目前唯一的特殊中國(guó)救援車(chē)輛制造工廠；履帶式液壓挖掘機(jī)、有輪液壓挖掘機(jī)、混合動(dòng)力挖掘機(jī)和滑移裝載機(jī)在國(guó)內(nèi)占據(jù)了比較大的市場(chǎng)；起重機(jī)、架橋和鋪路面設(shè)備等工程機(jī)械的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)迅速增長(zhǎng)。在新能礦裝備領(lǐng)域，公司重點(diǎn)在風(fēng)電裝置、油氣勘探鉆采裝置、液化天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)改裝車(chē)、礦井扒斗機(jī)、采煤機(jī)、大型條帶式運(yùn)輸裝置、大中型破碎裝置和破碎工作站、大口徑礦山提升機(jī)、礦業(yè)開(kāi)拓與采掘裝置、地下救生艙、礦山電池機(jī)車(chē)，以及其他特色設(shè)備主機(jī)、井下救生艙、礦用電瓶機(jī)車(chē)等特色裝備主機(jī)的研制與生產(chǎn)能力上，實(shí)現(xiàn)了較快的發(fā)展。在數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，目前主要采用了大規(guī)模和重型的數(shù)控軋輥磨床、大中型龍門(mén)刨床和銑床、大中型數(shù)控刨床、小型數(shù)控銑床，以及數(shù)控線切割機(jī)械。其中，MK系統(tǒng)的大功率重型數(shù)控軋輥磨床在國(guó)內(nèi)外同領(lǐng)域中擁有一定名牌競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在電能裝置領(lǐng)域，主要應(yīng)用于大功率電爐、電力變壓器以及電網(wǎng)改造和農(nóng)村水火用電改造所需要的各類(lèi)電力設(shè)備。其中，200-240kva的先進(jìn)電力變壓器，在國(guó)內(nèi)外及同業(yè)界享有名牌優(yōu)點(diǎn)。具備較完善的高低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備生產(chǎn)系統(tǒng)，研制技術(shù)已到達(dá)了國(guó)內(nèi)外的世界領(lǐng)先水平。另外，還在一些“高、精、特、尖”的新裝備開(kāi)發(fā)上取得了突破，大功率自走式采棉機(jī)、全桿甘蔗聯(lián)合收割機(jī)、往復(fù)式永磁電機(jī)抽油機(jī)、大功率液壓傳動(dòng)、井下油振動(dòng)器、海洋石油測(cè)試儀等一批“高、精、特、尖”新設(shè)備的研制取得突破，線性拉絲機(jī)和“冷拔軋制”的復(fù)合加載式成形裝置成功，這也是我國(guó)首套完全替代進(jìn)口的新設(shè)備生產(chǎn)。鋁加工裝置、環(huán)境保護(hù)設(shè)施、造紙裝置以及一些特種設(shè)備將陸續(xù)投入并走向市場(chǎng)。

圖2 特色裝備主要需求

在開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)大量特色設(shè)備主機(jī)產(chǎn)品的過(guò)程中，還先后攻克了一些關(guān)鍵部件的核心技術(shù)。大功率燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)鍛件、風(fēng)能發(fā)電產(chǎn)品模鍛件、環(huán)鍛壓機(jī)械和盤(pán)類(lèi)零部件，以及高溫合金和鈦合金環(huán)鍛壓機(jī)械在國(guó)內(nèi)都具有一定的影響；液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓閥門(mén)及輔助部件的設(shè)計(jì)制造，已形成了國(guó)內(nèi)最大的航空液壓件制造基地，在國(guó)內(nèi)占有率已達(dá)到了百分之六十，生產(chǎn)范圍已逐漸延伸到工程機(jī)械、車(chē)輛制造業(yè)等領(lǐng)域；并具備了特種核級(jí)鑄鍛件制造資格，為中國(guó)國(guó)內(nèi)六大指定制造基地之一[5]。

目前，貴州省特色裝備主機(jī)和重要零配件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)仍面臨行業(yè)開(kāi)放動(dòng)力不夠、技術(shù)自主能力薄弱、產(chǎn)品附加值低下、核心零件的生產(chǎn)技術(shù)水平相對(duì)落后、核心零部件制造水平滯后、資源環(huán)境問(wèn)題突出等問(wèn)題[6]。未來(lái)，將引進(jìn)或培育一批先進(jìn)的外資和民營(yíng)企業(yè)，加強(qiáng)外向型帶動(dòng)作用和國(guó)際化進(jìn)程；形成以企業(yè)為主體的自主開(kāi)發(fā)創(chuàng)新體系，掌握核心和關(guān)鍵技術(shù)。未來(lái)，主機(jī)將帶動(dòng)配套設(shè)施，行業(yè)協(xié)會(huì)將推動(dòng)聚集。圍繞先進(jìn)裝備制造業(yè)的重要共性關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)配套設(shè)備，研制一些創(chuàng)新產(chǎn)品，著重發(fā)展大整機(jī)、成套設(shè)備、核心基本零件和重要零配件：挖掘機(jī)等大主機(jī)產(chǎn)品，而多用途的工程車(chē)和破碎機(jī)具將驅(qū)動(dòng)電子監(jiān)測(cè)體系、液壓部件、機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)件、構(gòu)造件等，制造工程機(jī)械設(shè)備主要是相關(guān)產(chǎn)業(yè)的重要覆蓋件；以數(shù)控軋輥磨床、數(shù)控系統(tǒng)大型外圓磨床、數(shù)控?zé)o心磨床、導(dǎo)軌磨床、數(shù)控加工中心等主機(jī)產(chǎn)品為支撐，帶動(dòng)各類(lèi)型號(hào)數(shù)控機(jī)床鑄件、通用及關(guān)鍵零部件、金屬切削刀具、夾具及功能部件的大規(guī)模配套生產(chǎn)；以能源和礦山裝備為支撐，大力發(fā)展礦山機(jī)械、石油鉆井工具、打撈工具、沖擊工具、石油勘探、鉆井、采礦檢測(cè)儀器等特種機(jī)械產(chǎn)品；加強(qiáng)關(guān)鍵基礎(chǔ)件開(kāi)發(fā)，大力開(kāi)展關(guān)鍵件材料和成形工藝的集成創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)液壓基礎(chǔ)件、機(jī)床基礎(chǔ)件、航空航天基礎(chǔ)件和電力電子專(zhuān)用件成套產(chǎn)品[7]。今后將加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)。一方面，在主機(jī)和關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中大力推進(jìn)節(jié)能減排；另一方面，加快貴州省特色環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)。

四、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

關(guān)于制造大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的研究在國(guó)內(nèi)外并不少見(jiàn)。首先，很多研究者在功能、技術(shù)或其他方面都對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)給出了不同的觀點(diǎn)。部分學(xué)者研究了物聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)之間的不同結(jié)構(gòu)模式，或者從人類(lèi)社會(huì)結(jié)構(gòu)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的視角，給出了物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)模式。其次，物聯(lián)網(wǎng)的通信標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)安全也得到了廣泛的研究。在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系的指導(dǎo)下，新的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議也在逐步建立。大數(shù)據(jù)處理的研究主要包括批處理和流處理，批量加工采用先儲(chǔ)存后加工的加工方式。最具代表性的批處理模式是谷歌在2004年提出的MapReduce。在流數(shù)據(jù)管理方面，流數(shù)據(jù)處理技術(shù)不斷更新存儲(chǔ)空間中表示數(shù)據(jù)集的結(jié)構(gòu)——摘要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)流分析方面，研究怎樣在有限的時(shí)間空間里迅速處理這些流動(dòng)數(shù)據(jù)，從而得到最有用的信息，為數(shù)據(jù)挖掘以及應(yīng)用研究提出了全新的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)流挖掘的研發(fā)目前還處在起步階段，有很大的發(fā)展空間[7]。目前的研究重點(diǎn)集中在數(shù)據(jù)流聚類(lèi)、分析以及頻繁模式挖掘等領(lǐng)域。制造大數(shù)據(jù)和制造物聯(lián)的發(fā)展趨勢(shì)可概括為以下幾方面。

第一，構(gòu)建系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，以及實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)都是當(dāng)前迫切需要研究的問(wèn)題所在。

第二，傳感器無(wú)線加密技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸安全是物聯(lián)網(wǎng)通信的重要研究方向。

第三，盡管RFID技術(shù)業(yè)已成熟，但在設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域中仍面臨著若干問(wèn)題亟須克服，如多標(biāo)簽抗碰撞技術(shù)和安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、多傳感器間無(wú)線通信耦合技術(shù)與抗干擾標(biāo)準(zhǔn)等。

第四，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備主要采用嵌入式控制系統(tǒng)，如單片機(jī)。它們自身的內(nèi)存、處理資源，以及低功耗技術(shù)等都影響著互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)。通過(guò)利用已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把受限計(jì)算機(jī)鏈接上互聯(lián)網(wǎng)就成了探索目標(biāo)。

第五，關(guān)于大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，綜合目前國(guó)內(nèi)外在大規(guī)模數(shù)據(jù)管理和分析領(lǐng)域的工作，可以發(fā)現(xiàn)，在存儲(chǔ)層提供面向數(shù)據(jù)密集型科學(xué)計(jì)算的優(yōu)化，是該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，而引入閃存這樣的新型存儲(chǔ)設(shè)備、采用行列混合存儲(chǔ)機(jī)制、優(yōu)化分布式多維存取技術(shù)、數(shù)據(jù)裝載和更新管理技術(shù)，是存儲(chǔ)和處理大規(guī)模天文數(shù)據(jù)的有效手段。

第六，在人工智能方面，面向智能業(yè)務(wù)和服務(wù)獨(dú)立需求、將關(guān)聯(lián)信息處理技術(shù)與非關(guān)聯(lián)信息處理技術(shù)嵌套融入的依托大數(shù)據(jù)技術(shù)的認(rèn)知業(yè)務(wù)創(chuàng)新模式與人工智能生態(tài)正在建立，為中國(guó)的信息技術(shù)服務(wù)型行業(yè)由知識(shí)生產(chǎn)性轉(zhuǎn)化為認(rèn)知服務(wù)性，進(jìn)一步推動(dòng)大數(shù)據(jù)分析信息化建設(shè)效率和認(rèn)知業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)資源與知識(shí)信息服務(wù)能力的資源共享、交換與合作，已經(jīng)提出了一些基本思路、原則與辦法。

圖3 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)圖譜