智能裝備，“廠景”之中尋場景

長沙成為智能裝備制造企業(yè)聚集地，以人工智能等前沿科技賦能，實現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級

多個品種的零件在10多臺數(shù)控機床、料架、清洗機之間的轉(zhuǎn)移，全部由1臺行走機器手來完成，可以輕松實現(xiàn)3班倒的無人化生產(chǎn)。

長沙行深智能科技有限公司立足人工智能領(lǐng)域，主攻無人駕駛核心技術(shù)。

湖南安冠智能科技有限公司研制的新一點機器人正在調(diào)試當(dāng)中

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行深智能的研發(fā)人員正在對無人車的感知塔進行調(diào)試

近年來，長沙在推動高質(zhì)量發(fā)展的過程中，始終堅持以智能化、信息化為引領(lǐng)。省委常委、市委書記胡衡華多次強調(diào)，要緊扣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，緊盯項目建設(shè)，以服務(wù)市場主體為重點，聚焦 “三智一自主”領(lǐng)域(智能裝備、智能汽車、智能終端和信息安全及自主可控)，搶占產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點。

即日起，長沙晚報推出“三智一自主”系列報道，通過走訪部門、企業(yè)、專家，展示長沙在深耕智能制造、加快培育新動能、發(fā)展新經(jīng)濟方面取得的成就。

從石器時代開始，人類就通過工具提升勞動效率，優(yōu)化生存環(huán)境。

工業(yè)革命之后，工具制造演變成為裝備制造。無論是力拔山兮的工程機械，還是精巧至極的數(shù)控機床，或是具備學(xué)習(xí)能力的智能設(shè)備，這些智能裝備的演變，使得各行各業(yè)從繁重的人力勞動中解脫，降低生產(chǎn)成本，從而更多地投入研發(fā)和服務(wù)中，建立新的發(fā)展模式。

隨著產(chǎn)業(yè)的新興與行業(yè)的細分，智能裝備的需求導(dǎo)向更加明顯。

省委常委、市委書記胡衡華曾表示，長沙以智能制造統(tǒng)領(lǐng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，提升了發(fā)展理念，增強了企業(yè)實力，拓展了應(yīng)用場景，也激活了新興業(yè)態(tài)。

近年來，一批擁有高新技術(shù)的企業(yè)聚集在長沙，正逐漸擺脫“廠景”的桎梏，發(fā)揮自身在技術(shù)和行業(yè)中的沉淀，通過尋找最具潛力的應(yīng)用場景，推出新一代智能裝備。

名詞解釋

智能裝備，即具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，它是先進制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。智能裝備主要包括新型傳感器、智能控制系統(tǒng)、工業(yè)機器人、自動化成套生產(chǎn)線。

智能裝備是高端裝備的核心，是制造裝備的前沿和制造業(yè)的基礎(chǔ)，已成為當(dāng)今工業(yè)先進國家的競爭目標(biāo)。作為高端裝備制造業(yè)的重點發(fā)展方向、信息化與工業(yè)化深度融合的重要體現(xiàn)，發(fā)展智能裝備產(chǎn)業(yè)對于加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，提升生產(chǎn)效率、技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源資源消耗，實現(xiàn)制造過程的智能化和綠色化發(fā)展具有重要意義。

尋找場景

目前，我國正處于經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，加快發(fā)展以智能制造裝備為代表的高端裝備制造業(yè)，用高端制造裝備改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為增強我國制造業(yè)核心競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力的重要著力點。

數(shù)據(jù)顯示，2019年中國智能制造行業(yè)市場規(guī)模將超1.9萬億元。

面對這片藍海，如何尋找到具有潛力的場景?

“長沙的智能裝備正逐步從汽車制造、電子產(chǎn)品等應(yīng)用率逐漸飽和的領(lǐng)域走出來，向冶金、石化、紡織、工程機械等傳統(tǒng)領(lǐng)域滲透，并積極構(gòu)建采集、分析、轉(zhuǎn)化、反饋等環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)流閉環(huán)，突出重視工業(yè)大數(shù)據(jù)價值。”市工信局相關(guān)負責(zé)人表示。

面對離散、非標(biāo)、柔性的生產(chǎn)需求，視覺定位、感知系統(tǒng)、自動規(guī)劃、智能控制等前沿科技，成為滿足需求的利器。對于施工環(huán)境惡劣、加工精度要求極高或重復(fù)高強度體力勞動等場景，有了智能化的賦能，新型裝備大顯身手。

適應(yīng)場景

針對施工條件惡劣，設(shè)備操作或維護難度大等問題，三一、中聯(lián)、山河智能等工程機械制造企業(yè)，推出具有操控能力的設(shè)備。

物流、清理等戶外重復(fù)體力勞動，酷哇機器人、行深智能的無人掃地車和無人物流車，讓機器在復(fù)雜環(huán)境中替代了人。

對于高精度的加工和生產(chǎn)，一派數(shù)控、安冠智能等“資深”加工企業(yè)，把人工智能融入自動化技術(shù)，以模塊化的設(shè)備，推動5G、3C等行業(yè)的制造升級。

針對不同需求的應(yīng)用場景，長沙的智能裝備制造企業(yè)搶抓機遇，為制造向“智造”的轉(zhuǎn)變貢獻力量。

“長沙的智能裝備，在工程機械、軌道交通、環(huán)保、自動駕駛等領(lǐng)域都取得了很好的成果。”長沙智能制造研究總院院長李仁表示，近年來長沙涌現(xiàn)了一批智能裝備企業(yè)，在一些細分領(lǐng)域已經(jīng)形成了集群優(yōu)勢。

“人工智能后續(xù)發(fā)展的熱點，肯定是集中在裝備上。”在李仁看來，智能裝備所解決的正是目前制造業(yè)“高低腳、不平衡”的問題。他建議，長沙智能裝備的發(fā)展不能依靠企業(yè)單打獨斗，還需形成上下游聯(lián)動，形成生態(tài)，激發(fā)更多活力。

生產(chǎn)線變成中央廚房

機器人“掌勺”5G菜單

千呼萬喚，5G時代終于到來。這一劃時代的信息技術(shù)革新，需要大量通信基站作為支撐，自然也就形成了廣闊的設(shè)備需求市場。

公開信息顯示，今年僅中國移動就將建設(shè)5萬個5G基站，而這只是一個開端?？梢灶A(yù)見，未來三大運營商大規(guī)模建設(shè)5G基站時，這種設(shè)備的需求將會呈幾何式增長。

每個基站的設(shè)備，都有大量的精密結(jié)構(gòu)件。但根據(jù)不同的應(yīng)用需求，這些零件往往“長相不同”。如何實現(xiàn)多品種少批量結(jié)構(gòu)件的自動化生產(chǎn)?

在精密加工行業(yè)有著20年多年積累的長沙一派數(shù)控股份有限公司(以下簡稱“一派數(shù)控”)，通過智能制造解決了“柔性生產(chǎn)”的問題。

在位于長沙經(jīng)開區(qū)的一派數(shù)控車間，一組光纖結(jié)構(gòu)件加工智能設(shè)備已經(jīng)完成驗收，準(zhǔn)備交付至客戶手中。它未來所承擔(dān)的使命，正是加工5G基站的零件。

“這塊區(qū)域，我們稱之為智能生產(chǎn)島，根據(jù)生產(chǎn)的需求，可以對其模塊進行調(diào)配和組合。”陳智平是這個項目的工程師，他帶著記者“登島探秘”。

首先看看如何解決“柔性”問題。需要加工的坯體，“登島”的第一站是托盤。

“可不要小看這個托盤，它可起著大作用呢。”陳智平解釋，由于零件的形狀大小不一，把零件安裝到托盤上，就為實現(xiàn)自動化奠定了基礎(chǔ)。托盤前端有一個凸起，這是給機器手抓取的“握把”，每個托盤上還有一張“身份證”，“通過無線射頻技術(shù)，能夠讓系統(tǒng)識別出托盤上裝的是什么東西，需要如何加工，這樣機器手就知道該把它送去哪里。”陳智平指著幾臺“大家伙”說，這條線可以配備8至12臺加工設(shè)備。

根據(jù)一定的生產(chǎn)節(jié)拍，機器手會自動到料庫取裝有毛坯的托盤“跑”到數(shù)控機床前，把數(shù)控機床加工完的零件取出來，將需要加工的零件放進去，然后再把加工完的成品送到清洗下料機構(gòu)，整個流程1分鐘就能完成。

多個品種的零件在10多臺數(shù)控機床、料架、清洗機之間轉(zhuǎn)移，全部由1臺行走機器手來完成，可以輕松實現(xiàn)3班倒的無人化生產(chǎn)。根據(jù)測算，這個智能小島，每年可為企業(yè)節(jié)省人力成本至少60萬元。

設(shè)備的“大腦”也是由一派數(shù)控自主研發(fā)的。“根據(jù)訂單排期，我們的MES系統(tǒng)能夠自動安排生產(chǎn)計劃，找到最優(yōu)解決方案。”陳智平打了個比喻，“這套設(shè)備就像一個中央廚房，5G零件毛坯就像各種食材，5G零件成品就像各種菜肴。自動化設(shè)備能根據(jù)‘菜單’，對‘食材’進行‘煎炒烹炸’，最后做成各種美味的‘菜肴’。”

在一派數(shù)控的車間里，記者看到一條全自動生產(chǎn)線，5臺6關(guān)節(jié)機器人伺候著10臺數(shù)控機床。項目負責(zé)人楊堅說：“一派數(shù)控開發(fā)的活塞自動化生產(chǎn)線，最快可在15秒內(nèi)自動完成上下料及加工，其精度和效率均達到國際先進水平。”

“我們每年在研發(fā)新產(chǎn)品和新技術(shù)方面的投入，要占到總體營收的約12%。”一派數(shù)控董事長朱更紅告訴記者，“智能制造是個龐大的概念，我們還有很多很多工作要做。”

眼觀六路耳聽八方

無人車變成“快遞哥”

快遞上門，送貨的不是快遞小哥，而是一臺外形“萌萌噠”的無人車，這樣的場景在長沙科技新城附近已不是什么新鮮事了。

小巧而緊湊的車身，兩只閃亮的“大眼睛”，“肚子”裝滿了黑科技，這些無人車的名字叫“超影”。它們的“母親”是長沙行深智能科技有限公司(以下簡稱“行深智能”)。

自動駕駛核心技術(shù)是行深智能的“王牌”。這家成立于2017年的高科技企業(yè)，技術(shù)人員來自在國內(nèi)率先開展自動駕駛車輛研究、已有30余年研發(fā)經(jīng)驗和技術(shù)積累的高?？蒲袌F隊。早在2011年，這支團隊就首次完成了從長沙到武漢286公里的高速全程無人駕駛實驗，創(chuàng)造了當(dāng)時我國自主研制的無人車在復(fù)雜交通狀況下自主駕駛的紀(jì)錄。

“‘超影’馬上要推出第四代了。”行深智能首席運營官李睿告訴記者，這批最新產(chǎn)品的最大特點在于關(guān)鍵傳感器和設(shè)備均為行深智能自主研發(fā)，“傳感器的配置和布局根據(jù)客戶的反饋進行了優(yōu)化，安全性和穩(wěn)定性更高。”

如今無人車的產(chǎn)品不少，但大部分依賴衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，容易受到天氣影響，在室內(nèi)運行更是局限頗多。行深智能利用多類傳感器進行融合感知定位，極大提升無人車運行的穩(wěn)定性。

麻雀雖小，五臟俱全。一臺“超影”無人車上就布局了6個感知設(shè)備和1個智能駕駛計算平臺。其中，感知塔、目標(biāo)識別相機、立體視覺系統(tǒng)和智能駕駛計算平臺都是行深智能自主研發(fā)的產(chǎn)品。

在調(diào)試車間里，記者看到了“長”在“超影”頭頂?shù)母兄?ldquo;感知塔大致分為三個部分。”李睿指著感知塔說，最上方的是激光雷達，主要負責(zé)獲取距離、方位、高度等參數(shù);中間的“黑匣子”里有4個攝像頭，名為高清水平環(huán)視系統(tǒng)，主要獲取外部物體的姿態(tài)和形狀信息，“就像長了一雙能夠看360度的眼睛，從各個角度進行捕捉。”

李睿告訴記者，這兩個設(shè)備的關(guān)鍵之處在于保持精準(zhǔn)的同步，“激光和圖像相輔相成，做到時間與空間的一致，這樣才能準(zhǔn)確地判斷行駛路徑。”

感知塔的最下方是一個可自動伸縮的裝置。當(dāng)車輛需要運輸或者“下班”了，就能把感知塔縮進車體，一來能夠保護設(shè)備，二來可以避免雨水、塵土的干擾。

除了視覺系統(tǒng)，車輛還配有毫米波雷達、超聲波雷達，這些設(shè)備能夠準(zhǔn)確判斷車輛行駛過程中突然出現(xiàn)的物體，“哪怕是突然滾出來一個小皮球，車輛也能及時停下。”李睿說。

智能駕駛計算平臺是“超影”的“大腦”，也被行深智能稱為“智駕腦”。這臺A4紙大小的設(shè)備擁有超強的計算能力，并且能在-40℃至70℃的環(huán)境下正常工作。

目前，行深智能的無人車已經(jīng)被京東和中國郵政所采納，北京、長沙、呼和浩特、雄安、德清等地都能看到它們的身影。

本月，在北京舉行的世界機器人大會上，行深智能將正式發(fā)布中型廠區(qū)物流無人車。李睿介紹，相比“超影”，這種適用于大型廠區(qū)的無人車，在車輛載重、最大速度、最大爬坡、續(xù)航里程等方面都有所加強。“我們已經(jīng)在國內(nèi)一家大型工廠里進行了試運行，效果非常好。”

給機器裝上眼睛

定位誤差比一根頭發(fā)還細

你有算過每天會看多少次手機嗎?權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計，如今手機不離身的都市人群，每天看手機的次數(shù)多達110次。

不過，每當(dāng)你看手機的時候，是否想過一個問題：手機屏幕玻璃上的顏色是怎么印上去的?

如果告訴你這些玻璃上的色塊，是由無數(shù)根比頭發(fā)絲還細的“線”組成，你會不會很吃驚?

在長沙雨花區(qū)，就有三家公司為這種絲印技術(shù)提供智能化和自動化的解決方案，分別是湖南安冠智能科技有限公司(以下簡稱“安冠智能”)、湖南微視力機器人技術(shù)有限公司(以下簡稱“微視力”)、湖南漢迪機器人技術(shù)有限公司(以下簡稱“漢迪機器人”)，它們是湖南三興精密工業(yè)股份有限公司(以下簡稱“三興精密”)的三家全資子公司。

龍生九子，各有不同。如果把這套絲印全自動設(shè)備比喻成一個人，微視力就像眼睛，主攻人工智能視覺處理;漢迪機器人是四肢，以機器手等設(shè)備實現(xiàn)自動化;安冠智能負責(zé)提供其他硬件支持，組成骨骼肌肉。

“大家都知道玻璃有多光滑，要在上面均勻著色，而且保持一致性，難度可想而知。”三興精密研發(fā)負責(zé)人廖燁拿起手機，指著屏幕周圍的邊框說，“如果這些地方?jīng)]有顏色，里面的元器件都會漏出來，很不美觀。”

所有顏色里，白色是難度最高的，要反復(fù)10次印刷才能完成。玻璃經(jīng)過激光切割、打磨，有的曲面屏還要熱彎，然后進入印刷階段。

這種印刷不是傳統(tǒng)的油墨印刷，而是要經(jīng)過一種特殊處理。實現(xiàn)這一變化的過程，最關(guān)鍵的是精準(zhǔn)。

“玻璃上了傳送帶后，機器手抓取，放到一個轉(zhuǎn)盤上，首先是初步校準(zhǔn)，然后進入精密校準(zhǔn)。”廖燁說，精密校準(zhǔn)就是要準(zhǔn)確地讓模具找到玻璃位置，這一步驟他們通過視覺定位來實現(xiàn)。

“以圖像為基礎(chǔ)，設(shè)備自動校準(zhǔn)方位，不能出現(xiàn)一點偏差，精度可以達到±0.015毫米，大約是頭發(fā)絲的十分之一。”廖燁說，這樣才能保證每一塊玻璃的著色都一致。

如此高度智能化的定位系統(tǒng)，讓原本依靠人工的操作被淘汰，其定位準(zhǔn)確率從70%提高到90%以上。

上完色后，還要進行檢測，這道工序也由機器自動完成，以圖像對比的方式，通過成千上萬個點，對玻璃的品質(zhì)進行測試。

讓廖燁引以為傲的是，這種自動檢測設(shè)備，此前長期依賴國外進口，一套設(shè)備就要六七萬元。由于每次印刷完都需要檢測，所以一條生產(chǎn)線在檢測上的成本就要花費數(shù)十萬元。“2016年我們成立了微視力，2017年就用上了自主研發(fā)的檢測設(shè)備，成本大幅降低，而且準(zhǔn)確率在90%以上。”

從進行初步校準(zhǔn)到完成檢測，一塊玻璃的印刷只需2秒到3秒就能完成，算上烘烤的時間，這套智能裝備最高的生產(chǎn)效率達到每小時1600片至2000片，人力可節(jié)省約七成。

自2014年首套設(shè)備誕生以來，短短5年時間，三興精密在3C蓋板玻璃自動化、智能制造絲印成套設(shè)備細分行業(yè)的國內(nèi)市場占有率位居第一，合作客戶包括藍思科技、伯恩、歐菲光等龍頭企業(yè)。數(shù)以萬計的手機玻璃通過這些智能裝備，安裝在了蘋果、三星、華為等著名品牌手機上，三興精密的營收近年來保持了每年翻一番的驚人增長速度。