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。

長沙行深智能科技有限公司立足人工智能領域，主攻無人駕駛核心技術。

湖南安冠智能科技有限公司研制的新一點機器人正在調試當中

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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試

近年來，長沙在推動高質量發(fā)展的過程中，始終堅持以智能化、信息化為引領。省委常委、市委書記胡衡華多次強調，要緊扣產業(yè)發(fā)展，緊盯項目建設，以服務市場主體為重點，聚焦 “三智一自主”領域(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，或是具備學習能力的智能設備，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，降低生產成本，從而更多地投入研發(fā)和服務中，建立新的發(fā)展模式。

隨著產業(yè)的新興與行業(yè)的細分，智能裝備的需求導向更加明顯。

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

近年來，一批擁有高新技術的企業(yè)聚集在長沙，正逐漸擺脫“廠景”的桎梏，發(fā)揮自身在技術和行業(yè)中的沉淀，通過尋找最具潛力的應用場景，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、信息技術和智能技術的集成和深度融合。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，已成為當今工業(yè)先進國家的競爭目標。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)展智能裝備產業(yè)對于加快制造業(yè)轉型升級，提升生產效率、技術水平和產品質量，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，我國正處于經濟結構調整和工業(yè)轉型升級的關鍵時期，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)產業(yè)，已經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、電子產品等應用率逐漸飽和的領域走出來，向冶金、石化、紡織、工程機械等傳統(tǒng)領域滲透，并積極構建采集、分析、轉化、反饋等環(huán)節(jié)的精準數(shù)據(jù)流閉環(huán)，突出重視工業(yè)大數(shù)據(jù)價值。”市工信局相關負責人表示。

面對離散、非標、柔性的生產需求，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。

適應場景

針對施工條件惡劣，設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備。

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

對于高精度的加工和生產，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，以模塊化的設備，推動5G、3C等行業(yè)的制造升級。

針對不同需求的應用場景，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)，在一些細分領域已經形成了集群優(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備需求市場。

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

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

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”的問題。

在位于長沙經開區(qū)的一派數(shù)控車間，一組光纖結構件加工智能設備已經完成驗收，準備交付至客戶手中。它未來所承擔的使命，正是加工5G基站的零件。

“這塊區(qū)域，我們稱之為智能生產島，根據(jù)生產的需求，可以對其模塊進行調配和組合。”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。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，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臺加工設備。

根據(jù)一定的生產節(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，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。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)能夠自動安排生產計劃，找到最優(yōu)解決方案。”陳智平打了個比喻，“這套設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線，5臺6關節(jié)機器人伺候著10臺數(shù)控機床。項目負責人楊堅說：“一派數(shù)控開發(fā)的活塞自動化生產線，最快可在15秒內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)新產品和新技術方面的投入，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”)。

自動駕駛核心技術是行深智能的“王牌”。這家成立于2017年的高科技企業(yè)，技術人員來自在國內率先開展自動駕駛車輛研究、已有30余年研發(fā)經驗和技術積累的高校科研團隊。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)造了當時我國自主研制的無人車在復雜交通狀況下自主駕駛的紀錄。

“‘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，這批最新產品的最大特點在于關鍵傳感器和設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。”

如今無人車的產品不少，但大部分依賴衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，容易受到天氣影響，在室內運行更是局限頗多。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個感知設備和1個智能駕駛計算平臺。其中，感知塔、目標識別相機、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)的產品。

在調試車間里，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，這兩個設備的關鍵之處在于保持精準的同步，“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，這些設備能夠準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。“我們已經在國內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?權威機構統(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有限公司(以下簡稱“微視力”)、湖南漢迪機器人技術有限公司(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，以機器手等設備實現(xiàn)自動化;安冠智能負責提供其他硬件支持，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)負責人廖燁拿起手機，指著屏幕周圍的邊框說，“如果這些地方沒有顏色，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10次印刷才能完成。玻璃經過激光切割、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，而是要經過一種特殊處理。實現(xiàn)這一變化的過程，最關鍵的是精準。

“玻璃上了傳送帶后，機器手抓取，放到一個轉盤上，首先是初步校準，然后進入精密校準。”廖燁說，精密校準就是要準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，設備自動校準方位，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，對玻璃的品質進行測試。

讓廖燁引以為傲的是，這種自動檢測設備，此前長期依賴國外進口，一套設備就要六七萬元。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)的檢測設備，成本大幅降低，而且準確率在90%以上。”

從進行初步校準到完成檢測，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備細分行業(yè)的國內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。