高端裝備行業(yè)智能控制分析

高端裝備行業(yè)智能控制分析

十三五時期，我國機(jī)械工業(yè)堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系進(jìn)一步加強(qiáng)。2016-2020年，共分3批批準(zhǔn)建設(shè)機(jī)械工業(yè)工程研究中心和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室48家，其中工程研究中心24家，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室23家，創(chuàng)新中心1家。截止至2020年底，已掛牌運(yùn)行和正在籌建的創(chuàng)新平臺241家，為加快提升我國機(jī)械工業(yè)技術(shù)研發(fā)和工程化試驗(yàn)?zāi)芰?、協(xié)同創(chuàng)新水平、促進(jìn)我國機(jī)械產(chǎn)品在國內(nèi)外市場形成競爭優(yōu)勢，切實(shí)發(fā)揮了重要作用。堅(jiān)持把科技自立自強(qiáng)作為推動機(jī)械工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，充分發(fā)揮企業(yè)在創(chuàng)新中的主體作用，加快構(gòu)建以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，激發(fā)人才創(chuàng)新活力，全面塑造產(chǎn)業(yè)發(fā)展新優(yōu)勢。高端裝備行業(yè)智能控制以現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)，融入模糊控制、專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，以形成高智能化的自動控制系統(tǒng)為現(xiàn)代自動化控制領(lǐng)域的發(fā)展方向。模糊控制依靠模糊控制器在執(zhí)行控制過程中通過不斷獲取現(xiàn)場信息，及時調(diào)整模糊控制規(guī)律，改善系統(tǒng)性能，具有自學(xué)習(xí)功能。由于具有較強(qiáng)的魯棒性和不敏感性，模糊控制使得控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性獲得改善，可以提高控制精度、抑制振蕩等現(xiàn)象；專家控制是人工智能領(lǐng)域的一個重要研究方法，在提高控制系統(tǒng)的靈活性和智能化方面具有優(yōu)越性；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制從仿生學(xué)角度出發(fā)，對人體大腦神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行模擬，使機(jī)器具有感知、學(xué)習(xí)和推理能力，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠不斷逼近任意復(fù)雜的非線性關(guān)系，能學(xué)習(xí)與適應(yīng)嚴(yán)重不確定的系統(tǒng)的動態(tài)性能，所有信息都等勢分布儲存于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各神經(jīng)元，因此有極強(qiáng)的魯棒性和容錯性，在解決高度非線性和嚴(yán)重不確定系統(tǒng)控制方面有巨大潛力。2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)到2035年，我國機(jī)械工業(yè)綜合技術(shù)實(shí)力大幅提升，進(jìn)入全球機(jī)械制造強(qiáng)國陣營中等水平。行業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破，優(yōu)勢行業(yè)形成創(chuàng)新引領(lǐng)能力;行業(yè)整體擺脫基礎(chǔ)支撐能力弱的局面，在核心基礎(chǔ)零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、先進(jìn)基礎(chǔ)工藝及裝備、基礎(chǔ)工業(yè)軟件、專用生產(chǎn)及檢測設(shè)備等方面實(shí)現(xiàn)突破發(fā)展;形成具有更強(qiáng)創(chuàng)新力、更高附加值、更安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈，部分主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入全球價值鏈中高端，培育一大批具有創(chuàng)新能力和國際競爭力的骨干企業(yè);融合發(fā)展取得顯著成效，智能制造、綠色制造和服務(wù)型制造全面普及，基本建成機(jī)械工業(yè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系。重大裝備有新突破在創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略推動下，一批具有較高技術(shù)含量的重大技術(shù)裝備實(shí)現(xiàn)突破發(fā)展。自主設(shè)計(jì)建造的三代核電華龍一號全球首堆福清核電5號機(jī)組成功并網(wǎng)發(fā)電，核心零部件全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)制造。自主三代核電國和一號（CAP1400）示范工程項(xiàng)目設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)到85%以上。裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)1600萬千瓦的白鶴灘水電站為目前世界上在建規(guī)模最大、單機(jī)容量最大的水電站，水電站的設(shè)備制造全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。昌吉-古泉±1100kV特高壓直流輸電工程雙極全壓通電成功，張北可再生能源±500kV柔性直流電網(wǎng)的投運(yùn)，標(biāo)志著我國特高壓直流輸電成套設(shè)備和柔性直流電網(wǎng)居國際領(lǐng)先水平。中海油惠州石化120萬噸/年乙烯裝置一次試車成功，其關(guān)鍵設(shè)備裂解氣壓縮機(jī)、丙烯壓縮機(jī)、乙烯壓縮機(jī)全部由國內(nèi)企業(yè)制造?？傊?400噸的260萬噸/年沸騰床渣油鍛焊加氫反應(yīng)器創(chuàng)造了世界加氫反應(yīng)器重量和制造工藝復(fù)雜性兩項(xiàng)世界之最。國產(chǎn)10萬m3/h等級空分裝置在神華寧煤投產(chǎn)，裝置規(guī)模等級和各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或超過了世界先進(jìn)水平，裝置成套設(shè)備以及大型空氣透平壓縮機(jī)組實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化突破。工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)機(jī)械整機(jī)系統(tǒng)集成技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，15米及以上超大直徑泥水盾構(gòu)和超小直徑（≤4．5米）盾構(gòu)實(shí)現(xiàn)了施工應(yīng)用;700噸超大型液壓挖掘機(jī)、4000噸級超大型履帶起重機(jī)、2000噸級全地面起重機(jī)、52000千牛米大型動臂塔機(jī)等超大型起重機(jī)在大型礦山、大化工、核電、超高層建筑和超大型橋梁施工多個重大吊裝領(lǐng)域得到運(yùn)用。經(jīng)濟(jì)規(guī)模保持增勢十三五以來，我國機(jī)械工業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模持續(xù)保持增長態(tài)勢。2016-2019年，機(jī)械工業(yè)增加值增速分別為9．6%、10．7%、6．3%和5．1%。2020年，雖然受到新冠疫情影響，仍保持同比6%的增長速度，且高于同期全國工業(yè)和制造業(yè)3．2個百分點(diǎn)和2．6個百分點(diǎn)。截至2020年底，機(jī)械工業(yè)規(guī)模以上企業(yè)數(shù)量超過9萬家，比2015年末增加近七千家;資產(chǎn)總額26．52萬億元，比2015年末增長37．7%，年均增長6．6%。產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)有所增強(qiáng)（一）一批產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)取得突破攻克了一批制約行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵共性技術(shù)，在可靠性技術(shù)、試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)、基礎(chǔ)工藝技術(shù)等方面取得了一批重要成果，有效推動了機(jī)械裝備及配套零部件的性能、質(zhì)量水平的提升?？煽啃约霸囼?yàn)驗(yàn)證技術(shù)方面：突破大型升船機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)可靠性多元評價方法與長壽命高可靠服役策略、大模數(shù)重型齒條制造技術(shù)與壽命評價、升船機(jī)可靠性評價準(zhǔn)則與工程驗(yàn)證技術(shù)，有力支撐三峽和向家壩兩大世界級升船機(jī)安全可靠運(yùn)行;研制出具備工況環(huán)境模擬能力的數(shù)控高速沖壓設(shè)備可靠性試驗(yàn)裝置;建立了兆瓦級風(fēng)電葉片全尺寸結(jié)構(gòu)測試平臺，推動了我國大型海上及低風(fēng)速風(fēng)電的發(fā)展;研制出汽車AMT變速器智能化在線檢測試驗(yàn)設(shè)備，有效提升了我國變速器制造水平;國內(nèi)首創(chuàng)的倒置40噸振動試驗(yàn)系統(tǒng)、振動復(fù)合轉(zhuǎn)動三軸系統(tǒng)、可吸收電磁波三綜合試驗(yàn)系統(tǒng)等環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平?；A(chǔ)工藝技術(shù)方面：掌握了大型復(fù)雜復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化柔性高效精確成形關(guān)鍵技術(shù)、復(fù)雜鑄件無模復(fù)合成形制造關(guān)鍵技術(shù)、大型風(fēng)電裝備齒輪可控氣氛滲碳和精密齒輪真空滲氮技術(shù);掌握了難加工合金構(gòu)件波動式高質(zhì)加工技術(shù)及裝備，實(shí)現(xiàn)了新一代飛機(jī)、發(fā)動機(jī)難加工結(jié)構(gòu)加工質(zhì)量瓶頸問題的突破;掌握了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)激光焊及激光-電弧復(fù)合焊關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)、工程技術(shù)與成套裝備，解決了國防裝備、超級起重機(jī)、全新一代軌道車輛等一批重大裝備關(guān)鍵部件的焊接難題，并在多個領(lǐng)域首次實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。（二）若干關(guān)鍵零部件實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化在國家強(qiáng)基工程的引導(dǎo)和市場需求的拉動下，一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵零部件實(shí)現(xiàn)了技術(shù)和規(guī)模應(yīng)用的重大突破，部分核心零部件問題有所緩解。工程機(jī)械、大型鍛壓機(jī)械用高壓、數(shù)字液壓元件和系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)機(jī)械用靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)等一批高端液壓產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)取得重大突破。高端核級密封件系列產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。三峽升船機(jī)提升系統(tǒng)、海洋平臺齒輪齒條升降傳動裝置、200km/h級高速客運(yùn)機(jī)車和重載貨運(yùn)機(jī)車齒輪傳動裝置等高端齒輪產(chǎn)品已經(jīng)基本滿足配套需求。第三代轎車輪轂軸承單元技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并出口國外。重型燃?xì)廨啓C(jī)不銹鋼輪盤鍛件、超超臨界高中壓轉(zhuǎn)子鍛件實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。機(jī)器人用伺服電機(jī)、減速器、控制器等三大件的依賴進(jìn)口問題正在扭轉(zhuǎn)，部分產(chǎn)品進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。（三）部分基礎(chǔ)制造裝備取得進(jìn)展近年來，國家和全社會逐步加大對基礎(chǔ)制造裝備的重視程度，通過科技重大專項(xiàng)、技術(shù)改造項(xiàng)目等渠道，不斷推動高檔數(shù)控機(jī)床及基礎(chǔ)制造裝備科研創(chuàng)新能力和核心競爭力的提升。十三五期間，以高精高效五軸加工中心、超重型數(shù)控機(jī)床、大型壓力機(jī)等為代表的創(chuàng)新成果逐步進(jìn)入航空航天、電力、汽車、船舶制造等重要領(lǐng)域，自主供給能力提升明顯。高檔數(shù)控機(jī)床平均故障間隔時間（MTBF）實(shí)現(xiàn)了從500小時到1600小時的跨越，部分達(dá)到國際先進(jìn)的2000小時，精度整體提高20%。我國主持修訂的S試件國際標(biāo)準(zhǔn)已獲國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）批準(zhǔn)并正式發(fā)布，實(shí)現(xiàn)了我國在高檔數(shù)控機(jī)床檢測領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)零的突破。28米超重型數(shù)控單柱移動立式銑車床研制成功，解決了我國核電、水電領(lǐng)域關(guān)鍵超大型構(gòu)件制造難題。世界首臺36000噸超大六向模鍛壓機(jī)投入運(yùn)行，有效解決船用核電主泵泵殼、低速機(jī)曲軸、壓力管路元件等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的制造難題。12米級臥式雙五軸鏡像銑機(jī)床、1．5萬噸航天構(gòu)件充液拉深裝備等填補(bǔ)國內(nèi)空白。（四）質(zhì)量品牌建設(shè)取得一定成效截至目前，我國機(jī)械行業(yè)已建成249家國家和行業(yè)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)，其中十三五期間新建30家，主要分布在新能源汽車、智能電網(wǎng)設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人等新興領(lǐng)域，各行業(yè)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)在業(yè)務(wù)范圍、檢測能力等方面都有了很大的發(fā)展，服務(wù)新興領(lǐng)域、智能制造、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等能力進(jìn)一步加強(qiáng)。品牌建設(shè)方面，十三五期間60家機(jī)械工業(yè)企業(yè)獲得全國質(zhì)量標(biāo)桿稱號，3個機(jī)械工業(yè)產(chǎn)業(yè)集群獲得工信部產(chǎn)業(yè)集群品牌培育示范區(qū)稱號。培育機(jī)械工業(yè)名牌產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)品牌135個，機(jī)械工業(yè)質(zhì)量誠信企業(yè)51家，遴選機(jī)械工業(yè)質(zhì)量品牌人物45名，優(yōu)秀質(zhì)量品牌工作者25名，優(yōu)秀工匠108名，授予7個地區(qū)機(jī)械工業(yè)產(chǎn)業(yè)集群榮譽(yù)稱號。（五）標(biāo)準(zhǔn)化工作取得了長足發(fā)展十三五以來，我國機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)供給數(shù)量和質(zhì)量不斷提升，標(biāo)準(zhǔn)體系日益完善，標(biāo)準(zhǔn)化管理體制和運(yùn)行機(jī)制更加順暢，標(biāo)準(zhǔn)化人才隊(duì)伍進(jìn)一步壯大。十三五期間新發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)2635項(xiàng)、機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2323項(xiàng)、中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)120項(xiàng)。強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)體系初步成形，推薦性標(biāo)準(zhǔn)與強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)配套逐步完善，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)對國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充雛形已漸漸顯現(xiàn)。隨著標(biāo)準(zhǔn)國際化進(jìn)程的推進(jìn)，截止2020年底機(jī)械工業(yè)國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化率整體達(dá)到87%以上，并從單向采用國際標(biāo)準(zhǔn)向逐步主導(dǎo)制定國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變。從機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化隊(duì)伍發(fā)展看，機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)全面擴(kuò)展到各利益相關(guān)方共同參與，已組建全國專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會131個、分技術(shù)委員會178個，機(jī)械工業(yè)專業(yè)技術(shù)委員會及分技術(shù)委員會16個，專家有近1．2萬人次。外貿(mào)規(guī)模持續(xù)增長2020年，我國機(jī)械工業(yè)累計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)出口總額超過7800億美元，比2015年增長17．7%。其中進(jìn)口超過3100億美元、出口超過4600億美元，分別比2015年增長14．4%、20．1%。2020年機(jī)械工業(yè)累計(jì)實(shí)現(xiàn)貿(mào)易順差近1500億美元，比2015年增長34．6%。十三五期間，我國機(jī)械工業(yè)貿(mào)易順差占全國外貿(mào)順差的比重大幅增長，由2015年的18．7%增至2020年的27．9%，上升9．2個百分點(diǎn)。加工貿(mào)易在機(jī)械工業(yè)出口中所占的比重持續(xù)下降，一般貿(mào)易占比持續(xù)上升，由2015年的60．5%增至2020年的67．0%。2019年，民營企業(yè)出口占機(jī)械工業(yè)出口總額的46．9%，首次超過三資企業(yè)成為機(jī)械工業(yè)對外貿(mào)易出口的主力軍，在機(jī)械工業(yè)外貿(mào)出口中的重要地位不斷提高。經(jīng)營效益基本穩(wěn)定十三五期間，我國機(jī)械工業(yè)收入及利潤指標(biāo)基本穩(wěn)定，為國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)增長做出了重要貢獻(xiàn)。2020年，機(jī)械工業(yè)規(guī)模以上企業(yè)累計(jì)實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入22．85萬億元，同比增長4．5%，占全國工業(yè)的21．5%，比2015年提高0．7個百分點(diǎn);利潤總額達(dá)到1．46萬億元，同比增長10．4%，占全國工業(yè)的22．7%。研發(fā)能力有所增強(qiáng)十三五時期，我國機(jī)械工業(yè)堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系進(jìn)一步加強(qiáng)。2016-2020年，共分3批批準(zhǔn)建設(shè)機(jī)械工業(yè)工程研究中心和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室48家，其中工程研究中心24家，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室23家，創(chuàng)新中心1家。截止至2020年底，已掛牌運(yùn)行和正在籌建的創(chuàng)新平臺241家，為加快提升我國機(jī)械工業(yè)技術(shù)研發(fā)和工程化試驗(yàn)?zāi)芰?、協(xié)同創(chuàng)新水平、促進(jìn)我國機(jī)械產(chǎn)品在國內(nèi)外市場形成競爭優(yōu)勢，切實(shí)發(fā)揮了重要作用。2016年至今，面向制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展重大需求的國家制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)迅速推進(jìn)。截至2020年底，已論證通過和啟動建設(shè)17家國家制造業(yè)創(chuàng)新中心，其中機(jī)械行業(yè)就有7家，分別為國家動力電池創(chuàng)新中心、國家增材制造創(chuàng)新中心、國家機(jī)器人創(chuàng)新中心、國家智能傳感器創(chuàng)新中心、國家輕量化材料成形技術(shù)及裝備創(chuàng)新中心、國家農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新中心以及國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心等。轉(zhuǎn)型升級步伐加快（一）智能制造發(fā)展迅速企業(yè)對智能化發(fā)展的內(nèi)生動力增強(qiáng)，數(shù)字化制造已在機(jī)械各領(lǐng)域大范圍推廣應(yīng)用，機(jī)器人應(yīng)用已覆蓋國民經(jīng)濟(jì)130多個行業(yè)中類。電工行業(yè)截至2019年已實(shí)施智能制造專項(xiàng)70余個，涉及發(fā)電設(shè)備及輸變電設(shè)備等重點(diǎn)領(lǐng)域，涵蓋高、中、低壓多個等級，基本實(shí)現(xiàn)了對電器工業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的覆蓋。工程機(jī)械骨干企業(yè)相繼構(gòu)建了自身的數(shù)字化研發(fā)體系、管理體系和服務(wù)體系，推動了研發(fā)、管理與服務(wù)的升級。部分農(nóng)機(jī)企業(yè)通過應(yīng)用管材激光切割機(jī)、焊接機(jī)器人、環(huán)保涂裝生產(chǎn)線等先進(jìn)設(shè)備，提高了加工制造能力，保證了產(chǎn)品一致性。在鑄造行業(yè)，很多規(guī)模以上企業(yè)已采用自動化生產(chǎn)線，部分企業(yè)建成了數(shù)字化生產(chǎn)車間，少數(shù)企業(yè)走在了智能鑄造領(lǐng)域的前沿，如發(fā)動機(jī)缸體數(shù)字化車間、砂型3D打印智能工廠等，并通過智能制造典型示范項(xiàng)目逐步總結(jié)出行業(yè)細(xì)分領(lǐng)域成熟模式，引領(lǐng)其它企業(yè)實(shí)施智能化改造。（二）服務(wù)型制造快速發(fā)展在用戶的個性化需求、降本增效、提高盈利的期望驅(qū)動下，一批機(jī)械企業(yè)緊抓發(fā)展機(jī)遇，向產(chǎn)品+服務(wù)的方向發(fā)展，提供越來越多的高附加值服務(wù)，工業(yè)設(shè)計(jì)、融資租賃、節(jié)能服務(wù)、信息技術(shù)服務(wù)等生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)逐步壯大。工程機(jī)械重點(diǎn)企業(yè)大力推進(jìn)由工程機(jī)械到工程機(jī)械+的轉(zhuǎn)型，向主機(jī)、服務(wù)、配件、租賃、大修等全方位價值鏈經(jīng)營轉(zhuǎn)變。電工行業(yè)部分骨干企業(yè)憑借長期專注技術(shù)研發(fā)能力和齊全的產(chǎn)品鏈優(yōu)勢，整合設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造等資源，提供一體化產(chǎn)品解決方案和工程服務(wù)，積極開展國內(nèi)外的工程總承包（EPC）項(xiàng)目。一些優(yōu)秀風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)積極拓展下游風(fēng)電場投資業(yè)務(wù)，形成風(fēng)機(jī)全生命周期管理能力，業(yè)務(wù)鏈條已經(jīng)延伸到風(fēng)電場的開發(fā)、投資、建設(shè)、運(yùn)營等環(huán)節(jié)。（三）發(fā)展?jié)u成共識十三五以來，綠色發(fā)展理念逐漸深入人心，綠色制造在機(jī)械各行業(yè)積極推廣，取得了顯著成效。隨著電機(jī)、變壓器、鍋爐等通用設(shè)備能效提升行動的實(shí)施，高效裝備市場占比不斷提升，新增變壓器中高效變壓器占比已由2015年的12%大幅提高至46%。一批風(fēng)機(jī)、