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王金星:工程机械以技术创新勇夺智能化高地

2015/2/9 11:46:24
文章来源:网络

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  “作为投资拉动型的行业,工程机械企业也必将面临转型升级的巨大压力。国家大力提倡工程机械要向智能化方向迈进,而技术创新则成为企业提升智能化水平的核心竞争力。”中国工程机械工业协会副秘书长王金星2月20日对行业未来的发展指明了方向。

  技术创新结硕果

  他指出,近年来,工程机械行业企业采用新技术、新结构、新工艺、新材料解决了大型工程机械的技术难题,促进了新产品新技术的发展。以徐工、中联重科、三一、抚挖等为代表的生产企业为例,其依靠强大的研发实力,超强的创新能力以及几十年的起重机设计经验,对履带起重机系列核心技术进行攻关研究,突破了设计方法、控制技术、安全技术、制造技术等履带起重机的关键技术,完成了系列履带起重机核心技术的研究和产业化,取得了包括:超高强钢臂架设计及制造基础共性关键技术、大型结构件焊接精加工技术、高强管材焊接工艺方法、超大结构件设计及优化、力矩限制器精度研究、整机安全控制系统开发设计等一系列研究成果。

  同时,还攻克了U形臂成型工艺、椭圆形吊臂成型工艺、单缸自动伸缩插销技术以及焊接加工工艺等难题,大幅提升了我国汽车起重机行业的整体技术水平,达到国际先进水平,增强了在全球的竞争力,打破了欧美对我国起重机产业的技术和市场垄断。目前,国内起重机市场从百吨级到千吨级可全部取代进口。

  中联重科在新技术、新材料的应用上获得重大突破,制造出101米混凝土泵车,创造了世界纪录。首创了碳纤维复合材料臂架的结构设计、成型制造和验证方法,创立了碳纤维臂架从设计、制造到验证的一整套指导流程。批量制造出可在复杂应力工况下可靠工作的大尺寸碳纤维复合材料臂架,在刚度容许范围内臂架减重约40%。该产品不仅节材降耗,还降低了产品成本。

  安徽合力近几年经过技术升级改造,解决了国内外消失模铸造都存在的碳夹杂缺陷、浇注反喷等技术难题和消失模黑色金属铸造生产线普遍存在的循环热砂降温冷却效果问题,开发了一次性涂挂使用消失模涂料。利用消失模技术能够制造出复杂箱体类铸件,具有节能环保等优势,提升了工程机械变速箱箱体等复杂基础零部件的研发、制造、配套水平。

  国际市场履带推土机行走部件多采用润滑履带结构,由于润滑履带特殊的密封润滑结构,润滑履带首尾必须由剖分式主节(主链轨节)进行连接。润滑履带开发的主要难点在主节上,主节的特殊齿形啮合结构给设计和制造工艺增加了难度。山推经过多年研究,突破了主节自动生产线上锻造毛坯工艺、机械加工工艺、链轨节踏面专用感应器热处理工艺、抽真空注油工艺等多项技术难题,制造出达到世界先进水平的润滑履带,给小松、卡特等国际主流推土机制造企业配套。

  混合动力技术是近几年应用到工程机械行业的新技术,以柳工、中联、三一等为代表的企业在挖掘机产品上采用混合动力技术,主要特点是工作时发动机发电储存为电能,回转时采用电能驱动回转,节油达20%左右,降低排放效果明显。但该技术目前面临整机成本明显增加,市场接受度不高。

  超起装置技术解决了大型全地面起重机起重性能随臂长增加衰减过快的难题,改善了起重臂受力状况,减少伸臂变形量,提高起重性能,并实现了与吊臂伸缩的同步控制。此外,大型履带起重机超起装置采用拖车式超起装置和悬浮式超起装置,徐工、中联、三一在技术上取得了突破,4000吨级世界最大履带起重机也已面世。

  “这些企业在某些技术上已经有了很大突破,从这个层面上来说,其对推动行业技术进步起到了积极的作用。”王金星说。

  未来十年技术突破重点

  工程机械行业技术创新已经取得了相当成就,更近一步的技术创新该如何实现?

  “安全、环保、智能化是工程机械行业下一步技术创新的重点。在我国制定的工业强国战略中,强调装备制造业要向智能化发展。”王金星说,“我认为,工程机械要真正实现智能化,至少需要10年。现在已经在起重机、泵车上安装了GPS,这些都是智能化的一个部分。现在智能化比较零散,都处在摸索阶段。在国外,机器人技术相对成熟,也是智能化的代表,但应用到工程机械产品上,仍需要长时间的探索、实践才能实现。”

  他指出,工程机械智能化大体可分为四个阶段:第一个阶段是控制数字化,液压和机械控制系统转换为CAN总线控制技术(CAN-Bus),纯液压系统可以在必要的工作组扩大其应用。事实上,目前大部分工程机械产品都已经接入了,但基本上都是比较简单的智能化。比如说,发动机报警、变速箱报警等一些基本的智能化功能都已经实现。第一阶段实际上就是智能化最基础的基础。

  第二阶段,添加内置传感器,形成控制辅助系统。不光是发动机的油压、转速这几个数字,包括温度、每个油缸的工作情况等数字都要采集出来。包括变速箱、变速器、油缸、油压等各结构、各个节点,都需要安装传感器。

  第三个阶段,从可视或者是遥控的阶段实现智能化。

  第四个阶段,在不可视的情况下,实现远程操控。

  智能化的特点和实现关键

  王金星表示,未来,工程机械智能化制造将呈现以下特点:一是智能化制造技术更加重视制造过程组成和管理的合理化和革新,它是硬件、软件、智能(人)与组织的系统集成;二是智能化制造技术以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,提高产品对动态多变市场的适应能力和竞争力为目标;三是智能化制造技术不局限于制造工艺,而是覆盖了市场分析、生产管理、加工和装配、销售、维修、服务,以及回收再生的全过程;四是智能化制造强调技术、人、管理和信息的四维集成,不仅涉及到物质流和能量流,还涉及到信息流和知识流,即四维集成和四流交汇是智能化制造技术的重要特点。

  王金星认为,实现智能化制造的关键应用技术主要有:基于网络和现场总线的设备互联,实现管理系统与设备的数据通信与状态采集;实时采集工业数据,将数据传递给业务系统,业务系统对数据进行分析并处置;物联网应用:实现对设备和物料的自动识别和通信,建立基于业务需求的业务逻辑机制;业务数字化:为企业经营业务建立数字化模型,按相应的业务规则建立对应的信息系统。这是基础数据平台。

  在今后的发展中,工程机械在使用上将达到人机合一,让设备适应人,而不是人去适应设备,根据用户的不同需求,真正实现私人定制。也就是说,智能化产品会根据个人的操作习惯进行评价。比方说,一个生手通过几轮挖装动作之后,就能对他的操作作出评价,最后给出一个安全、节油等综合性的建议。

  王金星表示,工程机械工业协会首席顾问韩学松曾提出过工程机械实现智能化的最起码要求。他以压路机为例,认为在机器的压路过程中,它的压力、湿度等要实现同时反馈,同时采集、探测,并同时对不符合要求的压力或湿度适时进行调整。这是一个最能简单表达出智能化这个概念的例子。

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