心之所系 力所能及——访华中科技大学机械科学与工程学院李斌教授

本刊记者/Reporter 谭弘颖/TAN Hongying

李斌：1958年4月出生,华中科技大学机械科学与工程学院教授博导、教授。制造装备数字化国家工程研究中心常务副主任、国家数控系统工程技术研究中心常务副主任、中国机电一体化技术应用协会副理事长兼数控技术应用分会理事长、中国人工智能学会智能制造专业委员会主任委员、中国机械工程学会自动化专业委员会常务委员、中国高校制造自动化研究会副理事长兼秘书长。

主要从事数控装备与技术、制造装备智能化技术等领域的科研和教学。先后主持了国家973项目课题、国防973课题、国家自然科学基金、国防预研、国家863、国家重大专项、广东省部产学研重大专项等10多项。先后获教育部科学技术进步一等奖，湖北省科技进步一等奖，中国机械工业科学技术一等奖，国家科技进步二等奖。先后作为主编、副主编出版了《数控技术》、《光机电一体化手册》、《数控加工技术》、《数控技术》、《机械加工工艺师手册》、《数字控制机床》等专著。2010年，他参与了由中国机械工程学会组织编写、中国科学技术出版社出版，倾注了包括19名两院院士在内的100多名专家的心血，横跨中国机械工程技术11个领域的《中国机械工程技术路线图》，是其中智能制造装备一节的主笔。在国内外权威期刊上发表论文40余篇，发明专利30多项。

始建于1952年的华中科技大学机械学科与工程学院大师辈出，人才济济。近日，本刊记者有幸采访到了华中科技大学李斌教授。

李斌教授学于斯，教于斯，并乐于斯。一谈起智能制造技术，身兼中国人工智能学会智能制造专业委员会主任委员的他，认为之所以接受本刊的采访就是因为他觉得有义务、有责任去为之宣传、去做点力所能及的事。

热点即难点

什么是智能化技术？李教授认为，就比如现在我们用的手机——智能机，这就是“产品+系统+网络”。从各个经济时代的特征上分析，智能化技术体现在“不在于生产什么，而在于怎样生产、用什么生产”。智能化技术的应用在各个领域都有，如汽车、航空航天、机器人等行业。在制造业，制造装备正处于由数字化向智能化转变的重要时期，假如说在工业化发展的初期是体力延伸的话，那么在现代则是脑力延伸——知识是一种可持续性发展战略资源，以其活跃性引领着制造技术走向智能化的发展方向。

欧、美、日等在上世纪八、九十年代提出了智能制造的概念。而在我国，据李教授介绍，最早提出此概念的是华中科技大学杨叔子院士。上世纪80年代末，“智能模拟”列入国家科技发展规划的主要课题；鉴于智能制造在先进制造技术中的重要地位及在制造自动化中所具有的重要作用，1994年国家自然科学基金委员会启动了国内第一个重点项目“智能制造技术基础”由华中理工大学（现华中科技大学）杨叔子教授领衔联合清华大学、南京航空航天大学、西安交通大学、天津大学共同承担，开展了智能制造基础理论、智能化单元（IMC）技术、智能机器人以及智能质量保证监测与诊断技术方面的研究。

2010年10月，国务院发布的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中明确了要加大培育高端装备制造产业等七大战略性新兴产业，这促进了我国智能制造装备产业的迅速发展。我国的智能制造装备产业初具规模，2009年产业销售额达到3000亿元以上；也取得了一批重点产品成果，如高速精密加工中心、重型数控镗铣床、百万千瓦超临界火电机组等等；涌现出一批智能制造装备骨干企业，如沈阳机床、大连机床、三一重工、华中数控等。

当然，我国的智能制造技术发展也不都是顺风顺水。在经历了初期的发展后，速度渐渐放缓，其中最主要的原因就是与此相关基础理论和技术彼时并不完善。另外，我国的智能制造装备产业有着自主创新能力薄弱、高附加值的高端制造装备基本依赖于进口、未能摆脱高损耗和低效率的窘境等缺点，但即使是这样，因为这块工作开展得比较早，始终有一批人在坚持、一直在做，正因为如此，使得我国的智能制造相关研究及产业有了今天的基础。

泛用亦好用

智能制造在现代制造业中应用广泛，主要包含产品智能设计、加工过程智能监控、产品在线智能测量、机器故障智能诊断、制造系统的知识处理与信息处理、制造系统的智能运行管理与决策等方面。机床，作为加工制造业的“工作母机”，目前正在不断向智能化迈进。

谈起智能制造技术在机床领域的应用。李教授指出，如Smart Machine中的主轴保护系统、智能热控制等，加工参数的智能优化与选择，加工过程自适应控制，智能化交流伺服驱动装置，主动维护技术，网络化监控、维护与管理，加工导航技术，智能安全保护技术，智能化热变形的处理，智能振动抑制技术，智能负载监控技术，刀矢平滑技术等。

李斌教授为此举了两个例子。第一个，是关于自适应控制技术，即能根据机床加工负荷的变化自动实时调整加工参数，可在保证机床和工件安全的情况下大幅提高加工效率。这种技术就是模拟经验丰富工人师傅加工经验（智能）对加工过程进行控制的智能化技术，他特别适合毛坯不均匀的大型零件的加工控制，如在某电机有限公司三峡电站水轮发电机的大型叶片的加工，采用该技术后加工时间从4h缩短至3h，效率提升25%；换刀次数从原先的10次，减少为8次，效率提升20%。第二个，则是关于刀矢平滑技术。在五轴加工中，由于刀矢的突变，从而导致加工品质变差、时间变长。通过模拟有经验刀具轨迹规划人员处理加工轨迹的经验（智能）自主对刀矢变化的平滑处理，可以缩短加工时间、其提升可达40%，改善加工表面处理。

助力又给力

谈到智能制造技术的未来发展趋势，李斌教授从智能制造技术体系做了介绍。他认为，这个体系主要是由一些共性技术体现，如感知与测控网络技术、机器学习与制造知识发现技术、面向制造的综合推理技术、基于制造资源的图形化建模与仿真技术以及智能全息人机交互技术等。在这些技术的基础上，由此延伸出智能制造装备、智能制造系统以及智能制造服务。

智能制造装备是具有感知、决策、执行等功能的机器、仪表的统称，典型的如智能机床、智能机器人。这是先进制造技术、数字控制技术、现代传感技术以及智能技术深度融合的结晶。从实时感知向视觉感知，从性能预测到智能维护，从工艺规划到智能编程，从智能伺服驱动到智能数控，这都是其发展方向。

智能制造系统是由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，其最终目标是从以人为决策核心的人机和谐系统向以机器为主体的自主运行转变。从系统动态建模与重构到系统自组织再到可重构系统实时动态运控，从制造资源智能化、物流监控与自动化到制造执行系统的智能化，从企业信息集成到智能企业管理，从信息/物流/资金/生产计划集成管理到供应链智能管理，从安全绿色流程制造到智能流程制造，这是其发展方向。

制造服务则是指产品服务和生产性服务，采用智能技术提高服务状态/环境感知，服务规划、决策和控制水平，提升服务质量，扩展服务内容等。从服务状态感知装置互联到传感运动控制集成，从工业产品服务系统的即插即用到工业产品服务系统的智能运控，从生产性服务的智能搜索与匹配到智能跟踪、调度与协同交互，从制造资源的即插即用与物联网到可视、可控，从服务表达与即插即用到集成与共享共创，这是其发展方向。

2012年，国家出台的《“十二五”高端装备制造业产业发展规划》制定的目标是，到2015年，销售收入达到1万亿元，国民经济重点产业所需高端智能装备及基础制造装备国内市场占有率达到50%；2020年销售收入达到2万亿元，国内市场占有率达到70%。

在“十二五”期间乃至更长一段时期内，智能制造装备将是国家推动工业经济转型升级，发展高端装备制造的重点任务，这也是我国从制造大国到制造强国必须跨越的一道坎。相信，随着越来越多的有识之士对智能制造技术的重视，上述提到的目标将顺利完成，乃至更好。