浅析贵州省装备制造业发展现状及趋势
2022-06-29李杨
李 杨
(贵州装备制造职业学院,贵州 贵阳 551400)
一、航空航天领域
“十二五”期间,贵州省装备工业技术投资逐年上升,完成了一大批国家工程,实现了多项科技成果。贵州省内航空航天企业与主要产品丰富多样。其中,无人机、高压柱塞液压泵、高温合金/钛合金标准件、大型锻件、精密微特电机、大功率液力变速器、贵州新艺机械厂的发动机的叶片、北斗导航系统应用等一批特色产品技术水平居国内领先,具有较强的品牌优势和市场优势,奠定了军民两用技术相互转化的基础优势[1]。
信息技术的迅速发展,以及与生产信息技术的高度融合组成了中国先进制造业的主要部分,如信息系统集成技术和虚拟生产信息技术。目前世界上只有少数企业真正开始从事集成意义上的虚拟制造,如美国波音公司。我国也正朝着航空航天装备信息化制造方向发展。绿色制造技术在航空航天装备中的应用以形成共识,当前和未来一段时间的主要任务是研发清洁燃烧节能技术、发动机降噪技术等。以新型碳纤维复合材料引领的复合材料正在航空航天装备的轻量化进程中扮演越来越重要的角色[2]。以新型的传感器融合技术、可靠性设计和故障诊断技术为支撑的高可靠性航空航天装备正在成为各国航空公司的目标。
图1 航天科技发展规划
二、智能制造
贵州高端装备制造主要以航空、航天、电子等一批优势产业为基础,经多年努力,在飞机、航空发动机、中高端电子元器件、特种装备、智能电气设备等高端装备制造领域实现了较快发展,正跨入新的发展阶段。目前,全省装备制造业拥有省级以上企业中心63个、国家高新技术企业40个,装备制造企业国家级研发机构数量占全省工业企业的29.4%,省级研发机构数量占30%。这些技术创新机构80%以上是航空、航天、电子等国防科技工业企业,以航天为龙头的高端装备制造业已经形成了一支创新人才队伍,基本形成了较为完善的产业创新体系。贵州飞机公司、黎阳发动机公司、力源液压、振华电子、航天电器等一批高端装备智能制造龙头企业的振兴,带动了相关配套中小企业的成长,带动技术、资金、人才、项目等向园区集聚,为高端装备智能制造业创造良好的发展环境[3]。省内高端装备智能制造现状如表1所示。
表1 高端装备智能制造现状
表2 内高端装备智能制造发展趋势
把装备产业以先进生产技术、信息化与智能科技的融合集作为主要发展方向,积极推进智能控制器、精密高稳定性传感器、重要功能元件、网络化系统集成等一些重要共性核心技术的突破,促进中国高端装备智能制造产业链延长。重点扶持全地形车、液压挖掘机、架桥铺路装置、破碎装置、搬运机、采煤机、掘进机、矿山搬运和提升装置、井下救援胶囊等大型矿山和施工专用智能成套设备的产业化,并积极引进三一重工、中联重科等大型集团项目的落地,积极培养起重机械、施工机具、混凝土机械等先进装备,进一步增加产业档次,做大行业规模;着重发展精密高效的大重型机械、专用数控装置、先进数控加工中心、高效数控刀具等中高档数控系统产业,并大力培养新型生物提取专用装置、新型矿井和海港数控搬运装备、高速金属拉拔装置、高速造纸装置、智能化运输成套装置和智能测控设备及配件等特色产业,扩大规模。
三、特色装备
近年来,贵州省特色装备主业保持了快速发展的态势,在工程机械、能矿装备、数控机床、电力装备及一些“高、精、特、尖”的新装备的开发和生产方面取得了很大的进展。在我国的工程应用领域,铲斗机、特种装备、破碎机、桥梁摊铺机、隧道掘入机、汽车起重机等主要产业开始形成[4]。其中,高速工程车、陆地和水面的全地形救援车辆等特殊装备产品获得了军方的青睐,并成为我国目前唯一的特殊中国救援车辆制造工厂;履带式液压挖掘机、有轮液压挖掘机、混合动力挖掘机和滑移装载机在国内占据了比较大的市场;起重机、架桥和铺路面设备等工程机械的产品开发和生产迅速增长。在新能矿装备领域,公司重点在风电装置、油气勘探钻采装置、液化天然气发动机改装车、矿井扒斗机、采煤机、大型条带式运输装置、大中型破碎装置和破碎工作站、大口径矿山提升机、矿业开拓与采掘装置、地下救生舱、矿山电池机车,以及其他特色设备主机、井下救生舱、矿用电瓶机车等特色装备主机的研制与生产能力上,实现了较快的发展。在数控技术的应用领域,目前主要采用了大规模和重型的数控轧辊磨床、大中型龙门刨床和铣床、大中型数控刨床、小型数控铣床,以及数控线切割机械。其中,MK系统的大功率重型数控轧辊磨床在国内外同领域中拥有一定名牌竞争优势。在电能装置领域,主要应用于大功率电炉、电力变压器以及电网改造和农村水火用电改造所需要的各类电力设备。其中,200-240kva的先进电力变压器,在国内外及同业界享有名牌优点。具备较完善的高低压开关设备生产系统,研制技术已到达了国内外的世界领先水平。另外,还在一些“高、精、特、尖”的新装备开发上取得了突破,大功率自走式采棉机、全杆甘蔗联合收割机、往复式永磁电机抽油机、大功率液压传动、井下油振动器、海洋石油测试仪等一批“高、精、特、尖”新设备的研制取得突破,线性拉丝机和“冷拔轧制”的复合加载式成形装置成功,这也是我国首套完全替代进口的新设备生产。铝加工装置、环境保护设施、造纸装置以及一些特种设备将陆续投入并走向市场。
图2 特色装备主要需求
在开发和生产大量特色设备主机产品的过程中,还先后攻克了一些关键部件的核心技术。大功率燃气涡轮发动机锻件、风能发电产品模锻件、环锻压机械和盘类零部件,以及高温合金和钛合金环锻压机械在国内都具有一定的影响;液压泵、液压马达、液压阀门及辅助部件的设计制造,已形成了国内最大的航空液压件制造基地,在国内占有率已达到了百分之六十,生产范围已逐渐延伸到工程机械、车辆制造业等领域;并具备了特种核级铸锻件制造资格,为中国国内六大指定制造基地之一[5]。
目前,贵州省特色装备主机和重要零配件的设计生产技术仍面临行业开放动力不够、技术自主能力薄弱、产品附加值低下、核心零件的生产技术水平相对落后、核心零部件制造水平滞后、资源环境问题突出等问题[6]。未来,将引进或培育一批先进的外资和民营企业,加强外向型带动作用和国际化进程;形成以企业为主体的自主开发创新体系,掌握核心和关键技术。未来,主机将带动配套设施,行业协会将推动聚集。围绕先进装备制造业的重要共性关键技术和产业基础配套设备,研制一些创新产品,着重发展大整机、成套设备、核心基本零件和重要零配件:挖掘机等大主机产品,而多用途的工程车和破碎机具将驱动电子监测体系、液压部件、机械设备基础件、构造件等,制造工程机械设备主要是相关产业的重要覆盖件;以数控轧辊磨床、数控系统大型外圆磨床、数控无心磨床、导轨磨床、数控加工中心等主机产品为支撑,带动各类型号数控机床铸件、通用及关键零部件、金属切削刀具、夹具及功能部件的大规模配套生产;以能源和矿山装备为支撑,大力发展矿山机械、石油钻井工具、打捞工具、冲击工具、石油勘探、钻井、采矿检测仪器等特种机械产品;加强关键基础件开发,大力开展关键件材料和成形工艺的集成创新,开发液压基础件、机床基础件、航空航天基础件和电力电子专用件成套产品[7]。今后将加强环境监测。一方面,在主机和关键零部件的设计制造过程中大力推进节能减排;另一方面,加快贵州省特色环保装备产业体系建设。
四、工业物联网
关于制造大数据和物联网的研究在国内外并不少见。首先,很多研究者在功能、技术或其他方面都对物联网的基本架构给出了不同的观点。部分学者研究了物联网和物联网之间的不同结构模式,或者从人类社会结构和神经网络结构的视角,给出了物联网的结构模式。其次,物联网的通信标准、协议和数据安全也得到了广泛的研究。在物联网架构体系的指导下,新的物联网标准和协议也在逐步建立。大数据处理的研究主要包括批处理和流处理,批量加工采用先储存后加工的加工方式。最具代表性的批处理模式是谷歌在2004年提出的MapReduce。在流数据管理方面,流数据处理技术不断更新存储空间中表示数据集的结构——摘要数据结构,在数据流分析方面,研究怎样在有限的时间空间里迅速处理这些流动数据,从而得到最有用的信息,为数据挖掘以及应用研究提出了全新的机会与挑战。数据流挖掘的研发目前还处在起步阶段,有很大的发展空间[7]。目前的研究重点集中在数据流聚类、分析以及频繁模式挖掘等领域。制造大数据和制造物联的发展趋势可概括为以下几方面。
第一,构建系统的物联网体系结构、技术标准系统,以及实现关键技术都是当前迫切需要研究的问题所在。
第二,传感器无线加密技术和数据传输安全是物联网通信的重要研究方向。
第三,尽管RFID技术业已成熟,但在设备物联网的应用领域中仍面临着若干问题亟须克服,如多标签抗碰撞技术和安全技术标准、多传感器间无线通信耦合技术与抗干扰标准等。
第四,物联网设备主要采用嵌入式控制系统,如单片机。它们自身的内存、处理资源,以及低功耗技术等都影响着互联网访问。通过利用已有的网络技术,把受限计算机链接上互联网就成了探索目标。
第五,关于大数据存储,综合目前国内外在大规模数据管理和分析领域的工作,可以发现,在存储层提供面向数据密集型科学计算的优化,是该领域的技术发展趋势,而引入闪存这样的新型存储设备、采用行列混合存储机制、优化分布式多维存取技术、数据装载和更新管理技术,是存储和处理大规模天文数据的有效手段。
第六,在人工智能方面,面向智能业务和服务独立需求、将关联信息处理技术与非关联信息处理技术嵌套融入的依托大数据技术的认知业务创新模式与人工智能生态正在建立,为中国的信息技术服务型行业由知识生产性转化为认知服务性,进一步推动大数据分析信息化建设效率和认知业务增长,进行大数据领域经验资源与知识信息服务能力的资源共享、交换与合作,已经提出了一些基本思路、原则与办法。
图3 工业物联网关键技术图谱