农业机械工业设计范文

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篇1

[关键词]

逆向工程；农业机械设计；应用

引言

随着我国农业机械化进程的逐步深入推进，农业机械正逐步向大型化、自动化、精密化发展，这对农业机械设计提出了更高的技术要求。另一方面，多样化的用户需求、激烈的市场竞争和国外先进理念的引入也迫使农业机械设计企业调整研发模式。因此，在保正质量达到客户要求的情况下尽可能的缩短研发周期，降低生产成本就成了农业机械设计中的重要课题。逆向工程技术的出现，为解决以上问题提供了一个新的思路。

1逆向工程简介

正向工程是人们比较熟悉和习惯的一种方式，他的基本过程为，设计者先进行市场调查，得到研发产品的基本构思，借助CAD设计出产品的3D模型，然后通过数据转经由数控机床产出产品。然而在许多实际问题中，我们面对的是一个物品的模型而不是已知的图纸或者数据模型，这种情况下，需要使用一些方法将实物转化成三维数据模型，这种从实物获得产品的三维模型，进而使用三维模型开发生产的方式就是逆向工程（RE,Re-verseEngineering)。逆向工程是通过一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量所得的数据，采用三维建模方法，重构实物的CAD模型的过程。研究逆向工程，目的是通过对已存的产品的设计原理、结构、材料、工艺装配等各个方面进行分析研究，研制出与原型形相似，但结构、性能等方面更为先进的产品。

2逆向工程在农业机械设计中的应用

2.1逆向工程在农业机械模具生产中的应用

随着农业机械化现代化逐步推进，模具在农业机械生产中的应用也日渐普遍。逆向工程以其独有的优点，契合了模具本身的特点，故而在农业机械模具的设计中应用广泛。逆向工程在模具生产中的一个重要应用是辅助完成模具的修改定型。模具CAD模型确立后，并不意味着模具设计的完结，而在在模具实际生产前，设计人员往往需要反复对模具进行型面的修改，而这些修改均不能现在原始CAD模型上，即不能直接获得最终的CAD模型，导致模具的设计成本增高和生产周期变长。应用逆向工程技术，可以对已经修改的模具进行数据扫描，然后进行点云数据处理和曲面重构，输出最终的CAD模型，再由CAD模型生成加工程序直接生产，从而缩短生产周期，降低生产成本。逆向工程的另一个重要应用领域是修复损坏或者磨损模具。大型农业机械的大型覆盖件模具是农业机械生产的普遍和关键性工艺装备。然而，由于模具结构复杂，型面较多，形位精度和表面粗糙度要求较高，导致模具生产成本较高。一旦发生损坏或者磨损，损失巨大。而传统的修复磨具方法由于缺少可靠的参照标准，经常导致修复失败甚至模具彻底报废。逆向工程技术的引入，可以快速获得完整的CAD模型，然后利用ANSYS仿真，对修复后模型的强度、刚度等力学性能进行评价，提出进一步改进方案。如今，逆向工程技术已经广泛使用于模具修复领域，提高了模具修复效率，延长了模具使用时间，降低了生产成本。

2.2逆向工程在农业机械二次创新中的应用

与发达国家相比，我国的农业机械化水平仍处于农业机械化中级阶段的起步阶段，制约农业机械化的一个重要原因就是农业机械技术水平的差距。引进吸收新技术就是快速填补技术空白，弥补技术缺陷的重要手段。然而由于技术封锁等原因，往往无法得到机械的原图纸和三维模型数据，这时逆向工程技术就可以发挥重要的作用。首先，需要将获得的产品拆分；然后将每一个核心部进行三维扫描，数据处理，得到最终的3D模型。需要指出的是，逆向工程不同于一般意义的“复制粘贴”，是在理解产品的设计思想，技术理念的基础上进行二次创新，这一点在农业机械设计中尤为重要。逆向工程只是一种手段，需要我们的设计人员在充分理解国外先进技术的基础上，设计出适合我国土壤成分、地质地形、工作环境以及经济现状的农业机械。

3总结

如今逆向工程技术已经广泛的应用于各个领域,其在农业机械设计中的应用也正在广泛的被工程技术人员关注。逆向工程技术可以辅助农业机械设计，减少生产成本，缩短生产周期，因而在农业设计领域中有良好的理论研究和实际应用前景。

作者：冯骥强 单位：黑龙江省畜牧机械化研究所 黑龙江八一农垦大学

参考文献

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我国是农业大国，整体现代化设施建设速度发展较快，采用了先进温棚种植技术，提高了蔬菜、瓜果以及花卉的生长质量。但在设施农业建设中也存在较多问题，包括栽培技术不配套以及生产效率较低等方面内容。对此，应合理分析农业工程机械化的应用现状，探讨先进的技术配套模式，以促进我国设施农业的进一步发展。

1发展设施农业的战略意义与现状

1.1发展战略意义

我国为农业大国，国土面积十分辽阔，但由于人口基数较大，以致可利用的土地资源较少。为了促进新型农业建设的快速发展，应有效发展设施农业技术，在提高农民收入水平的基础上，进一步升级农业产业，保证整体种植的规范化与科学化，在充分利用有限土地资源的前提下，更好满足人们的日常生活需求。但当前我国设施农业设备出现老化问题，农业技术与设施配套并不完善，无法充分发挥设施农业的发展优势。对此，相关农业设施技术人员应根据当前发展形势，综合采用多种设施技术，提高应用水准，以吸引周边更多劳动力，提高农业经济效益，促进整个农业产业的不断升级。

1.2设施农业的发展现状

我国具备较长的栽培历史，虽然现代化栽培技术起步较晚，但整体设施与相关技术的发展较为迅速。当前，在栽培过程中主要采用现代温室技术、塑料棚技术以及温室大棚技术等。农作物、瓜果与花卉属于主要农作物。调查统计发现，我国已经成为世界上栽培面积最大的国家，各种栽培技术得到广泛应用，设施农业发展速度较快，整体应用设备具备多种类型。

2设施农业工程机械化技术应用

2.1温室开窗机械技术

温室开窗机械技术指的是利用电力或人工，构造特殊的传动机械，机械化处理温室顶棚或侧窗的关闭与开启系统，以便在日常种植过程中，可以实现开窗与关窗的自动化操作，减少人为践踏问题，保证植物的栽培质量。齿轮齿条开窗机、曲柄连接杆开窗机、四连杆开窗机以及推拉窗等均属于温室常用的通风机械设备。其中，齿轮齿条开窗机械设备最为常用，齿轮齿条属于核心部件，工作人员应根据不同结构选择不同的搭配附件，以保证运行的安全性与稳定性。同时，机械设备还具备较强的承载能力，传动效率较高，实现了精准化运行，在保证自动化操控的前提下，提高了工作效率，是大型连栋温室的首选装备。

2.2温室卷帘机械技术

根据不同的工作运行模式，温室卷帘机包括自走式与固定式两种类型。其中，自走式卷帘机会根据不同结构又分为摇臂式卷帘机、跑车式卷帘机与摆臂式卷帘机，均具备减速装置，可以卷拉覆盖工作目标。在应用过程中，可以利用匀速的减速机有效覆盖大棚。为了保证整体机械结构的稳定性，减速机安装了双涡轮立体交叉结构，在缩小结构整体体积的同时，增大传动力矩，提高自动运行效果。减速机具备较大的减速比，运行噪音较小，稳定性良好。而直齿轮减速机的传动扭矩较大，减速距较小，加之自身结构性能较差，以致增大了设备体积，降低了闭锁性能。差齿减速机结构简单，但负荷承载能力较差。[1]因此，在实际应用过程中，技术人员应根据整体设施需求选择不同的温室卷帘机，保证应用质量。

2.3温室生产作业机械技术

温室生产作业中需要使用较多的机械设备，首先便是温室耕地设备，配套使用汽油机或柴油机整理耕地。此机械设备体积小、重量轻、噪音小且行走灵活，在开垦耕地时可以帮助人们有效整理。其次，应利用单体播种机播种种子，包括精密播种机以及条播机等。这些设备在国外已经得到广泛应用，在引入我国后进行了精细改良，可以精密播种种子，减少后期育苗工作量，确保出苗的整齐率，提高了农产品的种植质量。同时，蔬菜成长到一定程度后，还应利用移植机械完成定苗移植栽培工作。对于种子的秧苗，应采用蔬菜钵苗与无钵苗进行栽植，实现定植效果。之后，再经过一次性的机械操作，完成开沟栽苗覆土与镇压等工序。同时，部分机械设备还具备浇水装置，可以在完成栽苗后自动进行浇水工作。因此，使用此设备可以自动化处理机械栽苗。最后，收获瓜果蔬菜时，应使用收割机。这是因为，收获某些茎块根类的蔬菜或瓜果时，人工收割方法会增大成本投入，浪费时间。

2.4灌溉机械设施技术

工作人员在育苗期间，应根据不同作物的生长需求，采用合理的机械灌溉方式，保证生长顺利性。渗灌、滴灌、喷灌以及微灌均属于机械灌溉类型，应根据不同植物的生长需求合理选择，保证农作物的生长质量。[2]国外精品机械设备具备较高的精确性，滴灌与喷洒的均匀性较好，产品的使用寿命较长，但其对水质与压力的要求较高，当水中存在较多杂质时，机械设备会出现阻塞问题。国外设备购买成本也较高，维修期间也会产生额外的维修费用，增大了设备的投入成本。国产灌溉设备整体均匀性、精确性与国外机械设备相差较大，但对压力与水质的适应性较强，很少发生滴头堵塞问题。

3设施农业机械技术的发展方向

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2建议措施

2.1完善管理机制，建设健全的农业机械管理机构

完善管理机制，即建设专业的农业机械化部门，建立独立的乡镇农业机械办公场地，聘请专业的农业机械人员，完善机构建设。在进行机构建设时，主要要做到以前一个方面的内容：第一，建设专业的农业新技术、新机器设备普及推广部门，上山下乡、深入基层去推广新技术、新设备。新疆建设兵团紧紧抓住了国家农机补贴政策，充分发挥自身优势，加强农业基础设施建设，更新农业机械，并将新机械设备进行推广普及，同时，培育一批有自主知识产权的知名农机品牌，实现了增收的目的。第二，建设专业的农业机械问题解决部门，对农民在运用农业机械是遇到的问题进行专业的指导。第三，建设农业机械安全监理和市场监理部门，提高农业机械机器设备的合格率，保证农业机械市场运行的规范性、有效性。

2.2完善教育培养机制，提高农业机械专业化人才素质

现阶段的农机人员大部分都是高中生、中专生，他们没有进行过专业的系统培训，大多靠十几年甚至几十年从业经验的积累。更严重的是，由于日常都忙于繁杂的工作，他们没有时间、没有精力，也没有机会去学习新机器和新知识，因此，他们对农业机械新知识很缺乏。完善教育培训机制，就是要把工作重点放在提高农业机械人才整体素质的提高，对他们进行有针对性的人才培训。国家和当地政府可以定期组织农业机械人员进行集中培训，对他们进行科技知识、新农业器具、农业政策培养，开拓他们的思维、开阔他们的视野。同时，各大高校，特别是农业院校应该加强农业机械化专业的发展，培养一批高素质的农业机械化从业人员。

2.3完善鼓励机制，引导更多的专业人才投身于农业机械化建设

完善鼓励机制，归根结底，就是吸引更多更专业的优秀人才投身到农业建设上来。首先，提高农业机械人才的待遇，通过提高待遇，激励哪些本来没有打算进入到这一行的专业人才进入到农业建设的队伍当中。其次，建立职称制度，通过初级、中级、高级农业机械人员的职称评定，激励人才不断学习新知识、新技术、新器具，同时，将农机人才的选拔纳入到当地人才选拔中，使具有一技之长的专业人员充分发挥自身的主观能动性，增强责任感。最后，评选优秀人才，加大对优秀农业机械人员的表彰奖励力度，评选业务骨干，增强专业人才的影响力，评定出拔尖人才。

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2013年1月19日全省农机工作会在长春召开。会议的主要任务是深入学习贯彻党的十精神，认真落实全国农业机械化工作会议和全省农村、农业工作会议精神，总结交流我省农业机械化发展成效经验，深刻分析农业机械化发展面临的新形势新任务，安排部署2013年重点工作。省农委副主任于文波、省农机局局长成洪、副局长翟延华等领导出席了本次会议，省农机局成洪局长主持会议。

2012年我省农机化呈现了整体推进、持续快速健康发展的良好态势，为增强农业综合生产能力、实现粮食连续增产和农业现代化建设提供了有利保障。2012年，全省农机总动力达到2553万千瓦，拖拉机保有量达到105.54万台。全省农作物耕种收综合水平达到69.6%，高出全国平均水平12.6%个百分点，排全国前十位。新增机械深松面积1502万亩，机械化保护性耕作推广面积450万亩，玉米机收面积1952万亩。农机化作业服务组织和农机户达到106.92万户（个），农机专业合作社新增419个，达到1577个。

会议提出，2013年我省农机化发展的总体思路是：深入学习贯彻党的十精神，以科学发展观为指导，以转变农业机械化发展方式、提高发展质量效益为主线，促进农机农艺融合、农机化信息化融合，着力调整优化农机装备布局结构，着力主攻薄弱环节机械化，着力推广先进适用农机化装备技术，落实完善政策，培育发展主体，壮大人才队伍，强化公共服务，进一步提高农机装备水平、作业水平、科技水平、服务水平和安全水平，努力推动农业机械化科学发展。

主要目标是：全省农机总动力力争超过2800万千瓦；主要农作物耕种收综合机械化水平力争达到73%；水稻机插、水稻机收和玉米机收水平分别达到62%、75%、40%；农机专业合作社发展到2000个。

会议指出，围绕上述工作思路和目标，2013年要扎实做好八个方面工作：一是认真落实农机购置补贴政策。二是深入实施全程农机化工程建设。三是启动实施“农机化提升工程”。四是加快保护性耕作、农机深松等农机化先进技术推广应用。五是大力推进农机社会化服务。六是全面推进农机化质量管理。七是依法强化农机安全监理。八是不断加强农机化系统自身建设。

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锯割工艺主要就是割去损坏零件、下料等。

1.1手锯

1.1.1手锯构造。手锯构造基本包括锯条和锯弓，锯弓包括两种形式，可调式和固定式，一般情况下锯条长都是300mm，厚0.6mm，宽12～13mm；锯齿分为三种规格，包括细、中、粗。鉴定上述三种锯齿规格的时候，基本上都是依据每25mm范围内的锯齿数目，也就是说24～30个齿轮属于细齿锯条；20～22个齿轮属于中齿锯条，14～18个齿轮属于粗齿锯条。细、中、粗三种锯条主要切割对象是：细齿锯条主要就是用来切割比较厚的型钢、厚壁管子、硬度高的钢；中齿锯条主要就是用来切割比较厚的型钢、厚壁管子、中等硬度的钢；粗齿锯条主要就是用来切割低碳钢、铸铁、青铜、锯紫铜、铝等软金属。

1.1.2锯割操作。第一，安装锯条。具备适应程度的锯条来讲，如果过紧或者过松会折断锯条，锯齿尖端向前。第二，夹持工件。工件需要安装在虎钳上，在靠近钳口的位置进行锯割，并且尽可能放置在钳口左侧。第三，锯割操作。在进行锯割的时候，需要关注操作姿势以及锯割的方法。一般情况下，起锯都是从工件前边倾角15°的位置进行切割，然后对平面进行切割。在刚开始起锯的过程中，基本上都是利用手指来限定锯位，起锯也可以使用三角锉。起锯的过程中需要速度缓慢、较小压力、比较短的行程。起锯之后需要扶正锯弓，并且需要恢复锯割的速度，基本上最合适的就是20～40次/min，也就是硬料需要慢一些，软料需要快一些，需要长的行程。在实际割切的时候，工件会发热，此时需要进行冷却，避免出现退火，如果是锯铸铁，不需要加入冷却液。

1.1.3锯割实例。轴类和圆钢零件：在虎钳上放置工件，需要保证具备和工件中心垂直的切割锯条位置，避免出现锯偏问题。如果具备比较大直径工件的时候，想要确保平整的锯口，应该进行分次割切，不仅不会锯片，还会节省力气。锯管子：此时不应该一次锯到底，避免出现锯齿崩缺，需要在锯管内壁的位置上进行小角度转动以后再进行割切。

2锉削工艺在农业机械设备维修中的应用

农业机器设备维修过程中已经开始大量应用锉削工艺。例如，锉修零件、锉削零件等。

2.1锉刀可有把锉刀分为两种，什锦锉和普通锉刀。

2.1.1普通锉刀。依据不同的断面形状可以把其分为五种，一是三角锉，适合使用在锉方孔、平面、60°的内角度上。二是半圆锉，适合使用在锉圆孔、内圆弧面、平面上。三是圆锉，适合使用在锉圆孔、内圆弧面。四是方锉，适合使用在锉方孔、平面。五是平锉，适合使用在凸弧面、外圆面、平面。具备两种锉刀规格：一是，依据长度可以被锉刀分为以下几种：300mm、250mm、150mm、100mm。二是，依据锉齿的粗细可以把其分为以下几种：粗齿锉、极细齿锉、细齿锉、中齿锉。粗齿锉比较适合使用在锉软件舒和余量锉削中，细齿锉比较适合使用在锉硬金属和精加工金属表面；中齿锉适合使用在粗加工以后；极细齿锉适合进行最后的表面打光。

2.1.2什锦锉（整形锉）。相比较普通锉来说，什锦锉比较小，分为以下几种，6把、8把、10把、12把等，具有与普通锉相同的断面形状，但是也有不同部分，果断面是平行四边形、菱形以及椭圆形等。这种锉比较适合使用在普通锉，不适合进行加工或者精密加工的工件中。

2.2锉削操作

2.2.1锉刀的握法。一般来说，都是左手手掌压在锉刀前端、右手握锉柄，必要的时候也可以适当的利用左手半握拳的形式来拿住锉刀前端。

2.2.2锉削的姿势。需要具备适当高度夹持工件，主要就是方便进行操作；在进行锉削的时候，需要保证平稳推锉、平正掌锉，配合好自身姿势，用力得当的两手推锉，进行回程的时候不可以用力；防止锉削表面出现凹凸不平的现象，需要重迭交叉运行锉刀。依据实际加工需求和加工面大小，可以使用三种方式进行加工，移锉法、交叉锉法、推锉法。

2.2.3锉削起步。在开始进行锉削的时候，需要把身体适当前倾大约10°，当锉刀大概运行到自身1/3的时候，需要前倾15°。在实际进行锉削的时候，需要严格要求体能，特别是在进行粗锉的时候，会大量消耗体力，因此，需要正确了解锉削的精度和速度。刚开始进行出锉的时候，需要利用自身力量来保证锉刀向前运动。

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粗放发展———杭州市机械工业的最大障碍

杭州市机械工业从发展方式看，偏于粗放。其突出表现之一是投资外延倾向明显。与蓬勃发展的趋同化的工业园区以及持续翻番的产能相比，研发能力的成长明显偏慢，杭州市机械工业经济增长方式转变不快。自主创新技术不多，这导致杭州市机械企业在市场竞争中处于劣势。面对日趋激烈的国际市场竞争态势，加强自主创新，增强机械工业核心竞争力是当前机械工业发展的核心任务。机械行业与发达国家的同行相比，现代制造服务业发展不快，成为软肋和短腿；单位产出的能耗和钢材消耗下降缓慢。固定资产投资增长导致产能扩张过猛，这说明杭州市机械工业的增长依然依赖投入的增加，而投入的经济效益改善还不明显。现有的产品结构和产能结构与市场的需求存在差距。高端“吃不了”、低端“吃不饱”，矛盾非常尖锐：高端装备亟待加快发展，但自主创新条件不完全成熟；自主创新的舆论环境虽有改善，但在市场实践中，自主创新的高端装备“不好”、“不用”“、不管”的现象仍很严重。此外，从机械工业自身看，加快高端装备自主创新的困难也有很多：自主创新虽然日益紧迫，但创新能力和经验明显不足。此前的高速发展，从技术支撑角度看，以消化吸收引进技术为主，但时移势易，继续实施跟进发展策略日见艰难。今后的产业升级必须更多地依赖于集成创新和原始创新，尤其是集成创新，但目前自主创新的能力和经验薄弱。整个产业自主创新能力和资源整合能力薄弱。从组织结构看，重大装备的主机企业不够强大，不具备与“巨无霸”型的用户企业平等对话的地位。而配套企业的专业化水平与发达国家相比差距更大；与主机相比，基础技术、关键零部件、特种优质材料的发展更加滞后，对行业发展的瓶颈制约越来越严重。同时，缺少世界级的“精、特、专”小巨人企业，整个产业的核心技术水平、自主创新能力和资源整合能力薄弱。人员素质与自主创新需求不匹配。自主创新是系统工程，事关企业生产经营的全过程，不但需要高水平的研发人员，而且需要高技能的技师和高素质的经营管理人才。缺乏高水平研发人员，也缺乏技术工人，并且机械工人的职业精神、创新能力与企业的发展不匹配。

加快杭州机械工业改造提升的对策建议

⒈优化布局、集群发展，提升机械工业竞争力严格按照《杭州市产业发展导向目录》有关产业投资强度、容积率、产值能耗和产值水耗等准入标准和空间布局指引的要求，引导机械企业产业集聚，落实节能减排，强化土地集约利用，提高土地利用效率和产出水平。坚持“集聚、集约、集群”的原则，加大杭氧等市区重点机械企业及其配套企业向三大国家级开发区和钱江经济开发区—余杭经济开发区—大江东区域(包括江东工业园区、临江工业园区和江东市本级区块)开发区和工业园区以及临安杭资工业企业搬迁区块集聚。形成产业集中度较高的强大产业链，提高重大设备成套能力。加快引导企业集聚发展，健全产业协作体系。推进杭州装备制造、萧山汽配、桐庐发电设备、临安装备制造等特色块状经济向现代产业集群转变。

⒉实施科技创新提升工程，促进企业向创新制造跨越大力实施科技创新提升工程，着力提高企业自主创新能力。进一步扩大市、区(县)两级财政对技术创新的资助规模，推进自主创新向广度和深度发展，引导机械企业在核心技术、自主品牌、自主知识产权方面取得突破。推进关键零部件自主化、主机国产化，通过加深自主化程度提高附加值和发展主导权。依托中科院、浙大、浙工大、中国机械科学研究院浙江分院、浙江省机电设计研究院等机构研发力量，发挥杭州市机械装备制造技术创新服务平台作用，完善区域创新体系，推进以企业为主体的产学研合作。充分发挥“龙头企业、行业技术研发中心”在创新制造中的科技支撑作用。发挥杭氧、万向等龙头企业国家级技术中心、工程中心、工程实验室作用，提升企业产品开发、制造、实验、检测能力。⒊推动制造服务业发展，引导企业向“微笑曲线”的高端突破出台财政政策，引导机械企业发展现代制造服务业，引导企业向“微笑曲线”的高端发展，加强客户导向的营销与服务。从“卖设备”向“卖设备、卖技术、卖管理、卖服务”的转化，努力实现大型企业集团的现代制造服务收入占销售收入的比重达到20%以上。在工业园区搭建公共技术、公共信息、人才培训、国际交流四大工业设计产业服务平台，充分发挥机械制造业和工业设计的基础和优势，聚集人才和有行业影响力的工业设计公司，成为工业设计创新孵化基地、产业化研究基地和人才培养交流基地。大力发展再制造业，运用高科技对机电产品进行专业化修复或升级改造，在推动汽车零部件再制造产业化的同时，推动工程机械、机床等产品再制造，提高技术水平，扩大推广应用。

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智能工业，是指依托泛在技术的计算模式、移动通信等信息技术，将具有环境感知能力的各类终端不断融入到工业生产的各个环节的新型工业生产方式。通过传统工业向智能工业的转变，能够大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗。

如今智能工业还在迅猛的发展阶段，还没有形成对社会生产、社会生活形成颠覆性的影响力，而这不妨碍我们对未来前景的描绘与憧憬。在不久的将来，在花园般的城市里，一座座无人值守的智能工厂掩映其间，没有工人忙碌的身影，只有智能机器在尽职尽责地负责日常运作；没有庞大的操作与监控中心，通过无线网络与可靠稳固的云计算数据中心互联，人们可以随时接入云端智能工厂对生产线进行必要管理；没上下班的拥堵，倒是时时可见公园里边享受美景边通过智能设备处理工作的人们，或者人们在家里使用电视的频道切换，通过语音和手势对生产程序进行操控……

这样的未来并非遥遥无期，随着风头正劲的智能工业向未来全速开进，这样的未来已经是触手可及。

智能工业的实现是基于物联网技术的渗透和应用，并与未来先进制造技术相结合，形成新的智能化的制造体系。智能工业的关键技术在于物联网技术。融合了智能传感器智能仪表/执行器、互联网络（物联网）、智能控制系统、云计算（云端智能工厂）、智能接入终端等技术的智能工业，从广义上来讲将覆盖智能交通、智能电网、智能家居等多个智能产业领域。

18世纪，英国人瓦特发明了蒸汽机，引发了第一次工业革命，开创了以机器代替手工工具的时代。人类从此进入了工业时代。1870年以后，科学技术的发展突飞猛进，各种新技术、新发明层出不穷，并被迅速应用于工业生产，大大促进了经济的发展。这就是第二次工业革命。

第一次工业革命的荣光早已远去，然而在这个时代的我们，正在见证一个时代的勃兴，正站在风起云涌的历史节点上。

工信部的《“十二五”物联网发展规划》，让智能工业产业大发展呼之欲出，全国各大工控纷纷组建智能工业产业联盟和智能工业研究中心，进一步揭示了智能工业产业在我国未来社会经济结构中的重要地位。

未来十年，“智能工业”将引爆整个人类社会的创新与变革。据业内人士分析，智能工业的的作用与影响可以媲美人类历史上的历次工业革命。智能工业，将为工业乃至我们的生活注入更多的智慧，实现“智慧工业”、“智慧城市”、“智慧地球”的神奇梦想。

百年智能工业

智能工业之所以能够成为未来的历史主流，得益于近百年的积淀。

智能工业的历史始于1936年，那一年，年仅24岁的英国数学家图灵首次提出了著名的图灵机模式，这应被视为智能机械设计最早的思想火花。

1938年，德国青年工程师Zuse研制成了第一台累计数学计算器Z-1，并于1945年发明了Planka.kel程序语言。

1946年美国科学家J.W.毛克来等人研制成功了世界上第一台电子数字计算器ENIAC。美国数学家N.温纳尔控制论的创立，美国数学家C.E.香农信息论的创立都为智能机械的出现和发展作出了杰出的贡献。

世界上第一台智能工业机械于1962年诞生在美国，比日本起步至少要早五六年。经过30多年的发展，美国现已成为世界上的智能机械强国之一，在智能制造方面基础雄厚、技术先进。

第二次世界大战后，日本的劳动力本来就紧张，而高速度的经济发展更加剧了劳动力严重不足的困难。为此，日本在1967年由川崎重工业公司从美国Unimation公司引进智能机械及其技术，建立起生产车间，并于1968年试制出第一台川崎的“尤尼曼特”智能机械。

日本产业智能机械工业会常务理事米本完二的说法：“日本智能机械的发展经过了60年代的摇篮期，70年代的实用期，到80年代进人普及提高期。”并正式把1980年定为“产业智能机械的普及元年”，开始在各个领域内广泛推广使用智能机械。

虽然美国领先一步，但是日本的智能工业后来居上，并在工业生产的应用上及智能机械制造业上很快超过了美国，产品在国际市场上形成了较强的竞争力。

当然，美国作为智能工业机械的创始国，始终保有强大的原创力和竞争力，在国际上一直处于领先地位。制造、使用智能机械使日本增强了国力，获得了很大的利益，使得美、英、法等许多国家不得不加大研发力度，奋起直追。

智能工业在中国

中国智能工业起步较晚，自上世纪八十年代开始科技攻关以来，至今已经走过了三十多年的历程。应该说，我国智能工业的取得的成绩还是可观的，特别是近十年来，不仅相关市场日趋成熟、应用的广度和深度得到进一步提高，在核心技术上也有所突破。总的来说，我国智能工业产业仍处于由自动化向智能化发展的初级阶段，一些行业甚至连基本的装备自动化都没有完成，仍存在一些需要改进的问题与较大的提升空间。

在我国振兴装备制造业战略的推动和相关产业培育初见成效的情况下，我国智能装备制造的市场已日趋成熟，正日益成为新的经济增长点。据了解，目前，我国工业自动化控制系统和仪器仪表、数控机床、工业机器人及其系统等部分智能制造装备产业领域销售收入早已突破3000亿元，而这一数字还在持续攀升中。

市场持续增长的另一面，是应用的广度和深度的提高。目前，智能机械和智能系统的应用范围已不限于工业，还用于能源、交通运输业、海洋和深空探测以及农业、林业、原子能工业、医疗、福利等事业中。

总投资将超过4万亿元的智能电网建设将是中国电网未来十年发展的主要方向，智能系统的应用是智能电网的最大特点；在2008年北京奥运会前夕，数条地铁新线路相继开通，习惯于上班高峰挤地铁、公交的上班族对此带来的变化印象深刻，这其中就有智能工业的大量应用，在智能系统控制下，设备运行非常稳定，地铁系统的节能等各方面的优越性显著提高；随着GPS、3G技术的普及，汽车驾驶自动化和智能化得到了推进，2008年2月，我国第一款自主研发的V型12缸发动机在中国第一汽车集团公司技术中心成功点火，意味着中国初步掌握了顶级轿车发动机的研发技术。

智能机械的应用在海洋和深空探测中的作用也越来越重要。国家 863”计划研制的 6000 米水下无缆自治机器人系统先后两次出海，获得了海底锰结核分布的珍贵资料，使我国成为世界上少数几个具有深海探测能力的国家之一，为我国在争取公海海域优先开采权作出了贡献；在“嫦娥工程”探月工程论证和关键技术的攻关中，首先应用机器人登陆月球，完成了一些对月球进行考察、分析、取样的工作。深空探测领域方面；模拟了科学家在地面操作太空机器人的行动“机器人遥控操作系统”，也在深空探测领域大放异彩。

目前，我国智能工业产业仍处于由自动化向智能化发展的初级阶段，作为一个正在培育和成长的新兴产业，我国智能制造装备产业仍存在一些突出问题。产业底子薄、市场份额低、核心技术有待突破是目前产业存在的主要问题。具有国际竞争力的骨干企业未成气候，产业规模小，产业组织结构小、散、弱；尽管目前我国智能工业的市场的份额在持续增长，民族企业还是很难有更多的机会，因为大的市场早已为国际智能工业巨头所占据；新型传感、先进控制等核心技术受制于人，技术创新能力较差。

除了智能工业产业自身存在的问题外，信息网络基础设施落后也严重限制了智能工业的发展。以云计算为例，云计算需要高速的宽带网络支撑传输高容量的数据，低速的网络带宽将会影响云计算应用和推广，而云计算是智能工厂的重要组成部分，没有“给力”的云计算，则关于智能工厂的构建无法实现；物联网的应用需要大量IP地址，如不能推动IPv6全面商用，也将拖累新技术的创新和应用；3G移动通信的速率、稳定性和资费相对于产业发展，都还有不小的差距，将对移动电子商务等产业的发展产生影响，未来类似智能车载系统等更丰富的智能应用都需要宽带、泛在与融合的信息基础设施作为支撑。

基于我国目前智能工业的现状，我国智能产业技术发展的主要任务是软硬件搭配，着力推动产业网络化、控制软件模块化方面的发展。

民族企业初显峥嵘

中国智能工业产业起步晚，核心技术基础薄弱，然而就是在这样的情况下，中国智能工业还是走出了自己的一方天地，在机器人及高端数控机床等领域，均有一批民族智能工业企业初显峥嵘。

沈阳新松机器人自动化股份有限公司，一家以中国机器人之父蒋新松院士命名的高科技公司，一直以来着力于原始研发和科研攻关。在民族智能工业企业普遍还停留在在简单修改、简单模仿的情况下，新松的科研精神显得尤为难能可贵，某种程度上可以说代表着中国机器人新的发展方向。目前，新松公司产业链覆盖工业机器人、智能物流、自动化成套装备、洁净装备、激光技术装备、轨道交通、节能环保装备、能源装备、特种装备及智能服务机器人等领域，呈线产业群组化发展，形成了以独有技术、核心零部件、领先产品及完整的行业系统解决方案为一体的完整产业链。与国内同行相比，新松公司在智能工业领域的探索走得更远，不仅立足国内，还向欧、美、亚洲等十多个国家和地区输出先进的产品及服务。

依托“863计划”，哈工大机器人多年来也积极致力于机器人的研发，目前正努力实现科研成果的产业化；另外，广州数控等一大批实力型厂商也在各自优势领域全力向工业机器人系统拓展。

积极开发自主产品是机器人产业未来的主流发展方向，但是我们也应该看到，细分的市场为其他的产业发展模式同样提供了空间。从机器人产业自身的特点看，市场需求有多样化、碎片化的特点。面对不同行业、不同工作环境、不同标准下的工作和服务，批量生产的机器人需要根据客户的实际情况进行定制性改动。国内一些新兴机器人公司采取“分步走”策略，根据客户需求，针对某一局部或单一环节进行自动化系统研发，可以用机器运作的部分就先用机器人去替代。佛山市利迅达机器人系统有限公司就是一个典型。该公司从国外著名生产商或者国内规模较大的生产商处购买通用机器人，公司研发人员根据订购企业的需求开发相关系统，进行“二次研发”。目前，该公司开发的系统可替代人工进行打磨、抛光、焊接、搬运、压铸等生产环节。据了解，类似利迅达这样经营范围登记“机器人装备”的中小企业仅在佛山就多达20余家，产业空间仍有值得挖掘的潜力，值得关注。

除了机器人，高端数控机床则是智能工业制造的又一重要战线，在这一战线上，中国企业成绩斐然，甚至在核心技术领域，也取得了能够比肩国际水平的突破。

被业界称为世界三大顶级高端冲压装备制造商之一的济南二机床，开发了每分钟冲压15件大型汽车覆盖件的全自动冲压生产线，打破了此前由国外企业保持的每分钟12件的世界纪录，这不仅改写了中国机床工业不能为汽车工业提供最先进设备的历史，也令世界汽车制造行业对汽车高端冲压装备的选用格局发生了逆转，在世界行业领域取得了中国企业的话语权。

沈阳机床集团自主研发的飞阳数控系统安装在广东、辽宁企业的400多台高、中档数控机床上，自2011年运行以来性能稳定可靠，解决了外国“大脑”指挥中国数控机床的“体、脑”分离的弊端，使核心部件不再依赖国外厂商的控制和垄断，而且缩小了与世界先进水平的差距。

重庆机床集团的国家科技重大专项“模块化高速、精密、大型数控滚齿机”产品Y31200CNC6和Y31320CNC6大型高档数控滚齿机，以YKX39320为代表的高速、精密、大型数控铣齿机，都具备了与欧美顶级机床生产商同台较量的实力，填补了国内空白。

各地有关部门对智能工业表现出的兴趣和支持，也将进一步促进中国智能工业制造企业以及相关产业集群的成长繁荣。

中国（常州）智能制造装备工业设计中心日前在常州市创意产业基地签约成立，该中心的成立旨在提高中国工业设计的自主创新能力、支持工业设计创新成果产业化。

“非常高兴看到重大智能制造装备和工业设计在常州实现了结合。”中国工业设计协会会长朱焘认为，“这是促进工业转型升级，实现创新可持续发展的一次重要实践。”

智能工业2013

自1983年被列入“七五”规划以来，智能工业制造一直受到国家有关政策的扶持。今年3月，发改委、财政部、工信部共同《关于组织实施2013年智能制造装备发展专项的通知》，扶持力度和政策深度均有所增强，预示着我国智能工业进入了一个新的发展阶段。

通知要求继续组织实施智能制造装备发展专项，重点支持数字化车间、智能测控系统与装备的研发应用以及智能制造系统在典型领域的示范应用项目。

据悉，今年专项支持的主要内容之一为数字化车间，旨在推进智能制造系统创新产品在机械制造、纺织、印刷、生物制药、复合材料等领域的应用和系统集成，提升制造智能化水平。支持的内容还包括智能测控装置的研发与创新，具体涉及工业自动化仪表与控制系统、工业机器人及其关键部件等核心智能测控装备在机械加工、汽车、流程制造领域的示范应用和产业化。

除了政策的推动外，国际、国内产业的严峻形势，也决定了智能工业是我国必须产业升级转型的重要方向。

国际局势上，随着2012年欧美债务危机持续升级，在国际贸易和全球实体经济遭受的冲击仍在延续的情况下，各国均加大了制造业创新投入并重新布局，以图在新一轮竞争占据优势。奥巴马在2012年1月24日《国情咨文》中强调美国需要重振制造业，随后又提议拨款10亿美元设立全美制造业创新网络。当年8月16日，美国政府宣布将在俄亥俄州建立一所由政府部门和私营部门共同出资的制造业创新研究所，随后制定了促进制造业创新的税收、外贸以及投资等优惠政策。奥巴马喊出“把制造业搬回美国去”的口号，并非心血来潮之举，以美国为代表的发达国家通过制造业创新重振经济增长的方式将给我国发展带来严峻考验，因此必须加快制造业转型升级的步伐。

国内看来，传统工业化向新型工业化道路的转变已经刻不容缓。一方面，在低迷的全球经济局势下，2012年我国工业经济增速小幅回落，企业效益下滑，经济发展中长期存在的一些结构性问题和矛盾日益突出，转变产业发展方式和调整产业结构亟需取得实质性突破；另一方面，我国城镇化进程日益加快，而部分地区工业化进程落后于城镇化进程，信息化与工业化融合尚待进一步深化，产业结构亟待变革，以期形成城市管理和产业发展的良性互动格局。截止到2011年全国城镇人口达到6.91亿，城镇化率首次突破50%关口，达到了51.27%，未来我国的城镇化速度还将进一步加快，这就要求以智能工业为代表和推动力的“两化”进程要进一步加快。

因此，面对当前形势，加快“两化”深度融合进程、以信息化引领生产方式变革、重塑信息化时代国家制造业竞争的新优势成为我国未来产业发展的必然选择。

业内人士分析指出，基于政策推动以及国际、国内产业形势的必然要求，信息化带动工业化、以工业化促进信息化的“两化”融合的需求在我国工业转型中将更加强烈，企业推进“两化”深度融合的积极性更高，智能工业成为行业发展新方向，“两化”融合将在广度和深度两个方向上加快发展。

据预测，2013年，中国智能工业将在新一轮技术创新中不断取得新突破，信息网络、智能制造、新能源和新材料等领域均有望实现新发展。工业生产组织体系将在以智能装备、工具软件和管理系统的普及为前提的的信息化的推进中实现重构，数字化工厂和智能工业初步发展，基于信息技术的新生产方式将成为工业企业增强市场控制力、提高产品附加值、获取竞争优势的重要手段。

2013年，以智能制造、智能设计、智能管理、智能运营和智能决策为典型特征的智能工业将成为行业发展新方向。备受瞩目的3D打印技术将开始应用在工业设计、数码产品开模等领域。以精密化、柔性化、智能化著称，集软件应用开发等先进技术于一体的工业机器人预计将从2012年的6.1万台增长到7.5万台，其应用领域也将更为广泛。工业各行业将更加重视基于网络、面向产品全生命周期的虚拟制造、网络化制造、敏捷制造等新型制造模式。智能工业的发展不仅能够推动工业技术根本革新和多领域技术集成，以知识管理为核心的新管理观念也将在这一进程中形成，从而引发产业组织模式革命性创新。

智能工业的“十二五”

工业和信息化部装备工业司副司长李东曾表示，高端装备制造业是国家“十二五”规划提出的战略性新兴产业七大领域之一，其中智能制造装备是高端装备制造业的重点方向之一。

今年年初的《智能制造装备产业“十二五”发展路线图》明确提到，在“十二五”期间将突破九大关键智能基础共性技术、推进八项智能测控装置与部件的研发和产业化、提升八类重大智能制造装备集成创新能力和促进在国民经济六大重点领域的示范应用推广。同时，将围绕关键智能基础共性技术、核心智能测控装置与部件、重大智能制造成套装备和重点应用示范领域四大方向进行重点攻坚：

在关键智能基础共性技术方面，将围绕感知、决策和执行等智能功能的实现，针对测控装置、部件和重大智能制造成套装备的开发和应用，突破新型传感原理和工艺、高精度运动控制、高可靠智能控制、工业通信网络安全、健康维护诊断等一批共性、基础关键智能技术，为实现制造装备和制造过程的智能化提供技术支撑。

在核心智能测控装置与部件方面，将围绕重大智能制造成套装备研发以及智能制造技术的推广应用，开发机器人、感知系统、智能仪表等典型的智能测控装置和部件并实现产业化。在充分利用现有技术和产品的基础上，进一步实现智能化、网络化，形成对智能制造装备产业发展的有力支撑。

在重大智能制造成套装备方面，将突出制造业所需装备，针对石油化工、冶金、建材、机械加工、食品加工、纺织、造纸印刷等制造业生产过程数字化、柔性化、智能化的需要，发挥产学研用相结合的创新机制，依托有明确需求的用户，组织“产、学、研、用”共同参与的创新团队，推动软硬件在数控/工业控制装备中的应用与推广，通过集成创新，开发一批标志性的重大智能制造成套装备，保障产业转型升级。并结合国家重大工程建设，推进示范应用，加快产业化。

在重点应用示范领域方面，将根据我国智能制造技术和智能测控装置的发展水平，立足制造业，在“十二五”期间重点选择在电力、节能环保、农业、资源开采、国防军工等国民经济重点领域推广应用，分步骤、分层次开展应用示范，形成通用性、标准化、知识产权的应用平台，加快推进产业、技术与应用协同发展。

装备工业司副司长说，智能专用装备主要包括大型智能工程机械、高效农业机械、智能印刷机械、自动化纺织机械、环保机械、煤炭机械、冶金机械等各类专用装备，实现各种制造过程自动化、智能化、精义化，带动整体智能装备水平的提升。

工业和信息化部装备工业司副司长李东指出，改造提升制造业、加快培育战略新兴产业是国家“十二五”规划中明确的重要任务。实现由主要依靠规模增长的传统工业化道路向主要依靠技术进步和可持续发展的新型工业化道路转变，调整优化技术结构、组织结构、布局结构和行业结构，成为转变工业发展方式的核心工作。

结语

虽然，前文中描述的未来似乎还很遥远，但是智能工业已经在不知不觉地渗透进我们生活的点点滴滴，并潜移默化地改变着我们的生活，并且以锐不可当的创新引擎胁裹着时代向未来前进。

对于正在转型的中国来说，智能工业不仅是具有未来的长远意义，更具有重要的现实意义，在产业的转型升级、结构调整中，以智能工业的发展为动力、为着力点带动转型成为必然的选择。