智能裝備（Intelligent equipment），指具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，它是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。中國重點(diǎn)推進(jìn)高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備，自動(dòng)化成套生產(chǎn)線，智能控制系統(tǒng)，精密和智能儀器儀表與試驗(yàn)設(shè)備，關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、元器件及通用部件，智能專用裝備的發(fā)展。

智能裝備簡介

智能制造裝備的定義是：具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，它是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。

重點(diǎn)推進(jìn)高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備，自動(dòng)化成套生產(chǎn)線，智能控制系統(tǒng)，精密和智能儀器儀表與試驗(yàn)設(shè)備，關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、元器件及通用部件，智能專用裝備的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化、智能化、精密化、綠色化，帶動(dòng)工業(yè)整體技術(shù)水平的提升。

例如，在精密和智能儀器儀表與試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，要針對(duì)生物、節(jié)能環(huán)保、石油化工等產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，重點(diǎn)發(fā)展智能化壓力、流量、物位、成分、材料、力學(xué)性能等精密儀器儀表和科學(xué)儀器及環(huán)境、安全和國防特種檢測(cè)儀器。

在關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、元器件及通用部件領(lǐng)域，要重點(diǎn)發(fā)展高參數(shù)、高精密和高可靠性軸承、液壓/氣動(dòng)/密封元件、齒輪傳動(dòng)裝置及大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具等。

在智能專用裝備領(lǐng)域，要重點(diǎn)發(fā)展新一代大型電力和電網(wǎng)裝備，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，全斷面掘進(jìn)機(jī)、快速集成柔性施工裝備等智能化大型施工機(jī)械，以及大型先進(jìn)高效智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械等。

此外，還要以大飛機(jī)、支線飛機(jī)及通用飛機(jī)為應(yīng)用對(duì)象，采用飛機(jī)制造、機(jī)床制造和材料生產(chǎn)企業(yè)相結(jié)合，重點(diǎn)發(fā)展復(fù)合材料制備裝備、自動(dòng)輔帶/輔絲設(shè)備、構(gòu)件加工機(jī)床、超聲加工/高壓水切割設(shè)備等。

智能裝備發(fā)展方向

工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)司副司長李東在2011年國際現(xiàn)代工廠/過程自動(dòng)化技術(shù)與裝備展覽會(huì)上表示，高端裝備制造業(yè)是國家“十二五”規(guī)劃提出的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)七大領(lǐng)域之一，其中智能制造裝備是高端裝備制造業(yè)的重點(diǎn)方向之一。

李東說，改造提升制造業(yè)、加快培育戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)是國家“十二五”規(guī)劃中明確的重要任務(wù)。實(shí)現(xiàn)由主要依靠規(guī)模增長的傳統(tǒng)工業(yè)化道路向主要依靠技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展的新型工業(yè)化道路轉(zhuǎn)變，調(diào)整優(yōu)化技術(shù)結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)、布局結(jié)構(gòu)和行業(yè)結(jié)構(gòu)，成為轉(zhuǎn)變工業(yè)發(fā)展方式的核心工作。

面向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，重點(diǎn)推進(jìn)智能儀表裝備、智能裝備等四大類產(chǎn)品，其中智能專用裝備主要包括大型智能工程機(jī)械、高效農(nóng)業(yè)機(jī)械、智能印刷機(jī)械、自動(dòng)化紡織機(jī)械、環(huán)保機(jī)械、煤炭機(jī)械、冶金機(jī)械等各類專用裝備，實(shí)現(xiàn)各種制造過程自動(dòng)化、智能化、精義化，帶動(dòng)整體智能裝備水平的提升。

智能裝備的組成及關(guān)鍵技術(shù)解析

智能制造是以智能技術(shù)為代表的技術(shù)為指導(dǎo)的先進(jìn)制造，包括智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動(dòng)化為特征的先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用，涉及制造過程中的設(shè)計(jì)、工藝、裝備（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化、控制、軟件、集成）和管理。

智能制造核心是制造，本質(zhì)是先進(jìn)制造，基礎(chǔ)是數(shù)字化，趨勢(shì)是（人工）智能，靈魂和難點(diǎn)是工藝，載體（外在表現(xiàn)形式）是智能裝備，精神表現(xiàn)形式（內(nèi)在表現(xiàn)形式）是軟件。

智能裝備的組成

一個(gè)智能裝備大概由感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)組成。

智能感知系統(tǒng)

感知是智能的輸入和起點(diǎn)，也是智能發(fā)揮作用的基礎(chǔ)。感知系統(tǒng)模擬智能體的視覺、聽覺、觸覺等等。注意智能裝備不是完全仿真人類的智能，而是參考人類的智能去解決實(shí)際問題，因此會(huì)有所拓展，會(huì)發(fā)展各種超越人類感知能力的傳感器，比如超聲、紅外……目前感知系統(tǒng)是智能裝備高速發(fā)展的一個(gè)方向，更新更高精度的傳感器是研究學(xué)者和業(yè)界不懈的追求目標(biāo)。智能裝備常用的傳感器有：視覺傳感器（如攝像頭）、距離傳感器（如激光測(cè)距儀）、射頻識(shí)別RFID傳感器、聲音傳感器、觸覺傳感器等等。

機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)

裝備的執(zhí)行系統(tǒng)，也就是機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)械工具的進(jìn)一步延伸?，F(xiàn)階段的裝備機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)，是包括產(chǎn)生特定運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)等驅(qū)動(dòng)設(shè)備。

通過裝備執(zhí)行系統(tǒng)，可以進(jìn)行高于人類的高精度、高穩(wěn)定性的操作。

目前執(zhí)行系統(tǒng)最需要突破的是各類能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能的末端執(zhí)行器，由于需要和大量的感知傳感器配合交互，且期望尺寸較小，末端執(zhí)行器的研制是集成商最關(guān)注的方向。

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是智能發(fā)揮作用的橋梁?？刂葡到y(tǒng)可以使執(zhí)行系統(tǒng)按照給定的指令進(jìn)行復(fù)雜的操作。使人類從繁瑣的人機(jī)交互中脫離從來，極大的提高了效率和降低了出錯(cuò)的可能性。

控制系統(tǒng)為智能提供了基礎(chǔ)，通過感知系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制為裝備提供了初級(jí)的“智能”。

工業(yè)上用的精密控制，除了各種感知技術(shù)外，主要依靠計(jì)算機(jī)的計(jì)算、存儲(chǔ)能力，在已知的抽象和邏輯（算法）下，為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供“智能”的指令。

智能決策系統(tǒng)

決策系統(tǒng)使真正的智能。決策系統(tǒng)根據(jù)各種感知系統(tǒng)收集的信息，進(jìn)行復(fù)雜的決策計(jì)算，優(yōu)化出合理的指令，指揮控制系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)，從而最終實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的智能行為。智能決策系統(tǒng)是目前智能裝備發(fā)展的瓶頸，目前工業(yè)領(lǐng)域事實(shí)上還沒有好的通用解決方案。

智能裝備的關(guān)鍵技術(shù)

智能裝備的關(guān)鍵技術(shù)非常多，涉及應(yīng)用工藝、執(zhí)行、傳感、控制、集成各方面，每一方面都有廣闊的研究空間，每一領(lǐng)域都有涉及軟硬件的關(guān)鍵技術(shù)。

以本課題組涉及的關(guān)鍵技術(shù)為例，如下圖所示，需要工藝研究、機(jī)械設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)、控制軟件、視覺檢測(cè)、測(cè)量、軟件開發(fā)等各專業(yè)的知識(shí)。

智能裝備對(duì)復(fù)合型人才的需求

智能裝備的研發(fā)，迫切需要懂工藝、機(jī)械、控制、軟件的復(fù)合型人才。然而據(jù)《人民日?qǐng)?bào)》在廣州和深圳、青島和濰坊、長沙和株洲等三省六市詳細(xì)調(diào)查100家企業(yè)，真切地感受到了制造業(yè)企業(yè)面臨人才的“三難”問題，我國的技術(shù)人才需求缺口正越來越大。

其中有一條就是：復(fù)合型人才匱乏?！岸に嚨牟欢浖?，懂軟件的又不懂工藝。”

目前高校的專業(yè)劃分條塊分割比較明顯，比如軟件往往劃歸計(jì)算機(jī)學(xué)院，機(jī)械和工藝屬于機(jī)電學(xué)院，控制屬于電子信息工程學(xué)院。而退一步，即使機(jī)電學(xué)院，往往機(jī)械和工藝屬于機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè)，控制屬于機(jī)電工程專業(yè)。這種傳統(tǒng)專業(yè)劃分的現(xiàn)狀為智能裝備研發(fā)人才的培養(yǎng)帶來極大的困難。而缺乏復(fù)合型專業(yè)老師，即使一窩蜂上了所謂智能制造專業(yè)，也不過是新瓶裝舊酒。