工程机械产品智能化的技术选择

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随着信息技术与工业技术的高度融合，网络、计算机技术、信息技术、软件与自动化技术的深度交织产生新的价值模型，在制造领域，这种资源、信息、物品和人相互关联的“虚拟网络-实体物理系统”，被称为“工业4.0”。

基于“工业4.0”的智能化技术

美国于2011年6月和2012年2月相继启动了《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》，实施“再工业化”；德国政府确定的面向2020年的国家战略，在2013年4月的汉诺威工业博览会上《实施“工业4.0”战略建议书》；而我国政府也提出了《中国制造2025》的战略。

其实，对于工程机械来说，工业4.0最重要的是分散生产，要完成三个阶段的转变。一是生产由集中向分散的转变，二是产品由大规模趋同性生产向规模化定制生产转变，三是由客户导向向客户全程参与的转变。这三个过程和以往我国的工业发展的理念不同，未来要发生彻底改变。

将工业4.0的理念放到工程机械行业，就是把虚拟网络和产品的设计、制造、使用、维修连接起来，贯穿产品的全生命周期。简而言之就是利用数字网络进行数字化和一体化生产。

我国工程机械产业发展现状

我国工程机械行业技术创新能力比较强，但同时也存在着很多问题。比如说，对工程机械产业来说，现在主要的问题是主配分离，造成关键零部件缺失。另一个主要问题是过度竞争，造成基础研究不足，产业战略规划滞后。在工程机械产品方面，最主要的问题是关键零部件缺失。造成这个问题的原因是我们的基础研究做得不足，最终导致的结果是产品和市场机制不够健全。

以挖掘机为例，主机要达到一种性能，需要对液压泵和阀提出怎样的设计要求？国内制造商没有做过这方面的研究。因此，我们的产品载荷性能差、匹配不合理、作业效率低、关键零部件依赖进口。从技术现状来讲，我国工业生产目前处在全球产业的中低端，在达到工业4.0之前，我们必须把工业2.0和3.0的课补上，最后才能够实现真正的工业4.0。因此，从技术现状来看，中国工程机械产业实现工业4.0的路径首先应该是数字化。利用数字化技术，快速解决产品性能的障碍，是中国工程机械产业智能化发展的必修课。

产品智能化关键：一体化设计

提高工程机械产品的技术，包括开发新产品，最终目的是产品质量的提升。产品质量提升技术的难题可以归结为：多工况（动态性），多能态（机电液），难量化（参数耦合）对待以上难题，一般情况下是按照保守系统，把载荷和干扰作为外部载荷看待，这种方式行不通，我们应该建立一个包括载荷和干扰在内的半开放的系统，从理论上构成更加复杂的、合理的系统，这样就形成了机、电、液一体化设计的概念。

10年前我们做了针对挖掘机的工程研发，如今已基本做完。这个评价系统可以将挖掘机所有的参数放进去进行评价。评价之后，挖掘机结构件上所有的能量分布都可以看到，阀的开口可以随便设计。目前已经向一些有关企业提供了类似的定制化的平台。我们计划设计开发一个平台，能够进行整机和部件、部件与部件之间的匹配，包括进行未来的系列化研究、产品研究、标准化研究、载荷谱构建等。通过简单的虚拟样机和真实物理实验交互，实现所有整机和部件参数的表达，以及智能化的提升。