工程机械智能化技术

随着科学技术的发展，智能化已经成为工程机械发展的主流趋势。而且，智能化在各个领域也得到了较为广泛的应用，不仅可以有效提高工作效率，还可以降低成本。工程机械行业是为国家基础建设提供技术装备的战略性产业，同时也是装备制造业中最重要的子行业，属于国家重点鼓励发展的领域之一，其制造技术的发展能够充分带动装备制造业产业升级和技术进步，是国家综合实力的集中体现。同时，工程机械面对市场经济、参与全球竞争，先进的制造技术已成为企业的核心竞争力。由此可见，我国工程机械行业走智能化之路已经迫在眉睫。

智能化装备行业的现状

智能化制造技术以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高产品对动态多变市场的适应能力和竞争力为目标。智能化制造技术不局限于制造工艺，而是覆盖了市场分析、生产管理、加工和装配、销售、维修、服务，以及回收再生的全过程。智能化制造强调技术、人、管理和信息的四维集成，不仅涉及物质流和能量流，还涉及信息流和知识流，即四维集成和四流交汇是智能化制造技术的重要特点。智能化制造技术更加重视制造过程组成和管理的合理化和革新，它是硬件、软件、智能(人)与组织的系统集成。

总而言之，工程机械设备通过现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术汇集等方面的应用，从而使产品在工作和生产中更多地采用智能化方式，减少人员的工作量。

长期以来，全球市场工程机械技术产品被美国、日本、西欧、俄罗斯等国际大型企业集团所垄断。经过近十几年的发展，我国装备制造业也取得傲人成绩，以中联、三一、徐工、潍柴为代表的中国企业揭起海外并购热潮，引领我国装备制造业产品技术市场品牌全面升级。

然而，目前我国装备制造业仍然是大而不强。随着中低端产品加工制造产业重心向东南亚等发展中国家转移，发达国家再工业化战略引发高端制造企业快速发展，我国装备制造业在全球地位面临挑战。要应对这一挑战，产品智能化与生产过程的智能化水平将成为我国装备制造业未来能否在强手如云的全球装备市场中胜出的重要武器。

智能化在工程机械行业

对于装备制造业来说，人力正在超越原材料成为最大的成本支出，如果不加快装备制造业的转型升级，走智能化发展道路，行业利润空间将被进一步压缩。

那么，工程机械行业将如何实现智能化，其最直观的表现就是机器人的引入。目前，很多企业已经在生产过程中大规模使用机器人进行焊接、涂装、装配等工作。据了解，2005年—2015年，全球工业机器人的年均销售增长率预计将为9%，而中国工业机器人年均销售增长率预计将达到25%。到2015年，中国机器人市场需求或将达3.5万台，占全球总量的16.9%，成为规模最大的机器人使用市场。

目前，在产品生产中使用智能化机器人已经是一个较为普遍的现象。然而，更多人在提到智能化产品的时候往往想到的是无人驾驶，这个技术也是众多工程机械厂商所一直追捧并不断深入研发的。

前不久，在沃尔沃济南的新研发中心，一款可根据实时工况自动调节液压系统的挖掘机亮相。该款产品可以在完成工作的同时保证驾驶的平稳性和舒适性。另一款装载机则是完全无人驾驶，仅依靠电脑自行判断完成装载任务。据沃尔沃技术人员介绍，虽然这款装载机目前只停留在技术层面，还未完全面向市场，但其市场前景无疑是乐观的。

2013年，山推在其全液压推土机上成功应用无人驾驶技术。通过自主开发控制程序，可进行人工操作和无线遥控。在无线遥控的情况下，山推成功实现了推土机的启动、熄火、行走系统、工作装置系统等全部基本功能。

而最早涉及无人驾驶领域的企业当属卡特彼勒，其早在上世纪80年代就开始了矿用自卸卡车无人驾驶技术的研发，并取得了成功。从1994—1995年开始进行测试，到1996年，卡特彼勒自动化的777D矿用自卸车正式推出，并逐步进入市场。据了解，到目前为止，卡特彼勒无人驾驶的789矿用车已经开始应用，其效果得到了客户的认可。

随着经济的全球化和社会的信息化，市场竞争日益激烈，顾客需求日趋多样化。针对工程机械这个典型行业在面对国内市场国际化竞争的残酷局面和新技术、新工艺的挑战中求得生存与发展，必须解决TQCS难题，即以最快的上市速度(T)、最好的质量(Q)、最低的成本(C)、最优的服务(S)来满足不同顾客的需求。而解决这一难题的最有效手段就是智能化制造。智能制造是“中国制造”努力的目标。中国是制造大国，如今国内外形势变化，加上劳动力成本上升，中国工程机械行业转型升级迫在眉睫。

高端装备制造业是以高新技术为引领，处于价值链高端和产业链核心环节，决定着整个产业链综合竞争力的战略性新兴产业，是现代产业体系的脊梁，是推动工业转型升级的引擎。从目前来看，我国“十二五”规划对工程机械行业的发展提出了更高的要求，柔性化生产、自动化、数字化等为基础的智能化制造将成为行业的新标准。预计，2015年我国工程机械行业固定资产投资达1000亿元，其中对智能化制造方面的投入将高达300亿元。这将使国内工程机械行业的整体智能化制造水平在“十二五”末迈上一个新台阶。

众所周知，中国工程机械行业的低位运行已经持续多年，众多企业及行业人士都认识到智能化是工程机械发展的一个趋势，到目前为止，不同的工程机械企业均将智能化付诸于生产实践中，由此工程机械产品获得了新的发展机遇。

“互联网+”让高铁施工更智能压路机装上GPS

开了十多年压路机的陈文生最近尝了一招鲜，驾驶室里的一块显示屏，能及时告诉他哪块压好了，哪块还要再压几遍，非常直观方便。

陈文生是西(安)成(都)铁路客运专线中铁一局项目部户县东站施工现场的司机。

他所说的显示屏是“路基连续压实应用系统”的一个终端，今年3月，项目部率先在全线引进了这套系统。

施工机械上的GPS卫星定位功能掌握碾压机所在的线路设计位置;机械轮碾上的振动传感器将碾压相关数据通过3G模块，传输到700公里外的成都系统后台服务器，系统服务器实时分析处理，又将数据迅速传输到互联网工作平台。这时，司机通过驾驶室安装的电脑屏幕、工作人员通过手机终端或互联网管理平台可以看到相关信息。

这样的管理方式，既提高施工质量也加快了施工进度。如果施工现场出现违规操作或者压实数据不合格，显示屏和各个终端都会收到报警提示。

铁路客专施工里程较长，施工现场实现全面监控管理是一个普遍难题。在铁路路基填筑工程中，由于传统作业模式无法实时记录和检查现场填筑整体压实度情况，容易出现漏压、过压，导致后期路基部分出现坍塌和沉降等质量问题;完工后，常规检测采用点抽检的方法，又无法完整检查全路段压实质量。

自3月以来，项目部在路基连续压实应用平台系统指导及协调下，碾压路基填料23万立方米，计1.35公里，折合层数52层。碾压工作效率提高了30%，同时使路基碾压面整体压实度无薄弱区域，一次性质量检测通过率达到100%。

西安至成都客运专线全长519公里，是我国中长期铁路网规划中的重点项目，也是我国首条穿越秦岭、大巴山区的高速铁路，预计2017年西成客专开通运营。项目部总工程师赵红刚告诉记者，项目部在施工管理中，还将“互联网+”思维应用到混凝土生产、物资管理等相关环节，在颠覆传统铁路管理模式的同时，也让铁路客专建设质量隐患无处隐形，大大提升了中国高铁的施工管理水准。

智能控制系统对于无人驾驶工程机械的重要性不言而喻，而在这一轮工业革命大潮里，厦工与中航工业西安飞行自动控制研究所联合推出的XGJE捷驭电传智控系统，正掀起我国工程机械新一轮技术变革浪潮，引领着我国工程机械智能化大踏步向前走。

▲配装XGJE智控系统的厦工智能产品正在进行作业演练

“厦工XGJE智控系统将传统的控制系统进行了彻底升级，机器完全实现了电控化，功能拓展可通过软件实现。并且该系统采用了航空电液系统中的DDV阀，与传统的伺服阀相比具有精度高、响应快、可靠性高、抗污染能力强等特点。” 厦门厦工机械股份有限公司工程技术研究院院长助理卓继文表示。

传统机械大多数采用手动操纵阀和先导阀来控制机器，一般来说都是需要操作手在机器驾驶室进行操作，机器在恶劣工况环境中施工，操作手舒适度较差，进而降低了操作手的工作效率。“而无人驾驶工程机械在这一点上则可以很好的弥补人力操作的缺失。”卓继文说道。

厦工目前在无人驾驶的挖掘机和装载机已经装备最新研发的智控系统，二者在技术上各有特点。“无人驾驶的挖掘机和装载机，两者电控原理是相近的，挖掘机动作数量多，动作的匹配难度大。但是，挖掘机发动机输出功率到液压泵，主要考虑发动机与液压系统之间的功率流匹配。而装载机发动机需要通过变矩器、变速箱将动力输出到机械行走系统和液压、制动系统，匹配难度较大。因此，仅从无人驾驶的角度来看，挖掘机难度较大，若要实现全电控化，装载机的难度可能会更大。”在谈到两种无人驾驶机械的区别时卓继文说道。

▲新一代高空破拆智能挖掘机XG826i

目前，行业整体形势呈现回暖势头，但仍然需要用冷静客观的眼光去看待。国内工程机械市场已经萎缩，虽然有所复苏，但也不大可能出现之前的“繁荣”，同质化竞争非常严重。卓继文谈到：“只有企业的创新转型升级重点是研发具有特色的主打产品，才能摆脱现有的恶性竞争局面，引导行业向技术差异化竞争方向转变，通过产品不断创新升级保持长久的竞争力，进而实现可持续发展。”

随着物联网、信息技术、传感技术等一系列技术的高速发展，机器的智能化也将成为可能。全世界都在追求工业4.0，机器替代人力是社会发展的必然趋势。卓继文表示：“但是全行业对工程机械无人驾驶的投入与汽车行业相比小得多，工程机械的智能化还需要很多政策支持，通过政府、企业的宣传和引导，研发方面不断投入，培育该市场，才能够实现真正的中国智造，摆脱工程机械核心技术对国外的依赖。”