數(shù)智化浪潮，江蘇智能制造更聰明

　　12月10日，2021世界智能制造大會在南京閉幕。本次大會聚焦“讓制造更聰明”使命，圍繞推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展。智能制造已貫穿于我省設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動的環(huán)節(jié)，在大會多場專業(yè)分論壇上，能“學(xué)習(xí)”會“思考”的江蘇智造標(biāo)桿裝備層出不窮，它們的聰穎和智慧，已與傳統(tǒng)意義自動化生產(chǎn)發(fā)生本質(zhì)區(qū)別。

　　主動決策，冰冷的機(jī)器能“學(xué)習(xí)”會“思考”

　　智能制造，指在制造過程中可以進(jìn)行智能活動，通過人與智能機(jī)器的合作共事，去擴(kuò)大、延伸和部分取代人類在制造過程中的腦力勞動。

　　作為產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的代表，電力系統(tǒng)既是智能制造的根本基礎(chǔ)，又是智能制造的應(yīng)用場景，電力系統(tǒng)中各個(gè)部分、各個(gè)環(huán)節(jié)都需要應(yīng)用先進(jìn)可靠的智能設(shè)備，因此設(shè)備變得“聰明”非常重要。

　　而指望冰冷的機(jī)器會“思考”舉步維艱。就像我們生活中常用的電，它的傳輸依靠機(jī)械裝備驅(qū)動，但在過去，電力線路沒有自我保護(hù)功能容易發(fā)生故障，其引起的連鎖反應(yīng)會影響整個(gè)電網(wǎng)造成大面積停電，還會造成設(shè)備損壞，只能被動依靠人工維修。

　　“現(xiàn)在的電力系統(tǒng)已經(jīng)有了自我決策的能力！”世界智能制造大會智能制造賦能新能源行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展論壇上，南京南瑞集團(tuán)公司首席專家羅劍波將智能制造喻為人類智慧與機(jī)器組成的一體化系統(tǒng)，在他看來，機(jī)械裝備雖然冰冷，但在數(shù)智化的浪潮下，它們變得會思考，甚至能主動決策。

　　多年實(shí)踐研發(fā)中，羅劍波意識到，設(shè)備變得“聰明”首先要革新，老舊電力系統(tǒng)已經(jīng)跟不上時(shí)代需要，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)才能順應(yīng)未來發(fā)展。“從電網(wǎng)發(fā)展趨勢看，特高壓產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大，最近國家能源局發(fā)文稱要增加西部、東北、華北等地區(qū)大規(guī)模集中式新能源建設(shè)，這些大規(guī)模集中式的新能源未來都要靠特高壓來輸送到華南、華東、華北等負(fù)荷中心區(qū)，所以具備電網(wǎng)大范圍資源配置調(diào)節(jié)能力的特高壓技術(shù)裝備必不可少。”

　　新型電力系統(tǒng)怎樣才算“聰明”？羅劍波歸結(jié)為自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)。“新型電力系統(tǒng)與新能源產(chǎn)業(yè)正加速融合，未來10年，融合的速度將加倍，要承載如此規(guī)模的新能源裝機(jī)，整個(gè)電力系統(tǒng)不僅在容量上有‘量’的增加，在技術(shù)上更有‘智’的變革，特別是在系統(tǒng)建模仿真、信息通信系統(tǒng)、智能控制運(yùn)維等方面，取得實(shí)質(zhì)性的技術(shù)突破，否則也駕馭不好新型電力系統(tǒng)。”羅劍波認(rèn)為，“聰明”的機(jī)器在運(yùn)營過程中必須可以進(jìn)行智能活動。

　　未來之變，近在眼前。駕馭好新型電力系統(tǒng)，江蘇電力裝備智能化已行之穩(wěn)健�！耙匀A東電網(wǎng)為例，多達(dá)234條線路，單一故障若不能及時(shí)切除，極易引發(fā)連鎖反應(yīng)，近4000萬千瓦功率沖擊將瞬間波及多個(gè)跨區(qū)電網(wǎng)，造成災(zāi)難性后果。”南瑞集團(tuán)副總經(jīng)理、智能電網(wǎng)保護(hù)和運(yùn)行控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任鄭玉平介紹，南瑞集團(tuán)已創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜電網(wǎng)差動保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)和裝置的重大突破，其研發(fā)的差動保護(hù)設(shè)備能第一時(shí)間主動決策快速切除故障，是電網(wǎng)和各類電氣設(shè)備的“貼身保鏢”。

　　“冷熱”間轉(zhuǎn)換，新興產(chǎn)業(yè)制造有“最強(qiáng)大腦”

　　碳中和現(xiàn)今很“熱”，但能源高效利用率很“冷”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，流程工業(yè)中鋼鐵、冶金、建材、化工行業(yè)年碳排放量100億噸左右，流程工業(yè)中實(shí)現(xiàn)碳減排，最簡單直接的辦法就是提高能源利用效率、降低能源消耗。

　　“流程工業(yè)能源總體利用率不足60%，大量低品位余熱、冷能未充分利用，如果提高2.5%，可節(jié)約相當(dāng)于三峽大壩一年的發(fā)電量！”南京工業(yè)大學(xué)教授凌祥在世界智能制造大會智能制造賦能新能源行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展論壇提出，如果巧妙運(yùn)用流程工業(yè)的余熱“變廢為寶”，江蘇將成為低碳領(lǐng)域智能制造的擔(dān)當(dāng)，從而加速“雙碳”進(jìn)程。

　　低溫余熱主要是指200攝氏度以下的煙氣或者100攝氏度以下的液體，但重新利用這一新興產(chǎn)業(yè)并非易事。“低溫余熱的熱量品位非常低，要求高的能源領(lǐng)域無法滿足。我們就逆道而行，根據(jù)溫度對口梯級利用的原則，利用移動儲能的技術(shù)把能量高密度儲在移動裝置里面�！绷柘榻榻B，智能制造體現(xiàn)在“面向低品位廢熱利用的移動儲能互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目上。

　　凌祥解釋，項(xiàng)目儲能的原理就是采用相變儲能，即將熱量高密度存儲，在用戶側(cè)釋放，其物理性能穩(wěn)定，重放熱溫度近似恒定、易于控制，可用在風(fēng)電棄風(fēng)和光伏棄光的能量儲存，再釋放到醫(yī)院、企業(yè)等。

　　相變儲能解決了存的問題，如何取出來呢？凌祥團(tuán)隊(duì)想到了移動式儲能互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)這個(gè)“最強(qiáng)大腦”，其中最關(guān)鍵的就是高密度相變復(fù)合儲能材料�！拔覀儼褵崃糠旁跇�(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)，然后放入儲能材料吸收熱量，再把儲能材料運(yùn)到用戶處釋放能量，這樣不需要鋪設(shè)管線就可以實(shí)現(xiàn)異地利用，覆蓋半徑達(dá)到60公里，非常經(jīng)濟(jì)環(huán)保�！�

　　但高密度相變復(fù)合儲能材料存在過熱的問題，如果溫度達(dá)到58攝氏度，相變材料就會分離，為此，凌祥團(tuán)隊(duì)又經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)找到了相變溫度合適的增稠劑；同時(shí)又采用了安全可靠的表面沖擊強(qiáng)化抗熱疲勞技術(shù)避免熱量過快流失。“現(xiàn)今，移動儲能互聯(lián)網(wǎng)裝備已經(jīng)做到了輕量化，可在寫字樓、居民區(qū)、醫(yī)院等區(qū)域建立移動儲能互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)收集能量�！痹诹柘榈脑妇袄铮�未來多儲能車將協(xié)同控制，通過相互間的節(jié)點(diǎn)余熱、車輛位置、訂單位置、訂單需求等信息交互協(xié)同控制，快速響應(yīng)用戶訂單，最大限度減少碳排放。

　　“天塹”變“通途”，傳統(tǒng)行業(yè)外掛“智力庫”

　　世界智能制造大會不僅是展示裝備數(shù)字化等最新成果的舞臺，也是傳統(tǒng)行業(yè)邁向智能化、數(shù)字化的成長平臺。

　　一些特殊制造領(lǐng)域因尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜及成本高等原因現(xiàn)今仍需人工進(jìn)行測量和識別，這類傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與智能時(shí)代有一道“天塹”，如何變“通途”？世界智能制造大會航天領(lǐng)域應(yīng)用論壇上，大型航空航天裝備高精度三維檢測關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用亮出了逾越鴻溝的范本。

　　航空航天裝備尺寸大、外形精度高，其外形檢測效率以及精度要求苛刻。“在于飛機(jī)或航天相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行多方位的掃描和測量時(shí)，以前多采用人工直接測量的方法，精度低效率低，有時(shí)候還要爬上爬下，測量人員身心俱疲�！蹦暇┖娇蘸教齑髮W(xué)機(jī)電學(xué)院博士張?jiān)�介紹說，團(tuán)隊(duì)成員開始著眼于為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)外掛“智力庫”，使用人工智能和激光手段變革測量方法。

　　航空航天裝備大部件測量精度失之毫厘謬以千里，團(tuán)隊(duì)成員想到了構(gòu)建大尺度復(fù)雜場景裝備空間高精度測量場�！拔覀兓�于激光干涉測距的三維測邊已經(jīng)能夠快速確定坐標(biāo)信息，進(jìn)行最優(yōu)的空間測量分布�！睆�?jiān)�表示，相比傳統(tǒng)人工直接進(jìn)行測量的方式，這種方法精度提升到5微米，精準(zhǔn)度提升十余倍。

　　張?jiān)�拿航空航天領(lǐng)域封閉空間飛機(jī)油箱舉例，測量飛機(jī)油箱，人和機(jī)器都無法進(jìn)入，保證油箱結(jié)構(gòu)密封性耐久性急需超常規(guī)的測量方法�！叭�維測量同樣有效，我們基于點(diǎn)和線建立全新的描述子特征，再根據(jù)描述子特征實(shí)現(xiàn)油箱點(diǎn)線準(zhǔn)確匹配，最后獲取高精度的內(nèi)部數(shù)據(jù)，確保整體的密封性能�！�

　　飛機(jī)是我們常乘坐的交通工具，其蒙皮表面鉚釘齊平度直接影響飛機(jī)的安全性能。張?jiān)�介紹，鉚釘?shù)耐蛊鹗呛撩准�，采用人工檢測的方式很大程度依賴于定性分析，無法精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)鉚釘齊平度的具體值。針對鉚釘?shù)奶卣鳎瑘F(tuán)隊(duì)利用人工智能技術(shù)基于獲取到的飛機(jī)蒙皮表面數(shù)據(jù)自動提取鉚釘個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)鉚釘自動的分析進(jìn)而實(shí)現(xiàn)效率提升。以某一蒙皮區(qū)域1.2萬個(gè)鉚釘檢測為例，數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入之后，可在2分鐘之內(nèi)進(jìn)行快速分析和判別，識別準(zhǔn)確度高達(dá)96%；而在蒙皮對縫提取及間隙差測量上，三維數(shù)據(jù)自動進(jìn)行計(jì)算和分析效率相比人工提升了100倍。(記者 張 宣)