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近日,中央广播电视总台大型工业纪录片《智造中国》开播,以五集的篇幅,记录中国正在发生的工业智能化和数字化变革,感知中国智造的蜕变和百姓智能生活的升级,立体呈现中国制造业数字化转型、智能化升级的进程,生动描绘中国式现代化的壮阔图景。
今天,小新带你一起
走进国有企业智能制造工厂
感受中国工业创新之美!
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运油-20空中加油机数字化装配,
只需3人一天即可实现
运油-20,一架由大型运输机改装而成的空中加油机。长47米,翼展45米,起飞重量吨。载油量超过吨,可以为中国所有的主战飞机空中加油。这是它的首次亮相,标志着它正式通过了中国空军的性能鉴定。
机头、中机身和后机身的装配,每条接缝的误差,必须小于一毫米。数字调姿定位系统,高精度空间测量设备可以同时对所有的点进行监控和动态调整,效率和精度提高了近百倍,对接一架飞机三个人一天就可以实现。
对飞机制造而言,数字化装配是0到1的突破,制造质量的提升,也许是10倍、20倍,有的甚至能突破到上百倍。
工程师把飞机的设计图纸建成三维数模,由激光投影直接铺设在飞机的实物上,所有安装点一目了然,分毫不差。
“观”状态,“听”频谱,“感”振动!
广东汕尾造出全球发电能力最强海上风机
海上风机外表高大威猛,内部别有洞天。主控系统,相当于风机的大脑,有了它,风机既能思考,也能判断。
在海上风电场,海上风机“眼观六路,耳听八方”,它们精准感知风速和风向,叶片自动变桨,以最佳角度迎着风,捕捉风的能量。
单台12兆瓦的机组,满发一天的电量,可供个家庭使用一个月。
风机爱风也怕风,风力过大,风机转速太快,就不再是能量,而是伤害。
在中国三峡集团大数据中心,工程师们借助人工智能对过境台风进行仿真计算。上万台风机都将数据汇集到云端,这就好比“千里眼”,实时看到每一台风机的健康指数。
广东汕尾的厂房里,16兆瓦海上风机,正在做最后的组装,这是全球发电能力最强的海上风机。“观”状态,“听”频谱,“感”振动,更加智慧的海上风机,将在更广阔的海域里书写新的捕风传奇。
疆电外送点亮20省市亿万家灯火!
“智慧之眼”辨缺陷,识别精度达85%以上
新疆,中国电力的新高地,丰富的电能,通过疆电外送四通道,一路向东,点亮20个省市的亿万家灯火。
在这条世界最长的电力输送线路上,即便是一个螺栓的脱落,都会影响到几千公里之外的用电安全,线路巡查就成为新疆电网最重要的环节。
以前,出去五架无人机,一天拍的照片约张,存储、分类、存档,一个人筛的话,可能需要一天的时间。
现在已经不用这么麻烦。运检员只需把当天拍摄的照片上传到人工智能系统,15分钟左右,所有的结果很清晰地摆在眼前。
人工智能识别系统,就像一双智慧的眼睛,一目千行,帮他从照片里快速找出线路缺陷。
国网新疆电力已经收集了万张样本,这些数据就是人工智能的“粮食”,它“吃”得越多长得越快,仅仅一年多,人工智能对输电线路上的缺陷识别精度达到了85%以上。
新一代运载火箭燃料贮箱箱底来了!
制造周期缩短至三分之一
燃料贮箱占到火箭整体重量一半以上,火箭自重和运载能力“此消彼长”,这就要求燃料贮箱的箱底既要足够轻薄又必须绝对可靠。
镜像切削,这是从来没有人尝试过的全新制造方案。就是在箱底内安装测厚仪和智能化激光扫描仪,它们像无数个蜻蜓的“复眼”,采集“金蛋”上每一个点的位置信息,上传到数控系统,经过人工智能算法,实时改变运动路径和深浅,确保切铣均匀平滑。
方案很完美,但是在实际加工过程中,一个箱底,就会有接近二十万个点,怎么测准?
攻关团队采用新的算法,传感器能达到每0.03秒测量一次,数控系统可以在0.04秒的时间内,计算出实测数据与理论的差异,并反馈给切削刀头,相当于人眨眼的工夫,刀头力度和方向已经调整了将近10次了,手速之惊人,犹如庖丁解牛,游刃有余。
7天,火箭燃料贮箱的箱底切削完成,加工精度达到0.2毫米,完全达到了长征六号甲运载火箭的设计要求,而且制造周期缩短至三分之一。
航天科技八院的总装厂里,又一枚运载火箭正在装配,流程已全部智能化。
10米监测范围内测量精度达到亚毫米级别。装配数据几十毫秒内就运算完毕,发出指令,开始运送,调姿、滚动的一体化动作,完成舱段之间的精准装配。
所有孔位的对接达到0.2毫米的精度,而一般汽车车身的对接精度是2毫米。两个舱段的对接,在过去需要一个小时,现在只需要十分钟。智能化的流程,正改变着中国大型航天器装配领域的生产模式。
用机器人焊接世界超级工程
让焊接更高效、更精准、更可靠
深中通道双向八车道,沉管直径比港珠澳大桥沉管还要大,每个沉管重达吨,相当于一艘中型航母,32个管节沉管铺就一条海底隧道,这又将是一个世界超级工程。
在深中通道沉管钢壳的制造基地,一根新的沉管即将开始建造,它采用的是三明治结构。
顾名思义,“三明治”结构就是用内外两层钢板造出巨型钢壳,然后在两层钢板的隔舱之间进行混凝土浇筑。
然而,巨型钢壳全靠焊接,每个沉管钢壳的焊缝总长度超过公里,假如用人工焊接,一个沉管钢壳就需要超过0名焊接工人,工期长达12个月。如果32根管节焊接都靠人工,显然是无法按时完成的任务。这次,工程师决定启用机器人焊接。
机器人测量钢板尺寸和位置,大脑根据数据迅速发出指令,焊枪上的激光感应器跟踪识别焊缝,实时纠偏。
假如工人来焊接,至少需要焊接6到8道,而机器人一气呵成,堪比“超级焊匠”。
广船国际有限公司深中通道项目GK01合同段项目经理部总工程师龙汉新:焊同样的工作量的话,原来我们要18个焊工,现在可能只要4个焊工。而且机器人焊出来的质量比较稳定。
码头上,制造完成的沉管钢壳正在驳运上船。一个管节,顶面面积相当于14个标准篮球场大小。巨型断面的平整度达到4毫米之内,如此高的精度世界罕见。
水轮机组维修机器人为41岁的葛洲坝做修复手术
葛洲坝,万里长江上的第一座大型水电站,年迎来它的41岁生日。
转轮是发电机组的“心脏”,水流推动转轮旋转,将尽可能多的能量转化为电能。正常运行时,转轮表面平滑如瓷,但汹涌的江水带来能量的同时,也带来泥沙猛烈冲击转轮表面,留下凹凸不平的划痕,严重影响转轮的健康。
41岁的葛洲坝,即将迎来一次脱胎换骨的“大手术”。
靠人工,维修一台水轮机组至少要3周,多修一天就要少发万度电。这一次,大修的任务交给了机器人。
把机器人安装在水轮机转轮室的内壁上,让它在复杂的叶轮间,沿着曲面一边攀爬,一边工作。而且打磨精度要达到微米级,比医生整容还要难。
机器人原位检修大型水轮机组,全世界都没有先例。第一代水轮机组维修机器人表现如何,大家拭目以待。
2小时20分钟,机器人将两块近1平方米的内壁修复完毕。核准显示,机器人重复定位精度达到0.06毫米,加工表面粗糙度不到1微米,比要求提高了三倍。
狭小的空间里,机器人犹如飞檐走壁的蜘蛛侠,轻松完成转轮内壁和顶部叶片的维修。一台机器人24小时就能完成10个人一周的维修工作。
年5月18日,转轮维修完成,比预计时间提前了30天。智能化解决方案,让葛洲坝焕发出了新的活力。
“中国机械臂”惊艳太空
炫酷程度堪比变形金刚
年11月17日,神舟十四号航天员出舱执行任务。这是中国空间站T字构型完成后的首次出舱活动。
和三位宇航员密切协同的是两条“神奇”的机械臂。
大机械臂名叫“天和机械臂”,承载力可达25吨,堪称中国空间站的“大力士”。
小机械臂名叫“问天机械臂”,虽然承载力只有3吨,但十分灵活。
天和机械臂有两根臂杆,7个活动关节,展开长度10.2米。这么长的一个机械臂,要在零重力环境下,移动范围覆盖所有作业区域,精度还必须达到5厘米以内。
研发团队一筹莫展的时候,一位工程师用圆规画图,猛然受到启发。就像圆规一样,他们也让大型机械臂的两只手当“脚”,互为支点,交替切换向前移动,实现爬行转移。
年轻的中国工程师们,打破常规,独具创新,让天和机械臂执行任务的精度达到毫米级,出色完成天舟货运舱抓取和舱段在轨转位,被网友们称作“百变金刚”。
中国开展太空机械臂的研发比国际上晚了40年,但是我们的进步速度却让世界为之惊叹。
亚洲最大的海上石油生产平台
一年节省上千万元运维费用
中国南海,恩平15-1,亚洲最大的海上石油生产平台。总高度相当于60层的摩天大楼,单层甲板面积相当于10个篮球场。依托恩平15-1,一个海上智能化无人钻采集群呼之欲出。
14公里之外的恩平10-2平台,既没有生活区,也没有钻机,甲板面积比传统平台缩小了一半,重量降低了三分之一,是目前我国智能化程度最高的海上无人采油平台。
恩平10-2控制室很简单,测试成功后,这里将没有人值守,全靠这个海上机器人接收指令后,自动化采油。
能够实现这样的远程控制,靠的是恩平15-1平台上的中央控制系统。它就像一个“指挥官”,指挥着两个平台上多套仪表设备,所有设备的运行数据都汇集到这里。“指挥官”快速决断,指挥两个平台默契配合。
在恩平15-1按下启动键后,10-2平台的油嘴快速开启,仅仅毫秒,就开到了指定目标。这一次,海上无人钻采油田群首次使用了国产中央控制系统。
北京的工厂里,正在生产的就是中央控制系统模块,电路板完成自动焊接,自动装配,23秒就生产出一块主控制器模块。
恩平油田海上石油平台强大的中央控制系统,就是由数百个这样的控制模块构成的。
这个“指挥官”可不仅仅是模块的简单堆叠,而是被工程师们赋予了运筹帷幄、决胜千里的智慧。
历经上百次测试,这套系统久经沙场后,被调试到了最佳状态,可以挥洒自如地控制海上钻采平台。
年12月7日,恩平15-1油田群首期正式投产。远程无人开采,让恩平10-2平台一年能节省上千万元的运维费用。
这个小小的改变竟能让热轧厂的年产量至少提高万吨!
宝钢湛江钢铁的热轧车间里,精轧线犹如一条长长的机场跑道,一块块钢板飞速进出。在这里,时间以秒为单位,每多抢出1秒都是提高效率。
通常,钢厂会将两块钢板之间的安全间隙控制在30秒。
朱蔚林和他的团队向极限发起挑战,他们要将两块钢板之间的安全间隙压缩到10秒以内。
这就相当于两块大小、节奏、速度都不一样的钢,必须前后间隙不超过10秒同时通过轧机,一旦两块钢追尾,就是严重的事故。就好比在一条跑道上,一架飞机还没有完全起飞,另一架就要开始降落。
在这条米的轧线上,安装了上千个细小的光电、压力和位置传感器,犹如千里眼和顺风耳,将每块钢在轧线上进出的几万条数据都汇集到这个工业大脑,由它来控制轧钢的精准速度。
跑道没有换,只是换了算法,朱蔚林他们设定的目标终于实现,两块钢在热轧线上的安全间隙缩短到了10秒以内。
这意味着热轧厂的年产量至少可以提高万吨,相当于增加了一座百万吨级产能的小型热轧厂。
用算法指挥生产
这里生产出全球强度最高的缆索钢丝用钢盘条
青岛特钢的检测中心里,正在冶炼给常泰长江大桥生产的缆索钢丝盘条。
大桥钢索要用的高强度盘条,就像一根柔韧的“面条”。这根“面条”看起来简单可做起来很复杂,最关键的就是配比。从下料到出钢,要在15分钟内精准把握火候,精准把握加料的量。钢水的纯净度越高,钢丝的柔韧性越强。
要想炼出一炉高纯净的钢水,检验至关重要。
在虚拟的数字孪生工厂里,智能监测系统照看着台钢线材主机设备,不但利用机器学习技术教会设备自己做动态监测,还可以一边生产一边检测。
车间里,机器就像春蚕一样,开始“吐丝”。
冷却过程的温度控制直接影响着线材的性能,在一条多米的风冷辊道上,高精度近红外测温仪每秒钟采集线材表面三千万个点的温度,经过实时计算,数据会准确预报出这一批线材的质量。
他们生产的全球强度最高的缆索钢丝用钢盘条的强度是一般钢筋的5倍。每根直径7毫米的细钢丝经过后道加工后,都能吊起五辆小轿车的重量。
未来3个月
这里的页岩气产量将突破1亿立方米
相当于7万个家庭一年的燃气用量
页岩气,藏匿在页岩孔隙里的天然气。中国的储量超过35.7万亿立方米,全球第一。
四川威远县的新井场蕴藏着35亿立方米的页岩气。
井越深,作业压力就越大。要从米深的石头缝里,把页岩气连续不断地挤出来。这需要压裂设备不仅动力强劲,而且连续作业、压力源源不断。
烟台的工厂给威远井场迅速量身定制了型电驱压裂设备,这就相当于把燃油车换成了电动车,启动快、动力强。
研发团队决定给型压裂设备打造一颗更为强大的“心脏”,他们将以往动力端采用的分体式结构,升级成一体式。全新打造的动力端,由机器人进行整体焊接。
工程师为它编写了一套焊接程序,焊枪可以对条焊缝自动追踪,°全方位切换,精准定位,每条焊缝的误差不超过1毫米,保证动力端可以承受压裂作业中的上亿次高压循环载荷。
在这个刚刚完成升级的智能工厂里,一台台页岩气开采装备顺利下线。
两个月后,全新定制的电驱压裂设备来到威远井场。压裂开始!压裂设备产生的高压将压裂液打入地层,把页岩撑开犹如毛细血管一样的裂缝,继续将携砂液打入井内,液体携带的砂子填充在裂缝中,页岩气沿着砂子支撑的裂缝流入井筒,运送到地面管道。
未来的3个月,这个井场的页岩气产量将突破1亿立方米,相当于7万个家庭一年的燃气用量。
攻克高端数控磨齿机的技术
中国工程师们用了60年
机床被誉为工业母机,它的制造水平,体现着一个国家的工业能达到的高度。攻克高端数控磨齿机的技术,中国工程师们用了60年。
在秦川机床的厂房里,工程师们正在装配新一代双主轴蜗杆砂轮磨齿机的主轴。
主轴装配最难的就是后端轴承与前端轴承必须保持同心,只有这样,轴承长时间高速运转才不会磨损,而且保持精度不走失。
装配完成,经过千分表测量,主轴在空间各方向的摆动量不超过2微米。
接下来,工程师们开始测试,在伺服电机驱动下,主轴高速运转产生的振动频率,是否与机床的频率发生共振。
这是秦川人历经三年攻克的一项关键技术,应用国产伺服电机,保证了磨齿机主轴的加工精度。
双主轴磨齿机是超精密磨齿加工的核心设备,一台高精度磨齿机的价格大约0万元,交货周期长达一年。秦川的工程师们攻克了双主轴无缝衔接、协同工作的难题,填补了这项技术的国内空白。
主轴的安装,意味着新一代双主轴数控蜗杆砂轮磨齿机在秦川诞生。
现在,双主轴蜗杆砂轮磨齿机加工出来的齿轮,齿廓形状与标准齿形的误差只有1.5微米,这是头发丝直径的四十分之一,达到国际先进水平。
现在,这里每天批量制造着可用于5—公斤不同机器人的减速机。他们生产的减速机,让中国成为世界上少数能稳定达到传动误差和回差均在1弧分之内的国家。
1分钟下线1台新车
1条生产线同时生产5种车型
长春,中国的第一座汽车城。三年前,这里的汽车生产已经广泛启用了自动化装配技术。
在中国一汽无人配送的总装车间,每7分钟就有一台红旗车下线,单条产线可以做到2款车型柔性混流生产。
就在这个自动化厂房不远的地方,一个数字孪生的汽车工厂,线上线下同时生产,产线上的每一个细节,都能在过程数据里精准追溯。
在这个超级工厂里,52万个数据采集点,分布在生产线上的每一个环节,大数据源源不断地流进中控室,人工智能分析计算,辅助工程师们一起做决策。
繁荣工厂首次采用了国产吨全自动冲压线,4秒钟就能裁剪出一个车身部件。
这是一间驶向未来的工厂,颜色不同,型号各异,5种车型同时在一条产线上生产,每一分钟就下线一台新车。像这样的智能化程度在全球汽车制造工厂中屈指可数。
一汽集团生产物流部总经理毕文权表示已经在这个(项目)取得了项专利技术,突破了多项卡脖子技术。
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责任编辑丨孙静
执行主编丨刘海草张灏然
来源丨央视财经