最近,去了一趟在上海的中國國際工業博覽會。
最直觀的一個感受,上海工博會,規模已超德國漢諾威工博會,且本土高端制造在與海外同行同場競技時,氣勢上也完全不輸。
工業母機、機器人、蛋白質底層制造技術等領域,我國與歐美日巨頭相比有較大差距。但我們已經發現,通過顛覆性創新,中國正實現局部的彎道或換道超車。
一切都已經在悄然改變~
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第25屆中國國際工業博覽會現場
01.
能“自成宗師”的機床
機床,也稱工業母機。手機、汽車、飛機等關鍵零部件,無不在機床上進行金屬切削后加工成型~工業母機的自主可控極端重要。
2022年俄烏沖突爆發后,德國機床巨頭DMG二話不說退出俄羅斯市場,并遠程鎖死賣給俄方的設備,直接導致俄羅斯工廠高精度零件生產瞬間停擺。
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工業母機的自主可控極端重要
工業母機加工核心零部件,80%以上精力用在了如何將圖紙化為機床所要執行的工藝路徑上。傳統做法是借助CAM、CAE等工業輔助設計及仿真軟件,但這些軟件幾乎由歐美日壟斷。此后,又進入CNC數控技術環節,即通過代碼或程序來控制機械設備動作,這個環節上我們自主可控率約40%。
關鍵在于,從CAM、CAE再到CNC,非常依賴懂軟件、懂數控、有制造經驗的資深工藝師。他們需要與軟件、程序、機械進行數萬次交互、調試,以確保機床“萬無一失”按照預設軌道實現精密加工。
令人振奮的是,這次工博會開幕式上揭曉的10項CIIF大獎中,交大智邦和上海交通大學研制的“μAI智能體機床”不走尋常路,依托AI智能體和世界模型,繞開CAM、CAE等軟件步驟,同時擺脫對人工經驗的依附,如工業界的“自動駕駛”,能自主生成加工路徑,實現自主開悟、自主進化、自成宗師。
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μAI智能體機床
交大智邦2017年由上海交通大學林忠欽院士策劃創建,是依托上海市經信委、臨港管委會與臨港集團共同孵化的科創企業,致力于工業母機的國產替代與技術中試驗證。
我們在其展臺看到,一塊大屏顯示著兩道軌跡:
一道是μAI智能體機床根據任務自主生成的加工路徑模擬動畫,另一道則是監控鏡頭下機床依此路徑進行精密切削的真實畫面。
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“μAI智能體機床”能自主進化
據介紹,μAI智能體機床是數控機床本體、AI智能體,以及100%復刻物理空間信息的世界模型的結合體。機床可調動多個“大腦”并行工作,每個“大腦”自主嘗試不同路徑,系統會根據切削力等實時數據,對路徑進行對錯評判,并給予有效“獎懲”,以驅動機床持續優化路徑。待工藝路徑明確、加工指令下達后,機床真實加工中的數據又不斷反饋至“大腦”,使其循環學習,提升路徑規劃精度。
智能體機床名字中的μ,代表10的負6次方米,這一堪比細胞構建的精度,也是當前智能體機床實操中已經實現的精度。
據透露,μAI智能體機床已在三航(航空、航天、航發)領域重點客戶進行驗證,可將復雜零部件的工藝規劃效率提升40%至60%,對于縮短航空航天等關鍵領域核心零件的制造周期意義重大。
02.
工業機器人遭“蠶食”
在這次工博會現場上我發現,中國協作機器人已經和發那科、ABB、安川、庫卡等來自歐洲、日本的工業機器人同場比拼了。
國產協作機器人靠著部署成本低、安全易上手等特性,正劍走偏鋒式地崛起,像極了新能源車之于燃油車的“換道超車”。
要知道,汽車制造中自動化程度較高的環節,如沖壓、焊接、涂裝、裝配和質檢等,原本都已大規模部署工業機器人。
但工業機器人體型大、需圍欄,占地多,對于希望產線布局緊湊的工廠而言,著實不夠經濟。
這也就給了協作機器人“蠶食”它們的機會。
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節卡機器人
2014年誕生自上海的節卡機器人,有一個和工業機器人“搶飯碗”的故事——
數年前,某汽車配件廠聽說協作機器人投資回報周期小于12個月,便拿出“銷軸裝配”場景,讓節卡等協作機器人來試試,限期兩個月。
銷軸裝配流程,是在動態的流水線上,將已加工好的五六公斤重的銷軸,依次轉移到一個高達1.5米的料筐中,并按照間隔厘米的要求進行層層疊放。
這需要機械臂“手眼”協調,準確取料無偏差。節卡工程師們蹲守車間現場,努力攻關。車間光線忽明忽暗,流水線環境多粉塵、重油污,這些都對機器人視覺、感知和判斷構成巨大干擾。但中國工程師團隊憑借先進的算法、對制造業深刻理解,以及高效的服務響應速度和迭代能力,僅用一個月時間即獲客戶認可。
迄今,節卡已解鎖數百個場景,其產品廣泛應用于中國中車、立訊精密、上汽集團等全球知名企業產線,更進入門檻極高的“豐田系”工廠,以及對安全認證極嚴苛的歐洲圈。
如在本屆工博會開幕式上表演沙畫的JAKA Zu20協作機器人,其額定負載達20公斤,其重復定位精度達到±0.05毫米,相當于誤差范圍僅頭發絲直徑。
該型號目前在汽車零部件搬運、航空發動機檢測等大型工件作業中已完成批量驗證。
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JAKA Zu20協作機器人在開幕式上表演沙畫
又如節卡JAKA S5智能力控協作機器人,擁有0.1N級力控反饋技術,相當于能感知一片羽毛的重量,現已成熟運用于車燈、尾翼、車門的打磨,以及力控焊接等場景,眼下正全新拓展醫療場景,如種植牙輔助等。
據悉,節卡去年僅在海外部署的協作機器人就超千臺。
03.
蛋白質“無細胞合成”
蛋白質制造技術之于生物醫藥產業,好比光刻機之于芯片。
無論藥品、疫苗,還是醫美、化妝品,其底層物質均為蛋白質。傳統的蛋白質制備,是利用細胞來表達,難以突破效率與質量瓶頸。而且過去,我們中國工廠所需傳統的蛋白質原料,其產線、設備乃至細胞培養的反應罐、耗材等,無不依賴進口。
本屆工博會,上海康碼生物“人造血紅蛋白”,憑借“無細胞合成”這條不尋常路徑,斬獲CIIF大獎。
目前,康碼生物擁有全球唯一實現百噸級以上量產的生產線。
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康碼生物160噸級D2P蛋白質工廠生產基地。
康碼生物董事長郭敏說了一句話:
對于無細胞蛋白質合成技術,全球研究逾70年,相關文獻數十萬篇,依舊走不出實驗室。
2015年,他回國創辦康碼生物時,對于蛋白質不依賴細胞就能大規模合成這件事,也只有不足1%的把握。
2016年6月22日晚,在張江藥谷的實驗室內,相關設備顯示出信號與噪聲比勉強大于3的結果,成為判定他理論路線可能走通的突破性起點。
再到2020年,康碼生物已完成世界首條5噸級D2P(DNA to Protein)蛋白質工廠生產線;
2023年,生產線的批次規模提升至160噸級;
如今,利用這條無細胞蛋白質合成領域全球唯一實現百噸級以上量產的生產線,康碼生物已開發下游產品超30款且大規模上市,打通了商業化閉環。
人造血紅蛋白是“光刻機”所能布局的下游產品之一,且市場需求巨大。血漿是生物醫藥界迄今供需關系最緊張的一類藥物,我國每年實際血漿需求量近2萬噸,全球則超過6萬噸。
在康碼生物的生產線上批量合成血紅蛋白,不僅破除了血型限制,且再無病毒、微生物、動植物源干擾,安全性更高。
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血漿是生物醫藥界迄今供需關系最緊張的一類藥物
郭敏感慨,康碼生物能在上海實現蛋白質制造技術的彎道超車,我國完整的工業制造體系以及數量巨大且訓練有素的科技人才、工程師團隊成為重要支撐。
康碼生物全球獨一無二的底層制造技術與產線,沒有作業可抄,“但中國完整且全面的產業鏈成為我們產業化中的絕對優勢。我們共享方案與標準,聯合長三角、珠三角等工廠合作開發,百噸級產線的國產化率幾乎100%”。
本屆工博會上呈現的本土高端制造的逆襲,在上海的經濟數據中也有所體現。
來自上海市經信委的數據,今年1至7月,上海市高端裝備制造業產值規模實現4209.54億元,同比增長9%。其中智能制造裝備產值規模為757億元,同比增長4%。機器人制造表現亮眼,實現產值規模170億元,已連續6個月保持兩位數增長。
來源:懂經
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