智能制造近年來已成為社會(huì)熱點(diǎn)。除了智能工廠，智能制造對(duì)衣食住行等生活方方面面，已經(jīng)或即將帶來哪些影響?
在昨天下午舉行的2020世界智能制造大會(huì)“智能制造開啟未來生活論壇”上，學(xué)院派頂級(jí)專家、知名投資家、創(chuàng)業(yè)家等共同研討這一話題，用深入淺出的方式，講述智能制造如何貫穿于社會(huì)生活各領(lǐng)域。
拖拉機(jī)裝上傳感器，無人駕駛在田間作業(yè)
從機(jī)器人全天候在溫室里巡檢，到番茄智能篩選系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的智能制造元素，為高產(chǎn)高效奠定了基礎(chǔ)。
“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)正從簡(jiǎn)單的生產(chǎn)，向農(nóng)產(chǎn)品創(chuàng)造、技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)造轉(zhuǎn)型。”中國工程院院士、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任趙春江說，這其中需要很多智能化的裝備和技術(shù)，這也是農(nóng)業(yè)數(shù)字技術(shù)革命的一個(gè)重要支撐，因此農(nóng)機(jī)裝備制造必須走智能制造、精益制造、綠色制造發(fā)展之路。
趙春江說，我國是全球第一大農(nóng)業(yè)機(jī)械制造和使用國，但相比于國外，我國農(nóng)機(jī)制造還存在整機(jī)性能差、智能化低等短板，需要不斷推進(jìn)農(nóng)機(jī)裝備智能化，即智能化信息技術(shù)在農(nóng)機(jī)裝備全產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化作業(yè)，提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和價(jià)值。
疫情期間，趙春江的團(tuán)隊(duì)在一塊田地里進(jìn)行了試驗(yàn)。在農(nóng)機(jī)上裝上各類傳感器，可感知作業(yè)工況，通過衛(wèi)星定位、遠(yuǎn)程監(jiān)控等實(shí)現(xiàn)無人駕駛拖拉機(jī)進(jìn)行耕地、翻地等田間作業(yè)，并精確控制平整度，還能做到遇障礙后智能啟停。
“未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將形成無人化和網(wǎng)絡(luò)化覆蓋，機(jī)器人在田間作業(yè)，沒有人去操作它。要實(shí)現(xiàn)這一步，就要從智能制造這個(gè)角度去突破。”趙春江說，將形成一整套農(nóng)機(jī)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，集成衛(wèi)星定位、無線通信、圖像采集模塊，可根據(jù)不同作業(yè)模型適配研發(fā)支持超聲波傳感器、姿態(tài)傳感器、位移傳感器等，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。
在農(nóng)機(jī)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)加持下，拖拉機(jī)可以接受決策方案，還可以發(fā)送機(jī)載獲取的信息，不僅可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)機(jī)狀態(tài)，對(duì)故障預(yù)警，還可根據(jù)土壤墑情、蔬菜生育期、天氣情況等因素綜合實(shí)現(xiàn)智能灌溉決策，通過無線控制器實(shí)現(xiàn)電磁閥遠(yuǎn)程開關(guān)，灌溉的同時(shí)精確計(jì)算啟止時(shí)間、水量等，從而實(shí)現(xiàn)水肥灌溉的智能化管理。
3D不稀奇，4D能打印器官
“增材制造最大的特點(diǎn)就是用三維設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出一個(gè)圖形以后，靠材料一點(diǎn)點(diǎn)堆加成一個(gè)三維物體。這樣的話，它就不受復(fù)雜程度的限制。”西安交通大學(xué)教授、機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任李滌塵說，數(shù)字3D制造是制造業(yè)未來發(fā)展的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)之一。
作為新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)，3D打印技術(shù)涵蓋了數(shù)學(xué)、軟件、物理、材料、機(jī)械、控制等多個(gè)學(xué)科，并廣泛用于航空、醫(yī)學(xué)、汽車、家居等領(lǐng)域。
李滌塵舉例說，機(jī)翼航空發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，過去是由20多個(gè)零件單獨(dú)加工好再組裝到一起，裝備精度要求十分高。美國一家公司用3D打印的設(shè)計(jì)理念，一次打印出來，減重25%的同時(shí)增效15%，因此獲得了8.5萬個(gè)零件訂單。
目前，3D打印已成為歐美等國產(chǎn)品開發(fā)新工具。“2011年9月，世界上第一輛‘打印汽車’在加拿大亮相，最高時(shí)速可達(dá)112公里，百公里耗油1.17升。”李滌塵說，美國汽車開發(fā)大量應(yīng)用了3D打印技術(shù)。
此外，通過攝像頭獲取耳朵的清晰畫面，可實(shí)現(xiàn)“私人訂制”耳機(jī);根據(jù)人不同腳底的受力情況、步態(tài)等，3D打印個(gè)性化鞋墊……3D打印正越來越滿足人們的個(gè)性化需求。
李滌塵介紹，3D打印還廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。在骨替代物領(lǐng)域，替19歲的患者設(shè)計(jì)下頜骨關(guān)節(jié)，完成中國首例“下頜骨溶解修復(fù)”;3D打印陶瓷義齒，優(yōu)化的支撐結(jié)構(gòu)可滿足陶瓷面成型加工要求;醫(yī)院為患者移植3D打印胸骨，完成大尺寸胸壁重建……
李滌塵認(rèn)為，隨著新技術(shù)新理念不斷涌現(xiàn)，未來將出現(xiàn)4D打印，比3D打印多出一個(gè)“D”，也就是時(shí)間維度，由固定結(jié)構(gòu)向可變結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，并在打印器官、創(chuàng)造新物種、打印新建筑等領(lǐng)域應(yīng)用。
未來AI操控機(jī)器人直接做手術(shù)
數(shù)字孿生+知識(shí)圖譜=智能孿生，目前已應(yīng)用在智能網(wǎng)聯(lián)汽車場(chǎng)景。那么，智能孿生能否在人類大健康領(lǐng)域再構(gòu)建一個(gè)新的智能網(wǎng)聯(lián)呢?
賽伯樂投資集團(tuán)創(chuàng)始人兼董事長、中國科技產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)會(huì)常務(wù)副理事長、浙江大學(xué)國際創(chuàng)新研究院創(chuàng)始人兼院長朱敏給出了肯定的回答。
朱敏說，智能制造在大健康領(lǐng)域未來的智能孿生應(yīng)用，本質(zhì)上同樣是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的過程，是未來最大的制造+服務(wù)業(yè)。
“從產(chǎn)品數(shù)字孿生延伸到人的數(shù)字孿生。”朱敏說，解剖學(xué)方面通過影像建立3D結(jié)構(gòu)，生理學(xué)方面根據(jù)檢查數(shù)據(jù)構(gòu)建仿真運(yùn)行，組學(xué)方面根據(jù)檢查數(shù)據(jù)分析人體組織器官的功能和代謝狀態(tài)，通過各種傳感器構(gòu)建人的數(shù)字孿生，24小時(shí)實(shí)時(shí)跟蹤人的各項(xiàng)身體健康信息。
未來，大健康的數(shù)字孿生將改變我們的看病模式，從過去手寫病歷本、查詢歷史復(fù)雜，到現(xiàn)在系統(tǒng)病歷查看、相對(duì)有系統(tǒng)可跟蹤，進(jìn)一步升級(jí)到未來可全過程終身服務(wù)、可跟蹤，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)人工智能+專家遠(yuǎn)程診療。
在AI輔助診療下，MAI數(shù)據(jù)與CT數(shù)據(jù)疊加在AR眼鏡中，在實(shí)際手術(shù)之前將特定的患者解剖結(jié)構(gòu)覆蓋在患者身體上，無需開刀就能看到骨骼、肌肉和內(nèi)部器官，可用于教學(xué)培訓(xùn)、物理治療、腹腔鏡手術(shù)和手術(shù)規(guī)劃等。
朱敏展望說，AI輔助診療+人機(jī)協(xié)作發(fā)展到4.0階段，肺科醫(yī)生可通過AR、VR頭盔，遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)，在5.0階段則將實(shí)現(xiàn)人工智能操控的機(jī)器人為人直接做手術(shù)。
轉(zhuǎn)型的最終目的 -提質(zhì)降本增效
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