工业智能化生产线：从研究所到市场——专访自动化所精密感知与控制中心高级工程师刘衍

　　自动化所精密感知与控制研究中心成立于2012年，成立伊始，中心以国家重大专项任务需要攻克的感知与控制难题为切入点，先后突破了包括精密测量与协同感知、复杂系统精密建模与控制、精密机构设计与驱动等一系列关键技术，并在此基础上承担了国家重大专项任务，得到用户方的高度肯定。 

　　难能可贵的是，在承担国家任务的基础上，中心发展出一支掌握核心关键技术、工程能力强、能解决实际问题的高技术团队。其中一些科研人员关注技术用途，承担了一些难度大但在实际应用中具有重要意义的项目。刘衍高级工程师带领的“工业智能化生产线和设备团队”就是这其中的典型代表。 

　　尝试：与生产线的第一次“亲密接触” 

　　2014年，刘衍率领的团队承接了福田康明斯公司“发动机智能装配生产线”项目。这个项目是精密感知与控制中心“工业智能化生产线和设备”团队最早承接的生产线项目之一，说是一个“团队”，最开始不过几个人组成的项目组，其中全职的仅有一两个人。尽管在此之前，刘衍的项目组与福田康明斯公司在一些小的改造项目上有过合作，但面对如此复杂的任务还是第一次。 

　　人手不够，时间有限，没有经验可以借鉴，困难都摆在面前，但刘衍还是带着仅有的几个人，迎着困难而上。回忆起当时的经历，他坦言“吃了很多苦头”，又做技术开发，又做安装调试，常常在机加工厂一呆几个星期。因为缺乏工程经验，要么是机加工工人的理解有偏差，要么是自己设计有遗漏，只能是泡在机加工厂和生产线，一个问题一个问题解决，如此反反复复。 

　　当然所有辛苦没有白费，面对甲方的定制需求，面对种种困难，刘衍带领项目组还是顺利完成生产线成套设备设计、施工和交付任务。这个项目中经历的“痛苦”，为后来积累了宝贵的经验。福田康明斯的这条“发动机智能装配生产线”，生产的是拼装式油底壳，原来的整体变为组装式结构，由七八种零件组装而成。如此结构的油底壳生产成本增高，但其适应性更好，能够针对不同的安装车型生产不同性能的发动机。福田康明斯也是国际上第一家设计成功并采用组装式发动机油底壳的企业。 

　　这样的生产线，其订单需求是动态的，因为每批生产的油底壳并不相同，这就要求生产线能够对订单进行实时跟踪，在下达订单的同时，对机器和工人下达装配指令。这也是这一项目中难点所在。 

　　“甲方提出需求，从机械，电气，软件，到厂房物流规划，都是我们来做的”，刘衍解释道。这个生产线项目，不仅仅是提供某项技术，也不是某几项技术的结合，它是一个从硬件到软件均包含在内综合项目，对项目组的工业设计能力、技术能力和工程能力都提出了较高要求。 

　　针对福田康明斯公司的“非标定制”需求，刘衍项目组展现出了自动化所的技术实力和在工业解决方案上的潜力，重点为对方解决了三个方面的问题： 

　　一是输送线的结构。因为前期没有规划，生产线能够使用的场地十分有限，项目组最终设计了一条结构最简单、最节省空间又能够满足要求的生产线。在这一点上，项目组给出的方案要优于其他几家有丰富工程经验的竞标对手。刘衍自豪地说，“从规模和经验上讲，我们团队也许不是最好的，但是设计方案上，我们针对对方需求，给出了最优的方案。” 

　　二是视觉检测系统。视觉检测技术是自动化所的优势和特色，精密感知与控制中心也有长期的技术积累，项目组将这一技术成功运用到了发动机智能装配线上。在油底壳上，需要把几个零件用硅胶涂粘在一起，因为其中需要存放高温的柴油，所以对密封性和涂胶精度要求都很高。刘衍团队设计的这条生产线不仅实现了“在线”涂胶，代替过去工人将零件搬下生产线的“离线”涂胶，还利用视觉检测技术，实现了涂胶过程的在线监测。在此之前，完成涂胶的零件都是人工肉眼检测，受工人经验、疲劳程度等因素影响大，一旦检测不合格，只能将零件完全拆开。而自动检测技术不仅提高了产品合格率，而且还能在检测到胶线宽度不够的时候自动报警，并在提示涂胶不合格区域，指示工人在报警区域补胶，从而避免拆开零件重新涂胶。 

　　三是实现了生产过程的高效的智能控制。刘衍项目组针对自动订单跟踪的需求，通过智能信息管理方法，设计出一套对自动订单跟踪和控制产线设备的解决机制。比起福田康明斯公司过去使用的软件，刘衍项目组完成的软件更加简单高效，降低了工人的失误率，提高了生产效率。 

　　深入：从技术到产品的蜕变 

　　以“发动机智能装配生产线”项目为开端，刘衍率领的团队在工业智能化生产线和设备这一领域踏出了坚实的第一步。刘衍说，尽管每条生产线，每个具体设备生产的产品不同，解决的问题不同，但是其背后体现的设计经验、工业解决方法都是通用的，在电气上、控制上、视觉上采用的办法是类似的。所以举一反三、经验积累，在生产线这一方向上，慢慢开始寻找一条属于自己的路。如今，与万丰轮毂公司合作的“汽车轮毂智能加工设备”项目，与奇瑞、雷诺利特等企业合作的“零件智能视觉筛选设备”项目已经能够初步展现出智能感知与控制中心在这一领域的实力和活力了。 

　　当被问到在最初的“发动机智能装配生产线”项目以及后来更多的项目实施过程中最深的体会是什么，刘衍连说了几个“非常痛苦”“非常痛苦”。 

　　他说，我们所做的工作，和具体的科研比起来有很大的不同。每个项目都有失败的风险，一旦最终实现不了甲方的需求，“一分钱都拿不到”。刘衍坦言，有时候由于经验不足，合同上写明的一些技术指标，自己觉得能达到，但实际上真正实施起来，才发现有困难。从熟悉的办公室投入到生产装配的现场，进入一个原本不熟悉的领域，其中的困难和压力是可想而知的。“两年时间我很少在办公室，天天在现场泡着。” 

　　回顾这几年在工业生产线领域所做的工作，“坚持”二字是他最大的收获。“面对困难，也只能坚持下去，如果你自己认为不行了，就真的不会有结果了。但也许过一段时间，就可能产生一些新的解决方法。”并且，“坚持也不是一个人的事儿，团队的坚持尤为重要。”这几年下来，团队有幸没有经历过大的失败，刘衍也将之归功于“团队的坚持”。 

　　利用研究所的现有技术，完成从技术到产品转化，实现从研究到市场的对接，把一项技术做深做透，要让“科学技术”到“生产力”更好对接，这是刘衍及其同事的心愿。 

　　未来：架起研究与市场的桥梁 

　　高校和研究所因其自身固有的特点，有时很难接触到市场实际的需求，技术和需求之间，往往存在难以对接的缺口。这也是现在“科技转移转化”的背景下存在的主要问题之一。研究所和高校的研究人员，也许可以给企业贡献一个创意，或者贡献一个方法，但是因为缺乏产品的经验，推出一个产品或者一个解决方案却是困难的。 

　　经历过在机加工厂、在生产现场的摸爬滚打，刘衍觉得此中的收获其实很难用语言表达清楚，“不经过这个过程，你很难把客户的需求和自己的技术一种语言准确翻译过来然后对接。在此之前，一是不知道别人需要什么，二是你不知道这样的东西能不能做出来。” 

　　在这个过程中，刘衍的团队还面临着不少困惑，“在研究所里我们想做产品，但是实际上很难做成产品。因为你不知道你的产品能经历什么样的打磨之后才能进入市场，你也不知道行业的规范是什么。我们刚开始的时候只能一边做一边摸索，这是一个很痛苦的过程，当然，这里面也有体制和机制的制约。但我始终相信，这也是研究所必须要经历的一个过程，我们的技术是顶级的，团队是最优秀的，我们的产品会越来越成熟，必将会走向市场。” 

　　产业化是技术向纵深发展的巨大推动力，在自动化所还有许多像刘衍团队这样的年轻人，他们心怀理想，致力于将技术推向应用，解决实际问题，实现最大的价值。随着国家创新创业新政的出台，自动化所也在酝酿着新一轮的改革，相信不久将来，会有越来越多的像刘衍一样的年轻人脱颖而出，在研究和市场相结合的道路上不断前行！