造不了→造得出→造得好！這就是中國(guó)“智造”硬底氣
2024-10-08 09:59:24
天凈隆鼎碳化硅
智能制造作為新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合的新型生產(chǎn)方式，已經(jīng)成為新一輪工業(yè)革命的核心驅(qū)動(dòng)力。新中國(guó)成立75年來，中國(guó)的智能制造從零起步，不斷建立起完善的基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的完整體系。
新中國(guó)成立初期，我國(guó)工業(yè)制造業(yè)幾乎從零起步，幾乎沒有任何大型的科研設(shè)備。
上世紀(jì)五六十年代，從新中國(guó)第一輛解放牌汽車試制成功，第一臺(tái)紅寶石激光器誕生，成功實(shí)現(xiàn)激光輸出等一系列零的突破，中國(guó)制造逐漸積累起來。
20世紀(jì)80年代，我國(guó)研制成功第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)，隨后水下機(jī)器人等各類機(jī)器人產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，帶動(dòng)我國(guó)工業(yè)制造能力不斷提升。
黨的十八大以來，隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展，我國(guó)工業(yè)加速轉(zhuǎn)型升級(jí)步伐，向高端化、智能化、綠色化發(fā)展邁進(jìn)。越來越多高端、綠色的“中國(guó)制造”進(jìn)入全球用戶視野，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力顯著提升。
75年來，從“造不了”到“造得出”再到“造得好”，中國(guó)制造業(yè)穿越了發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)装倌甑墓I(yè)化歷程，工業(yè)增加值從1952年的120億元增加到2023年的39.9萬億元，繪就了一條“飛躍式”的增長(zhǎng)曲線。
給中國(guó)“千里眼”造最大“眼角膜”
新中國(guó)很多第一個(gè)重要的科研裝備是在中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所開始研制的，一起去看一下。
在中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所的實(shí)驗(yàn)室里，科研人員正在對(duì)4米量級(jí)的碳化硅反射鏡背面進(jìn)行銑磨，銑磨精度要小于10微米，這是材料成型的最后一道工藝，也是關(guān)系到成品能否順利安裝到我國(guó)大型光電設(shè)備中的重要一環(huán)。
中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所副研究員 崔聰聰：這塊反射鏡最終交付后，將應(yīng)用于我國(guó)地基大口徑觀測(cè)系統(tǒng)中，助力我國(guó)深空探測(cè)事業(yè)的發(fā)展。過去我國(guó)大口徑光電裝備受限于反射鏡材料的尺寸，限制了觀測(cè)能力，而現(xiàn)在我們已研制出世界上最大口徑的碳化硅反射鏡。
無論是從地面仰望星空，還是從空間俯瞰大地，都離不開光學(xué)望遠(yuǎn)鏡這個(gè)“眼睛”。如果把光學(xué)望遠(yuǎn)鏡比作人類的“千里眼”，那么光學(xué)望遠(yuǎn)鏡中的主反射鏡就可以稱之為“眼角膜”，主反射鏡的口徑越大，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的空間分辨率就會(huì)越高，也就是能看得更加清晰。如今，從材料制備、加工到改性、鍍膜等各環(huán)節(jié)，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所已全面掌握大口徑碳化硅反射鏡制造的核心技術(shù)。
中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所高級(jí)工程師 趙汝成：20世紀(jì)90年代，我國(guó)載人航天工程立項(xiàng)，急需相關(guān)的一些大口徑反射鏡，當(dāng)時(shí)咱們國(guó)家首先沒有這項(xiàng)技術(shù)，也查不到相關(guān)的一些信息，它是一片空白，買又買不來，我們國(guó)家就提出要進(jìn)行大口徑反射鏡這方面的研制。
長(zhǎng)春光機(jī)所，被譽(yù)為新中國(guó)“光學(xué)的搖籃”，在王大珩院士等科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)下，這里研制出中國(guó)第一爐光學(xué)玻璃、第一臺(tái)紅寶石激光器、第一臺(tái)高精度經(jīng)緯儀等十幾項(xiàng)“中國(guó)第一”。
2001年末，長(zhǎng)春光機(jī)所“空間用碳化硅質(zhì)輕型反射鏡鏡體制造研究”課題正式立項(xiàng)，自此，開啟了碳化硅反射鏡“中國(guó)造”的科研之路。在國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)、裝備、經(jīng)驗(yàn)基本為零的情況下，把碳化硅反射鏡做出來，不僅要突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，還要自主設(shè)計(jì)研發(fā)全鏈路集成制造系統(tǒng)。這臺(tái)我國(guó)完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的碳化硅反射鏡燒結(jié)爐，也見證了科研人員在這里完成的成千上萬次試驗(yàn)。
在長(zhǎng)春光機(jī)所的花園里，擺放的是一面2015年研制出的反射鏡實(shí)驗(yàn)鏡，它的口徑達(dá)到了4米量級(jí)，成為世界上最大口徑的碳化硅反射鏡。然而，歷經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，已經(jīng)成形的這個(gè)反射鏡卻無法交付使用，原因就是鏡面表層頭發(fā)絲般的裂紋。
中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所副研究員 崔聰聰：4米碳化硅反射鏡的打磨拋光，面形精度要求達(dá)到15納米甚至更高。如果等比放大，相當(dāng)于把北京五環(huán)內(nèi)的地面平整到高度差小于1毫米的精度，這是世界上沒人啃下的“硬骨頭”，但是，我們就是要給中國(guó)的“千里眼”造出最大的“眼角膜”。
在老一輩科學(xué)家科研精神的指引下，科研團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)上萬次實(shí)驗(yàn)，終于成功研制第五塊鏡坯，完成加工鍍膜后，已應(yīng)用在我國(guó)大型光電設(shè)備中。如今，在全世界大大小小的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的反射鏡中，口徑最大、采用碳化硅材料制成的那一塊，就來自中國(guó)。
中國(guó)機(jī)器人事業(yè)搖籃的“智造”底氣
除了這些用于大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程中的儀器設(shè)備，機(jī)器人在我國(guó)也經(jīng)歷了從無到有的發(fā)展之路。機(jī)器人被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端上的明珠”，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所，被譽(yù)為中國(guó)機(jī)器人事業(yè)的搖籃，20世紀(jì)80年代初，中國(guó)的第一個(gè)工業(yè)機(jī)器人就在這里萌芽。
在中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所的機(jī)器人學(xué)研究室，科研人員正在對(duì)一個(gè)雙臂精細(xì)操作機(jī)器人進(jìn)行性能測(cè)試。這臺(tái)機(jī)器人通過模仿人類的上肢結(jié)構(gòu)，可以更好地模擬人類運(yùn)動(dòng)，學(xué)習(xí)人類的操作技能。
中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所機(jī)器人學(xué)研究室研究員 崔龍：一條機(jī)械臂有1.4米長(zhǎng)，比人的手臂稍微長(zhǎng)一些，所以它的工作范圍也會(huì)更大。精度非常高，能達(dá)到0.01毫米，它還可以通過AI算法去學(xué)習(xí)人的技能，然后脫離人的操作，自行做一些動(dòng)作。
該項(xiàng)技術(shù)將有望幫助醫(yī)生通過精確的遠(yuǎn)程操控實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)診斷和治療。
中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所機(jī)器人學(xué)研究室研究員 崔龍：我們這款機(jī)器人所有的零部件都是國(guó)產(chǎn)的，包括里邊的核心部件，減速機(jī)、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器，包括里面的控制算法，還有控制器都是我們自主研發(fā)的。
加快關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，沈陽(yáng)自動(dòng)化所科研人員一直在加速奔跑。20世紀(jì)70年代，面對(duì)研發(fā)機(jī)器人是搞“花架子”的質(zhì)疑，沈陽(yáng)自動(dòng)化所在老所長(zhǎng)蔣新松的帶領(lǐng)下，研發(fā)出中國(guó)第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)。隨后，老一輩科學(xué)家們以水下機(jī)器人作為“突破口”，在解決一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難題后，1985年12月國(guó)內(nèi)第一臺(tái)水下機(jī)器人——“海人一號(hào)”研發(fā)成功。
將夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。在使命的召喚下，一代代科研人員接續(xù)努力，不斷完成一個(gè)又一個(gè)新成果的研發(fā)。90年代，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的國(guó)內(nèi)企業(yè)開始引進(jìn)國(guó)外工業(yè)機(jī)器人，但由于我國(guó)當(dāng)時(shí)機(jī)器人技術(shù)落后，常常面臨著國(guó)外的高價(jià)壟斷和技術(shù)封鎖。
中國(guó)工程院院士 王天然：沈陽(yáng)金杯那時(shí)已經(jīng)建立了一條新的生產(chǎn)線，生產(chǎn)日本那種面包車，生產(chǎn)技術(shù)是從日本引進(jìn)的，AGV車（自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車）是美國(guó)的，生產(chǎn)線已經(jīng)全部做完了，廠房車間都做完了，美國(guó)人不賣了。
汽車廠找到沈陽(yáng)自動(dòng)化所來解決這個(gè)難題。
中國(guó)工程院院士 王天然：863課題有移動(dòng)機(jī)器人的研究，非?？炀妥龀隽艘粋€(gè)AGV樣機(jī)，拿到現(xiàn)場(chǎng)去了，結(jié)果是天天出毛病，所以我們的人盯在現(xiàn)場(chǎng)不斷改。這個(gè)過程持續(xù)了半年，半年時(shí)間以后，我們把所有問題都排除了，形成了國(guó)內(nèi)的第一臺(tái)產(chǎn)品，給企業(yè)用了，而且我們還技術(shù)出口了。
建所六十余年來，研究所科研成果持續(xù)服務(wù)于我國(guó)航空航天、海洋科學(xué)考察與科學(xué)研究以及制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。研發(fā)的譜系化海洋機(jī)器人服務(wù)于我國(guó)深海資源勘探、海洋調(diào)查研究、深淵和極地科考等重大需求。
在復(fù)雜條件下的光電探測(cè)、智能信息處理等技術(shù)領(lǐng)域取得一系列創(chuàng)新成果。研制的空間智能裝備為我國(guó)載人航天、深空探測(cè)等重大航天工程提供了重要支撐。智能制造成果在電力輸送、石油開采等復(fù)雜工業(yè)過程得到規(guī)?；瘧?yīng)用。
中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所副所長(zhǎng) 劉連慶：“十四五”時(shí)期，沈陽(yáng)自動(dòng)化所將持續(xù)關(guān)注機(jī)器人、智能制造和光電信息，做一些基礎(chǔ)性、顛覆性、前沿性的研究。對(duì)于我們的裝備，我們是應(yīng)用一代、研制一代、探索一代，形成一個(gè)體系化的發(fā)展，為國(guó)家的科技創(chuàng)新，為國(guó)家科技強(qiáng)國(guó)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)做出更大貢獻(xiàn)。
（總臺(tái)央視記者 帥俊全 張春玲 趙酉龍 王亞平 晁向榮）
（來源：央視新聞客戶端）
