神舟智通智能移動裝備與市場同行

● 文 |北京星達(dá)科技發(fā)展有限公司 王熙 鞠興全 周平來

一、引言

神舟智通智能移動裝備是北京衛(wèi)星制造廠有限公司旗下北京星達(dá)科技發(fā)展有限公司（簡稱“星達(dá)公司”）航天技術(shù)應(yīng)用支柱性典范產(chǎn)業(yè)之一，典型產(chǎn)品是全向智能移動平臺。全向智能移動平臺采用多麥克納姆輪獨立驅(qū)動，配合使用高精度復(fù)合導(dǎo)航技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)以任意姿態(tài)在二維平面內(nèi)沿任意方向靈活移動，且能夠滿足精確定位和高精度軌跡控制要求。智能移動裝備從2009年開始發(fā)展至今，從單一產(chǎn)品，發(fā)展到了多系列產(chǎn)品；從單一功能，發(fā)展到了多功能相融合；從幾噸承載，發(fā)展到幾十噸承載。每一個重要的產(chǎn)品升級除了依靠對產(chǎn)品的主動性設(shè)計定位，更離不開市場的驅(qū)動作用。市場的需求，促進(jìn)了產(chǎn)品的發(fā)展；產(chǎn)品的發(fā)展，又促進(jìn)了市場的開拓。

二、智能移動裝備在航天應(yīng)用驅(qū)動下誕生

神舟智通智能移動裝備從第一臺的研制，到多功能產(chǎn)品升級，在航天應(yīng)用的需求驅(qū)動下，研發(fā)人員不斷改善技術(shù)，誕生了高精度全向載重智能移動平臺。

1.“第一臺”誕生

第一臺智能移動裝備是在航天領(lǐng)域應(yīng)用需求下誕生的。隨著我國航天技術(shù)的不斷發(fā)展，航天器也逐步邁向大型化、重載化，一個部件常常達(dá)到幾百千克甚至上噸級別，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)運和對接工裝無法任意方向靈活移動且移動精度不高，這大大增加了生產(chǎn)制造過程中轉(zhuǎn)運、裝配的難度。為了提升智能化裝配及測試水平，提高操作生產(chǎn)效率，2009年，當(dāng)時北京衛(wèi)星制造廠從事機電產(chǎn)品的航天技術(shù)人員對基于麥克納姆輪的全向智能移動平臺進(jìn)行了研究，成功孵化出第一臺2t全向智能移動平臺，順利通過了各項實驗驗證。

國內(nèi)第一臺載重2t全向智能移動平臺的誕生打破了國外在大型重載智能移動裝備方面的壁壘，同時填補了國內(nèi)在這一領(lǐng)域的空白。

2.產(chǎn)品升級

在衛(wèi)星垂直轉(zhuǎn)運過程中，常常要長距離跨車間進(jìn)行，轉(zhuǎn)運路徑長且路面情況復(fù)雜，對衛(wèi)星這種高精密器件來說平穩(wěn)性和高精度轉(zhuǎn)運至關(guān)重要。在這種嚴(yán)格的要求下，全向智能移動平臺需要降低移動震動和沖擊，因此，科研人員在如何解決這一問題上發(fā)力，以保證輪組有效著地，平衡輪組負(fù)荷，最終實現(xiàn)了車輛平順性的有效改善，并陸續(xù)研發(fā)了5t、10t、20t、50t系列化產(chǎn)品。產(chǎn)品的升級使全向智能移動平臺迅速應(yīng)用到航天器生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中，為航天器高精度全向轉(zhuǎn)運、裝配、對接等生產(chǎn)環(huán)節(jié)貢獻(xiàn)了力量。

三、智能移動裝備在民用市場驅(qū)動下發(fā)展

1.與市場對接

為響應(yīng)國家軍轉(zhuǎn)民、軍民融合的戰(zhàn)略方針，2011年，全向智能平臺正式推向民用。軍工產(chǎn)品初進(jìn)市場時通常會有定位不準(zhǔn)確，競爭認(rèn)識不充分，市場意識不強烈的問題。星達(dá)公司更有條件直接接觸市場，及時地了解市場需求。為了更好地實現(xiàn)產(chǎn)品與市場對接，由星達(dá)公司負(fù)責(zé)全向智能平臺的市場開發(fā)任務(wù)，開始牽引產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計，這種結(jié)合市場需求的設(shè)計牽引又經(jīng)多次調(diào)整與合作，為產(chǎn)品在廣大市場中的推進(jìn)和發(fā)展提供強大推動力。

圖1 神舟智通LOGO

市場調(diào)研中產(chǎn)品的功能需求越來越多，為迅速應(yīng)對市場需求，提高產(chǎn)品市場競爭力，2013年，全向智能移動平臺更名為全向智能移動裝備，正式申請“神舟智通”品牌，如圖1所示。

根據(jù)市場需求的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，有效地實現(xiàn)了與市場對接，順應(yīng)市場發(fā)展，為全向智能移動裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了外部環(huán)境條件，使其能夠在市場的催化下不斷豐富完善自身產(chǎn)品。全向智能移動平臺作為關(guān)鍵部分的智能停車場項目，還受到了中國空間技術(shù)研究院航天技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)孵化項目的大力支持。

2.市場驅(qū)動產(chǎn)品突破

（1）第一個民用項目

圖2 2t全向智能移動平臺

經(jīng)過市場調(diào)研，智能移動裝備在軌道交通領(lǐng)域找到了用武之地。軌道交通車輛在維護(hù)檢修時，全向智能移動裝備在車輛車底的靈活應(yīng)用，可以大大簡化設(shè)備維修流程，提高工作過程的平穩(wěn)性和可靠性。這就產(chǎn)生了第一個智能移動裝備的民用市場項目——中國中車某軌道車輛有限公司車底設(shè)備檢修平臺。平臺承載2t，具備升降功能，如圖2所示。自此，智能移動裝備正式敲開了軌道交通領(lǐng)域的大門。

（2）軌道交通提出高要求

智能移動裝備進(jìn)入軌道交通領(lǐng)域是一個重要的市場開拓方向。近年來，我國軌道交通領(lǐng)域飛速發(fā)展，機車車輛制造業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品水平和品種數(shù)量得到極大提升。在機車車輛生產(chǎn)過程中，機車車廂等大型零部件需要在不同工位間頻繁轉(zhuǎn)運、精密對接裝配。由于生產(chǎn)強度大，一間軌道機車生產(chǎn)裝配廠房內(nèi)同時生產(chǎn)裝配數(shù)十節(jié)機車車廂，車廂轉(zhuǎn)運空間有限，而且大型零部件的精密對接裝配困難。這就給智能移動裝備提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，神舟智通智能移動裝備在高精度、靈活和重載三個方面做了升級和改進(jìn)。

全向智能移動裝備研發(fā)高精度復(fù)合導(dǎo)航控制技術(shù)，配合麥克納姆輪全方位靈活移動、高精度可控的特性，實現(xiàn)了移動裝備導(dǎo)航定位精度和靈活性的大幅提升。通過攻克雙車組合拼接聯(lián)動、大承載麥克納姆輪制造、麥克納姆輪協(xié)同控制等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題，智能移動裝備實現(xiàn)了設(shè)備載重50t。

（3）拓展智能化生產(chǎn)線業(yè)務(wù)范圍

在工業(yè)4.0、中國制造2025、工業(yè)化和信息化融合發(fā)展的推動下，智能制造已經(jīng)成為車間自動化技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和精益生產(chǎn)方式的集中體現(xiàn)和重要發(fā)展趨勢，智能生產(chǎn)線是其中重要的組成部分。

中國中車某電力機車有限公司現(xiàn)有生產(chǎn)線存在在制造、裝配方面過分依賴操作人員，信息流與物流不同步、作業(yè)順序不規(guī)范，生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)不能及時采集等問題。這種現(xiàn)象已經(jīng)成為制約企業(yè)快速發(fā)展的一個瓶頸。神舟智通基于城軌軸箱組裝生產(chǎn)線建設(shè)的需求，依托航天專業(yè)技術(shù)，以智能生產(chǎn)線管理系統(tǒng)為主要特色，使用全向智能移動平臺，實現(xiàn)具有路徑規(guī)劃、自主導(dǎo)航、信息交互等功能的智能化生產(chǎn)線。這是由單一產(chǎn)品向系統(tǒng)化解決方案的多元經(jīng)營格局的轉(zhuǎn)變。

不僅如此，神舟智通智能移動裝備在電力領(lǐng)域應(yīng)用也嶄露頭角，為國家電網(wǎng)大型電力設(shè)備、設(shè)施的維護(hù)檢修提供了基于自動導(dǎo)航智能裝備的柔性檢測線。這次電力領(lǐng)域的智能檢測線試點為神舟智通開拓了一個新的行業(yè)和領(lǐng)域。

（4）探索系統(tǒng)級產(chǎn)品

面對市場復(fù)雜的系統(tǒng)功能需求，神舟智通智能移動裝備已經(jīng)從單臺裝備延伸到多臺聯(lián)動的生產(chǎn)線方向，并向集成智能導(dǎo)航技術(shù)和智能調(diào)度與仿真技術(shù)等系統(tǒng)級產(chǎn)品發(fā)展。慢慢形成全向智能移動裝備的產(chǎn)業(yè)化，和包括智能倉儲系統(tǒng)、智能分揀系統(tǒng)、智能搬運系統(tǒng)和智能停車系統(tǒng)的智能物流系統(tǒng)集成化，以及包含柔性裝配生產(chǎn)線、柔性機加生產(chǎn)線和柔性焊接生產(chǎn)線的柔性制造系統(tǒng)系統(tǒng)化的點-線-面綜合發(fā)展路徑。在這條發(fā)展路徑的指引下，神舟智通深入多行業(yè)、多領(lǐng)域，在各行業(yè)市場的驅(qū)動下，不斷探索升級，以期提供更加完善的智能化解決方案。

四、智能移動裝備發(fā)展過程中的突破

神舟智通智能移動裝備從開始在航天內(nèi)部的“軍用”，到各個領(lǐng)域上的“民用”的高效發(fā)展，市場的推動力起到了指引方向的外部促進(jìn)作用，也離不開研發(fā)和管理等人員從多方面做出的努力。

1.市場開拓

全向智能移動裝備成功廣泛應(yīng)用到民用生產(chǎn)制造、物流轉(zhuǎn)運等領(lǐng)域，對民用市場的主動對接和開拓起到了重要作用。自全向智能移動裝備推廣到民用領(lǐng)域以來，星達(dá)公司建立起了很多合作伙伴和重要客戶資源，尤其是軌道交通領(lǐng)域的生產(chǎn)裝配廠家，例如中國中車股份有限公司。從2014年來神舟智通先后為中車旗下多個公司研制、交付了多臺、多種智能移動裝備，大大改善了列車生產(chǎn)的轉(zhuǎn)運和裝配工作，還與之達(dá)成了智能生產(chǎn)線的業(yè)務(wù)合作。

為了延伸市場觸角，星達(dá)公司與多家自動化物流研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，如中國國際海運集裝箱（集團(tuán)）股份有限公司的AGV物料配送系統(tǒng)項目的中標(biāo)。這不僅提高了自身市場敏感度，同時推動了智能裝備產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)，拓寬了業(yè)務(wù)范圍。

2.技術(shù)創(chuàng)新

在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展過程中，智能裝備遇到了一些技術(shù)難題。地鐵車廂、高鐵車廂都重達(dá)幾十噸，智能移動裝備的承載已無法滿足使用要求，讓全向智能移動裝備在軌道領(lǐng)域應(yīng)用更進(jìn)一步，成為智能裝備在大承載領(lǐng)域使用的夙愿。

項目組組織專項團(tuán)隊對大承載全向智能移動裝備進(jìn)行研制，就如何提升麥克納姆輪單輪承載和解決多輪著地性問題進(jìn)行研究考證。研發(fā)團(tuán)隊三維建模、有限元分析，對每一種結(jié)構(gòu)形式和每一種材料，都進(jìn)行充分的理論分析和計算，確保承載的穩(wěn)定性，并聯(lián)合航天院所、高校專家進(jìn)行各項試驗驗證。最后在麥克納姆輪小輥子外層附著材料和輪組著地性方面做出了突破，攻克了技術(shù)難題，完成了產(chǎn)品向大承載智能裝備的升級。

智能生產(chǎn)線和智能物流等系統(tǒng)級產(chǎn)品的突破升級，不僅要求智能移動裝備過硬的硬件技術(shù)指標(biāo)，還需一套完善的軟件指揮系統(tǒng)。星達(dá)公司自主研發(fā)的智能調(diào)度系統(tǒng)，可與多種類型的智能移動裝備建立連接，使多臺設(shè)備同時協(xié)調(diào)有序運行，完成復(fù)雜的系統(tǒng)級任務(wù)。除了技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新外，知識產(chǎn)權(quán)工作也是企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的重要部分。及時對知識產(chǎn)權(quán)工作進(jìn)行策劃，對核心技術(shù)進(jìn)行全面的專利布局十分必要。在產(chǎn)品升級、業(yè)務(wù)拓展的同時，建立保護(hù)意識，積極推進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)預(yù)警、布局、保護(hù)等全方面工作，在市場競爭中為技術(shù)的健康發(fā)展保駕護(hù)航。

3.管理發(fā)展

面對智能移動裝備市場上的強大競爭，星達(dá)公司在產(chǎn)品定位上嚴(yán)格要求，保證作為航天品牌的高品質(zhì)特性，讓“航天品質(zhì)，精準(zhǔn)靈動”確實落實在產(chǎn)品特性上。并且，與市場對接，在宏觀市場和用戶需求方面做好產(chǎn)品定位也是要著重做的功課。

高端可靠、高品質(zhì)特性定位是航天品牌的立足點，但在市場激烈競爭的環(huán)境下，當(dāng)同類產(chǎn)品有能力搶占一部分市場的時候，保證品質(zhì)的同時進(jìn)行成本控制變得勢在必行。因此，定制性產(chǎn)品向標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化是必要的。通過模塊化設(shè)計、批量化生產(chǎn)、完善工藝、建立生產(chǎn)線等措施降低成本，提高裝配和生產(chǎn)效率。

五、智能移動裝備發(fā)展趨勢

目前神舟智通智能裝備形成3大系列產(chǎn)品：全向智能移動平臺、智能物流系統(tǒng)和柔性制造系統(tǒng)。它可以用于智能化自主加工、裝配制造、轉(zhuǎn)運和導(dǎo)航等，為高端智能制造裝備產(chǎn)業(yè)提供單機-系統(tǒng)級全套解決方案。隨著自動化程序的提高和人工智能上升為國家戰(zhàn)略，很多智能制造現(xiàn)場設(shè)備正由工業(yè)機器人和自動流水線逐步代替。因此，在產(chǎn)業(yè)化智能制造模式的前提下，提高控制系統(tǒng)的自主化程度是智能裝備以及智能業(yè)務(wù)系統(tǒng)的一個重要發(fā)展方向，這將會帶來一個廣闊的應(yīng)用前景。