淺談國有智能機器人技術研究和應用于煙草行業(yè)的策略

淺談國有智能機器人技術研究和應用于煙草行業(yè)的策略高技術卷煙設備的國產(chǎn)化極大地推動了我國煙草工業(yè)的技術改造。經(jīng)過近十年的技術改造，我國的主要卷煙廠已基本完成了制絲線和卷接包設備的改造，其裝備的技術已達到國際90年月初期水平。為了適應卷煙市場的變化，增加企業(yè)在市場經(jīng)濟中的競爭力，煙草企業(yè)自動化技術改造的重點將由改造制絲線、更新卷接包設備轉(zhuǎn)向建立自動化立體倉庫物流系統(tǒng)，自動化立體倉庫貨架自動化立體倉庫簡稱立體倉庫。一般是指采納幾層、十幾層乃至幾十層高的貨架儲存單元貨物，用相應的物料搬運設備進行貨物入庫和出庫作業(yè)的倉庫。由于這類倉庫能充分利用空間儲存貨物，故常形象地將其稱為“立體倉庫”。倉庫的產(chǎn)生和進展是其次次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術進展的結果。50年月初，美國消失了采納橋式堆垛起重機的立體倉庫；50年月末60年月初消失了司機操作的巷道式堆垛起重機立體倉庫；1963年美國領先在高架倉庫中采納計算機掌握技術，建立了座計算機掌握的立體倉庫。此后，自動化立體倉庫在美國和歐洲得到快速進展，并形成了特地的學科。60年月中期，日本開頭興建立體倉庫，并且進展速度越來越快，成為當今世界上擁有自動化立體倉庫多的國家之一。

隨著中國加入世界貿(mào)易組織日期的鄰近，對學問產(chǎn)權愛護要求的提高，我國高技術設備產(chǎn)業(yè)不行能永久走“引進、汲取、消化、仿制”的道路，開發(fā)自己擁有學問產(chǎn)權的高技術，利用國內(nèi)市場使之產(chǎn)業(yè)化，并逐步參加國際競爭，是我國高技術產(chǎn)業(yè)進展的必由之路。自動化立體倉庫是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中快速進展的一個重要組成部分，它具有節(jié)省用地、減輕勞動強度、消退差錯、提高倉儲自動化水平及管理水平、提高管理和操作人員素養(yǎng)、降低儲運損耗、有效地削減流淌資金的積壓、提高物流效率等諸多優(yōu)點。與廠級計算機管理信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)以及與生產(chǎn)線緊密相連的自動化立體倉庫更是當今CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）及FMS（柔性制造系統(tǒng)）必不行少的關鍵環(huán)節(jié)。自動化所圍繞自動化倉儲系統(tǒng)開發(fā)了多種自動化系統(tǒng)硬件設備及軟件產(chǎn)品，如：不同類型的庫存管理軟件、系統(tǒng)仿真軟件、圖形監(jiān)控及調(diào)度軟件、堆垛機輸送機掌握軟件、條形碼識別跟蹤系統(tǒng)、搬運機器人、碼垛機械手、自動運行小車、貨物分選系統(tǒng)、堆垛機認址檢測系統(tǒng)、堆垛機掌握系統(tǒng)、貨位探測器、高度檢測器、輸送系統(tǒng)、碼垛系統(tǒng)、自動輸送小車等產(chǎn)品。

煙草企業(yè)自動化物流系統(tǒng)國有化技術討論策略

智能機器人在煙草行業(yè)中典型的應用是自動化物流系統(tǒng)，即AGV應用的自動化立體倉庫。自動化物流系統(tǒng)是一個新興的現(xiàn)代化高科技產(chǎn)業(yè)，是集光、機、電為一體的系統(tǒng)工程。智能機器人之所以叫智能機器人，這是由于它有相當發(fā)達的“大腦”。在腦中起作用的是中央計算機，這種計算機跟操作它的人有直接的聯(lián)系。主要的是，這樣的計算機可以進行按目的支配的動作。正由于這樣，我們才說這種機器人才是真正的機器人，盡管它們的外表可能有所不同。我們從廣泛意義上理解所謂的智能機器人，它給人的深刻的印象是一個獨特的進行自我掌握的“活物”。其實，這個自控“活物”的主要器官并沒有像真正的人那樣微妙而簡單。智能機器人具備形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺。除具有感受器外，它還有效應器，作為作用于四周環(huán)境的手段。這就是筋肉，或稱自整步電動機，它們使手、腳、長鼻子、觸角等動起來。我們稱這種機器人為自控機器人，以便使它同前面談到的機器人區(qū)分開來。它是掌握論產(chǎn)生的結果，掌握論主見這樣的事實：生命和非生命有目的的行為在許多方面是全都的。正像一個智能機器人制造者所說的，機器人是一種系統(tǒng)的功能描述，這種系統(tǒng)過去只能從生命細胞生長的結果中得到，現(xiàn)在它們已經(jīng)成了我們自己能夠制造的東西了。

煙草行業(yè)對于自動化物流系統(tǒng)的技術引進和改革具有很大的潛力。除玉溪卷煙廠外，山東青島卷煙廠和云南紅河卷煙廠正在安裝或調(diào)式自動化物流系統(tǒng)，上海卷煙廠和云南曲靖卷煙廠正在籌建自動化物流系統(tǒng)。

通過對玉溪卷煙廠引進的三星物流系統(tǒng)進行調(diào)研和技術論證，我們認為煙草行業(yè)自動化物流系統(tǒng)AGV的國有化技術策略應從下列幾個方面開展討論。

1AGV的優(yōu)化調(diào)度及牢靠性討論

AGV是無人搬運車（AutomatedGuidedVehicle）的英文縮寫。是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全愛護以及各種移載功能的運輸車，AGV屬于輪式移動機器人（WMR――WheeledMobileRobot）的范疇。無人搬運車（AutomatedGuidedVehicle，簡稱AGV），指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全愛護以及各種移載功能的運輸車，工業(yè)應用中不需駕駛員的搬運車，以可充電之蓄電池為其動力。一般可透過電腦來掌握其行進路線以及行為，或利用電磁軌道（electromagneticpath-followingsystem）來設立其行進路線，電磁軌道黏貼於地板上，無人搬運車則依循電磁軌道所帶來的訊息進行移動與動作。

卷煙生產(chǎn)除卷接包生產(chǎn)過程外，還有打葉復烤、制絲等一系列生產(chǎn)過程，除需進行各種輔料、配件、成品和生產(chǎn)需求等動態(tài)物流分析外，還必需結合煙廠的特點對詳細的AGV運動形式、AGV的臺數(shù)、運輸?shù)穆窂胶途嚯x等進行規(guī)化，使生產(chǎn)過程達到產(chǎn)量、消耗、故障檢修時間短，以提高AGV運行的牢靠性。

2AGV智能化掌握器的設計

目前，世界上自動化物流系統(tǒng)集成制造商廣泛采納瑞典NDC公司的AGV系列產(chǎn)品。國家“863”智能機器人主題如何設計新型的智能AGV掌握器，形成國有AGV系列產(chǎn)品特色具有重大的有用價值和社會意義。

3AGV導引新技術的討論

目前，國內(nèi)外用得較多的AGV，其導引方式大致可分為光電導引、電磁導引，慣性導引、激光導引等幾種。上述AGV導引技術各自有其優(yōu)缺點。然而，如何進一步開發(fā)研制新型AGV導引技術——如全方位圖像導引技術，真正具有智能機器人的視覺功能，是一個嶄新的討論方向。AGV以輪式移動為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡潔、可控性強、安全性好等優(yōu)勢。與物料輸送中常用的其他設備相比，AGV的活動區(qū)域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動化物流系統(tǒng)中，能充分地體現(xiàn)其自動性和柔性，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟、敏捷的無人化生產(chǎn)。

4AGV機械部件的國有化產(chǎn)品設計

AGV機械部件如絲桿等簡單磨損，用國外同類產(chǎn)品替換，需要大量的外匯，用國有化產(chǎn)品代替是可行的。

利用國有智能機器人技術取代進口技術的策

智能機器人能夠理解人類語言，用人類語言同操對話，在它自身的“意識”中單獨形成了一種使它得以“生存”的外界環(huán)境——實際狀況的詳盡模式。它能分析消失的狀況，能調(diào)整自己的動作以達到操所提出的全部要求，能擬定所盼望的動作，并在信息不充分的狀況下和環(huán)境快速變化的條件下完成這些動作。當然，要它和我們?nèi)祟愃季S一模一樣，這是不行能辦到的。不過，仍舊有人試圖建立計算機能夠理解的某種“微觀世界”。比如維諾格勒在麻省理工學院人工智能試驗室里制作的機器人。這個機器試圖完全學會玩積木：積木的排列、移動和幾何圖案結構，達到一個小孩子的程度。這個機器人能獨自行走和拿起肯定的物品，能“看到”東西并分析看到的東西，能聽從指令并用人類語言回答問題。更重要的是它具有“理解”力量。為此，有人曾經(jīng)在人工智能學術會議上說過，不到十年，我們把電子計算機的智力提高了10倍；如維諾格勒所指出的，計算機具有明顯的人工智能成分。

煙草企業(yè)對新技術新裝備的要求是很高的。如何將國有化高技術應用于煙草企業(yè)的技改中，推動國有智能機器人高技術的討論和產(chǎn)業(yè)化是一個值得討論的問題。在過去十年，我國煙機設備的生產(chǎn)得到較快的進展主要得益于國家愛護政策和行業(yè)愛護政策，然而隨著我國加入世界貿(mào)易組織，今后要生產(chǎn)象自動化物流系統(tǒng)這樣的高技術機電設備時，就必需面對國際市場，參加國際競爭。

1堅持“技術驅(qū)動，市場導向”的原則

煙草企業(yè)的高技術設備討論、開發(fā)和應用時，必需堅持“技術驅(qū)動，市場導向”的原則，針對企業(yè)需要的關鍵技術和設備進行重點攻關，為企業(yè)解決實際問題。過去我們的許多討論項目，也包括部分“863”項目都是以純技術為導向，討論者思索問題的方法不是考慮用戶需要什么，而是我能做什么就做什么。

2討論的關鍵是系統(tǒng)集成

在研制、開發(fā)和生產(chǎn)象自動化物流系統(tǒng)這類簡單的高技術機電一體化設備時，應當堅持“有所為、有所不為”的原則。實現(xiàn)整套設備的國產(chǎn)化，并不要求系統(tǒng)中每一個部件都是國內(nèi)生產(chǎn)的，而關鍵在系統(tǒng)的集成。隨著產(chǎn)業(yè)一體化的推動，世界產(chǎn)業(yè)分工的逐步形成，虛擬公司（工廠）的消失，很多國際性大公司在生產(chǎn)制造大型設備時，主要工作是依據(jù)用戶的需要設計系統(tǒng)，并從世界范圍內(nèi)的各公司選購部件，完成系統(tǒng)的集成，這樣既能節(jié)約大量的研制時間和費用，又能使系統(tǒng)具有先進的技術水平。例如韓國三星在制造AGV時，車體等硬件自己制造，而掌握系統(tǒng)則采納目前世界上處于地位的瑞典NDC公司的自走車掌握引導系統(tǒng)，這樣就保證了其AGV達到世界先進水平。而沈陽自動化討論所生產(chǎn)的AGV雖然具有較高的技術指標，但其掌握系統(tǒng)采納較為落后的STD總線工控機，對其性能和牢靠性，很簡單讓用戶產(chǎn)生懷疑。

3牢靠性是用戶選擇設備的主要指標

目前的卷煙生產(chǎn)過程已基本是一個高度自動化的連續(xù)生產(chǎn)過程，長時間牢靠運行，是對各臺設備的一個基本的要求，設備消失故障會對生產(chǎn)造成很大的影響，其經(jīng)濟損失往往會大大超過設備本身的價值，因此各大煙廠都不惜重金購買高牢靠性的進口設備，更換不行靠的部件。例如煙廠每年都要更換許多電器開關元件，而且大多數(shù)采納進口件，以保證設備牢靠運行，削減停車事故。過去，我國的很多產(chǎn)品討論中，往往把重點放到技術的先進性上，系統(tǒng)的性能指標上，導致很多產(chǎn)品或項目只能通過技術鑒定，而無法進入市場。要使自動化物流這樣簡單的系統(tǒng)具有較高的牢靠性，首先在設計時應仔細討論系統(tǒng)的整體結構和牢靠性目標MTBF。有高牢靠性的設計還遠遠不夠，在生產(chǎn)制造過程中還必需有嚴格的質(zhì)量保證體系。

4廠、學、研的有機結合是開發(fā)高技術產(chǎn)品的有效途徑

我國高技術產(chǎn)業(yè)的進展還存在著一些與市場經(jīng)濟不相適應的地方。建國后我國始終采納蘇聯(lián)體制，新技術和產(chǎn)品討論、開發(fā)和生產(chǎn)分別由科學院或高校、討論所及企業(yè)擔當，它們各隸屬不同的部門，存在著嚴峻的脫節(jié)現(xiàn)象，從而導致討論工作重理論、輕應用，開發(fā)工作較少考慮生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品生產(chǎn)則幾年甚至十幾年一貫制。改革開放以來，這種狀況在一些地區(qū)和一些行業(yè)有所改善，消失了一些具有加強自主開發(fā)力量的高科技企業(yè)，但從整體來講，我國目前人數(shù)多、實力強的科技力氣仍集中于高等院校和科研機構。雖然它們每年都有肯定的討論成果，但真正能應用于實際的成果卻很少。造成這種狀況除有技術方面的緣由外，還與企業(yè)與討論機構、高校之間的相互不信任及利益安排等問題有關。包括“863”高技術討論成果在內(nèi)，討論機構不情愿將成果輕易轉(zhuǎn)讓給企業(yè)。由于存在有市場風險，企業(yè)也不情愿出大價錢購買成果。即使一些技術成果被轉(zhuǎn)讓，但只要企業(yè)與討論機構之間沒有形成長期的合作關系，不能對技術進行不斷地更新、改造，一項新技術、新產(chǎn)品幾年后將落后了。

5加強宣揚，轉(zhuǎn)變用戶觀念

從理論上講，選擇產(chǎn)品的基本原則是其有用性和性能價格比，在滿意使用要求的條件下，性能價格比好的產(chǎn)品應當是產(chǎn)品。但由于我國的一些高技術產(chǎn)品在性能質(zhì)量、牢靠性、工藝水平、外觀安裝、使用的簡便性、維護的便利性等方面與國外產(chǎn)品相比還存在肯定的差距，進口貨優(yōu)于國產(chǎn)貨的觀念在煙草企業(yè)已根深蒂固。要轉(zhuǎn)