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那时他经常会去思考、寻找数字液压未来的应用场景


作者:北京快乐8 2021-01-27 11:33


  “就在2020年的工程机械宝马展上,我去各个企业的展区,经常有人跟我打招呼,去其他地方学习、参观、交流的时候也是如此。”杨涛笑着说道,“很多人我并不认识。”

  实际上,对于工程机械行业,杨涛着实是一个“外人”。他自己也很清楚,如今的“名气”,也是伴随着争议的。

  作为亿美博的总经理,杨涛在2018年将数字液压技术正式带进工程机械行业,并试图实现数字液压在工业领域的大规模产业化应用。

  “要是能够做下工程机械市场,以后进入其他的行业,无论是价格和可靠性等方面,都会具有明显优势,无疑会大大加速数字液压的普及。在工程机械上取得的这些成果反向作用于其他行业,价值巨大。”当时的杨涛也明白,因为数字液压技术本身一直存在争议,这条路其实并不太容易。但每当有机会,他还是会不停地向更多的人去介绍数字液压,以及数字液压会给工程机械行业带来的变化。

  在2020年工程机械宝马展上,杨涛看到,中国工程机械行业的头部企业纷纷拿出了与智能化相关的产品,无论是零部件还是整机,都说明这些企业对于智能化产品的研发与储备早几年就已经开始,这足以证明,如今,智能化已经成为了工程机械行业前进的必然方向。

  对于企业来说,智能化主要体现在两个方面,一是生产制造的智能化,二是核心产品的智能化。在中国,头部企业前者都做得非常好,但后者的发展却并不尽如人意。

  各个企业产品智能化的技术路径,也大同小异,传感器、电气控制、5G网络、AR眼镜、高性能计算、算法叠加、大数据收集一层一层的加法做下来,似乎越走越艰难,成本大幅增加,但带来的改变和提升却并不如人意。毕竟,在落后的基础上实现更高性能,绝非易事。

  “这种方法不对。”杨涛觉得,没有数字化作为基础,智能化想通过“修修补补”是很难实现的,有时事倍功半,反而误入歧途。现在正是数字液压的大好机会。毕竟,实现数字化不是亿美博的终极目标,智能化、机器人化才是亿美博的梦想。在杨涛看,未来智能化的装备“只需要输入任务”,在数字化可精确执行的基础上,一切由软件决定,即:“用软件定义一切,硬件负责执行而非控制”。

  “装传感器的目的是要看到设备的运行状态,之所以需要去看,是因为我们不知道。假如我们换个思路,如果运行状态稳定且精准,为什么还要看?自然就不看了。”

  杨涛解释说,设备的运行就像人闭着眼走路,因为不知道前面是什么,不知道四周的状态是什么,所以需要辅助工具(传感器)去探知,如果那个闭着眼的人就走在一个非常窄的胡同里,两面就是墙,自然就不需要辅助装置。更进一步,如果走路都是精准控制的,那么两面墙也能不需要了。

  而数字液压,就是精准受控的元器件,能大幅提升设备的精度、可控性和可靠性。

  目前工程机械的智能化,无论是起重机、挖掘机,还是摊铺机等,似乎都是相同思路:驾驶员虽然不在工作现场,但是会在千里之外通过5G进行远程操控,并利用激光、视觉、毫米波、红外等多种价值昂贵的环境感知器件,将被操作设备的环境信息想方设法传回千里之外的遥控者现场,努力让遥控者有身临其境的感觉。

  “所以才会越来越复杂,但是说实话,无论怎样模拟,其实都不如驾驶员真的在现场操作,因此大大影响了作业效率和安全性。”

  这样的所谓智能化作业方式杨涛认为就像在操作第一代无人机,但现在的无人机已经并非一对一的操控。比如一个无人机“蜂群”,有几十上百架无人机同时行动,在空中实现各种编队组合,已经无法再通过几十上百个人同时操控来实现了,而是通过智能化的指控系统来辅助人实现目标达成。无人机能够实现一对多,未来的智能化工程机械,应该也会实现一对多的操控。即:指挥者发出任务指令,数十数百乃至更多不同种类、型号的智能工程机械相互协同,以最高效率、最低能耗等方式,完成既定任务。

  早在2000年,对于工程机械设备,杨涛就有了一些自己的想法。那时他经常会去思考、寻找数字液压未来的应用场景。“机器人就是未来数字液压最好的应用场景,而具有广泛性和需要协调作业的工程机械就是机器人。”

  杨涛告诉《中国机电工业》的记者,2006年,他去见一个客户,在客户厂区的一个小工地里面,看到了一台挖掘机正在那里作业,他就站在那里,看了整整20分钟。“那时候我就在想,这就是数字液压能够大批量应用的最好场景,也是数字液压推动工程机械实现高质量发展的最好场景。”

  或许在业内人士看来,将工程机械看成机器人是绝对“外行”的行为,尤其是在技术上耕耘多年的,会脱口而出二者在各方面的不同,但“外行人”杨涛觉得,没什么不同。

  “它的大脑是什么?中枢是什么?身体是什么?四肢是什么?怎么样去控制它的运动?”杨涛脑洞大开,想了很多。比如挖掘机,它的回转就是腰身,腿就是履带,上肢就是挖掘装置,整台设备就是一个典型的单臂外骨骼机器人。同样的视角,包括:起重机、装载机、旋挖钻、摊铺机等绝大多数工程机械,都可以抽象看成是机器人。

  用机器人的标准来定义工程机械有什么不行?杨涛认为,这样就能够把工程机械的很多液压和控制件标准化和通用化,改变目前工程机械行业中,做挖掘机的做不了起重机,做起重机的又做不了旋挖钻等的现状。大量液压传动和控制软件等需要专业化设计、制造、维护,造成人才、资金和时间的浪费。数字液压可以说是通用传动器件,用在挖掘机、起重机、装载机上的几乎都一样,最大的不同是在软件定义与控制上。更进一步,假如利用大量成熟的机器人控制软硬件平台、智能化算法等,构建标准化和通用化的工程机械机器人标准,推动工程机械向更高层级迈进,并非不能实现。

  在杨涛的设想中,未来的工程机械(或者说他心目中的工程机械机器人),需要被操控的并不是每一个动作,而只是任务需求。还是以挖掘机为例,其工作的内容就是将土方砂石等从A地搬到B地,初期人只要告诉机器从哪里搬和放到哪里,到了后期,任务来自于更高级的人工智能系统自动分发,至于具体如何的控制回转、动臂、抖杆和铲斗,何时挖何时掘,统统交给机器人控制系统去实现。“比如什么时候、什么工况、怎样去适应、怎么去满足作业效率和能耗、如何与其它设备协同等,这是智能化控制系统需要做的。我们首先要把数字化平台实现了,大量的人工智能技术、机器人技术就可以落地到工程机械行业,最终就可以根据需求来协调指挥机器运行实现建筑一键交付。”

  当然,目前这还是一个设想,如今还远没有做到这个层面,而数字化就是一切的开始。

  “今天行业共同追求的是工程机械提升效率、降低能耗,但在这些方面,国外龙头企业几乎已经做到极致了。比如挖掘机,夸张点说,川崎把每一滴油都精准计算过,人家把所有能做的事、能申请的专利都搞完了,中国企业要怎么超越?”

  新冠肺炎疫情爆发初期,在网上目睹火神山医院的建设,给了杨涛很大的信心,因为他看到了自己设想的未来工程机械的现实需求。

  “我们能够十天建出一座现代化的医院,靠的什么?上百台工程机械同时运作,冒着碰撞危险,与时间赛跑。”火神山医院的建设只能作为非常时期“集中力量办大事”的特殊个案存在,但如果未来所有工程机械实现精准的智能化控制,那么这样高效率、低风险的施工就能够实现常态化,几百台工程机械同时工作,相互之间实现协同作业。第一安全性得到大大提升,第二作业效率也会显著提高,等待的时间少了,能耗肯定也更低了。

  2017 年5 月和8 月,工信部装备司罗俊杰副司长先后两次分别前往亿美博、东方电气调研数字液压的应用情况。

  杨涛并没有将目光放在已有的框架内、陷在传统的思路里面,他提出了一个听起来“天马行空”的设想:把原来工程机械等待的时间全用上。因为空闲的时间就是耗能。

  中国的工程机械,其实多年以来,一直没有真正走到“独创”的道路上。尽管追赶外国最先进技术的脚步越来越快,只要还跟在后面,就只能继续“吃土”。

  “看着人家靠先进的技术拿到高额的利润,我们学习追赶,有朝一日学会了再进行竞争、杀价,人家就又拿出了另一项更先进的技术产品,然后我们再去学、去追赶。”面对这种貌似“无解”的循环,杨涛认为,想要彻底改变“吃土”现状,就要从根本上进行改变。所以他直接发问:

  杨涛的答案是“不是”:“未来可能根本没有挖掘机、起重机这样的区分,设备应该是以需求来定义的。智能化水平会提升、协同能力会提升、新的工艺工法会产生。”

  就像乐高玩具一样,所有的东西都标准化、模块化,根据需求组装,通过软件、智能控制来完成作业。设备的运行就像建设火神山医院,十天建成了用一年才能完成的建筑,通过一个百臂机器人。

  今天的工程机械是独立的个体,有不同的品种规格,在未来,或许工程机械不再有固定的外貌,而是根据需求在控制系统下任意组合,成为一个庞大变体的工程机器人系统。

  “这些听起来美好的设想,前期难度非常大,因为一切都要从头搭建。若是一旦取得突破,后续发展就将势如破竹,对竞争对手构成降维打击。”

  杨涛希望数字液压能够在工程机械行业大力推进,毕竟,这是实现所有设想的第一步。

  “我们遇到的争议很多,是有心理准备的。毕竟我们在探索一条全新的发展道路,不是所有的人都能认同、都能有相同的视角。路途中还会遇到各种困难、风险和失败,因此做创新可能99.9%的时间是极度痛苦的,但我们相信,不懈努力和坚持前行,团结更多的力量,获得更多的帮助和支持,所有的难题都将迎刃而解。”

  目前的亿美博以及数字液压,想要实现目标,有一个巨大的门槛需要突破,那就是批量化。而要想实现批量化,关键的问题就出现了,中间的成本谁来承担?

  实体经济,尤其是制造业,与互联网企业为代表的虚拟经济有很大不同,大多数资本看不懂也不愿意看这个产业,因为实体产业变现慢、难度大。

  杨涛希望,这个产业蕴含的巨大能量能够被有识之士发掘,能有越来越多的资源投入到这个产业之中。

  “其实数字液压成本不比现在的液压系统价格高,甚至可能更便宜。”但如果实现不了批量化,价格将永远居高不下。“我们真的难,但难的不是技术,在技术上,我们有充分、充分的把握。”

  杨涛用两个“充分”表达了对数字液压的信心,但却在创新的道路上面临着极为现实的问题:谁来支持我们走到批量?

  “要想智能化,必先数字化。”中国的工程机械行业目前看似辉煌,但在技术与核心零部件的最高端,依然被几家外国巨头企业牢牢压制。杨涛认为,国外数十年的技术积累,中国企业想要在短时间内赶上甚至超越很难,这在关键零部件上的差距尤其明显,很多甚至不知道人家积累到了哪一步。

  目前全球制造业都处在数字化和智能化浪潮的当口,大家处在同一起跑线,这是一个实现“换道超车”的绝佳时机。

  “工程机械的数字化全面实施后,大家或许可以换个角度试想一下,一群无人全数字化、智能化的工程机械其实不就是真正的机器人吗?而工程机械从笨拙升级为工程机器人灵巧智能且强壮高效,这不就是最好的换道超车吗?”

  如果按照传统思路,万亿级在工程机械行业很难实现,因为中国整个行业目前加在一起,也就7000亿。

  但换个思路或许就有可能。建筑行业在2018年产值就达到了二十多万亿,如果工程机械成为智能工程机器人,替代人工实现更高效率的工艺工法,传统的建筑行业上下游界限将淡化, “建筑公司”将会消失,取而代之的或许是掌握核心施工工艺和工法的建筑工程机器人企业,实现“万亿”并非不可能。

  工业4.0大家耳熟能详,建筑行业如果按工艺工法以及效率和科技水平划分,也有我们理解的建筑1.0至建筑4.0时代。

  建筑2.0是机械化时代,工程机械的大量应用让建筑效率大幅提升,也就是目前我们所处的时代。

  建筑3.0是自动化时代,工程机械将会机器人化,机器人化带来的是相互之间的协同能力、精准作业。工程机械的信息化、自动化与机器人化发展,将大幅提升建筑施工效率与能耗的改变,推动建筑行业工艺工法的不断创新和升级。

  建筑4.0是超过20万亿的智能化时代,是“一键”交付的时代,全链条、全方位、全生命周期的智能化建筑时代得到构建。是从需求到全生命周期终结“一键”实现的时代。这个时代,谁掌握了核心科技,谁就引领了总产值超过20万亿建筑行业的发展。

  杨涛的父亲杨世祥是亿美博的创始人,时至今日都在研究数字液压这项技术,他在上个世纪90年代就提出,数字液压在轧钢上将会得到极好的应用。但直到最近几年,这个小目标才得以实现。“我们用数字液压改造了轧机,把硅钢极薄带轧到0.03毫米以下,这在以前,国内根本无法实现。”极薄取向硅钢目前主要依靠进口,价格昂贵。杨涛感慨,“要是二十几年前就能实现数字液压在轧钢上的应用,不仅能为国家省下很多钱,或许今天的竞争格局也有很大的不同。”


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