傳感器作為人類感知世界的重要工具,正隨著時代科技的發(fā)展而發(fā)展。如今,站在這場波及全球的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的變革浪潮中,傳感器的作用更加凸顯。企業(yè)的生產(chǎn)線和物流需要多種多樣的傳感器,利用傳感器可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)的處理和數(shù)據(jù)的傳輸,而在這過程中,傳統(tǒng)的傳感器似乎已經(jīng)不能滿足需求,如何能夠讓機器變得更透明?如何能夠讓設(shè)備會表達(dá)和被了解?這是智能化時代賦予傳感器的新的使命。
智能制造需要智能傳感器
比傳統(tǒng)的傳感器相比,智能制造要求傳感器首先要有更靈活的接口,不僅能夠在控制器層通信,而且能實現(xiàn)更高數(shù)據(jù)層的通信。附加的數(shù)據(jù)或軟件系統(tǒng)接口讓傳感器可以執(zhí)行新的分析任務(wù)及新的功能。這些能力可提高生產(chǎn)的靈活性、質(zhì)量、效率和透明度;第二,傳感器需要有智能的功能。智能傳感器提供的數(shù)據(jù)越緊湊、越實用,整個系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)源的效率也將越高,分析結(jié)果自然也越準(zhǔn)確。
中國工程院院長周濟在《關(guān)于中國智能制造發(fā)展戰(zhàn)略的思考》的報告中曾舉過一個例子:GE公司將大量傳感器應(yīng)用到飛機發(fā)動機葉片上,運用大數(shù)據(jù)智能技術(shù),實行實時智能分析和智能控制,提供可靠的維護服務(wù),形成了航空發(fā)動機的“優(yōu)化運行和健康保障系統(tǒng)”。同樣,據(jù)記者所知,2017年,ABB將智能傳感器移植到電機產(chǎn)品上,使現(xiàn)場多個連續(xù)作業(yè)的電機數(shù)據(jù)能夠互聯(lián),通過網(wǎng)關(guān)上傳到中央控制室,進行數(shù)據(jù)分析和呈現(xiàn),實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)控。ABB預(yù)測性維護數(shù)據(jù)顯示,智能傳感器能夠減少宕機時間多達(dá)70%,延長電機使用壽命多達(dá)30%,能源效率提升多達(dá)10%。由此可見,智能傳感器的應(yīng)用不僅為工業(yè)企業(yè)帶來了立竿見影的效益顯現(xiàn),同時,也加速了產(chǎn)業(yè)形態(tài)從生產(chǎn)性制造向服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)變。
傳感器,創(chuàng)新當(dāng)自強
美國機械工程師學(xué)會理事長 Said Jahanmir在“第十二屆中美工程技術(shù)研討會”中說道:“Sensors on everything”,在實現(xiàn)智能制造的過程中,傳感器無處不在。不管是數(shù)據(jù)的采集、存儲、顯示、監(jiān)控還是其他信息的集成,在前端感知領(lǐng)域,傳感器都是實現(xiàn)智能化的關(guān)鍵。
也正基于此,各國都將傳感器作為了搶占智能制造競爭高地的核心技術(shù)之一。中國也不例外。
2015年,《中國制造2025》正式發(fā)布,推動我國傳感器及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)向著融合化、創(chuàng)新化、生態(tài)化、集群化方向加速發(fā)展;2016年,《“十三五“國家科技創(chuàng)新規(guī)劃”》在“發(fā)展新一代信息技術(shù),發(fā)展智能綠色服務(wù)制造技術(shù)”章節(jié)中,提出重點加強新型傳感器的研發(fā)制造能力;在海洋資源開發(fā)利用技術(shù)專欄中,提出發(fā)展近海環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測傳感器和儀器系統(tǒng);2017年5月,《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動指南(2017-2019)》正式獲批通過,其中提到,到2019年的總體目標(biāo)主要涉及三個方面:一是產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速壯大。二是創(chuàng)新能力顯著增強。三是生態(tài)體系基本完善;2017年12月,工信部印發(fā)《促進新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃(2018-2020年)》,計劃中的重點內(nèi)容是培育八項智能產(chǎn)品和四項核心基礎(chǔ),智能傳感器正處在核心基礎(chǔ)的第一位,并指出要重點研發(fā)并應(yīng)用高精度、低成本的智能傳感器。
經(jīng)過多年的發(fā)展,我國傳感器市場規(guī)模逐漸增大,已經(jīng)取得了一些進步。但總體來看,與歐、美、日等發(fā)達(dá)國家之間的差距仍較明顯。麥姆斯咨詢有限公司總經(jīng)理王懿曾指出,我國傳感器市場從出貨量、產(chǎn)值、市場規(guī)模、技術(shù)水平都跟國外有著較大差距,尤其傳感器的仿真軟件、設(shè)計工具、制造裝備基本上是靠進口。她建議,國產(chǎn)傳感器廠家需要有技術(shù)、基本原理、工藝等方面創(chuàng)新,哪怕是微創(chuàng)新。比如將傳感器芯片加上后端的處理電路,把一些算法再融合到MEMS里面,就形成了軟硬結(jié)合的智能傳感器;比如諧振式的、壓電式的傳感器;比如多傳感器的集成封裝等創(chuàng)新。
近期引起廣泛關(guān)注的“中興通訊事件”給了我們深刻的教訓(xùn),核心技術(shù)無法攻克,一切都是空談。自主創(chuàng)新是我國傳感器產(chǎn)業(yè)唯一的出路。如果無法攻克傳感器的核心技術(shù),我國的智能制造只能受制于人。