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艾超:人工智能与工程机械行业的深度融合正在重塑行业的技术生态与产业格局

2025年05月29日15:12

  2025年5月14—15日,以“开新篇、拓新局、创新绩”为主题的第二十二届工程机械发展高层论坛在山西太原召开。

  15日上午,在以“守正创新绿色智能——工程机械行业科技发展”为主题的平行论坛(一)上,14家企业领导围绕论坛主题,结合当前工程机械行业绿色转型与智能化升级的迫切需求,深入探讨了行业在科技创新与可持续发展方面的新路径和新机遇。与会嘉宾一致认为,在“双碳”目标的引领下,工程机械行业必须坚守质量与安全的底线,以创新为驱动,加速绿色技术的研发与应用,推动智能化产品的迭代升级。通过加强产学研用的深度合作,构建绿色智能产业生态,提升行业整体的科技水平和核心竞争力,为工程机械行业的高质量发展注入强劲动力,助力行业向高端化、智能化、绿色化发展。

  平行论坛(一)第一场

  对话嘉宾:

  北京田一科技有限公司总经理毛轶

  西安主函数智能科技有限公司董事长牟均发

  郑州奥特科技有限公司董事长赵民章

  青岛泰凯英专用轮胎股份有限公司副总经理徐芳

  凡己科技(苏州)有限公司董事长孟凡己

  山西太重工程机械有限公司副总经理、太重(上海)装备技术有限公司总经理尹满义

  燕山大学教授、起重机械关键技术全国重点实验室副主任艾超


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  平行论坛(一)第一场对话现场


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  论坛开场主持人:中国工程机械工业协会副秘书长王金星


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  论坛对话主持人:中国工程机械工业协会工业互联网及数据分会副秘书长李国军


  以下为对话实录:

  李国军:请简要介绍自己及所在企业的情况。


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  燕山大学教授、起重机械关键技术全国重点实验室副主任艾超


  艾超:2022年底,燕山大学获批建设起重机械关键技术全国重点实验室,现有试验设备资产2亿元,科研人员160人,设立材料制备成形、构件轻量设计、先进制造理论、智能驱动传动、智慧健康运维5大研发中心,研究方向覆盖轻量化设计与制造、智能驱动与传动、高性能智能感知与控制、全生命周期检测与运维。


  李国军:人工智能如何更好地为工程机械行业的绿色化、智能化发展服务?

  艾超:人工智能与工程机械行业的深度融合,正在重塑行业的技术生态与产业格局。从绿色智能发展的视角,人工智能的应用已从单一效率提升转向全产业链协同优化,价值体现在资源效率、环境友好、智能决策等3个核心维度。我从技术路径、应用场景及未来趋势3方面对此分析。

  第一,技术路径。AI驱动的绿色智能技术体系构建,数字孪生与动态仿真,通过多物理场建模与实时数据映射,构建工程机械全生命周期数字孪生体。例如,卡特彼勒利用AI仿真平台对液压系统进行能耗动态模拟,使挖掘机燃油效率提升的同时,降低关键部件应力峰值,这种虚实交互的技术路径,缩短了产品迭代周期。多模态感知与边缘智能,采用激光雷达—视觉—惯导融合的感知系统,结合轻量化神经网络部署于边缘设备,实现施工质量实时检测与自主路径规划,减少返工能耗。强化学习驱动的能效优化,建立马尔可夫决策过程模型,通过深度Q网络优化动力系统控制策略,提高能量回收利用率。

  第二,应用场景突破。从单机智能到生态协同,智能制造端,焊接缺陷检测:基于迁移学习等技术手段提高缺陷识别精度。绿色施工端,集群协同调度:混凝土泵车群通过联邦学习实现动态调度,降低燃油成本。循环经济端,再制造决策系统:基于设备运行大数据的剩余寿命预测,提升核心部件再制造率。

  第三,未来发展方向与关键挑战。脑机接口与远程操控:实现高危场景下的人机协同作业。产业生态重构,构建行业知识图谱:整合超200万条设备故障数据形成行业智能底座,开发面向工程机械的专用AI芯片,开发面向边缘设备的低功耗神经网络架构。

  第四,实施建议:建立“数据—算法—平台”三位一体创新体系,重点突破多源异构数据融合技术,推动智能物联网标准体系建设,实现跨品牌设备互联互通,培育“AI+机械+能源”复合型人才,开设智能建造交叉学科,构建开放创新生态。当前,工程机械行业绿色化转型正处于关键窗口期。人工智能不是简单的工具叠加,而是通过数据价值的深度挖掘和系统能力的质变重构,推动行业向“自感知、自决策、自进化”的智能体演进。这需要行业建立新的价值认知体系,即从“设备制造商”向“智能服务商”转型,从“产品生命周期”向“数据价值周期”跨越。期待与业界同仁共同探索这条充满挑战的革新之路。

  李国军:请分享团队现阶段在工程机械方面做的一些工作,特别是在守正创新、绿色智能方面如何推进?

  艾超:借助燕山大学起重机械关键技术全国重点实验室、河北省重型机械流体动力传输与控制实验室、校企联合研发中心等平台,我们团队主要从元件—系统—整机等3方面进行工程机械绿色智能方向的创新工作。

  第一,液压元件方面。液压元件如变量泵、多路阀的绿色智能是工程机械绿色智能的基础,我们针对传统多路阀频响低、感知弱、压损大、低流量分配精度与增加系统能量损失等问题,提出高频响数字液压多路阀新构型原理设计与控制策略,为数字化电液系统的多源状态感知与智能节能控制奠定基础。

  第二,电液系统方面。电液系统作为工程机械的骨骼与肌肉,驱动移动装备运转。对此,我们一方面开发了数字化电液系统,实现对液压缸与液压马达等执行机构高精度运动控制的同时,大大降低系统的能耗;另一方面,基于深度学习建立电液系统大数据模型,基于强化学习实现对控制策略的优化迭代,实现了在云平台上实时进行工程机械控制策略的优化。

  第三,整机方面。我们一方面开发了基于整机的数字孪生平台,快速实现问题复现与问题点改善方案验证,大大提高解决问题周期;另一方面,聚焦工程机械智能辅助,开发高精度工程机械执行机构末端轨迹控制,实现一键辅助作业。如旋挖钻机,实现自动对孔与智能钻进;挖掘机,实现一键平地、修坡、高精度电子围栏、动态称重等。


  李国军:谢谢大家。我们热爱工程机械行业并对其未来发展充满信心,相信通过数字化、智能化和人工智能等技术与行业的深度融合,能够推动行业科技创新与应用创新,助力其在节能降耗、绿色发展场景中发挥更大作用。

  来源:宣传工作部根据现场对话实录整理
  初审:董萌
  复审:尹晓荔
  终审:吴培国
  编辑:赵利祥



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