数智时代工程机械行业智能化转型的新思考

当前新一代信息技术正加速朝着传统制造业渗透融合，智能制造已然成为全球产业竞争的关键赛道。我国工程机械规模在世界上处于领先位置，进出口贸易额不断上升，彰显出极强的产业韧性。然而，行业内部也存在结构性矛盾，如低端重复生产现象、核心软硬件依赖外部供给、产业链上下游数字化水平不一致等情况依旧存在。面对复杂且不断变化的市场环境、同时伴随恶劣的施工作业要求，仅仅依靠产能扩张已无法支持产业持续进步。因此，基于全价值链协同的理念，依靠工业互联网、大数据、人工智能等新兴技术，重新建立研发、制造、运维与施工全场景的数智化生态，已然是突破产业发展瓶颈、迈向高端制造的必经之路。

一、破除协同壁垒推进数据贯通与生态构建

（一）工业数据治理与底层平台底座搭建

工程机械的产业链漫长，工序也高度离散，各个业务系统的开发主体比较分散，数据格式的标准各不相同，以至于基础制造数据在不同控制环节之间难以顺畅流通，出现了大量信息孤岛。解决这个问题的关键，是建立一个统一的底层工业互联网平台，实现对海量异构数据的采集、治理、服务化应用。山河智能装备股份有限公司通过底层设备连接，全面打通了企业资源计划与制造执行等多套系统的数据源，建立起标准化数据治理模式，形成了大数据综合运营平台。依靠这个底座的支撑，企业可以进行精准的模型驱动设计，将产品制造信息完整地呈现在数字孪生模型中，进而具备一站式数据服务能力。统一的平台可以消除割裂的业务烟囱，将底层传感器参数、工艺调度算法与顶层商业决策完美衔接，让管理层能够动态优化资源配置。这种系统级的融合改变了传统粗放式的生产管控模式，使得企业核心资产实现数字化沉淀，大幅提高全业务链条的运转效能。

（二）智能化分级规范与团体标准共建

虽然目前众多主机厂商都大力投入资金去建设智能车间，然而不同品牌的设备在同一个施工现场往往会因为通信协议不兼容、数据接口封闭的缘故，从而无法进行协同作业。这种各自为政缺乏统一规范的情况，极易造成重复研发投入，造成系统封闭的浪费，阻碍产业整体升级的脚步。推动智能化分级、数据交互团体标准的编制，成为了全行业破局的关键共识。中国工程机械工业协会联合了多家骨干企业与科研院所，开启了智能化分级团体标准建设，填补了国家标准方面的不少空白。统一的标准框架不仅能够指导企业规范智能控制、多机协同、供应链管理模式，还在软硬件接口方面消除了跨品牌设备之间的沟通障碍。标准模式的建立有效降低了软硬件适配的难度，加快了成熟数字化解决方案在全行业的广泛推广与复用进程。在这个基础上，上下游主体可以依照一致的规范来进行技术验证，为建立开放包容的智能制造生态创造了有利条件。

（三）产业链主配协同与中小企业赋能

虽然头部的整机企业在智能制造领域取得了快速发展，但是广大配套的中小微企业却面临着资金短缺、技术门槛较高、复合型人才匮乏等问题，陷入了转型困境，导致产业内部的数字差异不断加剧。要化解能力与愿景倒挂的状况，行之有效的方案是激活链主企业对供应链上下游的辐射带动作用。例如徐工集团、三一重工等行业先锋，将自身成熟的工业互联网平台向配套供应商开放，推出了模块化且在云端部署的轻量级数字化工具。中小企业可以根据实际产能与管理需求，灵活地订阅排产调度或者质量追溯模块，如此就大大降低了软硬件采购与运维的改造成本。这种共享赋能模式消除了主配企业间的信息壁垒，让订单进度、物料储备、产能负荷在全链条变得透明可视。依靠大企业的技术溢出效应，配套厂商能够迅速补齐管理短板，带动整个产业集群跨越技术门槛实现高水平的协同发展。

二、聚焦核心场景落实全生命周期数智应用

（一）研发设计端的三维建模与仿真验证

传统产品研发大多依靠物理样机进行试错，其设计周期冗长，难以对客户多样化的定制需求做出快速回应。频繁的设计变更往往致使下游工艺及制造环节不得不被动返工，造成了大量研发资源的消耗、时间的浪费。引入数字化研发平台、数字样机技术，将源头创新转变为精确的工程数据，便成为提高研发效能的关键办法。依照产品全生命周期管理架构，企业利用集成化的计算机辅助设计与有限元分析工具，在虚拟空间里进行零部件的性能预测、机械结构优化。设计人员在三维环境中进行模块化配置，协同连通设计、工艺与制造环节的物料清单数据流。这种基于模型的正向研发流程，能够在投产前准确判断潜在的结构干涉、应力疲劳风险，并在虚拟验证阶段就完成参数调整。经过高精度的数字仿真模式筛选，物理试制的次数大幅减少，保障复杂工程装备在实际运行中的绝对可靠。

（二）生产制造端的多品种柔性化管控

全球化市场当下对产品需求的特征越来越朝着多品种、小批量的方向发展，传统的刚性流水线难以顺应订单的频繁波动，往往会出现产能闲置或者交期延误的情况。实现柔性化生产与精益调度的深度融合，便成了重塑工厂运转机制的重要任务。中联重科依靠全流程智能制造模式，在共享工厂中实现多达数十种型号挖掘机的高效混流生产。利用云端高级计划与排程算法，工厂根据实时订单动态调整物料配送、装配工序。空中与地面相结合的重载脉动式物流输送系统，依据人工智能需求时序预测模型，将钢材与关键零部件精准投递到相应工位，让结构件在制库存大幅下降。柔性产线打破了产品型号之间的制造限制，赋予工厂较强的弹性响应能力。通过高水平的自动化排产、质量全程追溯，制造系统在满足极端定制需求时还维持了较高的生产节拍，实现了效率与质量的双重提高。

（三）运维服务端的设备健康预测性维护

工程机械设备的运行环境往往相当恶劣，零部件磨损、突发故障频繁发生，传统的事后维修模式不仅会带来高昂的售后成本，还严重耽搁了客户的施工进度。建立基于工业物联网的设备预测性维护模式，是实现服务增值、体验升级的必然途径。利用车载智能网联终端，海量的发动机转速、液压系统压力、整机姿态数据被实时收集到云端管控平台。系统结合故障机理分析与深度学习算法，精确描绘设备的健康状态，并且在隐患出现前自动推送预警信息与保养建议。服务助手通过数据比对快速调取配套维修方案，极大地缩短了售后工程师的响应时间、故障排查周期。这种从被动响应转变为主动防控的方式，延长了核心部件的使用寿命，降低了非计划停机的概率。通过延伸产品的售后价值链，主机厂能够探索设备租赁与远程监测的新型商业模式，拓宽了企业的盈利空间。

三、跃升作业模式从单机智能迈向跨域机群协同

（一）极端工况下的高精度单机智能作业 

矿山开采、高原建设、危险废弃物处理等施工场景的环境极其恶劣，存在视野受限制、粉尘很密集、有塌方风险等痛点，施工作业人员的生命安全与健康面对着巨大威胁。提高工程机械自身的环境感知、自主决策能力，成为替代人工高危作业的关键突破点。山推股份研发的纯电无人推土机，将激光雷达与多模态视觉感知技术相融合，能够在复杂地形下实现高精度的自主推平作业。其内置的智能施工算法经过了数万次虚拟仿真训练，克服了颠簸振动对传感器信号造成的干扰，一次性作业成型率远远超过熟练技工的水平。机载边缘计算模块给予了设备强大的本地实时环境解析算力，避免了偏远山区微波通信延迟导致的操作指令滞后。这种下沉到物理终端的独立思考能力，不仅保证了推掘轨迹持续顺滑，还让无人驾驶机械彻底摆脱了对外部网络依赖的脆弱性。在缺乏持续网络信号覆盖的偏远区域，边缘计算终端给予了设备很强的本地实时决策算力，保证了连续稳定作业，为传统高风险施工场景提供了一套安全高效的无人化破局方案。

（二）开放场景下的多设备无缝协同编组 

对于单一设备进行智能化改造，确实会对局部效率有所提高。然而，在大型土石方工程或者港口物流作业中，多台设备交叉运行时，往往会因为缺少统一调度，进而产生路径冲突、怠速等待的问题，整体效能难以实现质的提高。推动机群之间实现群智协同、全自动调度，属于重构施工作业流程的高级形式。在大型露天矿山项目中，广西柳工布置了包括挖掘机、矿用宽体卡车与平地机的全套智能化解决办法。底层云端控制平台依据三维矿区地图、实时产量目标，动态给不同设备发送最优作业轨迹。中央调度中枢依靠空间轨迹优化模型来统筹全局车流分布，消除了采剥工作面、卸料场地的局部拥挤状况。高度默契的设备联动机制将原本孤立的机械单元聚合成为一座移动的超级自动化工厂，极大扩展了矿区总体物料吞吐的上限范围。装载设备与运输车辆借助低延迟通信网络实现毫秒级交互，自行完成空间位置对齐、协同卸料、避障动作。这种全程缺乏人工干预的集群作业消除了信息断层，极大提高物流周转效率，标志着施工模式朝着全域智能化的系统性转变。

（三）基于区域资源禀赋的产业集群跃迁 

工程机械的产业链模式繁杂多样，单个企业朝着智能化方向转型时，往往会受到上下游配套成熟程度的限制，难以实现大规模的快速发展。依靠地方产业政策的引导、区域资源所具备的优势，建立出深度协同的智能制造产业集群，是推动整体发展水平大幅提高的关键支撑。湖南长沙依靠深厚的主机制造基础，培育出了从核心零部件研发攻关到整机系统集成的完整链条式智造高地，建立起了具有很强国际竞争力的产业方阵。江苏徐州则将目光聚焦于高危、高精度的应用场景，加快布局具身智能、高端液压传动技术，推动区域制造朝着价值链中高端的方向前进。区域性政策协同使得高校前沿算法研究与工厂车间应用场景紧密地结合在一起，推动产学研共同建立联合创新孵化平台。人才密度与技术流转频率都有所提高，使得尖端控制理论能够快速转化为成熟的商用装备组件，进一步稳固了相关省市在全球智造版图中的核心枢纽地位。各地政府通过建设高标准数字园区、共享算力平台，为企业之间的数据流通、技术溢出营造了良好的环境，区域之间的优势互补、错位发展，汇聚成为推动国家装备制造业高质量发展的强大动力。

四、结语

数智时代工程机械行业进行智能化转型，是一场涉及到底层技术逻辑、全产业链结构的重大变革。随着海量数据要素被深入挖掘，统一标准生态稳步建立，多机群智协同技术大规模投入商用，传统工程设备正快速朝着具备感知、决策与执行能力的智能互联终端发展。全产业链上下游紧密融合并进行融通创新，不仅有效解决了结构性痛点，还为我国高端装备制造走向海外建立了坚固的技术屏障。坚持场景驱动与价值创造，深入推进新一代信息技术与核心制造工艺的融合，必定会促使工程机械行业在智能化进程中迈出更加坚实的脚步。

（王月珍系北华航天工业学院文理学院讲师）