一、“中國制造2025”藍(lán)圖的路徑
近期，美國數(shù)字化制造與設(shè)計創(chuàng)新研究機(jī)構(gòu)宣布了新一批招標(biāo)項目，這些項目讓人們看到，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始了真正意義上智能制造的嘗試。
要實現(xiàn)從自動化向智能化轉(zhuǎn)變，關(guān)鍵是讓機(jī)器具有思考能力，或者說讓機(jī)器擺脫人的輔助能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。機(jī)器的智慧從何而來?
計算機(jī)的運算速度已遠(yuǎn)超人類，但在模糊判斷、交流、決策和創(chuàng)造上的表現(xiàn)與人腦的差距還非常大，要通過提高運算速度獲得這些能力是困難的，研究人員發(fā)現(xiàn)了另一條賦予機(jī)器“智慧”的方法，即云計算和大數(shù)據(jù)的運用。GE提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心就是大數(shù)據(jù)循環(huán)。
從發(fā)達(dá)國家智能制造的發(fā)展趨勢看，它是一個復(fù)雜的體系，包含設(shè)備智能化、系統(tǒng)智能化和決策智能化三個層次。當(dāng)前，即便是美國、德國、日本等最先進(jìn)的國家，也只是初步實現(xiàn)了設(shè)備的智能化，系統(tǒng)智能化和決策智能化的實現(xiàn)還有很長的路要走。
智能制造將徹底顛覆傳統(tǒng)的流水線大規(guī)模生產(chǎn)組織方式，這是全球制造業(yè)和制造企業(yè)必須面對的發(fā)展趨勢。雖然智能制造時代還在較遠(yuǎn)的未來才能到來，但無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家都應(yīng)當(dāng)調(diào)整制造業(yè)發(fā)展方式和方向，迎接智能制造的挑戰(zhàn)。今年，中國提出了“中國制造2025”藍(lán)圖，智能制造成為未來的主攻方向，其中，以機(jī)器人為主導(dǎo)的智能制造模式，也許是實現(xiàn)中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型的重要路徑。
二、智能機(jī)器和智能電網(wǎng)的雙輪驅(qū)動
智能機(jī)器+智能電網(wǎng)的雙輪驅(qū)動比單純的智能機(jī)器要更加穩(wěn)健，將來會跑得更高、更遠(yuǎn)。例如，美國的智能電網(wǎng)系統(tǒng)計劃是要利用大數(shù)據(jù)分析，根據(jù)當(dāng)前風(fēng)速、光照情況、電力需求，實時調(diào)節(jié)水電站和火力電廠產(chǎn)能，從而使得整個電力系統(tǒng)更加高效和節(jié)能。
隨著更高電壓等級交流輸電線路的建設(shè)，我國電網(wǎng)互聯(lián)的程度不斷增強(qiáng)，目前已成為世界上最大的交流同步電網(wǎng)，其安全經(jīng)濟(jì)運行面臨著諸多前所未有的挑戰(zhàn)。大規(guī)模新型可再生能源發(fā)電基地的接入，電動汽車等新型客戶與負(fù)荷性微電網(wǎng)大量涌現(xiàn)，以及電源性微電網(wǎng)和分布式電源等組成的新電網(wǎng)的調(diào)度運行，是我國智能電網(wǎng)安全可靠運行中面臨的主要問題。
與歐美智能電網(wǎng)建設(shè)偏重配電網(wǎng)不同，我國智能電網(wǎng)建設(shè)中的問題更集中反映在電網(wǎng)調(diào)度運行上。如果將整個電力大系統(tǒng)控制得如同一臺智能機(jī)器人，這是一個異常宏偉的目標(biāo)。
具有多指標(biāo)自趨優(yōu)運行能力的電網(wǎng)是電網(wǎng)智能的最高形式，可稱為智能廣域機(jī)器人。過去的研究一直強(qiáng)調(diào)智能電網(wǎng)的“自愈”能力，自愈是實現(xiàn)電網(wǎng)安全可靠運行的主要功能這一說法，對配電網(wǎng)是適宜的，但對電源性微電網(wǎng)和分布式電源等組成的新電網(wǎng)的運行調(diào)度問題，則還顯得不夠。
電網(wǎng)在運行中必須具備多指標(biāo)自趨優(yōu)運行的能力。衡量電網(wǎng)某時刻是否處于趨優(yōu)狀態(tài)，就是看電網(wǎng)在該時刻其運行狀態(tài)是否滿足設(shè)定的電網(wǎng)運行評估指標(biāo)體系;且電網(wǎng)通過自身的自動調(diào)控，可實現(xiàn)從不令人滿意的狀態(tài)到令人滿意狀態(tài)的一個轉(zhuǎn)化過程。
如果一個電網(wǎng)具有這項能力，則無論電網(wǎng)中出現(xiàn)何種異常情況，都可借助完善的調(diào)度自動化設(shè)施，自動對自身進(jìn)行綜合調(diào)控。
“智能廣域機(jī)器人”的理論基礎(chǔ)是電力混成控制論，其主導(dǎo)思想是：將一切不滿足要求和不滿意的狀態(tài)都分類地定義為事件，通過控制使得系統(tǒng)回歸至無事件運行狀態(tài)，則系統(tǒng)的各項指標(biāo)(電能質(zhì)量、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性)一定是足夠滿意的。這就是說，該方法可以在實踐上解決大電網(wǎng)的多重目標(biāo)趨優(yōu)控制問題。電力混成控制論使得將整個電力大系統(tǒng)控制得如同一臺智能機(jī)器人成為了可能。
