福建工程学院彭晋民团队：与装备“智”造企业“同生共长”

【核心提示】 从“工业母机”数控机床，到智能制造装备与人工智能技术，福建工程学院彭晋民教授带领“智能装备及其集成应用技术”团队，10多年来坚持应用型研究的成果转化，与20多家省内外企业携手，助力福建主导产业之一——先进装备制造业走向高端化智能化。

“不论多么高精尖的工业产品，都是用机床生产出来的。如果没有优质的数控机床，一个螺丝钉都生产不好。”日前，彭晋民教授在福建工程学院的智能加工技术及装备重点实验室接受采访时，向记者介绍。

数控机床，被称为高端制造业的“工业母机”。装有程序控制系统的自动化机床，是装备制造业的基础与核心产业。

彭晋民团队致力于数控机床研发，与企业联合申报的“数控机床创新设计技术及应用推广”项目，获得福建省科技进步一等奖。这一技术使同类产品价格比进口降低20%~30%，改变了高端数控机床大多依靠进口的情况。众多制造企业，如瑞声精密、中国南车、比亚迪、富士康等因此用上了国产高端数控机床。

“脚下跑出来”的研究课题

“要致力做企业需要的应用型研究，要学会走到企业中去。这两句话，我记住了，多年来也一直这么做！”

在彭晋民看来，高端数控机床的制造水平、使用率，一定程度上代表国家高端制造业的核心竞争水平。

彭晋民教授正在对五轴联动加工中心动态性能进行测试。曾健/摄

曾经，我国数控机床大多依赖进口，成为“卡脖子”问题。彭晋民回忆说，10多年前，全球数控机床行业第一梯队是欧美，第二梯队是日韩，中国大陆的行业水平还不如台湾地区。

2006年，国务院印发《关于加快振兴装备制造业的若干意见》，提出加快实施高档数控机床提升计划。随后，福建也开始积极寻找高校科研团队，承担我省数控机床提升项目。

由于在数控机床研究上颇有积淀，福建工程学院决心拿下项目。2008年，在学校机电系老主任朱志宏教授带领下，“数控机床研发团队”应运而生，彭晋民作为青年教师加入其中。

“那时福建的数控机床产业整体在全国还较为落后。”彭晋民说，我省制造企业大多使用的是普通机床，即使有少数企业使用数控机床，其购买、安装和维护都得靠进口，针对企业定制的数控机床自主动态设计方案，几乎没有。“当时我省对数控机床生产企业连清晰的本底都没有，摆在团队面前的第一个难题，便是‘摸清家底’。”

“2003年进入福建工程学院时，我是学校的第一个博士。”彭晋民说，“朱志宏教授告诉我，要致力做企业需要的应用性研究，与专注基础研究的高校走差异化发展的路子；要学会走到企业中去。这两句话，我记住了，多年来也一直这么做！”

2008年起，在朱志宏教授带领下，彭晋民和团队自费跑遍了全省。

“除了较少优势机床企业的龙岩，其他设区市都去过。”彭晋民说，只要是生产机床或配件的工厂，不论大小，他们都主动前往了解。

一年下来，嘉泰数控、威诺数控、成功机床、金浦机械等数控机床企业，几十种机床型号特征、上百个生产中的实际问题，他们都如数家珍。

正是通过调研，团队摸准了本省企业需求，确定了研究的课题方向：突破“五轴联动”机床难题，并从数控机床的动态设计入手，为福建企业量身定做适用的产品。

一步一步“跑”出来的翔实数据和研究方向，让团队从各高校中脱颖而出，最终获得了我省数控机床提升项目，由此开启了多年的产学研合作。

10多年过去，福建的数控机床研发制造水平已今非昔比。

如今，嘉泰数控面向3C产品设计的高速钻铣机床，威诺数控面向工程机械研发的数控镗铣床，正丰数控面向精密模具开发的直驱高精复合加工机床……在各自领域中已属全国领先。

别看这些名称拗口的机床，产出的是5G手机的陶瓷外壳、挖掘机的挖臂、生产芯片晶圆的镜面模具……都是我国高端制造业得意产品。

“我省企业已从研发常规数控机床走向‘专精特新’道路。不仅开发针对不同行业的数控装备，机床性能也逐渐走向‘高速高精高稳定性’，不少产品领先全国，整体水平已超越台湾地区。”彭晋民说，数控机床已成为我省主导产业之一——装备制造产业的主力军。

在这些企业背后，都有彭晋民团队的身影。目前，他们已和省内外20多家机床及其功能部件生产企业开展合作，累计新增产值超40亿元，并在不少企业的研发中发挥了关键作用。

把实验室搬到企业中

“调研在车间一线，设计在生产一线，试验在企业一线，转化在市场一线，这‘四个一线’模式，让产学研融合找到了丰沃土壤。”

泉州，嘉泰数控的车间里，名为“高速智能钻铣中心”的数控机床正按计算机指令，用新型玻璃、氧化锆陶瓷等材料自动生产手机外壳。

“5G手机外壳，必须使用陶瓷、玻璃等非金属材料。我们和彭晋民教授团队联合研发出的这台数控机床，可以实现智能制造设备对非金属硬材料的高品质批量化加工。”企业项目经理叶聿潘介绍说。

如今，嘉泰数控为各行业的精密加工提供高端智能数控装备及自动化生产线、数字化工厂等，在国内颇有知名度。

而初识彭晋民团队时，企业还没有“拳头产品”，存在不少研发短板。

为准确把脉，彭晋民团队拿出“一线调研”的老传统，用两个月把相关企业走了个遍，总结出高端数控机床的三大难题：高速震颤、控制不稳定和可靠性较低。

由于很多企业在闽南、闽北地区且远离市区，团队每次调研都得一大早出发，深夜才能回来，“时间都花在了路上”。

于是，团队决定把实验室搬到企业中，每4人一个小组，带齐设备，到企业建实验台、收集数据、搞测试实验，与一线工程师、产线员工同吃、同住、同研究，一待就是几个月。

彭晋民住进的正是嘉泰数控。

“数控机床的研发就是通过不断优化，让机床结构越来越稳定、效率越来越高的过程。”彭晋民说，“白天机器生产，我们就和技术员、工人一起，看装配、看结构。要了解每一道工序，一旦测试过程中出现问题，才清楚要在哪个环节上改进。晚上停工，没有震动，就做动态测试。”

直至今天，彭晋民对参与研发过的数控机床，还有“庖丁解牛”般的了解。“脑海中能复盘机床的安装步骤、工艺流程，甚至可以预估哪一步可能产生问题。”

彭晋民教授（左四）在实验室为学生团队讲解双臂协作机器人工作原理。曾健/摄

几个月与机床日夜相对，连续8年持续攻坚，嘉泰数控发展成我省工业龙头培育企业，彭晋民也从青年教师一路成长为学科带头人、团队负责人。

2017年，团队与嘉泰数控联合开发的“配置机内机器人的高速钻铣加工中心”设计完成，正式投用。

这台数控设备个头不大，意义却不小——突破了国外技术壁垒，价格比进口降低20%~30%以上。“有的机床每台降低了几十万元，为制造企业节约了大量成本。”彭晋民说。

当年，团队与嘉泰数控联合申报的“数控机床创新设计技术及应用推广”项目，先后获得省科技进步奖一等奖、国际ECM认证。彭晋民团队由此也成为省科技奖的“常客”。

目前，双方在人工智能领域继续开展合作，让机床通过自主学习提高生产水平，成为真正的智慧之床。

“搞应用研究，就是要到企业中去发现问题，解决问题，这是团队10多年来的传承。”彭晋民说，“调研在车间一线，设计在生产一线，试验在企业一线，转化在市场一线，‘四个一线’模式，让产学研融合找到了丰沃土壤。”

布局智能制造未来技术

“产学研合作，既要帮助企业解决工业生产中实际碰到的问题，更要解决将来有可能碰到的问题，布局未来技术。”

在宁德思客琦智能装备有限公司，两台3D相机，就能检测新能源电池外表面的关键装配尺寸。这是彭晋民团队与企业联合研发的“全尺寸模组检测”项目，解决了动力电池模组生产线中的检测精度、效率和平面度测量难题。

思客琦是一家智能生产线制造企业，锂电巨头宁德时代使用的正是它生产的定制化生产线。

随着高端制造业飞速发展，彭晋民团队的研发课题不断延伸，从数控机床走向集成自动化生产线，再到智能装备及其集成应用技术。

“2012年我们就开始布局研究智能装备制造。此后，聚焦福建的优势产业，引入机器视觉、力觉感知等先进技术。”彭晋民说，“产学研合作，既要帮助企业解决生产实际碰到的问题，更要解决将来有可能碰到的问题，布局未来技术。”

近年来，彭晋民团队先后联合正兴车轮集团、嘉泰数控、成功机床等企业，研发技术实现我省汽车行业铝合金车轮自动化生产；研发设计“智能鞋底喷胶智能生产线”，服务我省鞋类千亿产业集群；联合泉州中宇卫浴开发“智能磨抛机器人”，解决中高端卫浴磨抛精度与缺陷检测问题……

一个个产学研合作项目接连落地，为福建的装备制造这个传统行业插上了智能化翅膀。

去年7月，我省印发《“十四五”制造业高质量发展专项规划》，明确以智能制造为主攻方向，深化信息技术与制造业深度融合，推动我省制造业产品与制造装备“智能”跃升。预计到2025年，全省先进装备制造产业规模将达到1.2万亿元。

“未来，智能装备行业前景可期。而应用型研究更好地为区域经济发展服务更是大有可为。”彭晋民对此充满信心。

近日，彭晋民团队的李济泽副教授正带领研究生，在思客琦智能装备公司的生产线上开展攻关，研究“视觉精度与机械精度相互影响情况”课题。

“我们想设计一套数学模型，实现视觉精度和机械精度的理想匹配，以提升产品性能，降低生产成本。”李济泽告诉记者，这在新能源电池制造领域，目前还是空白，将极大提升产品竞争力。

“智造”时代，彭晋民团队依然深入在生产一线，传承接力，用科研托举装备制造企业的未来腾飞。“10多年来，我们和合作企业早已‘生长’成一体。”彭晋民说，“企业为我们提供了科研创新及应用的沃土，而他们的技术进步与发展，就是我们最美的成果。”