[学科发展]大数据驱动的智能制造

数据是未来制造业的核心要素,工业大数据分析是赋予制造“智能”的关键。系统分析了大数据驱动的智能制造的科学范式、理论方法与使能技术,阐述了应用方向与工业实践;根据“第四范式：数据密集型科学发现”,提出了“关联-预测-调控”的大数据驱动智能制造科学范式;根据数据处理流程,总结了融合处理、关联分析、性能预测与优化决策四位一体的方法体系。围绕边缘层、平台层和应用层设计大数据平台,介绍了大数据驱动智能制造的使能技术;从智能设计、计划调度、质量优化、设备运维四个角度,综述工业大数据驱动的智能制造应用现状。     

主动制造——大数据驱动的新兴制造范式

新一轮工业革命将对制造业产生根本性影响,由此形成的基于社会信息物理系统的制造模式,将产生具有结构性、半结构性和非结构性的大数据。为了应对制造大数据的挑战,引入大数据分析技术与主动计算,尤其是事件驱动的主动计算,提出一种大数据驱动的新型制造模式——主动制造;构建了将组织符号学和"观察-定向-决策-行动"循环模型融于一体的大数据驱动通用体系架构,结合社会信息物理系统的制造模式提出一种大数据驱动的主动制造体系架构;从数据价值利用的深度和广度分析了主动制造与现有制造模式的异同,尤其是指出主动制造与智慧制造、智能制造、预测制造和长尾制造模式间的关联关系。     

工业4.0背景下的质量管理集成平台架构研究

工业4.0背景下,大数据、物联网和智能制造为传统质量管理带来了新的挑战和契机。针对产品、设计-生产、制造服务间关联关系存在的问题,充分吸收前人的研究成果,提出物联网-大数据驱动的产品与设计-生产质量管理联动模式,构建多源异构数据驱动的制造服务质量管理模式,进而设计了工业4.0背景下的质量管理集成平台架构,以期为新时代背景下的质量管理理论和实践提供理论依据。     

[成形过程的数据挖掘与深度学习方法]塑料注射成形智能技术及其应用

总结了当前塑料注射成形的产业需求和技术瓶颈,阐明了未来的发展趋势。根据塑料注射成形特性,提出“注射成形智能制造体系”的科学框架,建立以传感技术、工业以太网及互联网为基础的智能注射成形解决方案。围绕智能设计、智能优化、智能监控及制造数据平台四个层面,总结了注射成形中知识的组织与重用、自主决策与优化、过程感知与检测及云服务等技术,为实现塑料注射成形与新一代人工智能技术的深度融合指出了重要发展方向。     

大数据驱动的智能车间运行分析与决策方法体系

针对智能车间制造数据呈现的大数据特性,研究大数据驱动的车间运行分析与决策方法体系。在分析传统方法局限性的基础上,提出"关联+预测+调控"的车间运行分析与决策新模式,进而提出该模式下的方法论体系,包括车间大数据预处理与分析方法、车间运行状态预测方法及车间运行状态决策方法等。提出车间运行分析与决策技术体系,深入讨论了海量高维多源异构制造数据预处理、动态制造数据多尺度时序分析、制造数据关系网络建模与关联分析、车间运行状态演化规律与预测和基于定量调控机制的车间运行决策等关键技术。所提体系将对实现大数据驱动的智能工厂有重要借鉴价值。     

生命周期大数据驱动的复杂产品智能制造服务新模式研究

在分析当前制造企业产品生命周期管理面临的挑战与现有制造服务模式不足的基础上,针对复杂产品生命周期数据呈现的大数据特性,提出一种生命周期大数据驱动的复杂产品智能制造服务新模式,并设计了一种体系构架。以产品生命周期为主线,提出并详细阐述了生命周期大数据驱动的智能制造服务新模式的关键技术体系与实现框架,包括制造和运维动态数据驱动的产品与服务设计、实时多源数据驱动的生产过程分析与优化、面向服务的运维数据故障演化分析与预测等。通过上述体系构架及关键技术的实施,可有效促进生命周期各阶段数据和知识的集成应用,进而构建一种产品设计闭环创新、生产过程实时优化、运维服务动态预测的产品生命周期管理与运作机制,以提升全制造流程和全生命周期管理的智能决策能力。所提体系和框架可为生命周期大数据驱动的智能制造服务研究和应用提供一种参考模型。     

“四基”数据服务平台建设思路与运行机制初探

"四基"数据是工业大数据的核心,对企业自主创新能力发展、智能制造实施、质量管理控制、制造服务模式创新等起着至关重要的作用。本文分析了"四基"数据平台的建设意义,提出了广义范畴下的"四基"数据类型,提出了"四基"平台的建设思路及运行机制,对建立"四基"数据平台做了探索性的研究。     

智能制造关键使能技术发展及应用

信息通信技术对传统制造企业产生深远影响,催生智能制造生态系统范式。企业向智能制造范式转型,可从生命周期及价值链、制造层次结构和物理系统功能等三维度部署和实施。智能制造关键使能技术一般涵盖工业物联网、云计算、大数据、计算机仿真、增强现实、增材制造、水平和垂直系统集成、自主机器人和网络安全等九大技术。文章对上述关键使能技术进行梳理与综述,并分析其在智能制造领域应用的最新进展。     

大数据驱动的离散制造车间生产过程智能管控方法研究

在智能制造背景下,离散制造企业对利用大数据技术提高车间生产管控水平提出了迫切的需求。研究大数据驱动的离散制造车间生产过程智能管控方法,在明确离散制造车间特点与管控需求的基础上,分析了传统方法的局限性和大数据方法的优势,进而提出大数据驱动的离散制造车间生产过程管控总体框架,以制造大数据的"采集-处理-分析-服务"为主线开展研究。在"进度预测-瓶颈发现-异常溯源-智能决策"的生产过程闭环管控机制中,分别提出：基于堆叠稀疏自编码机的生产进度在线预测技术,基于平行门控循环单元的生产瓶颈漂移发现技术,基于密度峰值-模糊C均值的生产异常溯源分析技术和基于多智能体强化学习的生产过程智能决策技术。最后,以某航空企业典型离散制造车间作为对象,对所提出的大数据分析与智能决策方法进行了原型系统开发和应用验证。     

基于大数据的列车部件智能制造系统

基于大数据技术对列车部件智能制造进行研究,首先介绍智能制造系统形成过程,包括制造业大数据特征、Hadoop分布式架构平台搭建过程;根据项目目标和要求,将智能制造系统架构确定为物物互联层、智能感知层、数据分析层、制造服务层和一个大数据中心,设计硬件拓扑结构。然后对数据采集、传输及分析等关键技术进行说明。最后基于ECRS对制造过程进行工艺分析,基于DELMIA进行装配运动仿真确定产线布局,利用CATIA对产线进行三维建模,对工装夹具进行重点设计研究。研究实现了列车部件制造的互联化、数字化、信息化和智能化目标,具有较大的研究价值和现实意义。     

基于数据驱动的新一代应用分析

针对当前工业企业信息化普遍进入瓶颈期,通过分析工业大数据及数据的基本价值、数据驱动的基本逻辑、数据驱动的新一代应用及其与工业互联网、智能制造的关系,提出未来制造模式和IT架构都将发生显著的变化,在工业互联网平台的支持下,以工业APP为主要形态的新一代应用将成为工业企业信息化的主流。     

首届大数据驱动的智能制造学术论坛在东华大学召开

正2018年11月16日,首届大数据驱动的智能制造学术论坛在东华大学隆重召开。来自国内外大数据与智能制造领域的专家学者共370人与会。论坛采用现场专家报告、网络图文同步直播两种途径。中国工程院院士李培根教授作了题为"从数字技术看智能制造"的主旨报告,中国工程院院士谭建荣教授作了题为"大数据驱动的产品精确设计理论与方法"的主旨报告。     

碳达峰碳中和背景下低碳制造研究现状与技术路径研究

通过对国内外低碳制造发展分析，系统探讨低碳制造内涵、低碳制造理论体系，从碳排放核算与碳足迹评估、产品低碳设计与开发、低碳制造工艺与装备、数据驱动的碳排放动态监测、制造系统低碳优化运行、制造过程碳效率优化与精益管控以及低碳制造模式等几个方面分析了国内外低碳制造技术创新现状，进而针对我国碳达峰碳中和需求，提出基于工业互联网、大数据等新一代信息技术的“碳核算、碳诊断、碳减排”低碳制造技术路径，建立了工业双碳大数据平台。     

基于工业互联网的智能装配生产线软件架构设计与研究

工业互联网技术是智能制造系统的重要基础,是实现智能制造的核心,在智能制造生产体系中有着重要的作用,其快速的发展,有效促进了设备间数据的传递、共享与分析,满足了企业智能化生产方面的需求,使企业的生产组织更加优化、高效。该文以智能装配生产线为平台,设计了智能装配生产线控制系统的总体软件架构,将工业机器人技术、PLC技术、视觉检测技术、人机界面技术及RFID技术通过工业互联网有效结合,完成了企业产品的智能化装配生产过程。     

面向工业5.0的人机协作增材制造

工业5.0是一种以价值驱动的新兴制造模式,其中人本智造是核心理念之一。然而,目前人本智造研究主要聚焦于系统层级,针对增材制造等特定工艺应用的研究仍然较少,因此亟需明晰相关科学问题与关键挑战。基于人-信息-物理系统的理论体系,提出了面向工业5.0的人机协作增材制造参考框架,建立产品-经济-生态三层次模型,并结合增材制造技术的内在特点和功能演进阐释了人机协作增材制造的基本概念。围绕产品开发流程,讨论了关键使能技术,包括万物互联、人工智能、数字孪生、扩展现实、智能材料等。最后,探讨了人机协作增材制造在产品层、经济层、生态层中的典型应用,包括个性化产品设计、交互式制造、面向工艺链的人机协作、众创式设计、分布式制造和节能减排等。该框架旨在研究人机协作增材制造,通过发展人-信息-物理系统理论,首次系统地阐述了其核心概念、关键技术和典型场景,以推动增材制造向人机协作的工业5.0范式转变,更好地满足用户个性化需求。     

“芙蓉杯”国际工业设计创新大赛启动

正由湖南省人民政府主办、湖南省科学技术厅、湖南大学等单位承办的"芙蓉杯"国际工业设计创新大赛于近日启动。大赛已成功举办三届,成为"创新湖南"的国际合作平台,设计、转化、分享工业成果的平台,发现、培养工业设计创新人才的平台,吸引了全球15个国家和地区的设计师广泛参与。本届大赛主题为"设计驱动未来:融合与创新",包括以设计驱动产业链的整合创新、以设计驱动制造业与互联网行业的融合、以设计驱动产业创新与社会创新的融合。参赛类别分为数字化制造与设计、智能产品与服务设计及社会化服务设计等。投稿     

智能制造时代下的设计建构论

在当前人工智能科技浪潮中，如何认识智能制造时代中设计科学的角色，成为推进工业设计研究与实践、解释当前技术潮流下设计认识论的一大挑战。结合建构主义理念和设计学科特点，从本体、行为及价值3个方面提出设计建构论：本体建构层分析物质产品和非物质性虚拟空间中系统结构知识和系统行为知识的本体要素；行为建构层研究群体智慧带来的行为组织变革，以及设计智能代理团队和智能设计工具带来的设计行为与设计流程转变；价值建构层宣传贯彻国家、民生及产业中蕴含的设计价值主张，为促进智能制造时代工业设计认知范式的转变提供参考。     

基于大数据分析的互联工厂系统架构研究及标准化需求分析

基于大数据分析的工业互联网是实现制造业生产过程分析、预测与优化的基础设施.本文首先综述了工业互联网系统架构,通过分析基于数据挖掘的智能制造用例,提供了通过机器学习优化工业设计制造生产运维的实现路径,讨论了标准化工作需求,为制造业大数据分析系统的构建提供参考.     

厚积薄发 智造谋变——访机械工业仪器仪表综合技术经济研究所所长欧阳劲松先生

<正>自"中国制造2025"发布,世界各大经济体也都确立了各自的工业振兴计划和发展蓝图,积极绸缪未来新的世界经济格局中的地位和话语权。智能制造是"中国制造2025"五大工程之一,它是指将物联网、大数据、云计算等新一代信息技术与设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节融合,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自     

专辑征稿

正随着数字技术的快速发展,移动互联网、大数据、云计算、物联网、人工智能等新一代信息技术的广泛应用。为交流我国智能制造服务领域的最新研究成果,探讨智能制造服务的发展方向和趋势,促进我国智能制造服务的快速发展和落地应用,《中国机械工程》编辑部决定于2019年10月出版"数据驱动的智能制造服务"专辑(正刊)。现广泛征集数字孪生、工业大数据、智能制造服务相关理论、方法、技术和应用的论文,欢迎全国从