离散制造业三维设计制造一体化建设方案的设计与实现

针对离散制造业机加类零件的设计、工艺、制造，各角色间信息沟通不畅，缺乏协作，相互分离，导致的变更多、周期长、成本高的问题，提出了以工艺为核心，充分发挥工艺部门承上启下的功能，向前规范设计，向后约束加工，形成了一套涵盖协同准备、协同流程、协同应用三个维度的技术方案。通过应用本方案，可使产品设计更改次数减少，投产准备时间降低，信息传递效率提高，产品生产周期缩短，生产产能得到提升。     

船舶分段多工位协同制造系统数学模型研究及应用

针对船舶分段制造生产过程中存在的生产计划柔性差、异常信息处理不及时、系统变化响应速度慢等问题,提出针对生产过程工位级的协同控制系统,通过开展协同模型分析,多工位间协同动态调整机制,构建多工位协同系统制造数学模型,采用案例对协同结果进行验证。通过应用多工位协同数学模型可有效提高生产计划精度和柔性,实现船舶制造车间互联互通,对提高船舶制造生产效率具有重要意义。     

航空制造企业生产准备系统应用研究

随着中国制造2025战略的逐步落地和有效实施,越来越多的航空制造企业启动了新一轮技术改造,产线产能逐年扩大,传统的生产准备手段不足以支撑数字化智能化的产线要求,而生产准备又是压缩生产周期的关键所在。本文通过对航空制造企业中常见的问题进行梳理,分析生产准备过程所涉及的业务需求,介绍了通过建立信息系统模型设计并实现了生产准备系统的主要内容和关键过程。系统包括任务汇总、物料检查、工装工具、设备检查、技术文件检查、计划的优化和调整组件,实现生产准备系统与制造执行系统的密切协同。最后,本文对生产准备系统在具体企业的应用效果进行了分析。     

面向中小型制造企业的网络化制造模式及产品协同设计模式构想

简要分析我国中、小型制造企业的生产运作过程，指出实施网络化的具体领域，提出相应的网络化系统模式；简要分析企业产品开发的一般过程，对产品协同设计的领域进行划分，提出针对中小企业的产品协同设计系统，目的是提高企业的生产运作效率和产品开发能力。     

制造企业生产系统效率评价体系研究

在制造企业中效率管理是一项重要的基础工作，生产系统效率的高低很大程度上影响着企业整体运作效率。在深入制造企业调研的基础上，研究了我国制造企业生产系统效率管理中存在的问题，分析了制造企业生产系统效率评价体系，最后提出了基于平衡计分卡的思想建立生产系统效率管理体系。     

一种模型驱动的云制造联邦接入技术

基于联邦式的云制造服务架构及云制造联邦执行支撑环境,研究了基于模型驱动的云制造联邦接入技术,包括以扩展UML Profile进行云制造平台的问题域元模型的规范化表示、对象约束语言定义的形式化约束表达以及关系定义语言实现的平台对象模型生成算法。这些技术有利于云制造平台快速、一致地构建联邦式协同环境,避免人工准备协同过程难以保持语义一致性的问题,提高协同准备的效率。     

家电产品网络协同制造技术研究及应用

针对当前互联网冲击及信息化需求,提出了网络协同制造。通过对家电产品网络化协同制造概念、模式、架构及涉及到关键技术进行研究,构建了网络协同制造平台。借助网络协同制造平台,实现了前后端生产协同、缩短了产品生产周期、制造效率持续提升、运营成本降低,最终提升了家电传统制造向数字化、网络化、智能化水平转变,加快形成家电产品网络化协同制造产业生态体系。     

现代飞机数字化设计制造流程

讨论了飞机数字化设计制造的工作模式及流程,为实现产品设计、工装设计和工艺设计过程的并行和协同夯实基础,并在工作内容、参与人员、工作手段和结果形式等方面与传统的飞机研制过程进行详细对比分析。基于并行和协同工作方法,使得原来概念和初步设计、详细设计、工艺审查和图纸发放、工艺准备、生产准备、产品制造等流程变为现在的并行产品设计和产品制造2环节。提出飞机产品设计制造项目管理精益化理念,并在某型现代飞机的研制过程得到应用,实践证明生产效率明显提高。     

面向生产计划分析的协同制造过程建模语言及建模仿真系统

跨企业协同制造涉及要素种类多、联动关系复杂、内外部不确定性影响大，导致协同运行能力弱。针对其顶层统筹管理能力弱、缺乏有效的计划分析手段等问题，提出面向生产计划分析的协同制造过程建模语言，为决策层提供不依赖具体生产数据、兼顾不确定因素的领域专用抽象建模和模型仿真工具。总结并凝练协同制造的领域知识，定义其概念模型，基于概念模型制定协同制造过程建模语言CoM-PML;开发基于CoM-PML的建模和仿真系统POMES4CM,通过执行多过程仿真协助企业管理人员分析产品齐套周期、资源利用率等，辅助决策。选取3种复杂产品的协同制造流程进行案例验证，得到具有指导意义的过程模型和生产计划，验证方法和系统的有效性。     

协同产品商务制造系统及其协同性研究

阐述了协同产品商务环境下制造系统的关键技术、覆盖范围、系统性能和系统目标的变化及发展，着重探讨了协同产品商务制造系统的目标与协同性，表示了实现协同产品商务协同的合作体系结构和协同基础结构逻辑视图，分析了系统协同与耦合问题。     

基于 CPS 的可重构制造系统在互联工厂的应用

为了解决个性化定制与大规模生产的矛盾,应用 CPS 技术和模块化制造单元,建立了完整的可重构制造系统,实现大规模个性化定制产品生产流程的高效协同。在研究了面向大规模个性化定制可重构系统特性的基础上,构建了基于 CPS 的可重构制造系统架构,研究了可重构系统的关键核心技术。建立的系统可以将生产制造的复杂行为转换为实际数据信息,通过重构分析、智能决策和动态优化调整模块化制造单元,使整个生产环节的制造资源处于有序可控状态。通过在互联工厂展开应用落地验证,结果表明了该系统的可行性和有效性。     

自适应制造资源动态服务组合与优化框架

针对制造资源服务组合面临的不确定性因素干扰和服务质量保障的特殊需求,面向制造领域引入了CPS使能技术及其理念,构建了面向制造的信息物理融合系统(CPS)体系架构;在此架构下,建立了制造资源的感知模型和认知模型,以把握制造资源的即时服务能力;基于对制造资源的即时服务能力的动态把握,建立了具有自适应能力的制造资源动态服务组合滚动优化框架。最后,利用面向制造的CPS原型系统验证了该框架的可用性。     

[设备健康管理]基于CPS方法与脆弱性评估的制造系统健康状态智能诊断

现有的制造系统健康管理技术很少应用信息物理系统(CPS)，也很少有学者从脆弱性的角度探究制造系统的“病因”。根据制造系统的结构特征和健康管理技术原理，提出在其关键设备上嵌入基于CPS与脆弱性分析的健康管理模块，以实现系统健康状态与影响因素的在线动态分析。重点研究基于脆弱性的系统健康状态判断方法、基于数据驱动的制造系统性能异常判断和亚健康状态下设备异常因素的识别。基于嵌入式CPS的制造系统设备健康状态诊断与分析可以根据设备服役过程中的脆弱性状况判断设备的健康状态，基于数据驱动的设备异常因素判断方法可以监测设备服役过程中的性能参数变化情况，及时判断造成设备异常的关键因素。通过柔性制造系统仿真实验，证明了所提方法可实时判断系统的健康状态，有效识别导致设备亚健康状态的性能参数。     

Hybrid modeling for smart roller leveling in precision magnetic scale manufacturing

Journal of Mechanical Science and Technology - In smart manufacturing, machines are interconnected through cyber physical system (CPS) to achieve efficient manufacturing production. Manufacturing...     

Prediction-based manufacturing center self-adaptive demand side energy optimization in cyber physical systems

Cyber physical systems（CPS） recently emerge as a new technology which can provide promising approaches to demand side management（DSM）, an important capability in industrial power systems. Meanwhile, the manufacturing center is a typical industrial power subsystem with dozens of high energy consumption devices which have complex physical dynamics. DSM, integrated with CPS, is an effective methodology for solving energy optimization problems in manufacturing center. This paper presents a prediction-based manufacturing center self-adaptive energy optimization method for demand side management in cyber physical systems. To gain prior knowledge of DSM operating results, a sparse Bayesian learning based componential forecasting method is introduced to predict 24-hour electric load levels for specific industrial areas in China. From this data, a pricing strategy is designed based on short-term load forecasting results. To minimize total energy costs while guaranteeing manufacturing center service quality, an adaptive demand side energy optimization algorithm is presented. The proposed scheme is tested in a machining center energy optimization experiment. An AMI sensing system is then used to measure the demand side energy consumption of the manufacturing center. Based on the data collected from the sensing system, the load prediction-based energy optimization scheme is implemented. By employing both the PSO and the CPSO method, the problem of DSM in the manufac~ring center is solved. The results of the experiment show the self-adaptive CPSO energy optimization method enhances optimization by 5% compared with the traditional PSO optimization method.     

Smart manufacturing systems for Industry 4.0: Conceptual framework,scenarios, and future perspectives

Information and communication technology is undergoing rapid development, and many disruptive technologies, such as cloud computing, Internet of Things, big data, and artificial intelligence, have emerged. These technologies are permeating the manufacturing industry and enable the fusion of physical and virtual worlds through cyber-physical systems (CPS), which mark the advent of the fourth stage of industrial production (i.e., Industry 4.0). The widespread application of CPS in manufacturing environments renders manufacturing systems increasingly smart. To advance research on the implementation of Industry 4.0, this study examines smart manufacturing systems for Industry 4.0. First, a conceptual framework of smart manufacturing systems for Industry 4.0 is presented. Second, demonstrative scenarios that pertain to smart design, smart machining, smart control, smart monitoring, and smart scheduling, are presented. Key technologies and their possible applications to Industry 4.0 smart manufacturing systems are reviewed based on these demonstrative scenarios. Finally, challenges and future perspectives are identified and discussed.     

复杂刀具磨削工艺数据库系统的研究与开发

针对复杂刀具的磨削效率与磨削烧伤之间的矛盾开展研究,采用虚拟加工优化复杂刀具制造的加工工艺和正交试验优选磨削用量参数,实现避免磨削烧伤和提高磨削效率的目的,同时建立了复杂刀具磨削工艺数据库系统,并开发了相应的应用程序.该数据库系统为复杂刀具的磨削制造提供了实用的磨削数据支持,满足了企业的生产制造要求.     

基于Web数字化生产车间的运行状态监测系统

为了提高制造系统的运行效率和透明度,研究开发了基于Web数字化生产车间的运行状态监测系统,实现了对现场生产过程中各种生产状态信息的采集与管理.在工业自动化基础上,该系统通过Web使生产实时数据能够直接到达生产监测、管理与控制等环节,从而实现数字化生产车间的自动化管理.系统采用B/S构架的软件开发模式,实现了灵活的信息采集与管理.     

机械制造系统能效评价的特点、研究现状及发展趋势

机械制造系统能效评价是对机械制造系统能量消耗状态和能量消耗过程及其能量效率的系统评价,它是机械制造系统降低能量消耗、提高能量效率的基础,其研究正在国际上兴起。首先,对机械制造系统能效评价的特点进行了分析,提出了能量消耗状态及其能效评价的多能量源特性和层次分布特性、能量消耗过程及瞬态能量效率的复杂多变性和产品全生命周期过程特性4个特点;然后,基于上述特点分析,对机械制造系统能效评价内容和能效评价指标的研究现状进行了分析;最后,指出了机械制造系统能效评价的发展趋势,即机械制造系统能效评价指标完整体系的建立、机械制造系统能效基础数据库的建立、机械产品和制造任务能量消耗的定额化、机械制造系统能效评价的标准化以及机械制造系统能效评价及能效提升的信息化支持平台开发等。     

凸轮轴凸轮表面缺陷检测与诊断方法的研究

凸轮轴是高速运转的复杂轴类零件,是发动机五大核心部件之一.由于凸轮异形,在智能制造中采用视觉检测技术时,其磨削后凸轮面反光,对检测系统的设计带来挑战.本研究提出一种凸轮视觉检测方法,利用拍摄凸轮图片进行阈值二值化,提取凸轮轮廓,得到凸轮表面选定区域,再进行缺陷轮廓提取,得到缺陷轮廓,对表面缺陷的大小和周长进行筛选后实现...