机械与制造科学“十一五”发展的战略方向(制造科学)

根据中国国家自然科学基金委员会《机械与制造科学“十一五”发展战略研究报告》，阐述机械与制造科学有关制造科学“十一五”发展战略。 给出先进制造科学技术和制造系统的内涵、研究范围及其重要性。指出“十一五”期间将进行以下研究。 成形制造科学与技术，应研究特大型及关键零部件的成形制造技术, 精密、高效、清洁成形制造科学与技术, 新材料成形制造技术与科学,激光加工成形制造科学与技术，以及基于模拟仿真的数字化成形制造科学与技术。 先进加工制造技术的主要发展方向和重要研究领域是，超高速切削加工技术和超高速磨削技术，精密/超精密加工技术和微细、复合加工技术，以及相应的新一代装备制造技术，机械加工制造追求优质、高效、低耗、柔性和洁净。 数字制造和数字装备的重要科学问题是，数字建模与仿真的理论和方法，基于视觉信息的数字装备运动规划和自律控制，数字化协同产品开发的基础理论与关键技术。 机械系统和制造过程的测量及仪器研究领域是，新型传感原理及传感器，先进制造的现场、非接触、数字化测量，微/纳米级超精密测量，超大尺寸精密测量，基标准及相关测量理论。     

面向数字成形制造的高精度模拟计算技术

在中国国家自然科学基金资助项目《工程中数值分析的复杂力学建模与高精度方法》、中国国家自然科学基金资助项目《精确成形制造中的高梯度特征建模与典型工艺分析》，以及中国教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目《塑性微成形中复杂力学行为的两尺度耦合建模研究》共同资助下，开展高精度数值模拟方法的研究，对以上研究取得的成果进行学术总结。 认为数字成形制造的研究发展方向是：(1)数字成形制造的共性基础性问题研究，包括多场和多尺度耦合、高度非线性和高梯度、时间和构形的动态过程、局部精细和大规模计算、计算的可靠性；(2)数字成形制造过程的典型特征原型及建模，包括材料成形过程中的宏/微观、性能/组织等多场特征原型，固态塑性成形、液态及半固态成形、焊合过程的特征计算建模，典型制造过程(塑性成形、液态及半固态成形)模型的大规模数值计算方法；(3)基于网络的数字成形制造平台，包括基于网络实现成形制造数字化的基础问题研究，计算信息的数据管理与网络通信技术，基于网络的大规模平行计算实现(分布式和超级计算机)。     

数字规划验证体系研究与应用

从介绍数字化产品开发技术及实施方法入手,研究了面向装配的设计、数字工艺生产规划与验证的理论方法和技术实现,提出了数字化产品开发与规划验证的体系结构,说明了规划验证过程和评价方法。基于并行工程的数字规划与验证方法能够促进工艺和生产规划,在早期确保产品的可制造性、可生产性和产品设计质量。最后。实现了汽车驾驶舱的数字装配仿真与工艺生产规划验证过程。     

基于逻辑Petri网模型的断路器数字孪生车间系统

针对断路器批量化制造过程中的生产逻辑关系建模与控制问题,提出一种基于逻辑Petri网的断路器数字孪生车间系统建模与控制方法.基于物理车间的构成信息和断路器批量化制造工艺特点,建立了逻辑约束的递进式Petri网,实现了对物理生产过程的精准建模分析.在此基础上,采用模型结构分析、系统协同优化、物理引擎开发等方法,结合逻辑P...     

净水厂数字孪生模型构建方法研究与实践

为解决净水厂数字孪生模型构建问题，基于数字孪生五维模型，结合净水厂全流程工艺要求提出全要素数字孪生模型构建方法。通过净水厂多层次多尺度数字孪生几何模型，对净水厂全要素及其关系进行数字化呈现；通过标识解析、数据采集、语义描述和有限状态机行为搭建净水厂数字孪生信息模型，实现物理世界与数字空间的虚实映射和数字化表达；通过“机理+智能”混合驱动搭建净水厂数字孪生决策模型，对净水厂的运行机理和规律进行刻画。基于所提理论和方法设计开发了数字孪生净水厂运维管控一体化平台，为构建净水厂数字孪生模型提供了参考。     

智能制造与i5智能机床

《中国制造2025》指出:基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革。争取智能制造技术与装备实现突破是《智能制造规划(2016-2020)》的主要内容。从智能制造的发展历史和内涵、信息物理融合系统、数字主线和数字双胞胎、炫工厂4个方面对智能制造进行了详细讨论。对沈阳机床集团的i5智能机床及其终端—网络—云平台进行了剖析,最后对我国如何发展智能制造阐明了作者的观点。     

滚动轴承数字孪生几何模型精细建模

针对滚动轴承数字孪生几何模型构建过程中，因被赋予理想的光滑表面而缺乏表面形貌信息，导致模型配合面与物理实体一致性差的问题，提出滚动轴承数字孪生几何模型精细建模方法，基于分形理论、点云变换和点云重建技术构建了带有表面形貌特征的滚动轴承数字孪生精细几何模型。通过对滚动轴承的数字孪生精细几何模型和光滑几何模型进行仿真分析，并与实验采集的滚动轴承振动数据在时频域参数上进行对比验证，表明相比传统的光滑几何模型，滚动轴承的数字孪生精细几何模型更符合实际运行情况。     

面向智能制造全价值链的精益数字孪生体

数字孪生作为一种关注实现物理世界和信息世界交互融合的新技术,成为国内外智能制造领域研究的热点.尽管随着研究的深入,数字孪生应用技术框架和理论体系逐渐成型,但是现有文献还缺乏对数字孪生应用全过程管理的相关研究.文中通过研究精益管理和数字孪生在智能制造领域中的关系,系统论证了精益管理和数字孪生结合的可行性,并提出了"精益数...     

传播数字制造理念的制造展——访上海国际数字制造展总监陈长年先生

数字制造是在制造过程中，用信息技术进行设计，制造，控制，通信以及管理，它由数字化硬件——数字机床及相关设备和数字化软件组成——制造业中使用的各种软件，包括设计、制造、流程控制以及管理类软件。数字制造是自动化生产发展的新阶段．是各种新的制造装备、制造技术和管理模式的综合。数字制造是信息技术与传统的制造技术的完美结合，这一概念．覆盖了传统制造业的方方面面，联结着制造技术、生产装备、管理方式、经营理念等各个因素．因此，她已经并且必将对制造业产生革命性的影响。     

基于数字孪生技术的智能生产线应用探索

随着工业互联网的蓬勃发展,在新型工业信息系统和工业智能技术的推动下,生产线正向着物理空间与信息空间实时交互融合的方向发展,应运而生的数字孪生技术成为近年来的新兴研究热点。针对数字孪生技术的概念研究、工业生产领域中的应用发展、智能生产线应用领域的参考架构与关键技术及其相关研究进展进行了梳理和探讨。归纳和总结了数字孪生技术在智能生产线中的主要应用,阐述了数字孪生技术在智能生产线领域的相关研究和应用进展,并对数字孪生技术在智能生产线应用领域中的未来趋势提出展望和预测,为离散制造企业推进生产线全生命周期管理与数字化转型升级,实现柔性化的智能制造提供一定指导和启示。     

嵌入式技术与数字制造

在中国国家自然科学基金重点项目《网络环境下的数字制造理论与关键技术》资助下，将嵌入式技术与数字制造相结合，探讨嵌入式技术在数字制造装备中的应用问题。 指出嵌入式控制技术与系统是未来数字制造发展的核心与关键。以实现数字装备智能化与自动化，以及数字企业智能化与自动化为目标，阐述嵌入式技术在数字制造装备控制方面的应用，嵌入式系统在机电装备故障诊断方面的应用，嵌入式系统在机电装备的远程通信和状态监测方面应用，嵌入式系统在机电装备的智能化方面的应用，以嵌入式系统代替传统机电装备的部分功能单元。     

关于制造科技与制造业发展战略问题的思考

讨论了制造科技与制造业对国家和国民经济的重大意义;批判了把制造业称为“夕阳工业”的论断;质疑以第三产业作为经济发展水平判据的观点;指出“制造业是实现现代化工业的水之源、木之本,是实现现代化工业的保障和原动力,是国家实力的脊梁。是支持共和国大厦的基石,没有强大制造能力的国家永远成不了经济强国。” 辩析科学与技术的相互关系。认为科学是技术的基础,科学是潜在的生产力,技术是直接的生产力,科学只有通过技术（特别是制造技术）才能成为现实的生产力。当前,应用研究对于中国显得更为迫切需要。应用研究上不去,工业生产技术也上不去,核心技术只好依赖国外,结果将永远受制于人,经济发展和国家安全都没有保障。 21世纪中心科学技术（central science ＆ technology）转移的趋势是从信息科学技术到生物科学技术（包括生命科学技术）再到认知科学技术（智能科学技术）。NBICM汇聚技术将会引发一场新的产业革命,实现科技与经济发展的新突破,并将人类社会带入创新与繁荣的新时代。 制造技术重点研发项目的选择,必须适应世界经济与科技的发展趋势和适应我国对科技、经济和社会发展的需求。先进制造技术是提升我国综合国力的关键技术。在先进制造技术中,应特别重视下列几方面的制造技术：绿色制造、精密制造、微电子制造、生物制造、微/纳制造、能源设备制造、重大型装备制造、制造自动化、数字制造和智能制造。 当前,我国应重点发展先进装备制造,一是为国民经济产业提供现代化的成套精良设备,二是提供制造上述产业装备的制造手段。在各类先进装备制造的研发过程中。尤其要注意攻克研制大型装备（如大型飞机、载人航天、登月工程、高速列车、大型客船、大型油船和大型火、水、核电机组等）的制造和微电子芯片制造设备的技术难关。 中国制造科技与制造业的历史重任是为使中国进入创新型国家行列,从制造大国走向制造强国,为在21世纪中叶我国成为世界强国奠定基础。由创新技术驱动的高附加值的先进制造,将成为21世纪提升中国国家竞争力和企业竞争力的关键。     

[数字孪生驱动的智能制造]基于文献计量的数字孪生研究进展分析

伴随物联网技术、云计算及机器学习等新一代信息技术的迅速发展,数字孪生技术已逐渐成为新的研究热点。基于文献计量法,对1994年以来全球486篇数字孪生相关论文的研究领域、国家与地区、论文发布期刊、关键词、研究作者及高被引论文等模块展开详细分析。结果表明,数字孪生作为一个新的研究课题,其技术挖掘性强,已在制造工程、计算机科学及电子工程等领域得到了广泛应用。在智能制造刚性需求的驱动下,数字孪生技术在未来具有非常好的理论研究和技术应用前景。     

飞机蒙皮数字化制造技术应用研究

随着科学技术的迅猛发展,以数字化为核心的制造技术给航空工业带来了史无前例的变革和飞跃。在飞机蒙皮制造领域,逐步形成了以数字量传递为核心,基于可重构柔性多点模具的蒙皮数控拉形技术、基于离线测量闭环形状控制的柔性模具数控拉形工艺优化技术以及可重构柔性夹持数控切边技术的飞机蒙皮数字化制造技术体系,成功实现了从蒙皮零件三维数模设计、工艺仿真和优化、数控成形、数字化检测到最终零件的柔性化、数字化和精确化制造。     

浅谈数字化制造技术

介绍了数字化制造技术的概念,详细分析了数字化制造技术国内外发展研究现状,阐述了数字化制造技术的关键技术和核心技术,并对未来我国的数字化制造技术的发展作出预测和建议。     

复杂电子装备制造数字化实现的探索与研究

复杂电子装备的制造面临着诸多难题,如流程不够灵活、系统不够柔性、自动化水平低、数据众多、缺乏有效的分析手段等,难以适应瞬息万变的市场。文中从数字化工厂实现的逻辑出发,以雷达电子装备制造的数字化实现为例,分析了复杂电子装备行业的特点及管理困境。依据业务流程的梳理、问题和改善方向的权重分析,得出改善方向的评价等级,形成了数字化工厂实施步骤的建议。最后对复杂电子装备制造数字化实现的实施路径进行了探索和研究。该研究为其他制造企业的数字化实现提供了借鉴。     

数字装备可靠性建模方法的研究

随着数字制造技术的发展和成熟,数字装备的可靠性研究成为数字制系统可靠性模型特点的基础上,简述了数字装备可靠性分析的基本特点,提出了一种基于Monte Carlo(蒙特卡罗)方法的数字装备可靠性模型,描述了数字装备可靠性模型的逻辑结构与数学方法的应用.     

Digital manufacturing-the development direction of the manufacturing technology in the 21st century

After introducing the concepts of digital manufacturing technology, the discipline framework of digital manufacturing is presented in the paper by discussing its basic concept, theory foundation, key technology and scientific problems in detail. As the core of the advanced manufacturing technology, digital manufacturing is gradually becoming the main manufacturing technology of the twenty-first century. Firstly, the main features of digital manufacturing are indicated and its key supporting technologies are investigated by grouping them into four levels related to product development, numerical control, production management, and enterprise collaboration, respectively. Moreover, the existing problems in the research on the multi-discipline theory foundation of digital manufacturing such as manufacturing informatics, computational manufacturing, and manufacturing intelligence, are also indicated. Then, the core scientific problems of digital manufacturing are discussed in depth, which focuses on digitization of manufacturing information, modeling of manufacturing constraints, high-speed and high-precision numerical control theory, and Internet-based collaboration and integration. Lastly, the development trends and application perspectives of digital manufacturing are concluded. __________ Translated from Digital Manufacturing Science, 2003, 1(1–4) (in Chinese)     

先进制造技术与数字化制造

制造技术的发展集中体现了制造技术的信息化、科学化和服务化趋势,数字化制造的本质是支持信息化或知识化制造业的技术。文章利用数字化制造将现代信息技术与制造技术在更深层次上加以结合,构成数字化制造的使能技术群。     

数字称重传感器及其制造工艺

应变式称重传感器的原理决定了其本身不能产生带有数字特征的输出信号,制约了它向数字化、智能化方向发展。20世纪80年代中期,美国、德国等一些企业将微处理器技术、数字补偿技术与应变式称重传感器技术相结合,研制出数字称重传感器,推动了数字称重技术的发展。本文结合国外数字称重传感器的发展思路与现状,介绍了数字称重传感器的工作原理与特点,数字称重传感器的两种实现方法,整体型与分离型数字式称重传感器的结构,数字化称重传感器用A/D数字模块的工作原理与选用方法,数字式与数字化称重传感器的制造工艺,并简要介绍了数字称重传感器的应用。