数据驱动的复杂产品智能服务技术与应用

随着传感器、数据采集装置和其他具备感知能力的模块在复杂产品服务运行阶段的应用,复杂产品运维系统的数字化和智能化程度越来越高,具有实时、多源、异构、海量等特性的数据成为提高复杂产品系统可靠和低成本运行的决策依据,数字孪生技术提供了一种有效途径。介绍了数据驱动的复杂产品智能服务研究进展;分析了数据驱动的智能服务基本特征与框架模型;提出了数据驱动的复杂产品智能服务方法,主要包括面向服务的复杂产品建模与仿真方法、数据驱动的服务需求获取与精准分析预测方法、基于数字孪生的设备故障识别与动态性能预测方法、数据驱动的装备视情维修与备件库存联合多目标决策优化方法、基于数字孪生的复杂产品辅助维修技术、多要素协同的复杂装备能效精准分析预测方法、基于数据挖掘的复杂产品运行优化控制方法等;给出了智能服务系统的应用案例。所提出的框架和方法可为现代制造服务的智能化转型升级提供参考。     

[数据驱动的智能服务]数据驱动的复杂产品智能服务技术与应用

随着传感器、数据采集装置和其他具备感知能力的模块在复杂产品服务运行阶段的应用,复杂产品运维系统的数字化和智能化程度越来越高,具有实时、多源、异构、海量等特性的数据成为提高复杂产品系统可靠和低成本运行的决策依据,数字孪生技术提供了一种有效途径。介绍了数据驱动的复杂产品智能服务研究进展;分析了数据驱动的智能服务基本特征与框架模型;提出了数据驱动的复杂产品智能服务方法,主要包括面向服务的复杂产品建模与仿真方法、数据驱动的服务需求获取与精准分析预测方法、基于数字孪生的设备故障识别与动态性能预测方法、数据驱动的装备视情维修与备件库存联合多目标决策优化方法、基于数字孪生的复杂产品辅助维修技术、多要素协同的复杂装备能效精准分析预测方法、基于数据挖掘的复杂产品运行优化控制方法等;给出了智能服务系统的应用案例。所提出的框架和方法可为现代制造服务的智能化转型升级提供参考。     

智能问答系统在装备制造业的应用研究

随着智能制造的不断深化，装备制造领域对智能问答产品的需求已非常旺盛，结合装备制造领域典型问答情景分析，创新性地提出了基于问答规则引擎的装备制造智能问答系统的实现方式，针对在产品设计、工艺设计、生产制造、运维保障、经营管理各应用环境下，分析用户提出的问题类型，并结合专业领域知识其数据特点，从基于常见问题、基于知识社区、基于阅读理解和基于知识图谱等四种方式中选择合适的实现方式，得到最终答案。     

面向复杂装备的工业数字孪生管理系统

针对航空、航天、汽车、船舶及石油化工等重要领域复杂装备全生命周期管控信息共享需求强，设计、工艺、生产、质量、运维等全生命周期数据联动要求高，关键零部件质量管理复杂等特点，聚焦复杂装备的设计、工艺、生产、质量、运维等业务需求，以数据驱动复杂装备创新升级，设计并应用数字孪生管理系统，对装备进行数字化映射、监测、诊断、预测、仿真、优化，实现孪生设备设计、孪生工艺设计、智能生产制造、产品质量管控、设备运行维护，对提升装备性能和促进装备高质量发展具有重要意义。     

面向快速智能设计的产品实例数据精简与重构

基于实例的设计是实现快速设计和智能设计的重要方法。文中针对复杂产品进行相似性设计时存在的实例资源离散、数据量庞大和冗余数据多导致难以进行知识提取和利用的问题,提出了产品族基因的概念,建立了产品基因的描述方法。基于产品族基因对实例数据进行了精简,采用神经网络技术对离散基因数据进行了数据重构,重构后的数据结构为神经网络关系模型,该模型能够为产品智能快速设计提供有效的、统一的和结构化的数据支持,之后,建立了基于知识重构模型的快速设计系统结构,验证了模型的可行性。     

变可信度近似模型及其在复杂装备优化设计中的应用研究进展

变可信度近似模型通过融合不同精度分析模型的数据,可有效平衡近似模型预测性能和建模成本之间的矛盾,在复杂装备优化设计中受到广泛的关注。综述变可信度近似模型及其在复杂装备优化设计中的应用研究进展。概述三类常用变可信度近似建模方法的基本思想,并介绍变可信度近似建模方法研究的最新进展。回顾面向变可信度近似模型试验设计方法的发展现状,包括一次性试验设计方法和序贯试验设计方法。综述直接影响变可信度近似模型优化设计求解精度和效率的两类近似模型管理策略,探讨基于变可信度近似模型的智能优化和可靠性/稳健性优化这两个领域前沿问题。归纳总结变可信度近似模型应用于复杂装备优化设计的现状。针对变可信度近似建模及其优化设计给出了一些应用建议,并指出未来值得深入研究的方向。     

电池装备多学科协同设计的数据管理模型研究

为了对太阳能光伏电池装备在多学科协同设计过程中产生的数据进行有效管理,针对电池装备协同设计过程的会产生大量的、多学科的、复杂的、异构的各种数据的特点,建立了基于顶层设计目标、产品三维空间、管理对象层的数据管理模型。解决了电池装备协同设计过程中实时数据交互困难,减少了设计冲突,提高了产品的设计效率。最后通过应用实例验证了所提出的数据管理模型的有效性。     

结构工艺样机全流程贯通关键技术研究与应用

实现基于统一三维模型的设计、工艺及制造的全流程贯通,是复杂电子装备结构工艺样机研发模式发展的重要方向.它对于提高研制质量、缩短研发周期、减少设计差错等具有重要的意义.文中分析了复杂电子装备结构工艺研发过程中存在的问题,结合复杂电子装备的研制特点,提出了基于统一模型的复杂电子装备结构工艺数字样机全流程贯通研发新模式,对面...     

“六二三”教学法在“智能装备故障诊断与维修”课程中的应用

随着中国智能制造战略实施,智能制造产业得到蓬勃发展,各类智能装备层出不穷,催生了新兴技术生产力的快速发展,智能装备维修行业人才需求逐年增长,智能装备维修人才培养显得愈来愈重要。“智能装备故障诊断与维修”课程是职业院校电气及装备制造类专业学生智能装备维修技能形成的专业课程,也是培养智能制造行业维修人员分析问题和解决问题的能力以及敢于动手的精神品质的重要实践途径。该文针对职业本科学生具备“解决较复杂问题和进行较复杂操作”两个能力的培养,以智能制造工程技术专业学生维修能力培养为研究对象,以“智能装备故障诊断与维修”课程为实践教学案例,以“课堂革命”为抓手,在总结部、级、路、点、直、管、交、校“八字”检修方针基础上,认真分析总结智能装备技术特点和机理,提出“面板压缩直观法、表面检查静电法、查寻结构相关法、测试数据流程法、分析过程对比法、排除故障归纳法”六种故障压缩方法,总结出“正面示教、方面示教”两种课堂教学手段,归纳出“设备识图能力、知识更新能力、解决问题能力”3种能力培养方法。总结归纳出的智能装备维修“六二三”教学法,创新发展了智能装备维修理念,该方法对加强职业本科智能制造工程专业学生“两...     

基于人工神经网络的复杂海工装备项目工作结构分解

为解决复杂海工装备项目工作结构分解困难、分解结果不满足生产要求等问题,采用人工神经网络方法分析项目数据和项目工作结构的关联性,建立项目特征参数与项目工作结构的关联关系,实现项目工作结构的智能化分解。针对海工装备结构和建造特点,采用有向无环法建立了海工装备项目工作结构分解模型;引入"域"的概念并基于项目数据建立了海工装备项目域;设计了分层模块化人工神经网络结构,并利用项目域数据进行了神经网络训练和测试,得到了稳定的神经网络;通过实例验证了该方法的有效性,解决了目前海工企业项目工作结构分解耗时耗力的问题。     

面向智能制造的刀具全生命周期智能管控技术

智能制造是未来制造业的主攻方向,以航空航天、汽车领域为代表的高端制造装备关乎国防安全和国家经济命脉.复杂多样化的零部件加工对刀具管控提出了更高的要求.刀具作为切削过程中最活跃、状态变化最多的要素,其性能直接影响加工精度和生产效率.大数据时代的到来引领刀具管理模式的变革,制造商、供应商、应用企业对刀具全生命周期数据的需求与日俱增.通过分析刀具管控现状可知,设计制造精准性、寿命预测准确性、刀具管控科学性是亟待解决的核心问题.提出刀具全生命周期智能管控的内涵及关键技术,综述国内外学者在刀具设计制造智能优化、刀具切削过程状态监测和刀具多源数据管理共享方面的研究成果,最后结合刀具管控技术的应用情况对未来的研究方向进行展望.随着智能制造的不断深入,以人工智能、大数据、数字孪生、云计算等现代信息技术为依托的刀具全生命周期智能管控技术,必将推动刀具产业链转型升级.     

面向工业4.0的智能制造系统钣金件自动展开技术研究

阐述了面向工业4.0的电工装备智能制造系统构架和技术路线,介绍了机柜自动化生产过程中钣金件展开尺寸的理论近似算法,推导了折弯补偿值的数学表达式,建立了确定折弯补偿系数的实验模型,基于回归分析的方法计算了不同材质钣金件在不同折弯模具下的展开系数并转化为以Creo为数字化设计平台的折弯因子。研究结果表明,基于回归分析的实验分析方法可精确地统计钣金件展开的补偿系数,为企业智能制造系统的设计平台实施钣金件自动展开提供重要的数据支撑。     

大型复杂成套装备建模与设计的发展趋势与关键技术研究

大型复杂成套装备是国家的战略产业,是许多重大工程建设的基础。大型复杂成套装备建模与设计基础理论与关键共性技术研究是提高我国成套装备及关键机组自主设计制造能力的关键。本研究以复杂空气分离成套装备为例,分析了复杂成套装备超大型与低能耗的发展趋势,凝练了复杂成套装备建模与设计需要解决的关键科学问题,阐述了大型成套装备中动力学非线性耦合建模技术、复杂工况多机组多变量关联设计技术、多机组同步稳定与寿命均衡设计技术、关键部机高强度大构件保质设计技术、大型成套装备性能实验仿真与集成等共性关键技术,最后给出了提升我国大型复杂成套装备设计基础理论与关键共性技术的解决方案。     

智能制造装备数字化设计与验证系统研究

智能制造装备的设计水平不高是制约我国装备制造业发展因素之一。在阐述智能制造装备特点的基础上，提出了一种基于CORBA规范的智能制造装备数字化设计与验证系统的体系结构，并探讨了实现该系统的关键技术。该系统的目的是降低智能制造设备开发成本，缩短开发周期，提高智能制造装备的设计质量。     

重介质选煤装备的智能化设计改造及应用

针对重介质选煤装备存在的自动化程度底、集成化不高、智能化程度不足、生产成本较高等问题，通过对选煤厂重介质选煤原理、工艺流程和装备进行分析，提出了一种重介质选煤装备智能化改造技术方案，基于对其关键技术及先进集成控制技术的研究，提出了基于数据驱动的重介装备智能控制系统设计原理，实现了多台装备的智能联动控制和协同集中控制，试验中设备故障率降低到2.3%,设备投入总成本降低，节能增效显著，可为重介质选煤装备的工艺优化提供参考。     

云架构下基于标准语义模型和复杂事件处理的制造车间数据采集与融合

在智能制造背景下,制造车间向智能车间转型是未来发展的必然趋势,而目前制造车间数据大量增长产生了私有协议数据多、数据无法充分利用、数据无法跨系统跨企业共享的问题。为解决上述问题,设计并实现了一个云架构下基于标准语义模型和复杂事件处理的制造车间数据采集和融合系统。该系统由设备端和云端两部分组成。设备端为分布式结构,解决了私有协议数据多的问题;其中数控机床和工业机器人采用基于OPC统一架构协议进行数据采集,测量设备及计量器具采用基于质量信息框架标准进行数据采集。云端用于统一采集每个设备端的数据,解决了数据无法充分利用和数据共享问题;利用复杂事件处理技术对采集到的数据进行融合处理,得到制造执行系统关心的工件加工状态,工件的生产准备等信息,同时系统也可以协助工人完成生产任务。通过原型系统验证,所设计系统可以有效地完成上述功能,并为上层制造执行系统及时提供可信的数据支持。     

数字孪生技术综述与展望

随着复杂系统诊断、预测和系统健康管理技术的不断发展,在新兴的工业信息系统和工业智能的推动下,数字孪生技术成为智能制造领域和复杂系统智能运行和维护领域的新兴研究热点。鉴于此,针对数字孪生技术在复杂工业系统和复杂装备领域的基本概念、应用前景、技术内涵以及发展趋势、已有初步研究规划和阶段性成果等进行梳理,归纳面向复杂工业系统和复杂装备的智能运行和维护领域的数字孪生技术体系、关键技术、发展趋势和技术挑战等,分析数字孪生与其支撑的工业大数据、云计算、人工智能、虚拟现实等的相互支撑和相互促进的关系,预期能够给复杂系统诊断、预测和系统健康管理领域对数字孪生技术感兴趣研究人员提供一定的参考和借鉴。     

基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发框架与关键技术

数字孪生是实现物理信息深度融合的一个重要抓手,复杂产品设计和制造信息物理融合是其中最重要的环节,为最终智能制造的落地提供了有效途径。当前,针对数字孪生技术的研究与应用主要集中在车间运行和产品运维等方面,而将数字孪生技术应用于复杂产品设计与制造融合的研究较少。产品设计是智能制造的第一个环节,也是产生数字孪生体的第一个环节,研究基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发对实现后续的智能加工、装配和运维等具有重要影响。为此,分析了基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发内涵,提出了基于数字孪生的复杂产品环形设计框架;基于所提出的框架,从需求分析、概念设计、个性化配置设计、虚拟样机、多学科融合设计和数据管理等方面,探索了基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发中的关键技术;通过两个典型应用案例,展示了数字孪生关键技术在复杂产品设计制造一体化开发中的应用场景。     

基于Android平台的公路养护设备监控系统

针对公路养护装备种类多、分散性大和工作参数难以实时查看等问题,提出了基于蓝牙通信和Android平台的养护装备监控系统,实现养护装备的实时监控和远程管理。采用CAN转蓝牙的方式将养护装备的作业参数进行无线传输,利用Android平台设计总线参数采集、数据显示和传输模块,并借助C/S架构和SQLite数据库构建了公路养护装备的参数监控系统。以高速公路用绿篱机为对象,进行了功能试验。结果表明：设计的监控系统可以实现对绿篱机的远程监控、数据存储与数据展示,实现了养护装备作业参数的实时监控,解决了养护装备管理困难的问题。     

复杂电子装备数字化车间发展趋势与实践

面对复杂电子装备车间高可靠、高性能、高柔性、高质量、高效率的生产制造需求,文中从体系架构、赋能技术、工业软件、智能装备以及示范工程等维度分析了国内外复杂电子装备数字化车间的发展现状,阐述了当前我国复杂电子装备数字化车间建设存在的不足,介绍了某复杂电子装备企业数字化车间建设探索与实践案例,并结合当前智能制造技术发展趋势,...