[制造前沿]创新·强基·智能——建设制造强国

世界工业发达国家美、德、英等国“重振制造业”的发展战略均将智能制造作为发展趋势。我国制造业总体而言,大而不强。我国已是世界制造第一大国,但创新能力弱、缺乏关键核心及共性技术。我国《制造强国发展战略》聚焦“五大工程”,其中将智能制造作为主攻方向,而“五大工程”是相互联系和相互支持的。数字化设计与制造是智能制造关键共性技术,而建模与仿真是数字化设计与制造的科学基础。要全面实施智能制造,建成制造强国,任重而道远。     

[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。     

[数据驱动的智能服务]面向大规模个性化的交互式云制造模式

结合云制造以及大规模个性化的特点,分析大规模个性化的应用发展以及阐述用户需求的现状,提出了一种面向大规模个性化的交互式云模式。设计了云环境下大规模个性化智能交互过程以及需求交互转换过程模型;建立了大规模个性化的交互式云体系架构以及工作流程;进行交互式云平台搭建,以实现用户定制需求的个性化、大规模、低成本的快速提供与生产。以汽车定制为例,对需求分析及转换过程进行论述,验证了该平台的可行性和有效性。     

[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。     

[学科发展]5D打印——生物功能组织的制造

生物制造是制造技术与生命科学技术交叉融合产生的新兴学科方向,这一学科方向的发展将为巨大的人体组织与器官市场提供新技术,同时也给制造技术变革带来新机遇。面向生物制造未来发展,提出5D打印制造概念,论述了5D打印的内涵,分析了其关键技术。结合生物制造技术的现有进展,介绍了研究团队在心肌组织支架的制造、类脑神经组织制造、爬行生命机械混合机器人方面取得的初步研究进展,为生物制造技术拓展新方向提供新思路。     

[学科发展]绿色制造研究现状及未来发展策略

绿色制造是绿色科技创新与制造业转型发展深度融合而形成的新技术、新业态、新模式,正成为全球新一轮工业革命和科技竞争的重要新兴领域。在分析绿色制造广义内涵的基础上,从绿色制造创新模式、产品绿色评价、绿色设计、绿色制造工艺以及资源化与再制造等几个方面详细阐述了绿色制造包含的主要内容,并围绕国内外绿色制造发展战略、绿色制造创新机构、绿色制造标准体系及规范以及绿色制造企业实践等几个方面分析了绿色制造发展现状,最后给出了我国绿色制造未来发展建议策略。     

基于激光直接制造技术的材料研究

激光直接制造技术是一项从微观组织-宏观性能-零件性能全过程控制的技术,其中材料研究是重要技术特色之一.本文综述了激光直接制造技术材料研究的4个层次：从常用合金粉末到高性能复杂金属零件的实现、梯度材料的制备与梯度复杂零件的激光直接制造、特种材料的直接合成与特种材料复杂零件的激光直接制造和多元合金体系的研究.     

激光表面改性的发展趋势

从激光表面改性的技术特点及先进制造业的发展需求出发,论述了激光表面改性在纳米表面工程、绿色再制造、复合表面工程、智能制造及柔性加工等领域的发展趋势。     

水下连接器毂座加工工艺研究

针对水下连接器典型工件毂座的加工难点,通过研究其结构特点与材料特性,制定了工艺路线,并通过工艺试验,研究了抑制颤振和自适应插补在复杂型面数控加工中实现技术,确定了关键工序的工艺参数,满足了水下连接器毂座的加工精度和使用性能要求,也为类似结构加工制造提供借鉴。     

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。