工业大数据驱动的智能制造服务系统构建技术

为了快速响应终端用户的制造服务需求,提出了智能制造服务系统构建方法,该方法以智能制造服务活动大数据为基础,将制造服务需求转换为智能制造服务方案,并调用智能制造服务模块匹配方案,集成为智能制造服务系统提供给终端用户.在智能工厂、智能生产、智能服务等智能制造服务活动大数据分析基础上,建立了智能制造服务系统模块化的过程模型,该模型以用户域、功能域、制造服务域、流程域、交付域刻画模块化过程的映射关系.结合工业大数据和改进遗传蜂群算法对智能制造服务系统构建过程中智能制造服务模块组合优选问题制定了优选方案,提出了基于反向学习的改进遗传蜂群算法(IGBCOL)的智能制造服务模块组合优选策略.最后通过汽车个性化定制服务模块的算例分析,验证了该算法的可行性,以及工业大数据驱动智能制造服务系统构建方法的有效性.     

工业互联网驱动的流程工业智能优化制造新模式研究展望

本文首先综述了各国工业互联网的发展愿景和流程工业运行现状,给出流程工业智能优化制造的内涵,并分析了工业互联网驱动的流程工业智能优化制造的机遇与挑战;结合工业互联网作为实现智能制造纵向集成、端到端集成和横向集成的基础设施,探讨了工业互联网驱动的流程工业智能优化制造新模式:(1)工业互联网驱动的流程制造企业智能优化制造模式...     

工业大数据驱动的核电装备智能设计-制造-服务技术与应用

针对核电大数据集成管理缺乏适应性和应用价值有限的问题,提出了一种基于工业大数据分析架构的核电装备智能设计制造服务体系.首先,基于核电大数据的领域特性设计了核电装备全生命周期数据空间,通过业务系统数据与主数据两个层次,实现海量多源异构数据分布式存储,并提出模型驱动的核电大数据应用模式.在此基础上,基于数据空间提出了核电装备智能设计制造服务体系框架和关键技术,包括基于模型数据知识联合学习的智能协同设计、多阶段数据融合驱动的质量管控与精准追溯、高维动态边缘数据驱动的运行服务智能诊断预测等技术,为生产决策和运作管理提供依据,促进核电装备安全性、可靠性和经济性指标持续优化.最后通过核电装备典型业务场景来验证所提框架和技术的有效性,并取得了良好的应用效果,为未来核电大数据协同管理和智能应用提供参考.     

钢铁制造流程的本质、功能与钢厂未来发展模式

钢铁制造流程动态运行过程的物理本质是：物质流（主要是铁素流）在能量流（主要是碳素流）的驱动。作用下,按照设定的“程序”,沿着“流程网络”作动态。有序的运行．钢铁制造流程是一类开放的、非平衡的、不可逆的、由不同结构和功能的单元工序通过非线性耦合构成的复杂系统,其动态运行过程的性质是耗散过程。从钢铁制造流程动态运行过程的物理本质出发,可以推出其功能应拓展为：（1）铁素流运行的功能-钢铁产品制造功能;（2）能量流运行的功能-能源转换功能以及与剩余能源相关的废弃物消纳-处理功能;（3）铁素流-能量流相互作用过程的功能-实现过程工艺目标以及与此相应的废弃物消纳-处理功能。钢厂未来发展模式将通过绿色制造和生态化转型,逐步演化为都市周边环境友好型钢厂和港口生态工业带钢厂两类主要可选择的模式。在未来循环经济社会中,钢厂可能承担的社会经济职能是：（1）钢厂是铁．煤化工的起点,既要生产出更好、更廉价的钢,又要充分利用能源;大型钢铁联合企业应向“只买煤、不买电、不用燃料油”的方向发展,同时也应该看到,钢厂有可能制造出相对价廉的、大量的氢气;（2）钢厂也可以是城市社会某些大宗废弃物的处理-消纳站和邻近社区居民生活热能供应站;（3）钢厂可以是某些工业排放物质再资源化循环、再能源化梯级利用和无害化处理的协调处理站。钢厂可以通过延伸其制造链、经营链成为特定区域构筑循环经济社会的重要环节。     

分散网络化制造系统体系结构及关键技术研究

首先介绍了分散网络化制造产生的背景,以分散网络化制造的总体设想为基础,详述了其功能和组成部分,并分析了新型分散网络化制造与传统企业的区别。同时,讨论了在实际实施推广过程中如何建立分散网络化制造的指导思想,指出了网络化制造的主要类型和关键技术。最后,以实例说明了分散网络化制造在中国的应用及前景。     

面向航空协同制造的工业互联网架构研究与应用

当前新一代信息技术与制造业的深度融合,正驱动着传统制造业的数字化、智能化转型发展及业务模式的深刻变革.航空装备研制过程具有跨时空域、跨产业链、跨多主体高效协同的典型特征,是一项复杂的系统工程,构建面向航空复杂装备协同制造的工业互联网平台,既是满足当前航空复杂装备高效研制的必要手段,也是以新模式驱动航空制造数字化转型的重...     

面向工业互联网的社群化制造模式及3D打印测试床研发

新一代信息技术与制造业的深度融合正推动着制造业向社会化、服务化、互联集成化与平台化发展,面向工业互联网的社群化制造模式契合了当前制造业在智能化转型升级和创建新业态上的愿景.据此,本文在对当前制造模式演变分析的基础上给出了信息-物理-社交互联驱动的社群化制造模式体系架构和运行逻辑,进一步探讨了社交传感器驱动的社群化资源聚...     

“流”、流程网络与耗散结构——关于流程制造型制造流程物理系统的认识

对于实施流程制造业工厂的智能化而言,深入认识其物理系统的本构特征和动态运行的物理本质与机理并使之优化,是一个重要方面.流程型制造流程是一种复杂的工程系统,是由若干相关的但又异质、异构的自复制制造(工艺)单元组成的,且自复制制造(工艺)单元之间是在一定的运行规则约束下联网运行的.流程制造业制造流程动态运行过程的物理本质可以表述为:物质流在能量流的驱动和作用下,按照设定的"程序",沿着特定的"流程网络"作动态-有序的运行,本质上是一类在耗散结构中动态运行的耗散过程,并要求实现多目标优化.作为制造流程动态运行框架的耗散结构的工程化模型是由三类不同形式的结构化机制经过综合集成而构建出来的,即具有不同过程之间多尺度嵌套性的层次结构和上下游工序/装置间衔接-匹配的链接结构以及整体协同的网络结构.流程型制造流程物理系统优化的核心思想是要设计、构建一个优化了的耗散结构实体,要特别重视理清流程型制造流程的顶层概念架构(耗散结构和耗散过程),确立制造流程运行的本质观念以及物质流网络、能量流网络、信息流网络("三网")融合的概念,这对推动流程制造业的智能化具有科学导向性的意义.     

面向复杂产品系统创新的知识管理系统模型研究

复杂产品系统创新具有多主体知识联盟共同开发和制造,设计高密集性、产品复杂性、生产不确定性的特点.知识管理系统有利于复杂产品系统创新中知识的共享、利用和扩散.在知识管理系统模型研究成果的基础上,构建了基于过程导向的知识链与创新流相结合,以实现知识战略为目标,技术、文化、组织体系为支撑的知识管理系统.明确知识管理战略、把知识管理融入创新流程、创建知识共享文化和激励机制、运行并不断改进系统等策略有利于KMS的实施.     

基于工业互联网的制造与服务融合技术

制造与服务融合是智能制造的重要内容之一,服务要素渗透到制造各个环节中形成了生产性服务与制造服务化.本文从工业互联网的商业视角、使用视角、功能视角、实现视角建立了制造与服务融合中虚拟逻辑与实体活动交互的技术体系,针对商业视角下的制造与服务融合价值链,提出了生态位驱动的制造与服务横向价值链融合方法;针对使用视角下的制造与服...     

孪生数据与特征增强融合驱动的装备小样本诊断方法

近年来,得益于新一代信息技术的快速发展,智能故障诊断技术在航空航天、海洋工程、汽车工业等领域得到了广泛的关注与应用.然而,一方面,智能故障诊断模型在实际应用部署时,面临着故障样本不足的难题,导致所构建的模型诊断可靠性较低;另一方面,现有面向小样本问题的智能诊断方法往往需要相关性较强的实测数据作为支撑,这极大限制了该方法的实用性.基于此,本文提出了一种孪生数据与特征增强融合驱动的机械装备小样本故障诊断方法.首先,构建机械装备的虚拟模型,并结合装备的运行机理知识和健康状态的实测数据对模型进行优化修正,以获取高保真模型,进而基于该模型获取高质量的孪生故障数据;其次,以孪生故障数据为输入,利用生成对抗网络进行装备孪生故障数据的特征增强,并将增强后的数据用于卷积神经网络模型的训练,从而实现装备的智能故障诊断;最后,以某汽车用变速器为研究对象,验证所提方法的可行性.该方法丰富了新一代工业人工智能与大数据分析理论,为现代装备的小样本智能故障诊断提供了一种新的解决思路.     

中国公共数据库数据质量控制模型体系及实证

在讨论公共数据库的公共产品属性及其制造过程的特点基础上,确定了公共数据库中数据质量的维度,提出了公共数据库作为特殊公共产品的生产过程中非技术数据清洗和数据稽查的概念,并建立了数据质量的变权综合评估模型.对公共数据库的数据制造过程质量控制进行了技术设计和博弈论模型分析,给出了各个环节的数据质量控制措施,并以此分析了当前中国公共数据库建设和运行中存在的问题和政策建议.最后,作为实例,提供了质量技术监督公共数据库的设计、运行、数据制造过程质量控制方法.     

气动膜片式多材料微液滴按需喷射技术研究

微滴喷射是通过产生微米级的液滴实现微量流体精确分配的技术之一,是一种不同于传统减法制造的非接触式、数据驱动的加法式制造技术,代表了现代制造工艺新的发展方向.本文提出了可用于多种材料的气动膜片式按需喷射技术并构建了用于在线观测并分析液滴形成过程的基于延时触发的图像在线采集系统.利用该装置,进行了微液滴喷射的一致性分析,研究了设备结构参数及控制参数与液滴大小及喷射速度的关系,并分析了粘度及表面张力对流体喷射过程的影响.此外,制作了直径约为160.5μm的Sn63Pb37焊球和与基底接触面直径约为346.94μm的光固化胶胶滴阵列图型.实验表明,该气动膜片式按需喷射系统结构简单、可靠性好、耐受高温,可用于包括聚合物、低熔点胶材、高熔点金属的多材料微液滴喷射,在微电子和微系统封装、三维打印、有机半导体器件制作以及生命科学与化学分析等制造领域具有较大的发展潜力.     

基于受电弓状态感知的弓网安全监测系统研究与探讨

我国电气化铁路运营的里程日益增长,服役的车辆越来越多.作为车辆大系统关键装备之一的弓网系统,如何提高其服役检测水平,在确保安全运行的同时,降低维护检修的成本,这是弓网系统安全监测及故障诊断需要解决的关键问题.从系统的研制流程、整体架构、功能模块、故障诊断以及监测方案等几个方面,对弓网安全监测系统进行介绍和讨论.最后以具...     

基于反射式软件中间件的运行时软件体系结构

提出一种基于软件体系结构(SA)的软件维护与演化方法. 通过运行时软件体系结构(RSA), 系统的运行状态与行为以SA的形式展现, 且操纵该SA视图能导致运行系统进行相应改变, 这种因果关联通过反射式软件中间件实现. 作为一个准确、实时、语义丰富、可操作的SA视图, RSA视构件与连接子为“白盒”实体, 以精确、完整地描述运行系统. 同时, 通过扩展传统的SA描述语言, 以形式化描述RSA, 并使之具备继承设计阶段SA所富含语义的天然能力. 本方法在反射式J2EE应用服务器PKUAS中得到实现, 并通过性能测试考察了RSA对运行系统整体性能的影响.     

世界主要国家/地区面向安全的智能化制造发展战略分析

智能化制造是实现高危行业安全生产的重要方式，也是防范重特大事故的必然选择。世界主要国家/地区将智能制造、数字制造、工业机器人、人工智能等列为制造行业安全生产的关键技术，发布或制定了相关的智能化制造发展战略和规划，以强化高危制造行业的数字化、智能化和安全化发展。美国推出智能制造和机器人等国家战略来保障制造业安全生产；欧盟打造“以人为中心”的数字化安全制造；德国通过工业4.0实现智能工厂和智慧产品的安全生产；日本通过互联工业和无人化实现超智慧社会；我国在智能制造、人工智能、安全生产应急管理等领域出台了一系列支持安全生产的智能化发展规划。本文通过分析这些战略规划和措施来促进我国制造行业生产安全化和智能化发展。     

前言——工业互联网专辑

工业互联网(Industrial Internet)基于新一代信息技术和制造技术深度融合的全新工业生态、关键基础设施和新型应用模式,利用网络技术对人-机-料-法-环-测、生产者与消费者、企业上下游等信息进行全面连接,获得工业生产中全要素、全产业链、全价值链的数据.通过工业互联网平台汇聚和分析数据,形成智能决策,实现工业...     

基于人脸运动捕捉的表情动画仿真研究

基于运动捕捉的动画仿真技术是当前计算机动画的研究热点.基于光学式运动捕捉系统,文中提出了一种新颖的基于交叉映射的人脸表情动画重构方法.针对RBF构建静态全局映射时嘴唇上下部分光标出现的伪关联问题,文中构建了基于功能分区的RBF交叉映射方法.在模型驱动过程中,提出一种皮肤运动机理计算得出增强标记点运动,基于增强标记点实现了基于人脸分区驱动的RBF插值方法,改进了基于人脸分区模型驱动的仿真效果.此外,设计了预计算算法提升了交叉映射和动画仿真过程的实时效率.实验证明该方法能够将同一演员的运动捕捉数据应用于任意不同人脸模型,针对相应模型生成逼真的人脸表情动画.     

MC环境下设计维度纵深式模块化产品族设计方法研究

从探讨定制产品生产过程的机理出发,提出了包含生产时间维、定制层次维的“定制产品山峰制造模型”,提出了“设计维度纵深式模块化产品族设计方法”,建立了产品系列矩阵、基型模块矩阵、基型模块n级子模块矩阵,结合数据库建立了该设计方法的设计流程,给出了相应算法,最后通过实例验证了该方法的可行性与有效性。     

基于可视锥的可接近性分析方法及其应用

可接近性是一种重要的产品特征, 可接近性分析已成为解决不同制造过程中所出现的计算制造问题的有力工具. 讨论了可达性、可接近性和可视性等概念之间的关系, 提出了一种基于可视锥的可接近性分析一般方法. 在点的可视锥基础上, 定义了完全可视锥、部分可视锥和局部可视锥等几类特征可视锥, 并给出了一个基于C-空间的可视锥计算方法. 最后探讨了如何应用可视锥实现数控加工、CMM测量和装配顺序规划等制造过程中的可接近性分析.