智能制造背景下装备制造业产业升级研究

21世纪智能制造已成为制造业发展的必然方向。本文通过分析全球智能制造主要领域发展概况,欧美日等制造业强国发展战略,我国工业机器人、智能数控机床等智能制造发展状况以及装备制造业智能化进展,针对我国装备制造业智能化过程中存在的问题,如缺乏核心竞争力、标准化普及不够、工业大数据应用价值未充分挖掘、以及智能制造相关现代服务业发展滞后等,提出四条建议—结合产教研提升创新力、普及智能制造技术与管理标准、建设数字服务中心、大力发展智能装备制造服务业,以促进装备制造业智能化产业升级。     

“互联网+”时代下智能制造技术在我国钢铁行业的应用

我国钢铁行业历经30多年的信息化发展,目前已取得初步成效,而《中国制造2025》规划的出台和"互联网+"发展战略的提出更是为今后钢铁行业由制造向"智造"转变指明了方向。通过简要介绍德国"工业4.0"、美国"工业互联网"、《中国制造2025》等战略,从技术角度出发论述以物联网、大数据和云计算为主的智能制造技术在我国钢铁行业生产、管理和运输等方面的具体应用,分析钢铁企业在推行智能制造技术过程中遇到的问题并提出对策,以期为今后我国钢铁行业的转型升级提供借鉴和帮助。     

基于多任务学习的装备智能诊断与寿命预测方法

智能故障诊断与预测性维护技术是推动我国制造业向数字化、网络化、智能化方向发展的关键切入点和实现"弯道超车"的创新动力.得益于人工智能和机器学习技术的快速发展,智能故障诊断与寿命预测方法在航空航天、石油化工、船舶等领域得到了广泛的研究与应用.然而,传统智能方法为实现机械装备的初始异常检测、故障诊断与寿命预测等多种任务时,...     

智能钢厂生产运营决策优化的人-信息-物理系统

在全球信息化浪潮下,智能制造己成为世界工业强国振兴工业发展的国家战略[1,2].钢铁工业是社会可持续发展的重要支柱产业之一,以生产运营管控为核心的决策优化是钢铁企业高效运行的关键与核心.随着企业并购重组、市场需求多变、节能环保形势严峻,钢厂生产运营决策优化日趋复杂,建设智能钢厂实施企业转型升级迫在眉睫[3].     

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.     

突出原创理论方法创新 加快科技自立自强步伐

我国要加快实现高水平科技自立自强，最紧迫的科技需求主要包括四大方面：科技创新要推动制造业走向高端化、智能化、绿色化；促进乡村振兴，实现种业自主权，农业数字化转型，绿美乡村产业高质量发展；持续优化科技创新体系布局；推进高水平对外开放。然而，我国科技原创能力尚在基础研究、关键核心技术成果、大学与创新型企业、人才集聚、科技评价等五个方面存在显著不足。亟需重点抓好提升科技原创能力的五大路径：实施好基础研究十年规划，提高原创供给能力和关键核心技术突破能力，在国际科技创新活动中提升主导和引领能力，持续塑造有利于高水平科学研究的良好科技评价体系，夯实人才安全基础。     

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...     

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.     

四足机器人高机动越野技术研究

四足机器人是面向复杂环境移动作业的重要装备,其越野技术是当今机器人和智能领域发展的重点和热点.本文围绕四足机器人越野行走时遇到的沉陷、冲击、滑移与磕碰问题,研究四足机器人与地面作用的力学关系,提出基于足壤地面力学和机器人全身动力学联合的四足机器人优化设计方法.通过对足式越野行走的“支撑力-附着力-平衡力”三要素进行理论分析与计算,探讨小惯量多级缓冲仿生腿与基于优化支撑比足端力分配机制、自增力仿生足机构与陡坡的前后肢附着力分配方法、基于地形估计的支撑域稳定控制与基于安全落足点的变步态轨迹规划等关键技术及其解决途径,并开展了实验验证.     

人工智能领域关键技术挖掘分析

人工智能已成为引领新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量和战略性技术。本文采用无监督聚类、复杂网络结构洞和突发检测算法对人工智能高水平会议论文进行深度挖掘分析,梳理人工智能领域的关键技术,全面刻画人工智能领域整体技术结构,洞悉关键技术分布和研发态势,明确人工智能领域代表性国家与机构。研究发现:人工智能领域共包含14个大类、132项热点技术,主要分布在机器学习、自然语言处理、计算机视觉和机器人等子领域,如一眼模仿学习、智能自动问答、光度立体视觉、多传感器融合等;共性技术则主要分布在机器学习子领域,分类、回归、搜索等基础算法以及优化理论方法等共性技术为其他子领域研究实践奠定坚实基础;新兴技术主要集中在深度学习方面,生成对抗网络和注意力机制是其中的典型代表,此外还包括强化学习、自主代理和多代理系统等。在人工智能领域代表性国家与机构方面,美国在各热点技术大类下的发文量均位居全球首位,中国整体仅次于美国,但在强化学习、机器人、智能多代理系统研究方面发文量排名相对靠后;国内机构中,中国科学院在多个热点技术大类下的发文量均位居全球前列。     

信息科技领域发展态势及趋势分析

本文分析了全球信息科技领域近两年的发展态势,综合比较了重要的科技战略、规划与政策,回顾了重大科技前沿及突破性进展,梳理了信息科技中长期发展主要趋势和发展规律。分析表明,世界主要科技强国在近两年均加强了在人工智能、量子信息、网信安全、高性能计算、5G和大数据等方面的战略规划与部署。同时,人工智能在越来越多的专业方向已接近甚至超越人类水平;量子保密通信开始走向大规模应用,量子计算机研发已接近实现"量子霸权";高性能计算新型体系结构不断突破、能效显著提升,且呈现出与大数据、人工智能协同发展的态势;集成电路沿着继续缩小尺寸、集成多种功能、探索后摩尔时代新型器件与技术等三条路径往前发展;区块链技术日益获得金融、税收和政府管理事务部门的重视;边缘计算成为新兴技术理念,其业界影响力正快速提升;网络与信息安全问题爆发趋于大规模化。未来,信息科技将沿着多项趋势快速发展并重塑相关产业和人类社会,同时也需要克服能耗、安全、物理极限等若干挑战。     

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...     

基于仿生智能的无人作战飞机控制技术发展新思路

仿生智能和无人作战飞机均已分别成为国际人工智能和航空航天领域中备受关注的研究热点和前沿性课题.本文在系统阐述仿生智能和无人作战飞机基本概念原理的基础上,结合目前研究现状从基于人工脑的无人作战飞机高智能化自主控制、基于群体智能理论的多无人作战飞机协同控制、基于群智能-Bayesian网络的复杂作战态势评估、基于仿生硬件的无人作战飞机高智能化自主控制、网络环境下基于元启发式智能的多无人作战飞机/无人作战车异构分布协同控制等方面提出了无人作战飞机控制技术的发展新思路,这些思路的实现对极大提高作战任务的有效性及生存概率具有重要意义,同时也为无人作战飞机的智能化、综合化和先进化提供新的突破方向和切实可行的技术途径.     

智能飞行汽车关键技术及发展趋势

城市立体交通是未来智慧出行发展的热点方向,近年来受到了广泛的关注.作为城市立体交通的载体,智能飞行汽车融合了飞机与汽车两种运动模态,能够灵活地在空中与地面进行切换.本文介绍了智能飞行汽车的背景、历史与现状,阐述了其与城市空中交通载具的区别,分析与讨论了飞行汽车的系统设计,并介绍了智能飞行汽车的关键技术创新,包括动力技术和机电总体设计、多模态切换、模块复用与飞车脑认知等.重点讨论了飞行汽车的智能化技术,包括近地感知、决策与规划、智能控制与智能通信系统的关键技术与瓶颈.最后,结合现有技术,对智能飞行汽车的技术进行了剖析,并讨论了潜在的解决方案与发展趋势.     

我国制造科学的跨世纪发展战略与策略研究

本文阐述在新的国际政治，经济，科技形势下，制造业及先进制造技术在国民经济中的重要地位和作用；阐述２０世纪制造技术和制造科学的新发展；论述先进制造技术基础理论体系的建立将对发展先进制造技术起先导性，持久性和战略性的作用；提出跨世纪发展我国制造 战略指导思想，战略目标以及发展策略。     

基于论文和专利分析的人工智能发展态势研究

为揭示当前人工智能领域的发展态势,本文统计分析了当前各主要国家/地区出台的顶层政策规划,并重点分析了人工智能领域论文和专利的年度变化、国家分布、主要机构、技术主题、方向对比和国际合作等。结果显示:当前人工智能科技成果产出正处于快速发展阶段,中美两国引领了人工智能领域科研成果;中国在该领域发文量接近美国,专利数量已超过美国;中国科研机构已具备开展国际竞争的能力,但市场主体的成果产出与先进国家尚有差距,国际化布局程度较低;如何提升机器的"认知能力"是当前人工智能研究的关注焦点。最后,基于分析,提出了对中国人工智能发展的启示。     

我国制造业面临的内外形势及对策研究——抓住机遇，参加全球化敏捷生产体系

本文从信息时代对人们认识上的影响，讲座了信息时代对生产、对统一的世界市场、对社会的影响。列举了世界经济进入新的繁荣期的特征。讨论了世界生产的形成和发展，市场竞争的三准则，市场竞争的各个历史阶段及全球化敏捷制造体系迅速发展的原因。分析了二十一世纪制造业面临的形势。详细地讨论了我国国有大中型企业的主要问题：1.产品问题；2.企业结构不合理；3.管理问题；4.质量问题；5.工艺手段和装备落后；6.历史包袱沉重等。提出了利用世界全球化生产体系发展的大好形势的三条对策：1.利用敏捷制造原理对企业进行重组；2.加速产品设计队伍的重建，增强新产品的设计能力；3.利用现代化手段实现现代化管理。     

面向未来互联网的智慧制造研究现状与展望

现代集成制造已成为融合社会、经济、人文等方面在内的复杂大系统,而社会系统、信息系统、物理系统融合是当今制造业的发展趋势.智慧制造作为未来互联网的四大支柱或"四网"(人际网、物联网、务联网、内容/知识网)与先进制造技术融合而成的一种人机物协同的智能制造新模式——社会-信息-物理-生产系统受到广泛关注,因而很有必要对如此新...     

中国农业生态安全及相关研究进展

我国正处于经济快速发展时期，经济发展所带来的环境与生态问题十分严重；同时我国又是人口大国，农业生产始终是党和政府、社会各界以及国际社会关注的焦点问题，农业生态安全、粮食安全等是影响国家安全的重要方面。本文试对生态安全以及农业生态安全的概念、特点、评价与预警，粮食安全，农业景观结构调整与发展生态安全型农业，土地资源持续利用，农业生物多样性与转基因生物等的研究现状及进展做一初步分析。