面向数字化及服务化的新一代信息物理机床
批准号:
52105534
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
刘超
依托单位:
学科分类:
制造系统与智能化
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘超
中文摘要
随着信息物理系统、物联网、云计算等信息与通信技术的蓬勃发展,新一代工业革命即工业4.0的到来已形成广泛共识。在这种“智能制造”的大环境下,机床作为制造系统的核心装备,急需进行面向数字化及服务化的技术革命,以适应并推进新型智能制造系统如信息物理生产系统、智慧工厂等的发展。当前,阻碍机床数字化及服务化的主要问题包括较差的机床数据连接性与互操作性、现场级智能数据分析能力的不足以及缺乏面向服务化的发展模式等。信息物理机床概念的提出为机床的数字化及服务化提供了一个有前景的解决方案。本项目针对信息物理机床的理论基础与实际应用进行深入研究。主要的创新点包括:1)多维度机床数字孪生体的理论建模方法;2)基于边缘-云架构的互操作性信息物理机床平台;以及3)基于模块化智能算法的定制化智能制造服务。本项目的预期成果将为面向数字化及服务化的新一代信息物理机床提供坚实的理论基础以及可展示的实际应用范例。
英文摘要
With the rapid development of information and communication technology such as Cyber-Physical Systems, Internet of Things, and cloud computing, the arrival of a new industrial revolution, namely Industry 4.0, has been widely recognized. In this "smart manufacturing" environment, machine tools, as the core equipment of any manufacturing system, are in an urgent need for a technological revolution of digitalization and servitization, such that they can adapt to and facilitate the development of the envisioned smart manufacturing systems such as Cyber-Physical Production System, Smart Factory, etc. At present, the main problems that hinder the digitalization and servitization of machine tools include poor data connectivity and interoperability, the lack of field-level intelligent data analytics and the lack of service-oriented development method. The concept of Cyber-Physical Machine Tool (CPMT) provides a promising solution for the digitalization and servitization of machine tools. This project is an in-depth study on the theoretical basis as well as the practical application of CPMT. The main scientific contributions include: 1) a theoretical modelling methodology of multidimensional machine tool digital twin, 2) an edge-cloud architecture-based interoperable CPMT platform, and 3) customizable intelligent manufacturing services enabled by modular intelligent algorithms. The expected results of this project will provide a solid theoretical foundation as well as demonstrative application examples for the next-generation CPMT towards digitalization and servitization of manufacturing.
本项目聚焦于智能制造背景下机床数字化与服务化的发展需求,针对当前机床在智能化转型过程中面临的关键挑战开展研究。随着工业4.0技术的广泛应用,机床作为核心制造装备,正经历从传统自动化向智能化、数字化和服务化的深度演进。然而,现有机床在数字孪生建模、设备互操作性、智能制造服务的灵活性和适应性等方面仍存在诸多技术瓶颈,制约了其在智能制造体系中的深度融合与高效应用。针对这些问题,本项目提出了一种多维度机床数字孪生体建模方法,开发了基于边缘-云架构的互操作性信息物理机床平台,并实现了基于模块化智能算法的智能制造服务。研究构建了标准化的数据建模框架,提升了机床数据的融合与分析能力;开发了基于MTConnect和OPC UA协议的互操作性平台,提高了机床数据的实时共享和协同能力;并设计了智能诊断与预测维护等服务,结合深度学习和强化学习技术,优化机床的运行状态和维护策略。本项目共发表7篇SCI期刊论文和4篇国际会议论文,取得了一系列高水平研究成果,并在智能制造领域产生了积极影响。研究成果为机床的智能化升级提供了理论支撑和技术路径,为推动下一代信息物理机床的发展奠定了重要基础。
Ag-Pd团簇助催化剂的可控制备及增强光催化CO2还原机理研究
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批准号:51902282
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2019
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负责人:刘超
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依托单位:
国内基金
海外基金