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智能制造技术推广服务与实践

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智能制造 2021年第4期 26-34页

作者：李玉敏周学良单博刘鹏王静机械工业仪器仪表综合技术经济研究所北京100055

智能制造是一项复杂而庞大的系统工程。推广应用服务转型升级的主要技术路线和创新落脚点、难点在中小企业。工业互联网、大数据和人工智能等技术深度融合,为之赋能。无论智能制造、工业互联网,还是数字化转型,本质上都是推动制造业转... 详细信息

智能制造是一项复杂而庞大的系统工程。推广应用服务转型升级的主要技术路线和创新落脚点、难点在中小企业。工业互联网、大数据和人工智能等技术深度融合,为之赋能。无论智能制造、工业互联网,还是数字化转型,本质上都是推动制造业转型升级。

关键词：智能制造创新融合转型升级推广应用服务实践

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高安全装备多维度大修资源的优化调度

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制造业自动化 2024年第8期46卷 69-77页

作者：张凤丽谷睿朱富祖王成城王金江中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京102249 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所北京100055 中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院北京102249

人工操作的方式进行大修期间的任务规划,使核电、化工等高安全行业的装备在大修过程产生资源冲突或资源浪费的现象,进而导致了大修执行成本的增加和维修工期的延迟。因此,提出了多维度优化建模的方法,在考虑多维度维修资源的前提下建立... 详细信息

人工操作的方式进行大修期间的任务规划,使核电、化工等高安全行业的装备在大修过程产生资源冲突或资源浪费的现象,进而导致了大修执行成本的增加和维修工期的延迟。因此,提出了多维度优化建模的方法,在考虑多维度维修资源的前提下建立了以执行成本和维修工期为目标的多目标优化模型,并选择了以考虑精英选择策略的遗传算法对模型进行求解。为了验证模型及算法的有效性,以某核电站应急柴油机的维修数据为例,考虑备用方案和无备用方案的两种情况,结果表明,模型可以很好地优化执行成本和维修工期,在无备用方案的情况下执行成本减少了5%,维修工期减少了9天,有备用方案的情况下执行成本减少了12%,维修工期减少了13天。

关键词：多维度优化建模高安全装备大修资源优化

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精密加工核心部件性能参数在线监测与质量保障技术研究

精密加工核心部件性能参数在线监测与质量保障技术研究

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2022年5月，在国家重点研发计划“国家质量基础设施体系”重点专项青年科学家项目的支持下，机械工业仪器仪表综合技术经济研究所牵头，联合北京航空航天大学、中国计量大学共同参与的“精密加工核心部件性能参数在线监测与质量保障技... 详细信息

标准号: 2400030194

2022年5月，在国家重点研发计划“国家质量基础设施体系”重点专项青年科学家项目的支持下，机械工业仪器仪表综合技术经济研究所牵头，联合北京航空航天大学、中国计量大学共同参与的“精密加工核心部件性能参数在线监测与质量保障技术研究”项目启动。项目重点针对精密加工核心测控部件，开展模型与数据双驱动的数字孪生建模技术研究，实现高准确性、高可靠性、高实时性的核心部件运行状态监测，攻克其性能退化建模问题，面向精密加工中心开展多参数性能退化识别技术研究，通过在线校准、补偿等方式实现加工质量保障，全面提升精密加工核心部件的可靠性与稳定性。项目共设置3个研究任务：精密加工数字孪生建模与预测技术研究，为提升精密加工的可靠性与稳定性提供“方法库”;精密加工在线监测与性能退化建模技术研究，为提升精密加工的可靠性与稳定性提供“工具箱”;面向精密加工中心开展性能退化指标识别和质量保障技术研究，为提升精密加工的可靠性与稳定性提供“测试床”。项目在精密加工核心部件数字孪生、在线状态监测、性能退化识别与建模技术等方面取得一系列成果。 1精密加工核心部件数字孪生建模和优化方法创新围绕精密加工核心部件数字孪生建模与健康状态感知，从物理层、数据层、模型层出发搭建了覆盖全过程和全系统的数字孪生技术框架，研究基于物理信息神经网络（PINNs）的数字孪生建模与仿真方法，相关成果已申请发明专利4件。相比较现有技术，该方法能够利用少量的传感器数据快速完成仿真推演和产品全域结果重构，同时还可以利用物理规律校准传感器测量误差、故障等可能存在的异常，提高数字孪生模型的准确性和鲁棒性。针对历史积累、传感器采集、仿真输出等多源异构数据，给出基于加权回归、TD滤波器等数据预处理方法，建立了非参数贝叶斯（Bayes）网络模型，从数据、特征和决策3个层次出发对多源异构数据进行融合，为实现精密加工核心部件健康状态综合评估提供技术方法。2面向精密加工中心典型故障模式的多元动态性能监测系统研发精密加工中心包括数控系统、伺服驱动系统、液压与启动系统和机床本体等部件，其中数控系统是精密加工机床的核心。精密加工中心性能状态的退化过程较为复杂，经过数据调研，发现性能退化条件下精密加工机床存在轴承故障、主轴轴向变形故障、主轴位置移动故障、滚珠丝杆噪声、导轨工作台抖动及刀具磨损等常见故障模式，可将主传动系统的运行状态参数（电信号）及监测信号（振动、噪声、温度等）作为重要的性能指标。项目针对故障模式，研发多参数状态监测系统，用于采集精密加工中心核心部件的动态运行数据，对其性能退化状态和加工状态进行分析和诊断。可实现八通道16位模数（A/D）同步采样，采样速率不低于100kHz;配备RS485串口、USB接口、VGA视频输出接口等标准配置接口，可外接多元传感器实现自动数据采集。监测系统以嵌入式硬件平台为主要运行平台，建立与精密加工中心的通信，以机床内置和外加传感器相结合的方式，获取电机、主轴、刀具等核心部件运行过程的重要动态过程信号和加工过程状态数据，实现精密加工中心运行状态的监测，获取性能退化关联信号。精密加工核心部件多参数在线监测系统的设计与开发已初步完成，并已启动系统调试工作。 3构建精密加工性能退化趋势预测评价体系为破解预测性维护技术发展困局，项目开展了《智能服务预测性维护算法测评方法》国家标准研制。标准将预测算法与模型划分为监测、诊断、预测等3类6个子项，充分考虑监督学习、非监督学习等类型以及机器学习、深度学习等特点，采用黑盒和白盒测试相结合的方案，规定测评流程、测评体系和测评方法等，旨在建立预测性维护算法与模型评价准则，进而促进预测性维护技术的落地应用与实施。为确保算法测评方法的科学性和公平性，标准工作组同步开展了算法的测试及验证。依托现有实验室及相关平台，按照标准规定的针对准确率、精确率、召回率等指标的测试方法，对机器学习、专家系统等不同类别算法进行测试，进一步验证了标准规定的测评流程、测评体系及测评方法。精密加工是先进制造技术的基础和关键，是衡量一个国家工业水平的重要标志之一，对于航空航天、信息技术等高新技术领域有着重要的影响。近年来，我国对精密加工技术进行重点攻关，在加工机理、加工材料、加工设备与工具方面取得了技术突破，但在加工稳定性、检测与误差补偿、工业环境适应性等方面，还存在技术瓶颈，导致我国的精密加工技术在国际竞争中处于劣势地位。项目以精密加工核心测控部件为研究对象，以数字孪生技术为基础，开展在线状态监测、性能退化建模和质量保障技术研究，进一步完善了技术路线，对项目技术研究成果的行业应用具有重要意义。

关键词：传感器数控机床系统数据预处理方法

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全国重点区域工业互联网产业政策分析

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中国仪器仪表 2022年第9期 22-26页

作者：严佳敏赵唯赵华中国信息通信研究院北京100191 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所北京100055

2020年是工业互联网发展三年行动计划(2018~2020年)的收官之年,也是开启“十四五”发展新征程的起步之年。做好顶层设计、强化政策引导是发展工业互联网的关键之举。国家高度重视工业互联网建设的谋篇布局,不断完善顶层设计,优化政策环... 详细信息

2020年是工业互联网发展三年行动计划(2018~2020年)的收官之年,也是开启“十四五”发展新征程的起步之年。做好顶层设计、强化政策引导是发展工业互联网的关键之举。国家高度重视工业互联网建设的谋篇布局,不断完善顶层设计,优化政策环境。同时,在国家层面政策牵引下,我国多个省市地区已经发布了具有地方特色的工业互联网产业政策,培育工业互联网产业生态。本文梳理了国家和地方工业互联网产业政策的总体情况,并对其进行归纳和多维度的分析。

关键词：工业互联网顶层设计产业政策

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一种多功能锚孔参数测量装置

一种多功能锚孔参数测量装置

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作者：张景科王波王南石镇山安程郭青林 730000 甘肃省兰州市城关区天水南路222号

本实用新型属于锚孔参数测量技术领域，具体涉及一种多功能锚孔参数测量装置，主要用于对土遗址锚孔内部情况进行实时监测。包括测量执行机构、传动连接机构、数值显示机构；测量执行机构，用于测量锚孔内的具体参数；传动连接机构，用... 详细信息

标准号: CN216012325U

本实用新型属于锚孔参数测量技术领域，具体涉及一种多功能锚孔参数测量装置，主要用于对土遗址锚孔内部情况进行实时监测。包括测量执行机构、传动连接机构、数值显示机构；测量执行机构，用于测量锚孔内的具体参数；传动连接机构，用于驱动测量执行机构；数值显示机构，用于显示测量执行机构所测量的各项数据。本实用新型是一种功能丰富，集成度高、结构简单、易于拆卸，携带方便的多功能锚孔参数测量装置。

关键词：锚孔测量执行机构参数测量装置传动连接机构数值显示机构本实用新型测量参数测量实时监测携带方便集成度土遗址拆卸驱动

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微机械陀螺仪零偏稳定性的温度响应测试评价

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仪表技术与传感器 2022年第6期 12-17,22页

作者：杜晓辉刘帅朱敏杰刘丹孙克王凌云占瞻路文一机械工业仪器仪表综合技术经济研究所北京100055 沈阳仪表科学研究院有限公司辽宁沈阳110043 厦门大学福建厦门361005 瑞声开泰科技(武汉)有限公司湖北武汉430000 北京遥测技术研究所北京100076

设计对比分析实验并搭建测试系统,获得商品化微机械陀螺仪零偏稳定性对恒温(-40、25、60℃)和温度循环(-40~60℃)载荷的响应规律。恒温载荷下,石英基微机械陀螺仪零偏稳定性计算值在40(°)/h以下,硅基微机械陀螺仪零偏稳定性计算值... 详细信息

设计对比分析实验并搭建测试系统,获得商品化微机械陀螺仪零偏稳定性对恒温(-40、25、60℃)和温度循环(-40~60℃)载荷的响应规律。恒温载荷下,石英基微机械陀螺仪零偏稳定性计算值在40(°)/h以下,硅基微机械陀螺仪零偏稳定性计算值约在150~670(°)/h的大范围之内。硅基陀螺仪的零偏稳定性计算值与温度基本呈正相关趋势且线性度较好,石英基陀螺仪与之相反。零偏稳定性值在温度循环交变的温度载荷下比在恒温载荷下大几十倍,结构设计和封装工艺等方面得到较好优化的陀螺仪可以有效避免这种负面影响。该研究为微机械陀螺仪零偏稳定性优化提供了对比测试数据和优化方向建议。

关键词：微机械陀螺仪零偏稳定性温度响应对比测试

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基于TSN的工业网络发展展望

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中国仪器仪表 2023年第3期 23-26页

作者：张祥武韩丹涛公彦杰艾弗西特(北京)科技有限公司北京101403 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所北京100055 施耐德电气(中国)有限公司北京100102

本文简要回顾了以Ethernet、TCP/IP技术为基础的IT网络,以及IT网络物联网化的变化;梳理了从20世纪50年代开始,逐步应用在工业控制领域的OT网络所经历的现场总线、工业以太网两个发展阶段。针对近年来IT、OT网络深度融合的需求,分析了即... 详细信息

本文简要回顾了以Ethernet、TCP/IP技术为基础的IT网络,以及IT网络物联网化的变化;梳理了从20世纪50年代开始,逐步应用在工业控制领域的OT网络所经历的现场总线、工业以太网两个发展阶段。针对近年来IT、OT网络深度融合的需求,分析了即将发布的IEC60802(TSN工业应用规范)包含的主要内容,借助TSN的高带宽、确定性时延、灵活端到端配置等特点,分析了OT网络未来可能的演进路径,判断目前正处于这一融合过程的起点,并将会在未来5年,甚至更长时间内持续,最后对IT与OT无差异的新型融合网络作出了展望。

关键词： TSN IEC60802 融合网络

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精密加工核心部件性能参数在线监测与质量保障技术研究

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科技成果管理与研究 2023年第10期18卷 81-82页

作者：王成城夏权周海婷机械工业仪器仪表综合技术经济研究所北京100055 北京航空航天大学北京100191 中国计量大学浙江杭州310018

以传感器和控制器为代表的精密加工测控部件,是实现加工高精度、多功能和微型化的核心部件,其可靠性与稳定性直接影响了精密加工的质量。针对种类繁多的传感器和控制器开展性能退化测试,往往需要耗费大量的成本,测试结果的验证也十分困... 详细信息

以传感器和控制器为代表的精密加工测控部件,是实现加工高精度、多功能和微型化的核心部件,其可靠性与稳定性直接影响了精密加工的质量。针对种类繁多的传感器和控制器开展性能退化测试,往往需要耗费大量的成本,测试结果的验证也十分困难,因此迫切需要针对精密加工核心测控部件开展基于数字李生的运行状态在线监测、性能退化规律分析与质量保障技术研究。

关键词：精密加工质量保障状态在线监测核心部件性能退化微型化性能参数可靠性

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