福建省智慧型裝備服務型製造公共服務平台是一個是一個行業信息平台。
基本介紹
- 中文名：福建省智慧型裝備服務型製造公共服務平台
- 所在地點：福建省
一、福建省智慧型裝備服務型製造公共服務平台概述
發展服務型製造是實施“中國製造2025”的重要組成部分，也是推動製造業轉型升級和發展方式轉變的重要途徑。福建省智慧型裝備服務型製造公共服務平台由福建省經信委、省教育廳、省財政廳於2017年批准，依託福建理工大學機械工程學院和信息科學與工程學院建設。平台主要協助製造業企業開展以下技術和研發服務：從單一產品向整體解決方案提升；進行創新設計和個性化定製設計；開展智慧型裝備遠程故障診斷和管控一體化等信息技術服務；為產品轉型和生產模式升級進行管理諮詢服務；為社會培養服務型製造人才。
福建省智慧型裝備服務型製造公共服務平台現任負責人為彭晉民教授，專家委員會主任為福建省閩江學者特聘教授，北京理工大學博士生導師高學山教授擔任。研發平台現有固定人員22位，其中高級職稱13位，團隊成員曾獲得省部級科學技術一等獎等獎勵8人次，“數控工具機研發團隊”獲福建省五四青年獎章（集體）。
福建省智慧型裝備服務型製造公共服務平台下設3個研究室，分別是由彭晉民教授任組長的數控裝備及其集成技術研究室、聶明星副教授任組長的智慧型裝備遠程服務技術研究室、李濟澤副教授任組長的機器人技術套用研究室。研發平台擁有先進數控工具機及系統實驗平台、動態測試及分析、機器人感知技術研發環境等先進的儀器設備和良好的研究環境，承擔了包括國家“863”課題、國家科技支撐計畫、省科技重大專項等在內的多項國家級、省部級重大科研項目，並積極與行業企業的科技合作，充分利用研發平台的人才、技術優勢，與數控工具機、運用智慧型製造的製造業企業等單位建立長期合作關係，完成一大批的科技攻關項目，研究經費2千多萬元，科研能力與套用成果處於省內先進水平，總體運行狀況良好。
二、福建省智慧型裝備服務型製造公共服務平台主任簡介
彭晉民，男，1974年生，博士，教授，福建理工大學機械與汽車工程學院教師。獲福建省科技進步一等獎1項（第1完成人），教育部科技進步一等獎2項（參與），福建省教學成果一等獎、二等獎各1項，福建省高校新世紀優秀人才；任福建省“十二五”製造業信息化專家組副秘書長、泉州市“數控一代”機械產品示範工程專家組成員、福建省智慧型裝備服務型製造公共服務平台負責人、福建省自動化學會監事長。
當前主要研究方向是數控工具機現代設計方法、智慧型裝備設計及其集成套用技術等。完成“面向海西產業集群的服務製造支持系統開發與套用示範-數控工具機創新設計公共服務平台”、“福建省數控一代機械產品創新套用示範工程”等2項國家科技支撐計畫子項目以及“數控工具機及相關功能部件研發”等3項福建省科技重大專項專題項目，並完成福建省產學合作項目等縱向課題近20項。
在為福建省地方產業服務中與嘉泰數控、正興車輪集團等多家企業合作完成了“門型五軸聯動加工中心”、“具有機內機器人的智慧型鑽銑中心”以及“鋁合金車輪自動加工生產線”等多項具有自主智慧財產權的先進智慧型裝備。已授權專利20餘項，在《機械工程學報》等國內外期刊發表論文40餘篇，SCI、EI索引20餘篇。
三、福建省智慧型裝備服務型製造公共服務平台主要研究方向及內容
針對福建省裝備製造業發展需求，圍繞“中國製造2025”的實施，研發平台主要開展如下關鍵技術研究及套用。
1.數控工具機創新設計技術
研發平台擬突破的技術方向主要分為兩點：一是提出一整套工具機典型結合面特性理論模型和參數辨識方法，揭示各因素對結合面剛度、阻尼、熱阻的影響規律，建立工具機典型結合面特性理論模型和仿真模型，擬全面系統地獲取不同條件下典型工具機結合面的靜動熱態特性參數，為提高工具機整機性能分析的精度提供必要的結合面靜動熱態特性參數；二是構建數控工具機結合面靜動熱態特性資源庫（資料庫、案例庫），涵蓋數控工具機需要的各類典型結合面的靜剛度、動剛度、阻尼以及熱阻參數，為結合面建模提供了套用實例，填補了這一領域的空白；制定整機靜動特性分析規範，研發整機靜動特性測試系統和分析工具，為工具機數位化設計與性能分析提供規範和工具。
2.智慧型裝備遠程故障診斷技術
研發平台擬突破的主要技術方向分為兩點：一是開發一套智慧型裝備故障診斷系統，可自動判定裝備傳動部件、液壓系統、潤滑系統、電氣控制及數控系統的故障，並能在遠程監控智慧型裝備運行狀態並及時報警，進一步需做到根據主軸或液壓系統振動、溫升狀態預判其故障的發生；二是開發智慧型裝備故障採集終端，採集終端有採集模組和通信模組，可自動採集開關量信號、模擬量信號、PLC內部狀態、振動信號和溫升情況，然後轉化成計算機可以存儲的數據。採集完成後，通過終端轉換電路將信號轉換為數據，根據不同數據精度要求轉換為不同數量的bit數據。同時構建壓縮處理算法對相鄰同值數據和未配置採集I/O，進行有效壓縮處理，縮小數據量，有效進行遠程傳輸。
3. 機器人感知技術及控制
研究機器人感知技術及控制是研發平台擬突破的重要方向。首先是開發一套高精度的工業機器人智慧型力控制系統，可用於高精密裝配以及磨拋系統等。在實時海量的力感測器的數據里提取有用的信息，實現對外界機器人互動力的精確辨識，並同時根據力信息對工業機器人進行高精度的控制。其次，開發一套基於機器學習的視覺系統，實現機器人能夠在無序、複雜環境中對物體進行定位和識別，並同時根據識別定位結果自主規劃路徑，完成對物體的操作。最後，開發一個多感測器融合系統，充分利用機器人如力覺、視覺、雷達等多個感測器資源，並利用這些感測器的冗餘和互補的特性來獲得機器人外部環境動態變化的、比較完整的信息，並對外部環境變化做出實時的回響，實現機器人工作在動態、不確定與非結構化的環境中的自主運行。
四、福建省智慧型裝備服務型製造公共服務平台已取得的主要研究成果
（1）數控工具機創新設計技術。
要實現數控工具機的高速高精加工並套用於柔性製造系統上，避免高速顫振，必須突破整機動態性能、高速控制技術和快速故障診斷這2項技術瓶頸。
研發平台發明“導軌結合面測試平台”。通過模擬不同的工況，獲得系統的頻響傳遞函式矩陣，識別出導軌可移動結合面動態特性，並建立相關資料庫。突破了可移動結合面剛度和阻尼難以獲取的技術瓶頸，解決了工具機高速加工中由於顫振造成加工精度低的問題，可用於開發高剛度數控工具機。
研發平台發明“面向高速高精加工的NURBS曲線插補器”。該插補器可套用至數控系統，實現速度平滑插補和對曲率平緩區參數矢量的快速離散，避免高速加工時的誤差累積，直接通過解方程獲得各階段持續時間，突破算法實現實時性的瓶頸，補償速度突變對工具機衝擊並減小速度波動。
該方向已取得發明專利5件，軟體著作權4件，實用新型專利5件，均具有自主智慧財產權。
（2）智慧型裝備遠程監控與故障診斷系統
採集、傳輸和診斷數控工具機各類信號是其故障診斷的關鍵。目前，工具機套用的故障診斷系統大多是相對孤立的，而各類故障表征的信號各不相同，集成在數控系統內的診斷軟體不可能對如此多的故障信號進行處理。而從建設集中的診斷平台來看，各類信號與故障的對應關係是整個服務平台最突出的技術難點。
研發平台開發出採集終端。其運用自行發明的“裝備遠程故障採集通信方法”和“遠程設備故障信息採集系統數據壓縮傳輸方法”並嵌入數控系統，可以採集智慧型裝備的開關量信號、模擬量信號及PLC內部狀態，壓縮後由區域網路或3G/4G模組傳輸中心伺服器。研發平台還發明“診斷系統軟體”。中心伺服器根據收集的故障信息進行整理，建立相應的故障特徵資料庫，結合故障樹分析與規則推理方法，確定故障發生。該方向已授權發明專利4件、軟體著作權2項。
以上述兩項研究成果為主體，彭晉民教授牽頭的“數控工具機創新設計技術及套用推廣”獲2017年度福建省科技進步一等獎。
（3）智慧型磨拋機器人系統
在機械加工中，磨拋加工是五金件裝飾表面加工的關鍵工序，其工藝水平、加工質量直接決定著產品檔次，其磨拋加工生產率和規模製約著相關企業的效率與規模。在我國，中小型零件的複雜表面磨拋仍以手工作業為主，一個車間幾十、幾百人密集作業，粉塵瀰漫，加工的產品普遍存在著磨拋質量不穩定、產品一致性差、形狀精度不高等問題。
研發平台突破經濟型加工機器人、套用系統集成的關鍵技術，完成6自由度經濟型磨拋加工機器人本體研發，並將其套用於集成的機器人磨拋自動化加工單元與生產線。以加工機器人在水暖衛浴產業套用為切入點，開發出我國水暖衛浴等行業所急需的中小件複雜曲面磨拋機器人及其集成的自動化加工單元與生產線，提高水暖衛浴等產業的產品質量和附加值，極大改善磨拋加工環境，擴大產業的規模，促進產業結構調整和升級，同時改變工業機器人自動化磨拋設備主要依賴進口的局面。該方向已授權發明專利3件、軟體著作權2項。
五、福建省智慧型裝備服務型製造公共服務平台與企業合作研發的主要項目
（1）聯合北京理工大學組建機器人技術研究所
福建理工大學與北京理工大學從2013年開始共建北京理工大學-福建理工大學機器人技術研究所，通過引進國內一流大學的研發成果和人才，共同承擔了“863”科技計畫和福建省科技重大專項，自主開發出6自由度工業機器人、兩輪移動機器人、面向水暖衛浴的智慧型機器人磨拋生產線等智慧型裝備並推廣套用，取得了一批具有自主智慧財產權的成果。
（2）聯合嘉泰數控承擔多項重大項目
研發平台與嘉泰數控（佳泰數控）聯合承擔了福建省科技重大專項、數控一代國家科技支撐計畫、福建省產學合作項目、福建省區域科技項目和泉州市科技重點項目等一批科技項目，共同開發出“五軸聯動動柱式龍門加工中心”、“門型五軸立式加工中心”、“智慧型鑽銑加工中心”、“配置機內機器人的高速鑽銑中心”等一批高端數控工具機，年產值達6億元。
（3）聯合正興車輪承擔省級重大專項
研發平台與正興車輪集體有限公司共同承擔福建省科技重大專項，開發出鋁合金車輪自動化生產線，實現機器人和數控工具機集成製造，解決了智慧型製造加工島的關鍵技術，並實現全無人化生產模式，該生產線鋁合金車輪年產值達2億元。該項目加工島集成由福建理工大學完成。
（4）聯合長江工業承擔863項目及省級重大專項
研發平台與長江工業、中宇衛浴共同承擔“智慧型機器人磨拋生產線”863計畫和福建省科技重大專項，共同開發面向水暖衛浴的機器人磨拋生產線，自行開發了6自由度關節機器人並套用於生產線中。
研發平台目前已經與北京理工大學、嘉泰數控等單位聯合組建智慧型裝備及機器人技術工程研究中心，各方指派了技術人員，明確了研發方向和分工，確保平台成果能及時套用於企業並實施轉化。
