2022智能制造世界与中国十大科技进展内容小结

Posted 2023-01-15 cnjs1994

2022智能制造世界与中国十大科技进展内容小结

• 1. 全断面隧道掘进装备行业工业互联网平台
• 2. 大型复杂构件机器人原位高效高质量铣削加工技术及装备
• 3. 西门子SNC—原生数字化工厂
• 4. 亚马逊 数字孪生服务IoT TwinMaker
• 5. Nvidia 新一代智能移动机器人仿真平台
• 6. 北京奔驰的基于大数据平台的工业机器人预测性维护应用
• 7. 中兴通讯的5G智能制造基地创新实践
• 8. 思科的新工业自动化—IT/OT融合网络技术
• 9. 贝加莱的ACOPOS6D平面磁悬浮输送系统
• 10. 南京大学的智能物资盘点机器人
• 11. 中国科学院沈阳自动化研究所-变刚度薄壁复杂曲面零件机器人智能磨抛
• 12. 美的“智能注塑工厂关键技术”
• 13. 苏州大学-“微纳机器人关键技术与应用”
• 14. 苏州大学-基于数字化三维光刻的微纳智能制造与应用
• 15. 外高桥造船--“大型邮轮智能薄板车间”
• 16. 重庆红江机械有限责任公司-船舶动力配套系统先进制造关键技术与应用
• 17. 蜂巢能源科技股份有限公司-新能源动力电池AI智能工厂
• 18. 中联重科-大型柔性智能备料车间
• 19. 航天科工集团二院-复杂电子组件智能微组装生产线
• 20. 中兴通讯-5G智能制造基地创新实践
• 参考文献资料

1. 全断面隧道掘进装备行业工业互联网平台

中铁工业携手浪潮通软等建设的“全断面隧道掘进装备行业工业互联网平台”“盾构产业4.0示范基地”分别入选“世界智能制造十大科技进展”和“中国智能制造十大科技进展”奖项,成为全断面隧道掘进装备行业首个入选“中国十大”和“世界十大”的企业,也是唯一入选的“双十”企业。同时获奖的还有西门子、亚马逊等国际知名企业,充分彰显了浪潮通软在智能制造领域的综合实力和领先地位。
2018年中铁工业携手浪潮通软,基于浪潮核心工业软件体系,围绕设计数字化、制造数字化、产品数字化、运营数字化、服务数字化等领域全面推进智能制造系统工程建设。历时五年,倾力打造的“全断面隧道掘进装备行业工业互联网平台”、“盾构产业4.0示范基地”实现了以用户需求为核心的高效率、高质量、网络化、绿色化盾构生产制造,打造了非标定制大型装备制造行业的智能制造典范。
作为国内领先的工业互联网及智能制造解决方案供应商,浪潮通软将进一步加大研发投入,大力推进智能制造、工业软件关键核心技术攻关和产品研发,充分发挥浪潮数字技术优势与行业实践经验,推动我国制造业转型升级和高质量发展。

2. 大型复杂构件机器人原位高效高质量铣削加工技术及装备

由清华大学、北京卫星制造厂、烟台清科嘉研究院联合申报的“大型复杂构件机器人原位高效高质量铣削加工技术及装备”成功入选“2022世界智能制造十大科技进展”。本次入选的“大型复杂构件机器人原位高效高质量铣削加工装备”，集高精度、高刚度、高灵巧、大范围加工于一体，加工精度达0.02mm，可满足航空、船舶等领域大型复杂构件高效加工需求，技术达到世界领先水平。
“长颈象鼻虫具有长长的颈部，特殊的颈部结构可以提升它们头部可触及的范围并有力地支撑头部进行灵巧精细的啃食……”清华大学教授刘辛军介绍，受这些自然界中生命体作业的行为启发，他们提出了一种大范围移动定位、局部精细化作业的移动式加工机器人概念，该机器人由AGV移动车、机械臂和并联式5轴运动末端执行器构成。
提出把“机床”举起来进行“随时随地五轴加工”新理念，创建“大范围定位+局部精雕细刻”原位制造新模式，开辟了机器人化、小型化、便携式原位柔性加工新技术领域，设计并研制了移动式混联加工机器人装备……近年来，清华大学联合北京卫星制造厂、烟台清科嘉研究院创新研发了轻量化五轴全并联高效加工功能模块，攻克了跨尺度定位及测量、精度主动调控等关键技术，其自主研发的移动式加工机器人一举解决了大型工件传统加工中机床庞大、成本高和大工件工序转移不方便等的难题。
目前，移动式加工机器人已应用于空间站核心舱、天舟系列货运飞船、遥感系列卫星等的制造，生产效率显著提升，设备成本大幅降低，解决了大型复杂构件高效高质量加工难题，使构件加工模式产生了颠覆性变化。“今后，我们将继续加大高端装备制造智能化、数字化和网络化研发力度，结合柔性化、智能化、高度集成化的现代智能制造模式，推动制造向‘智造’升级。”烟台清科嘉研究院院长吕春哲说。

3. 西门子SNC—原生数字化工厂

西门子全球首座原生数字化工厂——西门子数控（南京）有限公司（SNC）新工厂成功入选“2022世界智能制造十大科技进展”！
这一榜单是由国际智能制造联盟和中国科协智能制造学会联合体在“2022世界智能制造大会”期间发布，旨在表彰为推动制造业创新发展起到示范引领作用的先进科技成果。
　　西门子大中华区总裁兼首席执行官肖松博士表示：“SNC新工厂是西门子以数字化和低碳化的“双轮驱动”，赋能产业高质量和可持续发展的成功典范。通过SNC新工厂的构建和运营，我们将为中国工业企业探索制造业的未来提供宝贵经验，并为长三角地区乃至整个中国产业转型升级注入创新动能。”
　　西门子数控（南京）有限公司（SNC）成立于1996年，主要产品包括数控系统、通用变频器、伺服电机、齿轮马达等，广泛应用于汽车、航空、电子、制药、物流和新能源等高端制造行业，并有大量产品出口海外市场。
作为西门子全球首座原生数字化工厂，SNC新工厂全面展示了西门子先进数字化企业理念与技术的切实价值。新工厂投产之后，可生产电子和电机制造两大类从原材料、生产设备到工艺流程均截然不同的产品。同时产能将提高近2倍，生产效率提升20%，柔性生产能力提升30%，产品上市时间缩短近20%，空间利用率提升40%，物料流转效率提升50%。
SNC新工厂采用多项国际先进的低碳环保技术，各项节能减排措施将共同助力SNC新工厂成为一座绿色高效的低碳示范工厂，预计每年可节省约506万千瓦时的电力、6286立方米的水、减少3325吨的碳排放。

4. 亚马逊 数字孪生服务IoT TwinMaker

AWS于2022-04-22宣布全面上市一项名为AWS IoT TwinMaker的新服务，让企业能够创建建筑物、工厂、产品和生产线设备等物理资产的数字孪生。
企业采用AWS IoT TwinMaker可以创建数字孪生以模拟物理系统，并使用真实的数据定期对其进行更新。这些数字孪生可以被用于设计模拟以预测特定产品、工艺和设备部件在不同条件下的性能。
以前如果一家公司想在现实世界中测试某款新产品，唯一的方法就是创建一个物理复制品，而现在还可以利用AWS IoT TwinMaker完成。IoT TwinMaker通过连接来自应用和视频流等来源的信息，可以轻松创建数字孪生，而无需先将这些数据移动到某个存储库。
这一点是可以实现的，因为AWS IoT TwinMaker带有内置连接器可连接到AWS IoT SiteWise等服务，AWS IoT SiteWise是一种托管服务，可以帮助用户轻松地收集、组织和分析工业设备数据。此外，AWS IoT TwinMaker还连接到提供其他有用数据的Amazon Kinesis Video Streams及S3存储服务。
AWS IoT TwinMaker一旦连接到必要的数据源，就会启动一个知识图来映射这些数据源的关联方式，然后确保所有内容都是实时更新的。此外，客户可以导入现有的3D模型（如BIM和CAD文件）来创建3D可视化，覆盖知识图数据以创建更详细的数字孪生。
随着客户启动并运行数字孪生，他们就可以在创建了数据的物理环境上下文中对数据进行可视化。为此，AWS IoT TwinMaker还可以创建一个数字孪生图，将互连数据源之间的关系与用户物理系统的虚拟表示相结合，也就是说，用户能够对他们的真实世界环境进行建模。
用户可以导入现有的3D模型以更准确地表示现有空间，例如工厂车间。此外，他们可以添加交互式视频和传感器数据叠加，以及来自机器学习服务的洞察。该服务还包括Amazon Managed Grafana插件，Grafana可视化平台的一个托管版本。

5. Nvidia 新一代智能移动机器人仿真平台

今年9月，英伟达NVIDIA在GTC大会上宣布Isaac Sim机器人仿真平台现已在云端提供使用。新的Isaac for AMR平台是一种基于云的仿真服务，用于机器人开发和测试。开发机器人是一项涉及多学科的工作，需要机械工程师、电气工程师、计算机科学家和AI工程师共同完成。得益于云中的Isaac Sim，这些团队即使遍布全球，也能够同时共享用于仿真和训练机器人的虚拟世界。这意味着开发人员将不再依赖于强大的工作站来运行仿真，任何设备都可以设置、管理和查看模拟结果。

6. 北京奔驰的基于大数据平台的工业机器人预测性维护应用

相比传统“预防性维护”的运维方式，北京奔驰与西门子联合开发的智能预测性维护系统是数字化发展中的成功实践，也是工业未来的大势所趋。该系统结合人工智能手段，通过云端的大数据监测和分析实现智慧运维管理，对生产设备进行状态监测和故障隐患预测，帮助工作人员高效安排运维工作，确保每一台产品都能够按照奔驰全球统一的质量标准交付给客户。

7. 中兴通讯的5G智能制造基地创新实践

中兴通讯全球5G智能制造基地位于南京市江宁区滨江开发区，于2020年3月正式投产，是中兴在国内最大的5G智能制造生产基地。作为5G技术创新的孵化基地，该基地共部署16大类40多个典型业务场景下的工业创新应用，通过5G智能化应用升级，中兴通讯南京滨江工厂装配问题漏检率降低80%，关键功率不良率降低46%；操作人员数量节约28%，物流周转效率提升27%，取得了显著效益。

8. 思科的新工业自动化—IT/OT融合网络技术

IT自动化，结合OT生产工业自动化，是思科面向工厂网络的“新自动化”的技术连接要素。IT/OT融合网络技术是通过思科软件定义技术，将工厂范围内的IT网络、OT和工业网络有机整合起来，实现整个网络的自动化，敏捷性、以及安全性。利用该技术能实现更多的业务场景，也就是灯塔工厂要求的数字化用例，比如柔性产线、预测性运维、数字孪生等工业元宇宙技术，帮助工业企业进一步读取和分析相关数据，赋能数字化转型。

9. 贝加莱的ACOPOS6D平面磁悬浮输送系统

为应对柔性制造，贝加莱基于平面磁悬浮技术打造了ACOPOS6D平面磁悬浮输送系统。通过该输送系统，每个产品可根据实际需要，沿各自路径通过不同工位。一台机器即可同时输送和加工不同型号的产品，甚至是完全不同的产品，实现高度柔性化的生产，使生产线突破原有机械布局的束缚，摆脱传统一维输送的局限，迈入多维空间，通过先进的磁悬浮技术，使生产组织更为灵活高效。

10. 南京大学的智能物资盘点机器人

入选“十大科技进展”的还有南京大学研发的智能物资盘点机器人。这个能迅速识别出摆错位置的图书的机器人，靠射频识别感知等技术可以每小时识别2万多本书，让图书馆里的人们不再为找不到书而头疼。盘点机器人攻克了开放复杂场景下机器人导航、海量密集场景下批量物资识别、移动扫描场景下精准物资定位和动态多任务场景下机器人群智协同等多项关键技术，解决大规模物资盘不动、盘不准、盘不快的痛点问题，盘点效率和精度国际领先。

11. 中国科学院沈阳自动化研究所-变刚度薄壁复杂曲面零件机器人智能磨抛

中国科学院沈阳自动化研究所创新研究：基于接触刚度反馈的薄壁复杂曲面机器人加工接触力智能控制；基于曲面微分特性分析的变刚度薄壁复杂曲面机器人加工路径规划；薄壁复杂曲面零件高精度快速寻位；变刚度薄壁复杂曲面零件机器人去除加工工艺推理等。形成变刚度薄壁复杂曲面零件自动化磨抛的完整技术体系，并在航空座舱透明件机器人磨抛、航空发动机整体叶盘机器人磨抛、航空发动机机匣机器人磨抛等重要工程领域取得实际应用，具有极大的推广价值，磨抛生产效率较人工显著提升，产品一致性大幅提高的同时节约大量人工成本，有力地推动了企业由“制造”向“智造”的转型升级。

12. 美的“智能注塑工厂关键技术”

美的智研院开展的智能注塑工厂关键技术研究与应用，从数字化、自动化、先进工艺等多个方面进行突破，消除注塑生产中存在的断点，提升注塑工厂的自动化、数字化和智能化水平，显著降低生产成本、提高生产效率，并且减少生产过程中的高能耗环节，实现绿色智能制造。
该项智能制造科技进展着力解决注塑生产中的关键瓶颈和基础共性等技术难题，突破了七大关键技术：一是注塑产品与模具智能设计技术，研发模具智能设计、全流程数字化设计专家系统等技术，使得模具设计效率和质量较传统设计方式大幅提升；二是模具状态感知与故障诊断技术，通过在模具上安装传感器并开发相应的数据分析算法，解决依靠人工经验的问题，制品缺陷识别及模具故障识别成功率均显著提升；三是注塑机故障诊断与预测性维护技术，有效提高注塑机的故障诊断正确率，设备维修时间显著降低，维修成本大幅下降；四是注塑机智能参数调节与优化技术，在减少调机人员的同时大幅提升调机效率；五是注塑过程能源管理与优化技术，实现注塑工厂的大规模节能降耗，能耗分析工作量大幅降低，减少辅助管理人员；六是注塑后端无人化技术，创新生产流程，实现注塑后端自动化，大幅减少操作人员数量；七是注塑自动换模技术，大幅缩短换模时间，消除人工换模过程中存在的安全隐患。

13. 苏州大学-“微纳机器人关键技术与应用”

由苏州大学机电工程学院孙立宁教授带领团队完成，该成果提出了跨尺度柔顺精密定位机构设计与驱控理论，创新研究多自由度并联微动机构、宏微双重驱动并联机构，实现厘米级行程、纳米级定位精度；提出表界面纳米力学宽频域动态测试力学方法，创新研究高频、宽模量测量难题；研究跨尺度、多介质、多维异质纳米结构间粘着机制，突破微观尺度下精准操控的难题；提出多能场耦合微纳机器人驱动，构建场控微纳机器人的群体控制方法；研究微纳制造三维组装、纳米互连、原位检测关键技术，研制AFM与SEM纳米操作机器人系统，为微纳制造与生命科学提供支持。

14. 苏州大学-基于数字化三维光刻的微纳智能制造与应用

苏州大学光电科学与工程学院陈林森研究员带领团队完成，该成果实现米级幅面微纳结构的高效与高精度兼容性制造，开展大面积海量数据算法、三维计算光刻、纳米增材制造和新颖光子特性数字设计等技术突破与创新。研制110寸数字化紫外三维光刻设备，解决大面积微纳模具制备；支持10.5代显示面板的柔性透明导电材料自动产线与增材制程，建成显示产业大尺寸高性能电容触控屏先进绿色产线；基于非对称微结构和双面高保真微纳压印制造，超薄导光器件的制造效率提升数倍。

15. 外高桥造船–“大型邮轮智能薄板车间”

外高桥造船“大型邮轮智能薄板车间”入选“2022中国智能制造十大科技进展”。外高桥造船总经理、党委副书记陈刚应邀参加智能制造科技进展交流论坛，与工程院院士及领军企业代表进行高端对话。
外高桥造船通过建设智能薄板车间，建立了设计、建造、检验、管理的技术通道，以数据驱动智能决策，实现离散型为主的邮轮制造业启动智能化升级转型。基于大量先进智能化装备的配备以及独有核心技术，薄板分段的产能稳定；通过薄板车间信息化、智能化的应用，全船薄板分段建造周期大幅压缩。目前国产首制大型邮轮已全面进入完工和调试阶段，内装工程全面开展，第二艘大型邮轮已开工投产；薄板分段的建造质量显著提升，各项质量、精度数据均超过该公司考核指标；项目所突破的5G技术应用、设备物联与管控、数据驱动、智能物流等技术的实用性及扩展性强，可在国内船舶领域内广泛拓展应用。

16. 重庆红江机械有限责任公司-船舶动力配套系统先进制造关键技术与应用

重庆红江专业从事高效、低碳大功率柴油机核心关键零部件的研发和生产，一直深耕船舶动力配套领域，逐步成为了一个数字化、网络化、智能化的支持混流和均衡生产的国际一流的燃油喷射系统研制基地。

17. 蜂巢能源科技股份有限公司-新能源动力电池AI智能工厂

蜂巢能源科技股份有限公司的动力电池智能工厂，通过建立智能工厂体系架构、关键指标、四大平台和六条主线，解决行业标准缺失问题；通过2D/3D自动化设计工具、研发知识管理，打通设计制造协同路径，解决研发效率低下问题；通过AI技术全场景规划和应用，如极片翻折、极耳撕裂、密封钉焊接、环境仿真、5G+安环监测，解决解决大量人工作业、批次质量波动大等问题；通过超高速装配技术、干法电极技术等解决极限制造装备问题。已申报多项专利，孵化智能制造平台公司。AI+5G应用的灯塔工厂在全国多个制造基地复制和横展，构建新能源行业智能制造应用，促进行业智能制造标准研制、新技术试验验证、智能装备大规模推广普及。

18. 中联重科-大型柔性智能备料车间

中联重科股份有限公司大型柔性智能备料车间集成近50台智能切割机、约70台视觉机器人、超100台智能AGV，以及APS、MES、LES等11套智能信息化系统，实现从钢板来料到成品交付的全流程智能制造。突破动态平衡的需求排产、超级排料人工智能算法、高精度智能切割、搬运机器人多任务群体协同等关键技术，攻克传统备料质量稳定性差、生产效率低及成本高等问题，零件精度由毫米级提升至头发丝级，大幅提升材料利用率、精简人员、缩短制造周期、降低库存和成本、减少碳排放，为工程机械、模块化建筑、桥梁等行业的智能制造转型提供关键技术支撑。

19. 航天科工集团二院-复杂电子组件智能微组装生产线

航天科工集团二院二十三所构建面向智能制造的航天雷达微波探测复杂组件数字化精巧协同生产模式，探索“工艺赋能、快速重构、数据为用”为特征的智能车间运营管理模式。实现组件钎焊、贴片键合、电性能测试等四十多道工序的全自动化；从生产管理系统快速重构、生产设施快速重构、物流系统快速重构三个维度，实现基于工艺特征与生产属性的产线快速重构，提高生产线的柔性及快速响应能力；构建“面向对象”的大数据分析及可视化平台，通过多功能交互实现生产运营的穿透管理，应用数字感知与智能识别等技术进行在线检测分析；构建孪生车间实时精准监控设备参数和实际效能，进行远程故障诊断及预测性维修，实现生产设备的健康管理。最终满足航天雷达不断向小型化、轻量化、高频段、高精度、多功能和高可靠方向发展的趋势。

20. 中兴通讯-5G智能制造基地创新实践

中兴利用自己在通信领域的优势，在各行业数字化转型的应用落地方面，3月25号，2021年中兴通讯政企云网生态峰会在南京召开，期间，中兴邀请36氪记者对南京滨江5G智能制造基地做了参观和讲解，揭开了中兴“用5G制造5G”的神秘面纱。
AAU和QCELL生产本来就很自动化了，已经不需要太多人。如何能够用好5G和云计算来落实数字化乃至智能化转型，中兴进行了至少四方面的实践。

• 把线剪掉，5G上传速度高
  产线上有一些环节，例如机器视觉检测、智能机械臂等，需要上传大的视频流、超高清照片等，而4G的上传速度无法达到要求，以前靠拉网线或者将工控机设备放在这些环节旁边，布局死板，线缆众多，无法灵活适配产线调整。在装配环节，通过5G CPE将机械臂上高清摄像头的视频流传给后台，集中计算，分析后再回传告诉机械臂如何运动，因此能做到每次配件可以不一样，根据拿取的配件不同，自动安装配件和螺钉。不需要因为产品不同就得调整产线布局或者人工干预，做到真正的无人柔性生产。
• 海量传感器并发，数字孪生平台可视化管理
  后段的生产装配线是完全封闭，现场无人值守的。中兴在每一个设备和环节都加入了大量的传感器，全方位实时传回设备的参数信息，数据量每天有上亿字节。如此海量的信息，将后段生产线数字孪生到线上园区平台，这样远在其他城市的专家和管理人员，也能全面掌握产线情况并及时处理。
• 上云，集中算力和调度做到零库存
  智慧工厂的来料和取件都是由5G工业自然导航AGV来完成的，所有的AGV是通过内置5G模块跟专网连接，将所有数据实时传输到云上，计算，回传控制AGV的移动。这比Wifi跨区更加稳定沟通，否则如果是因为工业厂区设备、环境或者大重量物品，一点点误差就能造成重大损失。同时智慧工厂的物料需求已经通过数字化系统将采购、供货方配送连接在一起的，能做到按照订单实时给供货方下单采购，做到极少库存或者零库存。
• 客户保密信息边缘侧存储
  第一方面在“网”的方面，例如企业网和园区网，希望数据不出园区，网络解决方案就有数据分流，通过大网建设，但数据流在本地循环的。第二方面在“云”的方面，私有云和专属云，保证资产是属于企业私有，不出园区。除了物理保证外，还有安全手段，例如安全防护、嵌入可信模块。这两方面能充分满足大客户对于敏感信息在工厂侧、边缘侧就能够存储的要求。

参考文献资料

[1] 中国智能制造十大科技进展