[00126000]工业智能制造工厂通用技术研究与应用

一、课题来源与背景 智能制造是当今工厂在设备智能化、管理现代化、信息计算机化的基础上达到的新阶段,其内容包含智能设备、自动化系统的集成、企业管理信息系统（MIS）等。智能制造是可持续发展的制造模式,借助计算机建模仿真和信息通信技术的巨大潜力,优化产品的设计和制造过程,大幅度减少物质资源和能源的消耗以及各种废弃物的产生。同时,能够实现循环再用,减少排放,保护环境。 工业智能制造工厂以工厂运营管理整体水平提高为核心,关注于产品及行业生命周期研究,从客户开始到自身工厂和上游供应商的整个供应链的精益管理通过自动化和信息化实现,从满足到挖掘,乃至开拓和引领客户需求开始的销售与市场管理能力提高;提高环境,安全,健康管理水平;提高产品研发水平;提高整个工厂生产水平,提高内外物流管理水平,提高售后服务管理水平,提高能源（电,水,气）利用管理水平等方面入手来实现精益工厂建设和完成工厂大数据系统建立和发展完善。 工业智能制造工厂属于工业4.0智能工厂范畴,是以智能制造为主导的第四次工业革命或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术、网络空间虚拟系统和信息物理系统相结合的手段,将制造业向智能化转型。 二、研究目的与意义 工业智能制造工厂属于《中国制造2025》范畴,《中国制造2025》强调的是推动信息化升级,达到智能化。在智能制造中,“端”——智能装备通过通信技术有机连接起来,实现生产过程自动化,通过各类感知技术收集生产过程中的各种数据,通过“网”——工业以太网等通信手段,上传至“云”——工业服务器,在工业软件系统MES的管理下进行数据处理分析,并与企业资源管理软件ERP相结合,优化生产方案、实现定制化生产,形成“设计-开发-质量管理-服务”的闭环。 世界主要发达国家将智能制造作为重振制造业战略的重要抓手。金融危机以来,在寻求危机解决方案的过程中,美、德、日等国政府和相关专业人士纷纷提出通过发展智能制造来重振制造业。 国内取得了一批基础研究成果和智能制造技术。我国对智能制造的研究开始于20世纪80年代末。在最初的研究中,在智能制造技术方面取得了一些成果;而进入21世纪以来的二十年中智能制造在我国迅速发展,重点项目纷纷取得成果,智能制造相关产业也初具规模。我国已取得了一批相关的基础研究成果和长期制约我国产业发展的智能制造技术,如机器人技术、感知技术、工业通信网络技术、控制技术、可靠性技术、机械制造工业技术、数控技术与数字化制造、复杂制造系统、智能信息处理技术等;攻克了一批长期严重依赖进口并影响我国产业安全的核心高端装备,如盾构机、自动化控制系统、高端加工中心等。建设了一批相关的国家重点实验室、国家工程技术研究中心、国家级企业技术中心等研发基地,培养了一大批长期从事相关技术研究开发工作的高技术人才。 近年来,我国对智能制造的发展更加重视,对智能制造的扶持力度不断加大。越来越多的研究项目成立,研究资金也大幅增长。我国发布了《智能制造装备产业“十三五”发展规划》和 《智能制造科技发展“十三五”专项规划》,并设立《智能制造装备发展专项》,加快智能制造装备的创新发展和产业化,推动制造业转型升级。 三、主要论点与论据 项目针对某传动箱的智能制造工厂建设,研究基于三维视觉系统的复杂部件的自动装配;研发零件的识别、检测、定位装置,高精度动态力系统;研究三维超声实现箱体类零件高效漏点定位技术;研究基于激光仪和机器视觉的全自动高精度尺寸链匹配技术、实现基于三坐标测量的在线加工误差检测和自动补偿技术。涉及项目单元有某传动箱装配、测漏、智能清洗,产品的逐件跟踪,产品的喷印识别,形成某传动箱的智能制造工厂主要环节。 四、关键技术突破和创新点： 1、激光测量仪与工业视觉相结合的方式判断装配尺寸链; 2、机器视觉精确定位; 3、智能的物流跟踪系统; 4、高压水清洗、清理、去毛刺; 5、设计了一种适用产品外表面标识记录的一种编码方式和实现装备; 6、设计了一种适用于产品生产线的基于机器视觉的特定算法,实现产品逐件识别; 7、为位于现场恶劣环境中的工业相机设计了装有涡流制冷管的防护罩,达到隔热、防尘、防水功能; 8、设计了一种基于OPENCV的图像分割及匹配算法,包括图像滤波、图像二值化和边缘检测等,识别准确率高,识别速度快; 9、设计一种双光源的补光方式,能克服现场自然光,照明光,其它设备光源影响,保证了识别有效性,并为其它应用于恶劣环境下字符识别的补光方案提供了新思路。 五、经济指标完成情况 销售收入计划指标为2000万元,实际完成2631.03万元,利润指标为500万元,实际完成-393.50万元,税金指标300万元实际完成251.31万元。