河南日?qǐng)?bào)、人民網(wǎng)、大河網(wǎng)：為高端裝備“智”造數(shù)字“孿生兄弟”

1月14日，河南日?qǐng)?bào)、人民網(wǎng)、大河網(wǎng)等以《為高端裝備“智”造數(shù)字“孿生兄弟”》為題，報(bào)道我校榮獲2023年度河南省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)唯一一等獎(jiǎng)的項(xiàng)目。該項(xiàng)目的應(yīng)用，不僅讓企業(yè)的監(jiān)管水平有了質(zhì)的提升，還有效推動(dòng)了“智”造升級(jí)。原文如下：

一套價(jià)值千萬(wàn)元的高端裝備，設(shè)計(jì)制造出來(lái)就能正常使用嗎？這個(gè)問(wèn)題長(zhǎng)期困擾著企業(yè)和科研人員，制約著我國(guó)制造技術(shù)變革和高端裝備制造。

比如中信重工的大型立式磨機(jī)等裝備，每臺(tái)套價(jià)格高達(dá)千萬(wàn)元甚至上億元，不僅成本高，而且機(jī)型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由上萬(wàn)個(gè)零部件組成，運(yùn)行過(guò)程中需要上百個(gè)監(jiān)控操作點(diǎn)，還面臨強(qiáng)震動(dòng)、高粉塵等惡劣多變的環(huán)境。

“這些高端設(shè)備生產(chǎn)出來(lái)后一旦不能使用或運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題，損失不可估量?！?月12日，剛剛榮獲2023年度河南省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)唯一一等獎(jiǎng)的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、鄭州輕工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院院長(zhǎng)李浩接受記者采訪時(shí)說(shuō)，智能制造是實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的主攻方向，工業(yè)軟件作為智能制造的關(guān)鍵支撐和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，急需實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)突破與自主可控。

“國(guó)家需要，我們就要去做！”為此，李浩和他的科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合廣東工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等高校數(shù)字孿生核心團(tuán)隊(duì)，與中信重工、鄭州恒達(dá)智控等企業(yè)開(kāi)展了長(zhǎng)達(dá)8年的產(chǎn)學(xué)研合作，研發(fā)出了國(guó)際領(lǐng)先的制造裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)。

什么是數(shù)字孿生？李浩首先從一部電影談起。

科幻電影《流浪地球2》中，劉德華飾演的科技工程師圖恒宇，因車禍意外失去了女兒“丫丫”，從此他開(kāi)始研究“數(shù)字生命計(jì)劃”，試圖用機(jī)器來(lái)存儲(chǔ)“丫丫”的感知和記憶，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)映射。

“虛實(shí)映射是數(shù)字孿生技術(shù)的一大特征?！崩詈平忉?，智能制造中的數(shù)字孿生，就是將現(xiàn)實(shí)中的物理世界和虛擬中的數(shù)字世界無(wú)縫連接，使得真實(shí)場(chǎng)景中產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)等全生命周期環(huán)節(jié)，在虛擬系統(tǒng)中得到全尺寸還原。

“通俗地講，就是為高端裝備量身定制了一個(gè)虛擬的‘孿生兄弟’。一臺(tái)機(jī)器設(shè)備狀況如何，可以通過(guò)數(shù)字世界清晰感知，就像照鏡子一樣?！崩詈普f(shuō)，“全尺寸還原”能夠帶來(lái)諸多好處，例如在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果直接從圖紙開(kāi)始設(shè)計(jì)，會(huì)有不少設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，從而增加成本，但使用數(shù)字孿生技術(shù)就可以在電腦中還原產(chǎn)品的預(yù)期效果，減少在設(shè)計(jì)上的失誤和成本。

更重要的是，數(shù)字孿生技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互，解決“人—機(jī)—環(huán)境”共融下的實(shí)時(shí)協(xié)同安全控制、節(jié)能調(diào)控優(yōu)化等難題，從而做出更加精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)和決策，廣泛應(yīng)用于水泥、礦山、建材、冶金等領(lǐng)域。

“過(guò)去管理一座礦山，需要大量人力。如今，利用數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)景建模，兩三個(gè)工作人員便可掌握整個(gè)礦區(qū)井下設(shè)備及人員狀態(tài)?！闭驹诤幽鲜C(jī)械裝備智能制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字孿生可視化管控平臺(tái)前，團(tuán)隊(duì)成員、副教授王昊琪說(shuō)。

王昊琪告訴記者，“虛擬礦山”通過(guò)數(shù)據(jù)集成，以直觀的三維可視化界面與真實(shí)礦區(qū)環(huán)境建立交互，從而感知礦區(qū)的真實(shí)情況。同時(shí)，智能調(diào)度系統(tǒng)還可提供三維空間分析功能，如土方量計(jì)算，通過(guò)模型計(jì)算后可制定最優(yōu)化調(diào)度方案并向生產(chǎn)系統(tǒng)下達(dá)指令，實(shí)現(xiàn)“按需供應(yīng)、動(dòng)態(tài)調(diào)整”。

“人—機(jī)—環(huán)境”共融的高端裝備數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用，不僅讓企業(yè)的監(jiān)管水平有了質(zhì)的提升，還有效推動(dòng)了“智”造升級(jí)。

團(tuán)隊(duì)成員、副教授文笑雨介紹，團(tuán)隊(duì)還與中國(guó)商飛上海飛機(jī)制造有限公司聯(lián)合成立了大飛機(jī)數(shù)字孿生裝配研究組，基于一系列數(shù)字孿生技術(shù)新成果，有望提升測(cè)量精度和裝配效率，最終為國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的大批量生產(chǎn)作出貢獻(xiàn)。

“融合”，不僅是數(shù)字孿生技術(shù)的內(nèi)在要求，也是這支團(tuán)隊(duì)的鮮明特色。李浩介紹，目前，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成立了10多個(gè)動(dòng)態(tài)跨學(xué)科項(xiàng)目研究小組，成員既有高校老師、研究生，也有企業(yè)骨干技術(shù)人員，同時(shí)還會(huì)集了不少來(lái)自電氣、軟件、電子信息、材料等專業(yè)的交叉學(xué)科人才。

“科技自立自強(qiáng)不是關(guān)起門來(lái)搞研究，一定要面向世界科技前沿、面向國(guó)家重大需求，通過(guò)與企業(yè)攜手，讓科研成果走出實(shí)驗(yàn)室，走向生產(chǎn)線?！睂耀@殊榮的李浩，感覺(jué)肩上的擔(dān)子沉甸甸。

鏈接地址：

河南日?qǐng)?bào)：http://dzb.henandaily.cn/2024-01/14/content_992034006.html

人民網(wǎng)：http://henan.people.cn/n2/2024/0114/c351638-40713343.html

大河網(wǎng)：https://news.dahe.cn/2024/01-14/1618608.html

中國(guó)網(wǎng)：http://big5.china.com.cn/gate/big5/henan.china.com.cn/2024-01/14/content_42669761.htm

人民資訊：https://k.sina.cn/article_7517400647_1c0126e4705904r2q9.html