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苏创 | 南航无锡研究院公布多项产学研科技创新成果——校企联合,描摹智能制造新图景
2021/06/01 20:29  新华报业网  杨频萍  

  交汇点讯 动动手指,就可以像“玩网游”一样管理工厂;工厂车间内每台设备可以相互“说话”,自主决策协调生产……近日,南京航空航天大学无锡研究院公布了多项产学研科技创新成果,呈现智能制造的未来新图景。记者了解到,这家运营三年多的省级新型研发机构,建立了五大产学研项目联合实验室,累计签约产学研项目合同107项,诸多成果助力企业从“制造”到“智造”转型蝶变。

  玩“电游”般管理国产大飞机车间

  自2017年投入运营后,南京航空航天大学无锡研究院对接国家产业重要需求,承担了不少大项目,其中包括中国商飞目前使用的智能生产管理系统。

  浦东基地C919大飞机的生产涉及数百万个零件、数十个厂房、几百台主机设备,如何科学管理生产要素、降本增效?南京航空航天大学无锡研究院的智能制造团队为此打造了国内首个航空5G全连接数字孪生工厂,助力我国大飞机透明化生产,这一项目也成功入选工信部试点示范工业互联网标杆工厂项目。

  南京航空航天大学无锡研究院院长唐敦兵告诉记者,这项技术在2018年基本完成,通过可视化方式,呈现出与真实车间完全一致的虚拟空间。利用5G技术,数字虚拟工厂里面的设备运转情况可以完全与现实工厂同步。

  在研究院的大屏上,记者看到工厂车间如“透明”一般,物料的运转、设备运作的实况、每个工人的轨迹状态即时在屏幕上显示,生产过程、设备状态通过互联互通,全景展现,每一件产品都可以回溯其生产过程。

  “管理者摆脱了原先纷繁复杂的图表,带上VR眼镜还可以沉浸式巡游,十几个车间10分钟就可以看完,并获取所需信息,大大提高了管理效率。” 唐敦兵介绍,这套系统已在奇瑞汽车、济南地铁等多家企业实现应用,例如为奇瑞汽车股份有限公司的“设备工业互联网平台”中,接入了近千台设备,实现厂区生产过程产品及设备状态全景展现功能,提供过程分析实时数据和预警,综合收益可提升8%左右。

  除了让飞机制造、汽车制造更“透明”智能,南航无锡研究院的科研成果还让高铁货运装卸更加智能。

  在中车集团“高铁全自动智能装卸货运系统”项目中,南航无锡研究院投入大量技术骨干力量,在技术方案评选中力克强大对手,被中车集团选中。2020年12月,全国首列时速350公里高速货运动车组在河北唐山正式下线。

  高速货运动车组以我国时速350公里高速动车组平台为基础,突破了承载系统、走行系统、智能化装卸设备、快速装卸等多项轨道交通货运快速化关键技术,首创高速货运列车大开度装载门、标准集装器谱系化产品及模块化货运专用地板等全系列装卸设备,显著提升装卸作业效率,实现了大载重、大容积、快速装卸及货物在途管理。该项目的实施开启高铁货运新模式,为提高我国铁路物流水平作出贡献。

  签约产学研项目合同110多项

  除了承接重要科研攻坚项目,在企业一线有大量问题需要破题攻关。唐敦兵告诉记者,研究院相关领域的专家教授团队多次深入企业一线调研,截至2020年底,累计服务企业200余家,签约产学研项目合同107项,合同额达5020万元。

  在研究院超精密研抛研究室,记者看到几块研磨抛光片,圆形垫子的表面黏着超硬的颗粒材料,唐敦兵介绍,这些抛光片用于手机面板的打磨、抛光,由于手机玻璃面板硬度非常高,该材料工艺要求较高。这种需求旺盛的产品耗材,过去在市场上长期被美国3M公司所垄断,“该产品相关原理问题,南航其实早有积淀,机电学院团队在精密超精密研磨抛光领域在十几年的基础研究中,授权了一批发明专利,我们需要的是补上‘产品化’的这一接力棒。”

  利用无锡研究院的实验室条件,南航团队和无锡斯达新能源科技股份有限公司建立了联合实验室,开展了长期合作研究,“一路跨过了不少坑,比如实验室成功了现场生产却失败了,各种问题层出不穷,这需要双方的定力和恒心。”通过三年多的持续研发投入,团队的技术在企业不断进行试验迭代和验证,所研发得技术目前已转化成产品,成功替代美国3M公司的产品,成为富士康公司第一大供应商得以大规模应用。团队在学校的相关专利也以近400万的额度转让给了合作企业。

  深入的产学研合作,促使体制机制加快改革完善。凭借与斯达新能源的合作成果,项目团队成员李军老师也在2020年职称评审中取得教授职称。唐敦兵告诉记者,李军老师专注产学研开发,正是凭借在无锡研究院形成的打破国际垄断的落地成果获得评委们的高度认可,这也是学校“破五唯”的典型代表。此外,团队成员已在产学研过程中进一步凝练科学问题,促进在学校的基础理论研究,计划在后续阶段将成熟的整套科研成果体系进行科技成果奖励申报。

  在深入制造业的同时,更多师生从了解需求、落实方案直至项目落地实施全流程参与合作项目,实现企业科技进步和高校人才培养的同步提升。

  在视觉检测实验室一台崭新的洗衣机前,记者看到,团队学生正在进行洗衣机表面缺陷的视觉检测,唐敦兵说,过去洗衣机生产中瑕疵检测凭借人工,一些划痕、凹坑、端差、缝隙都在所难免,如今研究院的团队利用CPU和GPU组合方式,5秒内完成39台工业相机的图像采集、处理,给出检测结果。海量的数据,在5秒内给出结果,挑战可谓不小,“这个项目主要由学校硕士、博士团队完成,历经5个多月,自主完成硬件设计和软件编写,在此项目的实施过程中学生的研发能力和动手能力都得到了飞跃式提升。”唐敦兵说。

  让机器自动思考相互“对话”

  在智能时代的到来,制造业掀起了“自动化设备制造”“无人工厂”的热潮。面向工业4.0的智能工厂如何打造,南京航空航天大学无锡研究院也在用技术描摹未来图景。

  “真正的智能制造生产线,不仅是自动化线。”唐敦兵告诉记者,目前已有的所谓智能工厂,都需要总体控制室即“大脑”中枢,并事先人工编制好程序,所有的设备是执行体,具有固定化、标准化的特点,但缺点是一旦出现问题,必须人工干预。

  在研究院内,一套足以颠覆传统生产技术的智能制造设备平台正在自主运作中。给每台设备加入研究院自主研发的芯片,写入人工智能程序,让机器具备人的思考能力,使机器之间学会“对话”,自主协作、决策生产。唐敦兵介绍,尽管现场的机器都来自于不同厂商,有不同的协议壁垒,但所有的设备可以协调,自动、智能化应对地应对复杂的工序,“比如突然有一个紧急零件需要加工,它们可以将手头的工件停一停,将紧急的任务插入;再比如说其中一台设备坏了,其他同类型的设备可以自动协调接下它的任务。”

  目前,该套集成多学科研究成果的平台已在实验室取得初步成功,有望彻底颠覆现有的生产模式,把机械加工从业者的劳动量降到最低。“下一步,研究院将从标准体系建立、关键技术攻关、产学研深度合作等几个方面来全方位对该成果进行转移转化和技术推广,助力我国在智能制造领域走在世界前列。”唐敦兵表示。

  新华日报·交汇点记者 杨频萍

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责编:刘雨菲

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