智能制造系统可实现机器自主学习自主决策及设备之间的互联互通

2021-06-17 16:49:24 来源：科技日报

6月初，在南京航空航天大学无锡研究院（以下简称南航无锡研究院），记者看到这样一幕：企业要加工机械零件，就像点外卖一样简单，在线输入零件参数即可下单，系统自动接单后，数台机器人会“商量一下”，根据手头的工作自行分配任务，AGV小车自主穿梭往来，如果哪台机器人出了故障，系统还会把它的任务转交其它机器人完成……

“针对多品种小批量的机械加工生产线，我们研发的智能制造系统，可以实现机器自主学习、自主决策以及设备之间的互联互通。”研究院院长唐敦兵告诉记者，几乎每周都有企业和政府前来参观考察这套系统，预计到明年即可投入应用。

2017年中旬正式投入运营至今，南航无锡研究院从无到有，建成五大研发服务平台、16个科研团队、18个专项实验室和5个院企联合实验室，签约产学研项目合同107项，成为以智能制造为方向、市场化运作为特色的新型研发机构，不仅服务地方产业发展，还创新人才培养模式。

科研成果“孵化器”，助力地方产业新发展

在中国商飞，有一个现代化的生产车间，这里制造的正是我国自主研发的C919客机。为了对生产C919的多个厂房、上百台主机设备和人员进行全方位仿真，在虚拟空间中实时反映设备、人员的动态，南航无锡研究院的智能制造团队打造出一个5G全连接数字孪生工厂。

在这个数字孪生工厂中，一个个车间不再被钢筋水泥“包围”，而是如同“透明工厂”一般，实现数字化智能操作。管理者可如同打游戏般，沉浸在真实的虚拟环境中，管理生产链上的全要素。

“在孪生工厂的帮助下，工人的工作效率、在岗率、行走轨迹以及工作时间，管理者在办公室就能掌握得很清楚。”唐敦兵告诉记者。

面对地方产业转型升级的需求，南航无锡研究院也承担着服务地方产业发展的重要职能。截止2020年，通过具体项目研发、联合申报课题、全面技术合作、建立产业联盟等多种方式，研究院累计服务企业200余家，开展技术服务和对接交流活动超100场次。研究院师生深入企业生产一线开展诊断服务累计百余次，为企业的智能制造技术升级、效率优化制定累计百万余字的系统化、个性化改造方案。研究院开发的DeepSense数字孪生管控平台也江苏省工信厅被评为江苏省行业级重点工业互联网平台。

此外，研究院还建立了企业孵化中心，依托中心在技术研发、管理经营等方面给予入驻企业和项目大力度的扶持，累计成功孵化企业13家，切实提升地方产业科技含量；为地方代表性企业搭建桥梁，开展校园专场招聘，帮助企业解决了人才需求问题。

学科建设“补给站”，拓展学科发展新空间

2020年12月，全球首列时速350公里高速货运动车组在河北唐山正式下线，其中的关键核心技术正是南航无锡研究院的全自动智能装卸货运系统。

在中车集团“高铁全自动智能装卸货运系统”项目招投标中，南航无锡研究院的方案力克德国西门子、日本发那科等强大对手中标。这一项目的实施也开启了高铁货运新模式，为提高我国铁路物流水平做出了巨大贡献。

学科建设经费不足、学院科研场地和设备资源有限、部分老师科研需求无法满足等问题一直是制约高校学科发展的主要原因。作为一所校地研究院，由南京航空航天大学、无锡市惠山区人民政府、惠山区洛社镇人民政府三方共建，汇聚了政策、资金、场地等资源，较大程度缓解了科研需求与资源紧缺之间的矛盾，为学科发展提供有力的支撑。

唐敦兵介绍说，目前南航无锡研究院却跻身无锡高校研究院第一方阵。截止2020年底，研究院累计签约产学研项目合同107项，合同额达5020万元，纵向经费累计约4800万元；累计申请发明专利100件、实用新型专利25件，授权发明专利25件、实用新型专利26件、软件著作权5件。

在研究院，科研人员并不只是埋头做基础研究，而是面向市场，以破解“卡脖子”难题为指引，攻克产业关键技术，在实践中检验研究成果。

南航机电学院朱永伟和李军老师团队与当地企业建立联合实验室，通过三年多的持续研发投入，在研究院的支持下，成功研制出用于智能手机屏幕打磨的固结磨料抛光垫，打破了3M公司的全球独家垄断。该产品不仅市场前景巨大，也在专利转让上取得了丰硕成果。

凭借这一落地成果，李军在2020年职称评审中获得评委们的高度认可，并取得教授职称，成为“破五唯” 的典型代表（即“唯学历、唯资历、唯“帽子”、唯论文、唯项目”）。

人才培养“试验田”，打造学生成长新阵地

检测一台洗衣机外观有没有缺陷需要多久？5秒钟！

在无锡小天鹅股份有限公司的洗衣机生产线上，每一台洗衣机下线之前，都要被一套智能检测系统从上到下仔仔细细看一遍。

这套系统就是南航机电学院陆永华教授牵头的“洗衣机表面缺陷自动化在线检测”项目。他带领硕、博士团队经过5个月的科研攻关，自主完成了硬件设计和软件编写，可实现在5秒内完成39台相机的图像采集、处理并给出检测结果。

传统的研究生培养模式以理论研究为主，工程实践机会较少，导致培养质量参差不齐。而研究院有资金，有场地，有项目，还有工程师相互配合的团队，为研究生培养提供丰富的资源，也创新了研究生工程实践培养模式。

在研究院，既有企业工程导师精细化的指导，又有校内外导师协同育人，研究生能向实战经验丰富的工程导师请教。通过参研项目，学生能力得到了全方位的锻炼。在开展应用型项目研究中，他们既可以通过协助解决研发生产中遇到的技术难题，提升自身的创新素养和实践能力，又可以通过参与企业诊断服务等实践项目，发挥专业优势，为企业解决技术问题。

“来到我们研究院的学生，上实验室、下车间，经常整天整天地跟企业工程师在一起寻找问题优化技术。”唐敦兵说，在这里培养一年抵得上在学校学习两三年。

通过产学研项目为牵引，学生们深入车间，深入生产一线，了解需求、落实方案直至项目落地实施，研发能力和动手能力都得到了飞跃式提升。

目前，南航无锡研究院累计培养了130余名硕博士研究生，其中30余名学生毕业后通过研究院平台到相关企业就职工作。