2024年5-10月，中国科协智能制造学会联合体开展“中国智能制造科技进展”研究，经过15家成员学会、智能制造领域内专家的推荐、遴选，现有10项科技进展成果入围“2024中国智能制造十大科技进展”。现将入围项目予以公示，公示期10月25日-10月31日。
关键词：飞机部件；智能装配；测量；控制
入围理由：部件装配是飞机制造环节的关键，过程包括部件铆接和部件对接，决定了飞机性能指标和使用寿命。先进飞机对部件铆接的位姿控制、形位测量和部件对接的力控决策提出了挑战，因此亟需研发智能装配测控技术。清华大学联合成都飞机工业（集团）有限责任公司、中国航空制造技术研究院以及苏州星祥益精密制造有限公司，创新开发“主动投影视觉特征构建方法”，解决大工作空间中准确位姿控制；创新开发“模型驱动变频条纹测量方法”，突破复杂工况下全域形位测量的瓶颈；提出“专家经验驱动装配决策方法”，克服多接触约束下的高效力控决策难题。总体实现位姿控制、形位测量和力控精度较国际公开技术大幅提升，研制飞机部件智能装配全工序装备，建立具有自主知识产权的智能化生产线。授权发明专利一百余项，发表SCI/EI论文一百余篇，获得多项科技奖励。项目技术与产品已用于十余家航空制造及维修企业，并出口至“一带一路”国家，总体经济效益显著。
关键词：微纳操作机器人；双探针原子力显微镜；微纳制造；微纳测量；细胞操作
入围理由：针对当前微纳制造、生物操作等对精准、高效、可靠三维微纳操作与表征的紧迫需求，哈尔滨工业大学开展了原子力显微镜（AFM）微纳操作机器人关键技术与系统研究，创新开发机器人创新构型设计、高性能驱动、多参数感知与三维纳米操作等关键核心技术，成功研制双探针AFM微纳操作机器人系统。该系统核心参数表现优异，实现了Ø10nm以下纳米材料三维纳米操作以及纳米器件的三维组装；所研发的磁驱峰值力调制纳米力学测量方法，与国外同类产品相比，测量频率提高1∼2个数量级、模量范围提高2个数量级以上；所开发的细胞粘附力双探针测量方法，比传统单细胞力谱显微镜测量效率提高 50 倍以上。项目相关技术与系统，已在国内外13家高校研究所、企业成功应用，涉及半导体检测与修复、微纳器件检测、细胞/亚细胞操控、柔型脑机接口植入等重大工程或前沿领域，辐射行业包括生物医学、脑科学、半导体等，获得直接经济效益显著，为我国微纳制造、精准医疗等重大需求和前沿领域提供技术与装备支持。
关键词：液压阀；软测量；数字式控制；独立驱动；多功能切换
入围理由：液压阀是重大装备功率分配与控制的核心元件。传统液压阀依赖机液反馈与控制，难以兼顾多功能、高动态、高精度、可维护性需求，严重制约主机装备智能化、网联化发展。浙江大学联合江苏恒立液压科技有限公司创新开发具备丰富控制和信息交互功能的数字式电液控制阀，创新点体现在：多信息自推测间接感知。创新开发“驱动电流-内置模型”逆解算的阀芯位移与负载自感知技术，提出多源信息融合的阀口流量软测量方法，无传感器时位移/负载测量误差小于5%，流量测量误差小于2%；单阀级可编程高精度驱控。创新开发串联死区解耦的高频响数字独立式先导驱动，研制阀上集成式总线数字控制器，提出温漂/先导驱动特性在线补偿算法，6通径阀流量滞环0.147%，温漂0.36%；系统级多功能自适应决策。提出负载口独立多功能控制构型，研制配套智能遥控与多通讯接口的系统控制器及调控软件，整机燃油消耗降低14.4%、定位精度提高75%、压力振荡降低67.6%。项目授权国内发明专利16件，欧美日专利3件，制/修订国家标准5项，获多项科技奖励。数字式电液控制阀批量应用至量大面广的高端工程机械，以及船舶汽轮机等重点装备，近三年新增销售额、新增利润效益显著，并以软件定义性能与全周期状态监测，实现整机高效率、高精度控制与智能化升级，经济、社会和生态效益显著。
关键词：内外部品质；高通量无损检测；成套智能装备
入围理由：浙江大学与合作单位针对水果内部品质无损伤检测、果实品质特性整体表征、高通量分选中的全程防损伤等三大共性技术难题，创新开发AI+可见/近红外成像融合的水果外观品质机器视觉快速检测、基于连续积分的小空间全透射水果内部品质可见/近红外光谱无损检测、动态参比-AI辨识-特定波段信噪比增强的水果光谱弱信号稳定获取、面向不同属性因子差异的基于迁移学习策略的模型更新与传递、多种包装形式-多通道合流-大通量综合分选的智能分选策略等新方法，突破低含量内部成分与隐性缺陷无损检测、零碰撞高速分选、AI+机器人分选等关键技术，开发系列水果品质智能检测分选装备，实现水果内外部品质检测分选的防损伤、测得全、测得准、高速度、智能化和少人化，可用于水果糖度、酸度、重量、尺寸、形状、表面颜色、表面瑕疵、冻伤等内外部多品质指标的同步无损检测与分选，为农产品增值减损和农业增效提供了技术与装备支撑。
关键词：精密装配；数字孪生；弱刚性构件；在线优化
入围理由：大型航天装备是国家安全保障的“杀手锏”，提升规模化生产能力是国家重大需求。为保证极端条件下服役性能，对装配后形位精度、密封质量等指标提出极高要求。而大型航天装备多由弱刚性薄壁构件构成、易变形，导致“零件变形难装配、几何精度难保证、二次变形难控制”等装配难题，超越了现有装配工艺技术能力的极限，目前需依赖高技能工人“两试一装”共三次装配才能完成，效率极低。中国科学院沈阳自动化研究所创新提出数字孪生工艺闭环，通过孪生建模实现不可测变量的虚拟感知与预测，支持对物理装配过程的在线优化。突破几何误差与装配力耦合作用下装配精度预测、大型构件高精度装配干涉检测、螺栓组残余预紧力预测等关键技术，形成米级工件、10微米级精度、百毫秒级实时性的数字孪生装配技术体系，研发行业首套机器人化数字孪生装配系统并在航天装备龙头企业批量生产应用。总体变革航天装备“两试一装”工艺，替代高技能工人实现机器人无试装，关键工艺环节效率提升5倍；破解行业安全减人与效率提升的矛盾，减人60%情况下效率提升4倍；车间作业9人限制下，效率提升使得原8条生产线产能可由现在1条生产线实现，节省企业新增投资超2亿元；支撑企业建设4条产线，满足国家对重点装备在极限状态下的产能需求。
关键词：数模驱动；三维模型重构；工艺数据流；自适应补偿；智能焊接
入围理由：立足于国产自主软件，中船黄埔文冲船舶有限公司创新研究大尺寸复杂船体结构智能焊接基础共性技术，打通从设计端到装备端的数据赋能技术路线；实现自动识别、自动避障、自主决策、智能焊接；建成国内首台大型复杂结构智能焊接装备，显著提高焊接效率和焊接质量。具体表现在：提出了船体结构节点元素三维模型重构方法，构建了“一模到底”的智能焊接三维模型；提出船体结构三维模型焊缝构建方法，构建数模驱动多机器人智能焊接的焊接工艺数据；建立复杂狭窄空间机器人动态防撞规则，构建复杂结构环境下多机器人智能避障运动机制；提出大尺寸复杂结构的多区域控制点自适应补偿技术，构建多机器人智能焊接的智能焊接系统。本项科技进展推动了国产自主软件三维模型“一模到底”，使工艺数据流的动、焊接控制控的准、智能装备用的好，促进国产自主软件数据赋能焊接装备；实现数模驱动生产工艺流程代替了人工识别图纸工艺、多机器人协同智能焊接代替了多人工焊接，焊接现场干净整齐、取消人工辅助作业，机器人焊接外观成形好，一次合格率高，焊接效率整体提升30%。已全面推广应用到船舶、桥梁、海工平台等领域，取得了良好的社会效益和显著的经济效益。
关键词：细纱接头；智能制造；机器人；具身智能
入围理由：机器人化制造成为智能制造的新发展模式。在国家重点研发计划智能机器人重点专项的支持下，东华大学联合无锡一棉纺织集团有限公司、经纬智能纺织机械有限公司创新开发纺纱行业智能机器人的研发和应用，攻克环锭纺细纱机器接头难题，补全纺纱全流程自动化断点，突破纺纱行业向智能化新模式发展的瓶颈问题。本项目从细纱柔性体机器人的灵巧操作、精准作业、多机协同出发，通过环锭细纱机自机器人及其协同智能系统的重大技术创新，攻克机器人接头柔顺作业的自学习智能控制技术、自导航细纱接头机器人自主移动控制技术，构建了云边融合的细纱接头机器人协同智能系统；项目创新开发的巡游式细纱自动接头机器人，在接头时间、接头成功率和看台率三大核心指标优于国际同类轨道式接头机器人。在无锡一棉纺织集团有限公司等四家企业进行应用示范，形成了多应用场景、高作业柔性、高投入产出比的应用优势，近三年新增销售、新增毛利等经济效益提升显著。
关键词：柔性调度；过程控制；数据驱动；智慧物流；效率提升
入围理由：叶片是汽轮机最精细、最重要的零件，高温、高压的工作环境对设计制造工艺要求极高。叶片加工过程呈现多品种小批量、信息离散、生产节拍差异大、换产周期长、设备利用率低、质量稳定性不足等特点。东方电气集团东方汽轮机有限公司以5G、机器视觉、边缘计算、大数据分析等技术为基础，结合自动化设备、立体仓库、自动物流、在线测量、智能传感控制等设备，实现叶片设计工艺协同、多品种小批量叶片混线柔性加工控制、加工过程自动监视与补偿、产线状态自感知、物流和产线加工集成、5G+智慧物流精准管控、离散制造自适应排程、以虚预实的离散制造管控、叶片生产运营管理孪生9项核心技术创新，形成1套离散装备制造行业数字化转型整体解决方案，具备良好的示范和推广效果。叶片加工无人车间实现柔性高效加工：AGV小车可实现40s内智慧供料，物料等待时间减少60%；产线加工精度超过0.025mm，检测精度高达0.01mm；六大生产管控系统数据共享，动态柔性调度，排产效率提高400%，产线控制系统根据重调度信息，实现集群快速柔性换产，满足上百种不同叶片加工需求；叶片生产人均效率提升650%，综合设备利用率达到85%，质量合格率显著提升。自2022年8月投用至今，已完成近900个批次约11.2万件叶片加工，新增叶片产值和直接经济效益显著提升，具备良好的示范和推广效果。
关键词：承载车；非承载车； 共轨转接；无人检测
入围理由:比亚迪汽车工业有限公司通过开发车身输送自动系列化定位和智能调节技术，以及工厂MES、CCR、远程诊断制造应用平台等系统，实现总装智能制造，解决了汽车行业多车型共线生产问题。创新点体现在：智能车身定位技术。通过工厂信息系统、PLC和全工厂输送吊载具X、Y车身定位技术，实现高节拍高柔性制造，适配全车系车型的共线生产；智能共轨转接技术。开发串、并联结合车身转接方式，智能匹配输送吊具，完成75JPH高节拍车身转接输送；承载与非承载车型共线生产。开发不同车身合装小车和抱具智能切换，实现非承载皮卡车和常规承载车两大种类车型柔性生产；拧紧防错技术。通过联网防错、角度监控、电子围栏技术的开发与应用，实现车型、工位定点/定区智能拧紧防错，显著提高拧紧合格率；采用“多种视觉方式及 车辆远程诊断”融合，实现电子控制到负载执行端的全链路无人化检测。总体实现一条产线满足多平台车型75 JPH混线生产，汽车输送智能柔性化；全工厂数据信息系统实现智能拧紧和防错，实现拧紧质量提高；车辆网络、远程诊断和图像AI识别等技术一体化融合，加速汽车无人化技术发展。本项科技进展已推广至比亚迪汽车海内外工厂应用，实现纯电、混动、CTB、承载车和非承载车等全车系，实现高节拍高柔性生产和质量大幅提升。
关键词：数字孪生；工厂仿真；数字底座；物料齐套
入选理由：近年来，汽车行业面临车型多、生产计划波动大、异常频发、零件数量骤增等变化挑战，在成本资源压力下生产组织高度复杂化，因此汽车企业迫切需要构建“智能大脑”，对生产运营全过程进行整体协同提效。吉利汽车集团有限公司联合无锡雪浪数制科技有限公司、浙江大学高端装备研究院，基于数字底座构建数据+模型双驱动的数字孪生工厂。搭建实时优化调度算法框架，结合离散事件仿真技术，完成生产系统的实时数据接入、仿真、分析与优化，帮助工厂预演生产计划、优化产线布局、管控物流调度。创新技术方面，虚拟制造平台采用离散事件仿真和Agent混合建模结合，融合实时数据、机理模型与业务流程，实现了生产瓶颈问题的快速高精度识别与预测。生产仿真与优化算法多核并行的生产过程优化策略，快速求解生产仿真优化问题获得最优决策。搭建覆盖制造全生命周期的资源供需平衡状态监测与优化云平台，保障系统高质量运行。业务应用方面，利用实时数据驱动的数字孪生工厂，有效帮助工厂将生产内外部因素的动态变化进行全面预演，实现主动式生产风险预测性管理、跨领域高效协同，大幅提升物料齐套率以及更优排产方案的评估。目前，该方案已在吉利汽车集团的10多个基地全面应用，取得了显著的经济价值，同期向产业链的上下游延伸。另一方面，也促成了工厂仿真工业软件国产化的差异化突破。
以上为“2024中国智能制造十大科技进展”入围项目基本介绍。公示期为2024年10月25日-10月31日。公示期内若有异议，请及时反馈给智能制造科技进展遴选办公室。
联系电话：010-68799025 邮箱：[email protected]
关于“中国智能制造十大科技进展”
自2017年起，中国科协智能制造学会联合体持续8年开展“智能制造科技进展”研究，以智能化车间/工厂、智能制造技术及装备、基础、标准、服务模式等维度，持续跟踪发展与应用趋势，研究分析不同行业、企业推进智能制造的实践案例，遴选“中国智能制造十大科技进展”。
智能制造科技进展的研究、推荐、遴选，主要从创新性、引领性、应用性等方面考虑，在智能制造领域中具有前沿性、新颖性或实质性、示范性的技术突破；解决智能制造领域技术难点或行业热点问题；在劳动生产率、效能回报率、对生态和生活环境改善的贡献程度；以及对行业创新能力和竞争力的提升等方面都具有一定影响。
