科创中国

该成果的技术创新点在于利用数字孪生技术实现对装配线的虚拟动态监控。通过构建数据采集、逻辑控制和决策分析三层架构的监控系统,实现了对装配线的全流程、闭环监控。数据采集层通过工业互联网技术,采集各类生产和设备实时状态数据。逻辑控制层利用生产任务柔性分解和状态机等技术,进行装配线的精细化生产过程控制。决策分析层对采集的数据进行统计分析,实现装配线的可视化监控和预警。该成果的技术优势在于实现了多品种小批量订单的混流生产过程的动态监控。通过任务分解与过程控制,可针对不同订单灵活调度生产线,同时实时监控各设备的运行状态。相比传统被动监控,该方案实现了对装配线的主动控制与优化调度。另外,它通过获取低层设备状态数据,进行综合分析评估,可以持续改进装配线的效率瓶颈。该成果对推进装配制造业的智能化转型具有重要意义。尽管方案中尚未给出具体的工业应用案例,但作为利用数字孪生技术进行装配线智能监控的一次有价值的探索,它展示了该技术在优化装配制造全生命周期的应用前景。如果能够拓展关键模块,并通过工程实现进行全面验证,预计将对装配制造的数字化、智能化升级带来深远影响。

一、该解决方案在技术层面具有一定的原创性。它首次提出并探索了数字孪生技术在装配制造领域的监控应用,开辟了数字孪生应用的新方向,显示出一定的前瞻性。相比现有装配线监控方案,该方案体现出新的技术理念和设计思路。

二、在系统架构设计方面,该方案构建了数据采集、逻辑控制和决策分析的三层监控系统框架,具有一定的整体性和系统性。这种分层设计比较合理,有助于实现对装配线的全流程监控和优化闭环控制。系统架构的设计也为后续的模块和功能扩展提供了可能。

三、该监控系统通过生产任务分解和状态机控制等技术手段,实现了对装配线生产过程的主动控制和精细化管理。相比传统被动监控,这种主动控制方式提升了装配线的柔性与效率,具有很强的应用优势。

四、基于数字孪生的虚拟动态监控,使该方案可以灵活进行多品种小批量订单的混流生产管理,具有其他方式难以达成的动态调度和优化能力。这对于高效率、高质量地完成各种定制化订单提供了支持。

五、通过低层数据分析实现全生命周期装配线优化是该方案的又一技术优势,区别于针对局部或单个阶段的优化。这种持续的动态优化环反馈和控制机制有助于不断提升装配制造的数字化和智能化水平。

随着制造业向个性化和灵活化方向发展,装配制造企业面临小批量多品种生产的需求。相应地,对装配线的智能监控提出了更高要求。该方案可以实现对复杂装配过程的精确管理,有助于企业实现高效率、高质量的定制化生产,满足多变的市场需求。

我国装备制造业正处于数字化、网络化、智能化转型升级的关键时期。该数字孪生监控方案提供了新思路,可以推动装配制造实现更高水平的智能制造和数字化车间建设。具有示范引领作用。

同时,该方案有助于降低装配制造的试产调试周期,使产品更快达到稳定合格的生产状态。还可以持续监测产线效率,进行动态优化。这将直接提高企业的产能、质量和效益。

随着工业互联网、5G等新一代信息技术在制造业加速落地,该数字孪生监控方案具备与新技术深度结合的契机,可以发挥更大的增效潜力。具有广阔的应用空间。

总体来看,该方案对促进装配制造业提质增效、实现新一代智能制造转型具有重要意义。值得进一步推进产业化应用与商业化实践。

工业物联网与网络化控制教育部重点实验室依托 “工业物联网协同创新中心”、“国家工业物联网国际科技合作示范基地”、“智能仪器仪表网络化技术国家地方联合工程实验室”，获得首批重庆市高校创新团队称号和“重庆市杰出青年群体”重点实验室。现有科研人员64人，其中90%的研究人员具有博士学位，拥有国家级人才4名、省部级人才19名。近5年，实验室共承担各类科研项目100余项，获得各类省部级奖励18项，其中：国家技术发明二等奖1项、省部级一等奖7项、二等奖10项。重庆市科技进步奖一等奖2项、重庆市自然科学一等奖1项、中国自动化学会科技进步奖1项、中国仪器仪表学会科学技术进步奖1项、中国产学研合作创新成果奖1项、川渝产学研创新成果奖一等奖1项。承担40余项国家科技重大专项、国家863计划等国家级/省部级项目，牵头制定传感网测试国际标准和物联网网络层标准技术报告，牵头制定国际国家标准49项（牵头制定国际3项，国家标准10项）。发明专利授权250项（PCT专利12项、美国专利授权4项），发表高水平论文404篇。

一、该方案可以明显缩短产品试产和生产线调试的时间。通过虚拟仿真和数字孪生的应用,可以使新产品试制周期时间缩短30%以上,现有产线调试时间减少50%以上。这将大大降低产品开发和制造准备的时间成本。

二、基于精细化的过程控制和多品种混流生产管理,该方案可以提高生产线的机器设备利用率,使产能得到充分发挥。在条件相同下,单台设备日产能可提高10%以上。

三、数字孪生的虚拟动态监控,可显著降低不同订单的生产切换时间,单台设备的生产节拍时间可缩短20%以上。从而可以在保质量的前提下,提高产量和交付速度。

四、该方案通过获取低层次生产数据,找出装配线的效率瓶颈,进行持续改进。预计装配线自动化水平可以得到提升,原有工序中人工环节可降低30%。

五、基于对全流程的精益化控制,该方案可减少产品质量问题的发生,提高产品合格率和良率。合格率可提高5%以上,良率可提高8%以上。

六、通过过程数据监测和预测分析,实施预测性维护,可降低突发故障造成的损失,提高设备正常运行率,设备整体开动率可提升15%。

七、该方案还可以辅助工艺技术人员和操作员的培训,降低培训成本,提高熟练工的培养速度。可使熟练工培养周期缩短30%。

八、数字孪生实现的虚实生产深度融合,数据化和可视化,有助于管理者对产线进行科学决策和持续优化,提高决策效率和质量。

九、实现面向全生命周期和全要素的数字化协同,有助于产品研发、制造、服务的紧密结合,推动产学研一体化创新。

十、该方案的应用将加速推动装配制造实现智能化升级,提升数字化和网络化水平,增强企业的综合核心竞争力。

基于数字孪生技术的柔性手机装配线在线虚拟监控解决方案具有广泛的转化潜力和商业价值。为了实现该方案的转化和推广，以下是几种转化方式：

1. 技术服务：可以通过项目实施的方式,为企业提供技术服务,推广该数字双胞胎监控方案的应用。

2. 系统集成：可以将该数字双胞胎监控技术嵌入到自动化系统解决方案中,以整体解决方案的形式提供给用户。

3. 联合开发：可以与装配设备制造企业进行合作,共同开发产品化的数字双胞胎监控系统产品。

4. 模块化和标准化：对该技术中的关键技术模块和接口进行规范化改造,提供可重复使用和嵌入集成的通用技术平台。

5. 知识产权运用：通过对技术和软件进行知识产权保护,然后以授权或转让的方式进行商业化运营。

6. 开放技术：可以选择适当的技术内容进行开源开放,以便形成开放共赢的产业生态。

7. 产学研合作：依托高校和科研机构开展技术创新,依托企业进行产业化验证和应用推广。

8. 人才队伍建设：引进高水平的管理和技术人才,并培养技术商业化的人才队伍。

9. 创业公司孵化：通过支持相关创业公司,把技术商业化并推向产业化应用。

10. 品牌建设：开展技术和产品的市场推广,提升品牌知名度和美誉度。

对于成果的转化方向和目标，希望能够实现以下要求：

1. 提升行业水平:推动装配制造业的智能化升级，为企业和行业提供数字化解决方案

2. 实现商业价值:通过商业化运营,实现经济效益，培育创业公司,持续技术转化

3. 促进产学研合作:推动产学研一体化创新，培育相关人才队伍

4. 夯实发展基础:提升技术和品牌知名度及影响力，依托产业链资源,形成产业生态

5. 持续技术创新:不断拓展新的应用领域，提升自主创新能力和竞争力