微型噴霧泵生產(chǎn)裝備自動化與信息化融合技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化
主要技術(shù)內(nèi)容: (1)破傳統(tǒng)噴霧泵生產(chǎn)設(shè)備機械結(jié)構(gòu)設(shè)計,采用凸軌、凸輪機構(gòu),創(chuàng)新性 研制了高精度、高效率的噴霧泵電化鋁殼抓口機、噴頭打噴咀機等系列裝配設(shè)備, 提高了設(shè)備的裝配精度和效率。提出集成基于等價輸入干擾估計器與參數(shù)智能辨 識的智能驅(qū)動控制技術(shù),成功解決了微型噴霧泵現(xiàn)場設(shè)備層不確定干擾、電機參 數(shù)的時變性對裝備電機控制性能影響問題,提高了生產(chǎn)裝備控制的精度及可靠性。 (2)集成 RFID 與 WSN,構(gòu)建微型噴霧泵生產(chǎn)過程信息采集網(wǎng)絡(luò),創(chuàng)新性地 引入混沌粒子群優(yōu)化算法,優(yōu)化采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點部署;動態(tài)選擇通信節(jié)點數(shù)目,在 獲得最大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時,避免節(jié)點間的沖突,降低網(wǎng)絡(luò)能耗,保證了生產(chǎn) 過程數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)膶崟r性和可靠性。 (3)創(chuàng)新性提出并實現(xiàn)了微型噴霧泵制造過程多目標資源優(yōu)化調(diào)度技術(shù)。 建立生產(chǎn)車間多目標資源優(yōu)化調(diào)度模型,提出基于種群年齡模型的動態(tài)粒子數(shù)微 粒群優(yōu)化算法來求解優(yōu)化問題,并采用層次分析法進行決策,成功實現(xiàn)了微型噴 霧泵生產(chǎn)全流程的精益管控,全面提高了生產(chǎn)質(zhì)量與資源效率。 (4)創(chuàng)新性研發(fā)了一種面向制造全過程的信息集成平臺。將生產(chǎn)過程信息、 管理信息等數(shù)據(jù)高度融合,實現(xiàn)底層物聯(lián)網(wǎng)到互聯(lián)網(wǎng)的無縫連接;解決了常規(guī) DCS、MES、ERP 三層架構(gòu)存在的數(shù)據(jù)交換困難、系統(tǒng)龐大、功能定制性差、難以354 適用于中小型制造業(yè)等缺點,為微型噴霧泵制造裝備的自動化和信息化融合提供 了解決方案。 行業(yè)意義: 項目通過攻克微型噴霧泵生產(chǎn)裝備的自動化與信息化技術(shù)融合的關(guān)鍵技 術(shù),突破國外先進技術(shù)的壁壘,形成了自主知識產(chǎn)權(quán)與技術(shù)體系,項目成果提 升了微型噴霧泵加工裝備的自動化、信息化水平,符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的 綠色制造技術(shù),可帶動和促進化妝品、保健品等領(lǐng)域向高檔化的高層次技術(shù)方 向發(fā)展。 獲獎情況:2015 年獲中國輕工業(yè)聯(lián)合會科學技術(shù)進步獎一等獎。 成果的技術(shù)指標、創(chuàng)新性與先進性: (1)引入凸輪、凸軌等機構(gòu),并結(jié)合等價輸入干擾估計器、智能辨識等方 法設(shè)計控制策略,從機械和控制兩方面進行突破,自動化程度和生產(chǎn)效率高。 (2)集成 RFID 與 WSN,采用混沌粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,動態(tài)選 擇通信節(jié)點數(shù)目,降低網(wǎng)絡(luò)能耗,生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)膶崟r性和可靠性 高。 (3)建立以縮短生產(chǎn)周期、減少機器空轉(zhuǎn)時間、降低產(chǎn)品次品率為等為目 標,采用種群年齡模型的動態(tài)粒子數(shù)微粒群優(yōu)化算法求解生產(chǎn)過程優(yōu)化調(diào)度問 題,采用層次分析法進行決策,實現(xiàn)微型噴霧泵生產(chǎn)全流程精益管控。 (4)采用完全不同于傳統(tǒng) DCS、MES、ERP 三層架構(gòu)的模式,直接面向生 產(chǎn)、管理全過程,開發(fā)信息集成平臺,自動化和信息化融合度高、適用于中小 型制造業(yè)。 技術(shù)的成熟度: 相關(guān)技術(shù)已經(jīng)形成產(chǎn)品,在無錫圣馬科技有限公司及其下游企業(yè)進行了產(chǎn)業(yè) 化。 應用情況: 針對微型噴霧泵加工裝備產(chǎn)業(yè)當前普遍存在材料消耗大、能耗高、可靠性差、 加工效率低、品種適應性差等問題,本項目以提高生產(chǎn)裝備的自動化與信息化水 平為目的,在裝備高性能自動化控制、信息的采集與傳輸、優(yōu)化調(diào)度、精益管控、 平臺建設(shè)等方面已經(jīng)取得了創(chuàng)新性研究成果,并對成果進行了提煉、集成,從 2012 年開始,針對本項目整體技術(shù)展開全面推廣,應用于江蘇、廣東等地區(qū)的 10 多家輕工裝備制造及使用企業(yè)。355 應用實踐證明了,本項目成果總體技術(shù)創(chuàng)新程度高、成熟度高、附加效益顯 著,顯著提升了我國塑料裝備在國際市場具有較強的競爭力,有利于提高我國塑 料裝備的設(shè)計制造智能化水平,推動了我國塑料制造業(yè)的國際化發(fā)展。
江南大學
2021-04-13