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数字孪生及其应用探索 被引量:857
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作者 陶飞 刘蔚然 +19 位作者 刘检华 刘晓军 刘强 屈挺 胡天亮 张执南 向峰 徐文君 王军强 张映锋 刘振宇 李浩 程江峰 戚庆林 张萌 张贺 隋芳媛 何立荣 易旺民 程辉 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期1-18,共18页
数字孪生是一种集成多物理、多尺度、多学科属性,具有实时同步、忠实映射、高保真度特性,能够实现物理世界与信息世界交互与融合的技术手段。随着数字孪生车间概念的提出,数字孪生在智能制造中的应用潜力得到越来越多的关注。分析了数... 数字孪生是一种集成多物理、多尺度、多学科属性,具有实时同步、忠实映射、高保真度特性,能够实现物理世界与信息世界交互与融合的技术手段。随着数字孪生车间概念的提出,数字孪生在智能制造中的应用潜力得到越来越多的关注。分析了数字孪生在企业应用和理论研究上的进展,基于前期提出的数字孪生的五维结构模型,提出数字孪生驱动的6条应用准则,探索了数字孪生驱动的14类应用设想与实施过程中所需突破的关键问题与技术,为未来开展数字孪生的进一步落地应用提供理论和方法论参考。 展开更多
关键词 数字孪生 数字孪生模型 应用准则 数字孪生应用 智能制造
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结构拓扑优化设计综述 被引量:143
2
作者 郭中泽 张卫红 陈裕泽 《机械设计》 CSCD 北大核心 2007年第8期1-6,共6页
从离散体结构拓扑优化和连续体结构拓扑优化两个方面,对结构拓扑优化的发展历程和研究现状进行了评述,提出了拓扑优化在理论研究、实际应用、拓展研究和软件研究等方面的研究方向。
关键词 结构优化 拓扑优化 棋盘格式 网格依赖性 模态损耗因子
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光照不均图像增强方法综述 被引量:125
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作者 梁琳 何卫平 +2 位作者 雷蕾 张维 王红霄 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2010年第5期1625-1628,共4页
针对图像采集过程中因环境光照不佳或物体表面采光不均等原因造成的图像光照不均问题,分析了几类常用的增强方法,包括以直方图均衡化方法为代表的灰度变换法、基于照明—反射的同态滤波法、Retinex增强方法以及梯度域增强方法,对比了这... 针对图像采集过程中因环境光照不佳或物体表面采光不均等原因造成的图像光照不均问题,分析了几类常用的增强方法,包括以直方图均衡化方法为代表的灰度变换法、基于照明—反射的同态滤波法、Retinex增强方法以及梯度域增强方法,对比了这几种方法的处理效果,指出了这些方法各自的适用范围。最后给出了光照不均问题解决方法的改进方向。 展开更多
关键词 光照不均 图像增强 直方图均衡 同态滤波 Retinex方法 梯度域
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行星齿轮传动非线性动力学模型与方程 被引量:82
4
作者 孙涛 沈允文 +1 位作者 孙智民 刘继岩 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期6-10,共5页
建立了2K-H型行星齿轮传动的弯扭耦合非线性动力学模型,模型中考虑了太阳轮的横向振动、齿轮啮合综合误差、齿轮副啮合间隙以及时变啮合刚度,获得了系统的运动微分方程。针对系统微分方程的半正定、变参数和非线性特点,采用以齿... 建立了2K-H型行星齿轮传动的弯扭耦合非线性动力学模型,模型中考虑了太阳轮的横向振动、齿轮啮合综合误差、齿轮副啮合间隙以及时变啮合刚度,获得了系统的运动微分方程。针对系统微分方程的半正定、变参数和非线性特点,采用以齿轮副相对啮合位移作为系统的广义坐标,将线性与非线性恢复力共存的方程组转换为统一形式的矩阵形式,并对方程进行量纲一化处理,方便地达到了将单自由度的非线性方程的解法推广到多自由度非线性微分方程组中。 展开更多
关键词 行星齿轮传动 非线性振动 齿轮动力学 非线性动力学模型
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基于模糊层次分析法的风险量化研究 被引量:81
5
作者 朱松岭 周平 +1 位作者 韩毅 杨海成 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2004年第8期980-984,共5页
针对当前风险量化方法的不足,提出一种结合三角模糊数和层次分析法对风险进行量化的方法。该方法用三角模糊数来表征专家判断信息,用层次分析法来对专家判断结果进行处理,从而实现了风险因素按风险发生概率、风险损失,以及综合考虑风险... 针对当前风险量化方法的不足,提出一种结合三角模糊数和层次分析法对风险进行量化的方法。该方法用三角模糊数来表征专家判断信息,用层次分析法来对专家判断结果进行处理,从而实现了风险因素按风险发生概率、风险损失,以及综合考虑风险发生概率和风险损失的重要度排序。最后,对航空项目的风险量化进行了分析,并结合某航空型号项目,介绍了应用基于模糊层次分析法的风险量化方法对项目进行风险量化的一般步骤,并同时校验了其合理性和可用性。 展开更多
关键词 风险量化 三角模糊数 层次分析法 判断矩阵
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粒子滤波理论、方法及其在多目标跟踪中的应用 被引量:107
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作者 李天成 范红旗 孙树栋 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期1981-2002,共22页
本文梳理了粒子滤波理论基本内容、发展脉络和最新研究进展,特别是对其在多目标跟踪应用中的一系列难点问题与主流解决思路进行了详细分析和报道.常规粒子滤波研究重点主要围绕重要性采样函数、计算效率、权值退化/样本匮乏和复杂系统... 本文梳理了粒子滤波理论基本内容、发展脉络和最新研究进展,特别是对其在多目标跟踪应用中的一系列难点问题与主流解决思路进行了详细分析和报道.常规粒子滤波研究重点主要围绕重要性采样函数、计算效率、权值退化/样本匮乏和复杂系统建模展开.作为一类复杂估计问题,多目标跟踪一方面需要准确的目标新生/消亡与演变、虚警/漏检等建模技术,另一方面需要多传感器信息融合、航迹管理等复杂决策方法.暨有限集统计学应用于多目标跟踪后,粒子滤波进入一个新的发展阶段—随机集粒子滤波.基于不同的背景假设,可以构建不同近似形式的随机集贝叶斯滤波器并采用粒子滤波实现.但机动目标、未知场景、多目标航迹管理以及跟踪性能评价等仍是多目标粒子滤波的研究难点和重点. 展开更多
关键词 贝叶斯估计 非线性滤波 粒子滤波 有限集统计学 多目标跟踪
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行星齿轮传动非线性动力学方程求解与动态特性分析 被引量:73
7
作者 孙涛 沈允文 +1 位作者 孙智民 刘继岩 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期11-15,共5页
发展了单自由度解析谐波平衡法的应用。对行星齿轮传动系统的多自由度非线性动力学微分方程组,在考虑刚度波动的情况下,推导了行星齿轮系统微分方程组的解析谐波平衡法的计算公式,并采用Broyden迭代方法求解非线性代数方程组... 发展了单自由度解析谐波平衡法的应用。对行星齿轮传动系统的多自由度非线性动力学微分方程组,在考虑刚度波动的情况下,推导了行星齿轮系统微分方程组的解析谐波平衡法的计算公式,并采用Broyden迭代方法求解非线性代数方程组。给出一个算例,用上述方法进行求解,得到了行星齿轮传动的非线性频响特性,与相应的线性系统进行了比较。并研究了时变啮合刚度、误差和齿侧间隙对系统非线性动力学行为的影响。 展开更多
关键词 行星齿轮传动 非线性振动 齿轮动力学 谐波平衡法 微分方程
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产品装配技术的研究现状、技术内涵及发展趋势 被引量:104
8
作者 刘检华 孙清超 +4 位作者 程晖 刘小康 丁晓宇 刘少丽 熊辉 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2-28,共27页
当前国内外精密/超精密加工技术的快速发展,使得零部件加工精度和一致性得到显著提高,装配环节对产品性能的保障作用正日益凸显,相关研究越来越得到国内外学者的关注。针对目前我国产品装配技术研究相对滞后,缺乏相关研究体系的现状,在... 当前国内外精密/超精密加工技术的快速发展,使得零部件加工精度和一致性得到显著提高,装配环节对产品性能的保障作用正日益凸显,相关研究越来越得到国内外学者的关注。针对目前我国产品装配技术研究相对滞后,缺乏相关研究体系的现状,在总结国内外产品装配技术的研究现状基础上,阐述了其分类和内涵,建立了产品装配技术的研究体系框架,并对其面向装配的设计、装配工艺设计与仿真、装配工艺装备、装配测量与检测、装配车间管理等主要研究方向进行了论述,最后指出了未来产品装配技术的集成化、精密化、微/纳化和智能化的发展趋势。 展开更多
关键词 集成装配 精密装配 微/纳装配 智能装配 面向装配的设计 装配工艺设计 装配工艺装备 装配测量 装配车间管理 建模与仿真
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供应链管理环境下第三方物流企业的评价选择 被引量:53
9
作者 马雪芬 刘易勇 +1 位作者 孙树栋 吴秀丽 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第2期7-9,共3页
现代企业的竞争已经转变为供应链之间的竞争,评价选择第三方物流企业是构建高效率供应链的重要一步。文章介绍了第三方物流企业的发展,提出了选择第三方物流企业的综合评价层次体系结构,详细阐述了一种集成AHP和模糊综合评价的方法评价... 现代企业的竞争已经转变为供应链之间的竞争,评价选择第三方物流企业是构建高效率供应链的重要一步。文章介绍了第三方物流企业的发展,提出了选择第三方物流企业的综合评价层次体系结构,详细阐述了一种集成AHP和模糊综合评价的方法评价选择第三方物流企业的步骤。 展开更多
关键词 供应链管理 第三方物流企业 评价选择 物流业 AHP 模糊评价
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整体叶盘数控加工技术研究 被引量:84
10
作者 任军学 张定华 +2 位作者 王增强 刘维伟 汪文虎 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期205-208,共4页
整体叶盘是高推比航空发动机采用的新结构。分析了国际同类整体叶盘制造技术,提出了一种整体叶盘复合制造工艺方案及五坐标数控加工的关键技术,包括叶盘通道分析与加工区域划分、最佳刀轴方向的确定与光顺处理、通道的高效粗加工技术、... 整体叶盘是高推比航空发动机采用的新结构。分析了国际同类整体叶盘制造技术,提出了一种整体叶盘复合制造工艺方案及五坐标数控加工的关键技术,包括叶盘通道分析与加工区域划分、最佳刀轴方向的确定与光顺处理、通道的高效粗加工技术、型面的精确加工技术、加工变形处理和叶片与刀具减振技术等。给出了该研究成果在预研型号中的应用实例,证明了所提方法的先进性和有效性。 展开更多
关键词 整体叶盘 五坐标数控加工 刀轴方向 变形与振动控制
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基于EMD小波阈值去噪和时频分析的齿轮故障模式识别与诊断 被引量:97
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作者 邵忍平 曹精明 李永龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期96-101,106,共7页
建立齿轮故障系统试验装置,对齿轮传动系统在各种转速与故障状态下进行测试分析,获取有关振动信号,对齿轮系统的无故障、齿根裂纹、分度圆裂纹、齿面磨损四种状态信号进行特征提取,并对提取的信号进行基于经验模态EMD分解的小波阈值去... 建立齿轮故障系统试验装置,对齿轮传动系统在各种转速与故障状态下进行测试分析,获取有关振动信号,对齿轮系统的无故障、齿根裂纹、分度圆裂纹、齿面磨损四种状态信号进行特征提取,并对提取的信号进行基于经验模态EMD分解的小波阈值去噪处理,然后对预处理后的信号进行时频分析与诊断。结果表明,采用基于EMD的小波阈值去噪方法比单纯采用小波阈值去噪对测试信号进行预处理,能提高信噪比,并更加有效的提取出故障特征,而在EMD的小波阈值去噪的基础上,再与时频分析方法相结合能够较好的识别不同运转状况下不同种类的故障,如齿根裂纹、分度圆裂纹、齿面磨损等,可用于对实际工程工作的齿轮系统进行故障诊断。 展开更多
关键词 经验模态分解 小波阈值去噪 时频分析 损伤检测 故障诊断 齿轮传动系统
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基于PC的开放式数控系统研究 被引量:63
12
作者 赵春红 秦现生 唐虹 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第9期1108-1113,共6页
传统的计算机数控(CNC)系统大多采取封闭式设计,产品的彼此不兼容使得数控系统难以进行结构的改变和功能的扩展。开放式数控系统解决了这一问题,已经成为当前CNC技术发展的必然趋势。本文介绍了开放式数控系统的产生和发展,对基于PC的... 传统的计算机数控(CNC)系统大多采取封闭式设计,产品的彼此不兼容使得数控系统难以进行结构的改变和功能的扩展。开放式数控系统解决了这一问题,已经成为当前CNC技术发展的必然趋势。本文介绍了开放式数控系统的产生和发展,对基于PC的开放式数控系统结构进行了概述。探讨了以PC机和运动控制卡为基础构建开放式数控系统硬件平台的方法,并讨论了基于W indows 2000的数控系统软件结构。 展开更多
关键词 开放式数控系统 PC机 运动控制卡
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一种基于物联技术的制造执行系统实现方法与关键技术 被引量:88
13
作者 张映锋 赵曦滨 +2 位作者 孙树栋 王军强 司书宾 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期2634-2642,共9页
在分析现有制造执行系统面临的挑战和机遇的基础上,结合最新的物联网技术,提出一种"物物互联,感知制造"环境下的制造执行系统——基于物联技术的制造执行系统。设计了一种基于物联技术的制造执行系统体系构架,提出了一套使能... 在分析现有制造执行系统面临的挑战和机遇的基础上,结合最新的物联网技术,提出一种"物物互联,感知制造"环境下的制造执行系统——基于物联技术的制造执行系统。设计了一种基于物联技术的制造执行系统体系构架,提出了一套使能基于物联技术的制造执行系统关键技术体系和实现框架,包括基于传感网的制造资源物物互感技术、制造执行过程多源信息的主动感知与增值技术、制造执行过程动态优化技术、生产过程质量信息传感/监控和全程追溯技术等,所提方法和技术对于物联网在制造领域的应用具有重要的借鉴价值。 展开更多
关键词 物联网 多源制造信息 主动感知 动态优化 传感网 制造执行系统
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基于传动误差设计的弧齿锥齿轮啮合分析 被引量:82
14
作者 方宗德 刘涛 邓效忠 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期226-230,共5页
提出了基于传动误差设计的弧齿锥齿轮啮合质量控制的新概念。首先分析了传动误差所反映的弧齿锥齿轮传动的动态特性、强度性能等众多信息 ,包括设计重合度、实际重合度、振动激励、边缘接触、载荷齿间分配和齿面印痕相对于误差的敏感性... 提出了基于传动误差设计的弧齿锥齿轮啮合质量控制的新概念。首先分析了传动误差所反映的弧齿锥齿轮传动的动态特性、强度性能等众多信息 ,包括设计重合度、实际重合度、振动激励、边缘接触、载荷齿间分配和齿面印痕相对于误差的敏感性。在此基础上 ,提出了高重合度传动误差曲线的设计 ,通过齿面接触路径方向的倾斜 ,重合度能够高至 2 .0~ 3 .0 ,有效地改善了齿轮动态特性 ,提高了强度。进一步又提出了几何传动误差曲线幅值的设计 ,结合承载传动误差 ,使齿轮在不同载荷条件下既能具有高的重合度 ,又保证了相对低的误差敏感性。其后提出的四阶传动误差曲线的设计 ,除上述优点外 ,还改进了齿轮的轻载振动和噪声。最后论述了基于传动误差设计的弧齿锥齿轮的相应制造方法。 展开更多
关键词 弧齿锥齿轮 传动误差 重合度
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2K-H行星齿轮传动非线性动力学 被引量:77
15
作者 孙智民 季林红 沈允文 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期636-639,共4页
为研究2K-H行星齿轮传动在外扭矩作用下受齿轮副啮合综合误差激励的非线性动力学特性,建立了间隙型非线性动力学模型,其中考虑了齿侧间隙和时变啮合刚度。用自适应变步长Gill数值积分方法对系统的动力学微分方程进行求解。以3行星轮的2... 为研究2K-H行星齿轮传动在外扭矩作用下受齿轮副啮合综合误差激励的非线性动力学特性,建立了间隙型非线性动力学模型,其中考虑了齿侧间隙和时变啮合刚度。用自适应变步长Gill数值积分方法对系统的动力学微分方程进行求解。以3行星轮的2K-H行星齿轮减速器为算例,得到系统在不同参数条件下的简谐、非简谐单周期、次谐波、准周期和混沌稳态强迫响应。利用时间历程、相平面、Poincaré映射以及Fourier频谱,表明行星齿轮传动由于齿侧间隙存在会呈现丰富的强非线性动力学行为。 展开更多
关键词 2K-H行星齿轮 传动 非线性动力学 非线性振动 混沌 数值积分方法 齿侧间隙 时变啮合刚度
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含间隙和时变啮合刚度的弧齿锥齿轮传动系统非线性振动特性研究 被引量:71
16
作者 王三民 沈允文 董海军 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期28-32,共5页
齿面侧隙和时变啮合刚度等因素的存在,将导致弧齿锥齿轮传动系统在工作过程中呈现典型的非线性特性;置于转子上的弧齿锥齿轮传动系统被等效处理为8自由度动力学模型,借助动态相对传动误差,使两轮转动自由度合并,建立了7自由度的非线性... 齿面侧隙和时变啮合刚度等因素的存在,将导致弧齿锥齿轮传动系统在工作过程中呈现典型的非线性特性;置于转子上的弧齿锥齿轮传动系统被等效处理为8自由度动力学模型,借助动态相对传动误差,使两轮转动自由度合并,建立了7自由度的非线性振动方程。采用A算符算法获得了不同工况下弧齿锥齿轮系统的扭转、横向及轴向的振动位移和速度,发现随着啮合频率的变化,系统经倍周期分岔进入混沌,而随着支承刚度的变化,系统经拟周期分岔进入混沌振动,在啮合频率的变化过程中,系统存在跳跃现象。 展开更多
关键词 非线性振动 弧齿锥齿轮 A算符算法 混沌振动
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基于形状文法的产品形态创新设计研究与实践 被引量:81
17
作者 王伟伟 杨延璞 +1 位作者 杨晓燕 余隋怀 《图学学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期68-73,共6页
为了更好地继承本族群及参考产品的优势设计特征,增强产品形态设计推敲阶段的客观性和科学性,更好满足用户需求,提出基于形状文法的产品形态创新设计方法和模型。此法结合目标产品形态特征,分别从产品族群与可参考产品中提取能够反映用... 为了更好地继承本族群及参考产品的优势设计特征,增强产品形态设计推敲阶段的客观性和科学性,更好满足用户需求,提出基于形状文法的产品形态创新设计方法和模型。此法结合目标产品形态特征,分别从产品族群与可参考产品中提取能够反映用户需求的形态要素,然后应用形状文化规则进行演变推理,以实现产品设计方案自适应进化。并在此基础上,详细探讨了产品研究与形态分析、形态推演、方案生成等关键技术,最后结合具体的某款电动踏板车形态设计过程对该方法进行了说明和验证。 展开更多
关键词 形状文法 形态分析 形态推演 产品形态设计
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多目标柔性作业车间调度优化研究 被引量:59
18
作者 吴秀丽 孙树栋 +1 位作者 余建军 张红芳 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期731-736,共6页
提出了一种集成权重系数变化法和小生境技术的混合遗传算法,建立了包括时间、成本、交货期满意度和设备利用率在内的多目标优化模型。采用基于工序的编码方式和“间隙挤压法”活动化解码方法;遗传算子包括选择、交叉、变异3种类型;选择... 提出了一种集成权重系数变化法和小生境技术的混合遗传算法,建立了包括时间、成本、交货期满意度和设备利用率在内的多目标优化模型。采用基于工序的编码方式和“间隙挤压法”活动化解码方法;遗传算子包括选择、交叉、变异3种类型;选择操作采用轮盘赌选择方式。为了保证解的收敛性和多样性,采用了精英保留策略和小生境技术。交叉操作采用线性次序交叉方式;变异操作采用互换操作变异方法。染色体的适应度是各个目标函数的随机加权和。仿真实验证明,提出的混合遗传算法可以有效解决柔性作业车间多目标调度优化问题。 展开更多
关键词 柔性作业车间 多目标调度 遗传算法 权重系数变化法 小生境技术
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数字孪生驱动的装配工艺设计现状及关键实现技术研究 被引量:75
19
作者 郭飞燕 刘检华 +3 位作者 邹方 翟雨农 王仲奇 李少卓 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第17期110-132,共23页
基于制造过程中的全数字量协调传递方式,通过"虚实融合、以虚控实"的手段,对数字孪生模型驱动的航空产品装配工艺优化-反馈-改进环机制进行了研究。分析了装配单元划分/求解/评价、孪生工艺模型构建、以及装配精度闭环控制等... 基于制造过程中的全数字量协调传递方式,通过"虚实融合、以虚控实"的手段,对数字孪生模型驱动的航空产品装配工艺优化-反馈-改进环机制进行了研究。分析了装配单元划分/求解/评价、孪生工艺模型构建、以及装配精度闭环控制等方面的技术内涵,阐述了国内外的研究现状及存在问题;考虑虚拟空间的设计与物理空间的装配等因素约束,提出数字孪生在装配工艺设计中的三项关键技术:①基于"面向装配设计"(DFA)的装配工艺规划与评价;②考虑真实物理拓扑关系的孪生工艺模型动态构建与分析;③面向装配现场的工艺优化-反馈-改进环机制构建,并给出具体的解决途径,从而拓展基于模型的制造技术内涵,将数字孪生落地应用,实现产品研发生产的闭环优化决策及产品研制模式的改变,提高装配准确性/一致性及装配效率。 展开更多
关键词 数字孪生模型 装配工艺规划与评价 真实物理特性 接力传递 装配偏差
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智能制造及其关键技术研究现状与趋势综述 被引量:75
20
作者 张映锋 张党 任杉 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2019年第3期329-338,共10页
新一代信息技术、人工智能等迅猛发展及其在制造领域的融合不断促使各先进制造国家积极探索智能制造的发展战略,以实现全制造流程与全生命周期数据的互联互通、业务的协同联动及决策的动态优化,最终达到制造系统的智能化、协同化、透明... 新一代信息技术、人工智能等迅猛发展及其在制造领域的融合不断促使各先进制造国家积极探索智能制造的发展战略,以实现全制造流程与全生命周期数据的互联互通、业务的协同联动及决策的动态优化,最终达到制造系统的智能化、协同化、透明化、绿色化。为更全面地理解智能制造的内涵、现状与趋势,本文详细介绍了智能制造的历史与起源、制造模式的发展与演化,分析了国内外典型智能制造战略的内涵与特点,并从中抽取了若干影响智能制造有效实施的关键使能技术。最后,结合团队在智能制造领域近年来的研究基础,分析和讨论了智能制造未来的发展趋势。 展开更多
关键词 智能制造 物联网 信息物理系统 大数据 人工智能
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