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(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用凸軌、凸輪機(jī)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(jī)、噴頭打噴咀機(jī)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(jī)參 數(shù)的時變性對裝備電機(jī)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(diǎn)部署；動態(tài)選擇通信節(jié)點(diǎn)數(shù)目，在 獲得最大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時，避免節(jié)點(diǎn)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?shí)時性和可靠性。 （3）創(chuàng)新性提出并實(shí)現(xiàn)了微型噴霧泵制造過程多目標(biāo)資源優(yōu)化調(diào)度技術(shù)。 建立生產(chǎn)車間多目標(biāo)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(jìn)行決策，成功實(shí)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(shí)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(diǎn)，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(jìn)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(jìn)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(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎。 成果的技術(shù)指標(biāo)、創(chuàng)新性與先進(jìn)性： （1）引入凸輪、凸軌等機(jī)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(jī)械和控制兩方面進(jìn)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(diǎn)，動態(tài)選 擇通信節(jié)點(diǎn)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?shí)時性和可靠性 高。 （3）建立以縮短生產(chǎn)周期、減少機(jī)器空轉(zhuǎn)時間、降低產(chǎn)品次品率為等為目 標(biāo)，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(jìn)行決策，實(shí)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(jìn)行了產(chǎn)業(yè) 化。 應(yīng)用情況： 針對微型噴霧泵加工裝備產(chǎn)業(yè)當(dāng)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(yīng)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(jìn)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(yīng)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(yīng)用實(shí)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(qiáng)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(xué)
2021-04-13
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