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微型噴霧泵生產(chǎn)裝備自動(dòng)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(jì)，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(jià)輸入干擾估計(jì)器與參數(shù)智能辨識(shí)的智能驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，成功解決了微型噴霧泵現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層不確定干擾、電機(jī)參數(shù)的時(shí)變性對(duì)裝備電機(jī)控制性能影響問(wèn)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(guò)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(dòng)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(shí)，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(guò)程數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)膶?shí)時(shí)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(guò)程多目標(biāo)資源優(yōu)化調(diào)度技術(shù)。建立生產(chǎn)車(chē)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(dòng)態(tài)粒子數(shù)微粒群優(yōu)化算法來(lái)求解優(yōu)化問(wèn)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(guò)程的信息集成平臺(tái)。將生產(chǎn)過(guò)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(wú)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(dòng)化和信息化融合提供了解決方案。行業(yè)意義：項(xiàng)目通過(guò)攻克微型噴霧泵生產(chǎn)裝備的自動(dòng)化與信息化技術(shù)融合的關(guān)鍵技術(shù)，突破國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的壁壘，形成了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)與技術(shù)體系，項(xiàng)目成果提升了微型噴霧泵加工裝備的自動(dòng)化、信息化水平，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的綠色制造技術(shù)，可帶動(dòng)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(jiǎng)情況：2015 年獲中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。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(jià)輸入干擾估計(jì)器、智能辨識(shí)等方法設(shè)計(jì)控制策略，從機(jī)械和控制兩方面進(jìn)行突破，自動(dòng)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(dòng)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(guò)程數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)膶?shí)時(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)粒子數(shù)微粒群優(yōu)化算法求解生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化調(diào)度問(wèn)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(guò)程，開(kāi)發(fā)信息集成平臺(tái)，自動(dòng)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(wú)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(duì)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(wèn)題，本項(xiàng)目以提高生產(chǎn)裝備的自動(dòng)化與信息化水平為目的，在裝備高性能自動(dòng)化控制、信息的采集與傳輸、優(yōu)化調(diào)度、精益管控、平臺(tái)建設(shè)等方面已經(jīng)取得了創(chuàng)新性研究成果，并對(duì)成果進(jìn)行了提煉、集成，從2012 年開(kāi)始，針對(duì)本項(xiàng)目整體技術(shù)展開(kāi)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)。應(yīng)用實(shí)踐證明了，本項(xiàng)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(guó)塑料裝備在國(guó)際市場(chǎng)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，有利于提高我國(guó)塑料裝備的設(shè)計(jì)制造智能化水平，推動(dòng)了我國(guó)塑料制造業(yè)的國(guó)際化發(fā)展。

江南大學(xué) 2021-04-13

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