智能快速设计技术是当市场在对产品多样化、瞬变性等需求加强的形势下提出并发展起来的。快速设计技术可以有效的解决产品的设计速度和“人才荒”问题。产品投放市场时间日益成为决定产品竞争力的重要因素。 智能快速设计技术从企业实际出发，根据企业的设计流程，将设计知识和设计专家的经验沉淀于软件中，快速设计系统实现了基于订单型产品设计过程的优化计算、参数化设计、数据管理、工艺设计一体化，提高了产品设计质量，并使产品的开发设计速度提高20倍以上，在输入设计参数后快速设计系统能输出三维和二维CAD图纸、设计报告、标准件、采购件、加工件、外协件汇总表，工艺汇总表，产品BOM。一般人员在经过短期的培训后即可操作。本技术从企业实际出发，研制一种基于模块化技术的产品智能快速设计平台结构，并且在此基础上研究了各种二维和三维CAD系统与PDM/ERP软件的接口、数据通信及基于产品定制的参数化设计方法，本技术实现了基于订单型产品设计过程的优化计算、参数化设计、数据管理、工艺设计一体化，提高了产品设计质量，并使产品的开发设计速度提高3倍到20倍以上。用户在输入基本参数后可以自动生成全部的图纸及计算说明书、BOM等资料。

数控立车切削加工作为制造技术的主要基础工艺，随着制造技术的发展，在 20 世纪末也取得了很大的进步，进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。是制造业中重要工业领域，如汽车工业、航空航天工业、能源工业、军事工业和新兴的模具工业、电子工业等行业的主要加工技术，也是这些工业领域迅速发展的重要因素。为了满足市场和科学技术发展的需要，达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求,为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性,数控技术、制造过程技术在快速成型、并联机构机床、机器人化机床、多功能机床等整机方面和高速电主轴、直线电机、软件补偿精度等单元技术方面先后有所突破。 黑灯工厂”是 Dark Factory 的直译，即智慧工厂，因为从原材料到最终成品，所有的加工、运输、检测过程均在空无一人的“黑灯工厂”内完成，无需人工操作，所以可以关灯运行，故而得名。智能化才是支撑企业的核心，智慧工厂中员工对智能化设备的掌控能力的要求大大提高，由原来的纯粹单一“操作为主，设备为辅”的角色演变为“设备为主，操作为辅”，需要员工变身为具备全面技术能力的工程师。技术工程师不仅要保证智能化生产线的正常运行，还要保证快速处理生产过程中产生的异常等，而且成为了智慧工厂的“隐形人”，由其在综合考虑效率、成本等因素的基础上决定哪些工作由机器完成，哪些由人完成，实际的生产仍是一个人机协作的过程。基于数字孪生建模、分析、调试、决策和运维等远程管控来实现和保障的。 本项成果的核心是黑灯模式下的动柱式数控机床智能装备及基于云控远程运维平台的加工产线的开发及其产业化，主要是开发中小型数控动柱立式机床智造装备、基于数字孪生驱动的云管控系统及 APP，研制低时延智能控制器并实现产业化。其关键技术是数字孪生驱动的一体化设计、智能控制AI 算法及其控制器和基于物联网的云控远程运维技术。数控机床与智能数字化+物联网+云平台相结合，因此形成的本成果是特有的数字化智能装备（数智装备）。 技术先进性和独占性在于： （1）基于数字孪生的动柱式数控车床的设计制造方法及精密加工自动化流程智能改进技术； （2）基于数字孪生驱动的自感知、自决策、可预测性运维等于一体的黑灯模式智慧工厂的云管控平台及制造服务 APP； （3）全新的基于区域选择性耦合控制的低时延智能控制技术的开发。创新点在于： （1）基于数字孪生模型的动柱式数控机床及其配套生产线的设计制造方法创新； （2）“倒立式五轴车铣中心”实现 5 面车铣复合加工；“动柱式数控立车”技术，X 轴主导轨、X 轴滚动丝杆、X 轴副导轨三者来定位动立柱技术；8-12 工位伺服液压刀塔，加工时换刀快、精度高、故障少； （3）通过内置 K210 智能芯片、SIM8200/8300 和智能传感等核心模块，实现了智能装备间 NB-ioT 和 mMTC 等 5G 物联通讯和人机交互； （4）将多源数控机床运行数据高效融合以及边缘计算与云端一体化，开发制造服务 APP 模块，构建面向制造服务生命周期的云网端管控平台； （5）基于区域选择性控制的低时延智能控制器实现了智能装备之间的网格化耦合控制，结合云网端管控系统及深度学习，构成智能产线。

"本项目旨在发挥光纤光栅分布式传感、有限元模拟、大数据、人工智能的学科交叉优势，实现纤维复合材料结构的智能检测与健康评估。 结合本团队的前期研究基础，按照需求分析、阵列式光纤光栅刻制、高频信号检测仪器研制、光纤光栅的复合材料结构埋入/表贴、材料性能测试、载荷在线监测、有限元模拟、灵敏度分析、复合材料结构典型损伤（准静态承载、低速冲击、雷击）识别算法及其数据库开发、结构健康评估算法研究而展开。主要成果及成果形式包括：（1）阵列式光纤光栅传感器样品；（2）高端复合材料结构在线监测装备样机；（3）复合材料结构损伤诊断软件系统；（4）复合材料结构健康评估软件系统；（5）常见复合材料结构损伤数据库；（6）申请并授权国家发明专利；（7）发表SCI收录的高影响力期刊论文；（8）建立研发平台，培养专业技术人才。本项目面向航空航天、轨道交通、风电、共享汽车、舰船、武器装备等领域对纤维复合材料结构的智能检测和健康评估的急迫需求。前期实施案例有：玻璃纤维/环氧树脂复合材料封装的基片式光纤光栅传感器；电子封装用液态环氧树脂的固化监测；大型风电叶片模具制造过程的光纤光栅在线监测；纤维复合材料结构雷击过程的光纤光

智能制造（铣削）综合实训平台既可独立实训，也可以接通实物机电设备实现动作控制。本设备集成了智能制造执行系统（MES）、工业机器人控制系统、数控铣削控制系统、可编程控制器（PLC）、触摸屏（HMI）、场景系统、MES系统。通过机器人示教器、数控系统、PLC及电路控制虚拟场景中的设备。利用该设备可综合实训MES系统、工业机器人编程与操作、数控铣床编程与操作、触摸屏编程与控制、工业PLC的交互控制编程与调试。本设备还配备自定义I/O接线仿真功能模块，用户可自定义删除和连接I/O端口的接线设置，从而可以按自定义的I/O接线进行PLC程序编辑，拥有自主搭建场景功能。 该平台面向智能制造专业群可开展《工业机器人技术与应用》、《数控铣削加工实训》、《数控铣床系统参数调试》、《PLC基础应用》、《触摸屏组态控制》、《智能制造单元综合实训》等课程的教学、考核及相应的技能竞赛训练。

海上大型绞吸疏浚装备是远海岛礁大规模高效吹填造陆的国之重器，是南海资源开发、一带一路港口建设等国家战略任务和重大工程的紧迫需求。绞吸疏浚装备具有同步完成海底岩土快速挖掘和长距离管道连续输送的可靠作业能力，需要作业定位、岩土挖掘、物料输送和疏浚监控四大系统的高度集成，其核心技术长期被欧洲垄断并严格封锁。项目组围绕海上大型绞吸疏浚装备的自主研发与产业化，历经15年产学研用攻关取得如下创新成果：     一、多自由度顺应式重载精确定位技术：针对漂浮作业装备高效稳定定位的挑战，提出主体、挖掘、定位等系统的多体耦合动力学分析方法，揭示了海洋环境与疏浚作业载荷的复合作用机理，发明了多自由度顺应式重载钢桩台车定位系统，保障了恶劣海洋环境中“定得稳”的疏浚作业要求，使得作业抗风等级从6级提高到9级，南海作业窗口期从约120天增加到约180天。     二、多参数自适应重型大挖深挖掘技术：针对海底坚硬岩石快速挖掘的挑战，提出大挖深倾斜弹性结构超长轴系设计方法，解决了机构运动和岩石挖掘的强冲击载荷导致系统失效的难题，研制出特种重型挖岩绞刀、超长轴驱动装置及多参数自适应控制技术，实现了36米水深下快速挖掘单轴抗压强度超过60MPa的坚硬岩石，满足了国家重大工程“挖得快”的需求。     三、多介质高浓度长距离连续输送技术：针对大颗粒物料高浓度长距离连续输送的挑战，提出多级颗粒混合流态分析技术，攻克了扭曲叶片型叶轮和对数螺旋线泵壳内流道设计难题，研制出高效输送大颗粒物料的系列疏浚泵和驱动装置，实现“排得远”的强大能力，将高浓度管道连续输送距离由6公里提高至15公里。     四、多系统集成优化总体设计技术和装备研制：针对各类型疏浚工程的不同需求，攻克了多系统集成总体设计、多工况功率平衡动力配置、装备综合控制与信息化管理等关键技术，构建了大型绞吸疏浚装备数字化集成设计平台，研制出电轴、变频等五大类56座绞吸疏浚装备，形成“系列化”产品自主设计和制造能力。     本项目授权发明专利34项、实用新型专利21项、软件著作权33项，制修订国家标准5项，发表论文112篇，构建了我国大型绞吸疏浚装备自主研发与产业化应用的完整体系，研制的“新海旭”、“天鲸号”、“天麒号”等装备打破国外技术垄断、不断创造中国记录，中国机械工程学会和机械工业联合会组织的成果鉴定会认为：“海上大型绞吸疏浚装备在总体上达到了国际领先水平。”     获奖等级：特等奖，国家科技进步奖     完成单位：上海交通大学、中交上海航道局有限公司、长江航道局、中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司、中国船舶重工集团公司第七一一研究所、江苏科技大学、江苏海新船务重工有限公司

 主要从事蒸发过程及设备、工业废水的综合治理、化工设备设计等方面研究开发与推广。完成开发、设计的降膜蒸发器、L型蒸发器、强制循环蒸发器、自然循环蒸发器、真空闪蒸结晶器、多效蒸发装置、含氯化铵废液的蒸发回收技术、制碱母液的综合回收处理技术等已成功应用于全国几十家企业的蒸发系统中，取得了明显的经济效益和社会效益。是《化学工程手册》、《石油化工设计手册》等蒸发篇的编写单位。一、含氯化铵废液的综合处理技术（发明专利：ZL 99 1 00015.3）1、技术特点该技术是一种对含氯化铵工业废水综合治理并从废水中回收氯化铵的工艺，具有以下技术特点：  (1)利用多效蒸发工艺使二次蒸汽得到多次利用，因而降低了生蒸汽的消耗，降低废水治理及回收产品的成本。  (2)使用热泵蒸发技术，将低品位能源，通过热泵后变为高品位能源，消耗较小的动力，得到较大的二次能源，从而降低了工艺成本。  (3) 采用低温蒸发路线，使蒸发系统全部或部分为真空蒸发，采用真空蒸发的目的是保证设备不被腐蚀，一般设备使用寿命在10年以上。设备折旧费的减小，使得废水治理和回收产品的成本降低。(4) 采用常温结晶工艺路线，使蒸发后废液直接进入结晶器。采用直接结晶省去能耗较大的低温冷却系统系统，便于节约一次能源。(5) 本项技术不产生二次污染。工艺过程的产物，一是固体氯化铵产品，一是蒸发冷凝水，可达标排放。工艺中冷却水闭路循环使用。(6) 本技术使用降膜蒸发器，在蒸发器外设置两个小流量的循环泵，开一备一，保证降膜蒸发器生产中不停机，另外本技术使蒸发系统中的溶液不达到饱和，因而蒸发器中没有结晶析出，产生垢层机会少，使得清洗蒸发器周期延长，开工率较高。小流量的循环泵，耗电量较少。目前本项技术不仅解决了含氯化铵工业废水对环境的污染，而且有较高的经济效益。本工艺技术目前已在河北、浙江、山东、河南、天津、内蒙、广东等省推广应用，直接经济效益好，环保效益巨大。且本项目所研究开发的废水治理工艺，也可在其它工业废水的综合治理中推广应用。2、应用实例：浙江大洋化工有限公司，该企业生产主产品为碳酸钾，副产品为含氯化铵溶液，处理能力为12吨/小时，其中含有氯化铵10%，蒸汽消耗量为0.4吨蒸汽/吨水。项目厂家列表如下：企业名称 项目名称 时间河北眺山实业有限责任公司(原河北省眺山化工厂) 氯化铵废水蒸发一期、二期工程 2001年河北眺山实业有限责任公司(原河北省眺山化工厂) 氯化铵废水蒸发二期扩建工程 2004年浙江大洋化工股份有限公司 碳酸氢钾与氯化铵蒸发工程 2001年山东兖矿鲁南化肥厂 氯化铵蒸发 2002年内蒙古和发稀土科技开发股份有限公司 稀土冶金中氯化铵废水处理工程 2003年浙江省常山化工有限责任公司 氯化铵蒸发 2004年深圳环保垃圾处理站 氯化铵蒸发 2006年济源市大洋化工有限公司 氯化铵蒸发 2005年郑州方泰化工有限责任公司 氯化铵蒸发 2004年青海盐湖元通钾肥有限公司 硝酸钾与氯化铵蒸发工程 2007年山西文通盐桥复合肥有限公司 碳酸钾与氯化铵蒸发工程 2008年天津北方食品有限公司 硫酸铵废水蒸发处理工程 2008年广州正川环保工程技术有限公司 氯化铵三效蒸发工程 2009年3、现场图片 天津北方食品有限公司 三效蒸发现场 浙江大洋化工股份有限公司 蒸发现场二、制碱母液综合处理技术（发明专利：ZL 2009 1 0068695.6）1、技术特点：制碱母液为含氯化铵、氯化钠、碳酸氢根的废水，综合治理采用蒸氨、蒸发、结晶及分离工艺处理。蒸发采用多效、热泵、真空蒸发工艺，选用降膜蒸发器及强制循环蒸发器，三效混流流程，蒸发过程中结晶析出氯化钠，蒸发后再冷却结晶析出氯化铵。本技术有效降低了设备操作温度，二次蒸汽和冷凝水可重复使用，减小了氯化铵溶液对设备的腐蚀，节约能源，降低成本，提高了生产效率，减少环境污染，该技术已成功应用于工业生产。该技术解决了纯碱工业中多年来一直未能很好解决的热法氯化铵生产难题。2、应用实例：衡阳裕华化工实业有限公司，是专门生产小苏打、工业盐和农业氯化铵的高新民营企业。处理量：600吨/天，回收氯化铵100吨，32吨氯化铵，12%的氨水40吨，蒸汽消耗量为0.45吨蒸汽/吨水。唐山三友化工股份有限公司-氨碱法纯碱生产中滤后母液浓缩排盐处理工程，该项目处于建设阶段，近期开车运行。该项目处理能力为每小时160吨，其中蒸水量为80吨/小时，回收氯化纳3吨/小时，蒸汽消耗为生蒸汽消耗20吨，废热蒸汽40吨。该项目为技改项目，解决了原主工艺中氯化钙处理中蒸发能耗高的问题。3、现场图片衡阳裕华化工实业有限公司 蒸发现场联系人：史晓平 13323307376 E-mail：xpshi@hebut.edu.cn    胡柏松 13752262297 E-mail：hubaisong@163.com

仿生表面织构起源 传统摩擦学认为光滑表面具有较低摩擦力和磨损，反之，非光滑表面会带来较大的摩擦力和磨损。而自然界进化过程中，某些生物的表面微观结构具有优异的自润滑和抗磨减磨性能，如鲨鱼皮表面微沟槽表现的超低流体阻力，穿山甲表面微结构的优异耐磨抗磨性能。因此，如能掌握其机理，则可进行工业应用。 钻头轴承及压裂泵柱塞密封系统仿生织构润滑减磨设计及应用 织构化钻头轴承 钻头作为破碎岩石形成井眼的重要工具之一，在高温高压、冲击动载及贫脂润滑的恶劣环境下，其核心部件钻头滑动轴承易发生黏着磨损从而最终导致钻头整体失效破坏，亟需降耗增寿的新技术来为其安全、可靠使用和延寿经济运行保驾护航。 发明了基于多物理场耦合的超快激光精准高效制备的冰霜辅助超快激光刻蚀分束技术（US17026096，ZL202011229792.1），形成了钻头轴承轴径曲面仿生织构的纳秒/皮秒的激光加工与表征评价方法；目前正在与中国科学院上海光学精密机械研究所和中石化江钻石油机械有限公司开展钻头轴承织构工业化的超快激光加工与质量检测流水线建设和现场应用研究测试，可满足织构化钻头2000支的年产量需求。 建立了织构钻头轴承润滑减磨性能优化设计的理论研究与实验测试评价方法(ZL201310416270.6，ZL201710973537.X，.ZL201810946598.1）。以摩擦系数、磨损量、油膜厚度、温升和无量纲承载能力等为评价指标，基于理论研究、单元实验和全尺寸的台架实验，模拟测试工况下初步优选的圆形、椭圆形、人字形沟槽织构可使钻头轴承减磨性能和寿命提升50%以上。 织构化柱塞密封系统 柱塞动密封系统是油气增产压裂作业实施中压裂泵装备的关键部件之一，其在超高压、冲击动载及交变往复运动工况下，压裂泵柱塞动密封系统易发生磨损失效而导致密封刺漏等失效，是制约压裂泵工作性能、可靠性和作业成本的关键因素， 亟需创新的设计方法来提升压裂泵柱塞动密封系统的寿命及可靠性。 发明了柱塞表面仿生织构大尺寸拼接刻蚀工艺规划及参数优化设计方法（ZL201910892024.5）， 创新研发了柱塞织构批量化激光分束加工的软件控制系统和配套夹具系统。 发明了表面织构化压裂泵柱塞及其动密封系统性能抗磨减磨性能优化设计的理论研究与试验测试评价方法(ZL201310423514.3)，基于理论模拟、单元及全尺寸台架实验，初步优选的圆形和椭圆形织构布置于压裂泵柱塞表面可实现柱塞动密封系统的摩擦系数和温升降低45%以上，寿命延长30%以上，目前正在与中石油第四石油机械有限公司和中油国家钻井装备工程技术研究中心有限公司开展现场应用试验测试。 未来应用前景及市场规模预测 该技术垂直应用领域为油气勘探开发装备、油气集输装备、通用机械装备的润滑、密封、抗冲蚀与减阻等领域，摩擦消耗了一次能源的1/3以上，80%的装备失效是由磨损引起的。两者造成的损失相当于GDP2%-7%，2019年我国的GDP为99万亿元，按5%计算约为4.95万亿元。

一种直接快速制造模具与零件的方法及其装置。通过快速设计或反求技术，得到制件的三维数据模型，对其进行分层切片处理，再由数控装置控制等离子喷头按截面轮廓逐层熔积成形，直至得到所需制件。还可利用精细光整加工器对各熔积层进行逐层光整。其装置包括工作腔、数控装置、等离子喷焊机、激光切割器和精细光整加工器。本发明装置简单、成本低；所得制件具有满密度、近终形和综合力学性能高等特性。

项目研究污水处理优化控制与节能管理，通过人工智能技术，实现污水处理过程的优化运行和精确控制并提供具有专家经验的优化调度和管理策略，最终达到节能降耗的目的，系统分为两部分，上位机优化软件和下位机PLC控制站，上位机优化控制软件包括各种智能控制模块、优化调度策略及电能监测等功能模块，是节能降耗的集中体现，下位PLC控制站的主要作用是接收上位系统的控制指令完成控制功能。

结霜现象广泛存在于各类冷库中，霜层的存在会降低冷库运行效率并增加其能耗。逆循环融霜、电加热融霜等传统融霜手段被应用在冷库除霜中，这些手段一方面会增加冷库能耗，另一方面会导致库温的波动从而影响冷库内产品质量。本技术将热泵系统与溶液循环耦合，采用低温低浓度溶液为除湿工质，利用热泵冷凝热驱动溶液再生，实现一种在冷库工况下无需额外能耗的深度除湿干燥技术，降低冷库运行能耗。本技术可将冷库中空气露点降低到-10oC以下，单位能耗除湿量可高达6 (kg/(kW·h))。相比传统融霜手段，无库温波动。