本项目核心技术获中国轻工业联合会科学技术进步奖二等奖。 1、项目简介 本项目所指复杂装备主要为复杂动力机械装备及其关键零部件，如汽轮机、压缩机等。 本项目针对复杂装备制造企业技术准备时间长、效率低、制造过程模式自动 化程度低、协调能力差、信息共享度和集成度不高、信息孤岛现象等实际情况， 研发了集数字化设计、制造和智能化监控管理为一体的设计制造管理系统。项目 重点突破了复杂装备智能化制造过程和工艺参数优化、工艺工装设计自动化、数 控机床生产的数字监控管理智能化、基于短距离无线通讯(Zigbee)技术的生产信 息双向传输、自适应在线排产优化等关键技术，为研发设计制造集成管理系统提 供了技术支撑。 2、创新要点 （1）将开放式装配建模技术应用于产品的研发中，创立了模型的 UML 表达 方式、装配体特征、装配配合公差分析和系统的装配层次分析等，完成了产品的 结构设计、零件与装配的联动设计、装配仿真分析，并建立了产品及其关键部件 的数字样机。开放式装配建模方法更有效地指导产品由整体构思到样机设计的整 个过程。 （2）提出了面向数字化预装配的分层干涉检测算法，该方法把干涉检测过 程分为粗检测、半精检测、精确检测三层，通过逐层检测，大大加快了干涉检测 的速度，提高了检测的精确度，有助于预装配中优化装配序列的快速生成。 （3）基于虚拟产品开发管理技术 VPDM，研究并解决了机械装备虚拟数字样 机开发中的数据交叉、耦合和冗余问题； （4）基于工程知识和多视觉特征模型，提出了一种装配优化序列规划方法。 利用直接装配关系图表达产品几何信息、设计信息、制造信息和装配信息等，通 过产品特性和操作环境的评价因素，构建装配先后关系，从可行装配序列中选择 最优装配序列，更好地帮助设计师完成装配设计并做出正确决定。缩短了产品研 发时间，保证产品准时投放市场。 3、效益分析 目成果广泛应用于多家装备制造企业，其中 4 家企业利用该技术提高生产效 率 20%~30%，按时交货率从 63％左右提高到 90％以上。近三年企业总计新增利 润 6.1663 亿元，新增税收 3.3804 亿元，新增销售 28.058 亿元。减少了 80%以 上的生产管理人员 4、推广情况（已推广企业） 本项目成果已在无锡透平叶片有限公司、无锡压缩机股份有限公司、江苏南370 方机电股份有限公司、无锡市安迈工程机械有限公司等生产企业得到成功应用。 授权专利： 1.数控机床刀具的在线管理方法 201010129780.1 2.车间加工设备群加工运行优化的方法 200910031198.9 3.数控机床监控方法 201110430626.2 

项目简介 针对制约我国机械装备行业发展与提升的复杂关键零部件再设计与快速加381 工等技术瓶颈，以影响整机性能的机械装备凸轮、汽轮机叶片、螺杆压缩机转子、 增压器叶轮等为研究对象，着力构建未知自由曲面复杂零件再设计技术与数据点 云直接加工技术的集成创新，使再设计效率和直接加工精度得到极大提高，技术 水平和产业化成果达到国内同类研究和应用的领先水平。 技术指标 (1)未知自由曲面复杂零件的高精高效数字化技术。研究了基于蚁群算法和 遗传算法的多特征测量路径规划技术、曲率连续自适应测量技术、BP 人工神经 网络重定位技术、Delaunay 半径补偿技术等，开发了“复杂未知自由曲面三维智 能测量系统”，为高精高效数字化奠定了基础。 (2)基于多分辨分析的曲线曲面控制顶点光顺技术。针对传统光顺算法计算 效率极低，细节难于保留等问题，研究了二进小波多分辨快速光顺技术和有理数 尺度小波的任意分辨率光顺技术，首创了“曲线曲面多分辨分析光顺系统”，兼 顾了光顺的整体性和局部性。 (3)复杂零件的三维再设计质量控制技术。针对多分辨光顺尺度无法确定， 光顺效果评判手段有限等难题，研究了基于线性假设和逆问题的多分辨光顺精度 控制技术、基于极限反射法的曲面品质分析技术，开发了“极限反射法曲面品质 分析系统”，实现了光顺尺度的快速反算，消除了视点和光源对评判结果的影响。 (4)双映射法数据点云直接加工技术。针对 CAD 建模及传统数控加工所引起 的累计误差，研究了双映射散乱点云结构拓扑技术、数据点云全干涉检查技术、 无干涉刀具加工路径规划技术，开发了“数据点云直接刀具规划与加工系统”， 实现了数据点云的直接加工，填补了国内在该领域的空白。 效益分析 项目研究成果使系统的测量精度提高了 1 个数量级，测量效率提高了 3 倍以 上，再设计周期缩短了 30%，在机床允许条件下，未知原型零件的直接加工精度 可达μm 级。项目成果在无锡透平叶片有限公司、无锡压缩机股份有限公司和无 锡沃凯精密机械制造有限公司等得到成功应用，研究成果获发明专利 7 项，软件 著作权 7 项，发表论文 64 篇，SCI 收录 9 篇。 应用情况 本成果有助于提升企业研发实力与效率，降低研发成本，提升企业技术水平 和核心竞争力。首创的数据点云直接加工技术，缩短了企业的工艺流程，提升了 产品的加工效率与制造精度，降低了废品率，对企业的节能减排和绿色制造同样 有显著作用。项目在机械装备行业有极好的推广应用价值和社会效益。

成果简介： 本项目以复杂工程场地土体动力特性及其对强地震动传播影响的基础理论和应用方法为研究对象，揭示了场地地形地貌、局部岩土体条件与非线性特征及其不确定性等对地震动传播特性的影响规律。 成果评价或获奖情况：相关成果被纳入国家

油气管道安全关乎国家能源安全，一旦发生泄露或爆炸会给国家 带来严重的经济损失和环境污染，同时也严重威胁到人民的生命安全。 截止目前，据统计全国油气管线铺设总长 12 万公里以上，并存在大约 29000 个隐患甚至是重大隐患，严重威胁到国家能源大动脉的安全 运行。石油产业对于实时、高效、安全的监测需求不断扩大，同时对 于监测手段也要求更高，包括监测过程的安全性、期间对于腐蚀环境 的耐受性、寿命、监测范围等等。 针对油气管线特殊的应用场合，基于短栅区光纤光栅传感器设计 了一种油气管线腐蚀在线监测系统。该系统可通过监测管线表面应力 变化对油气管线腐蚀缺陷进行在线监测，保障管线安全运行。结合波 分复用、时分复用技术及光纤光栅解调系统开发了基于光纤光栅的管 线腐蚀在线监测系统，并将该系统应用于中海油渤南龙口天然气终端 处理厂

随着油田数字化的发展，物联网技术在油田企业的生产管理中应用越来越广泛。新技术的应用，提升运维人员技能培训迫在眉睫。油气生产物联网实训创新平台是针对石油企业的数字化油田运维人员和在校大学生物联网技术应用而建立的平台。 采用油田企业通用的PLC或DCS,构建采集控制系统；使用油田常用的通讯方式（4G、无线网桥、Zigbee/LoRa）进行仪表参数及数据的传输；配备计算机和SCADA系统，可以进行PLC或DCS的编程培训，实现在不同通讯方式下的数据传输；SCADA系统将现场中控室进行情景还原。平台培训由易到难，从最基本的传感器仪表接线及电路搭建、下位机编程、通讯方式的组建、上位机SCADA控制系统及管理平台的布置，能够实现仪表工、通讯人员、中控人员及高级技术人员等不同层级人员的培训。

Ø  成果简介：车身高度的调整是根据路况自动控制的，也可以通过中央表板上控制键，实施手动控制。高度可调油气悬架的控制程包含ESP电子稳定程序，可加强转弯行车的稳定性，保持车身良好姿态。悬架系统刚度、阻尼均程控可调。主要控制工况如下：1)在越野行驶情况下，调整前后悬架高度，增加悬架的动行程和汽车最小离地间隙，可减少悬架击穿的概率与托底失效现象，提高汽车行驶速度，改善汽车的通过性；2)在高速行驶情况下，调整前后悬架高度，降低车身与重心的高度，提高车辆高速行驶时的操纵稳定性；3)在车辆

车身高度的调整是根据路况自动控制的，也可以通过中央表板上控制键，实施手动控制。高度可调油气悬架的控制程包含ESP电子稳定程序，可加强转弯行车的稳定性，保持车身良好姿态。悬架系统刚度、阻尼均程控可调。主要控制工况如下: 1) 在越野行驶情况下，调整前后悬架高度，增加悬架的动行程和汽车最小离地间隙，可减少悬架击穿的概率与托底失效现象，提高汽车行驶速度，改善汽车的通过性； 2) 在高速行驶情况下，调整前后悬架高度，降低车身与重心的高度，提高车辆高速行驶时的操纵稳定性； 3) 在车辆起步、加速和制动的情况下，调整前后悬架高度，抑制车身抬头或点头的趋势； 4) 在车辆转弯的情况下，调整前后悬架高度，减少车身侧倾，提高汽车的操纵稳定性；在特殊情况下，如运输或浮渡时，收起车轮，以满足特殊要求

油气领域、高温高压橡胶材料领域。

广泛应用于汽车、锅炉及装备制造等行业的不锈钢焊管是我国钢铁行业重点发展的高端不锈钢精品深加工产品，其由钢带卷制成管而由钨极氩弧焊接（TIG）而成，但在高速焊接生产过程中会出现咬边和驼峰焊道成形缺陷，成为不锈钢管高效焊接生产的技术“瓶颈”和行业技术发展的堵点、难点。基于此，通过研究揭示不锈钢管TIG焊接生产提速后出现的咬边、驼峰焊道表面成形缺陷形成机理，提出利用辅助TIG电弧对熔池进行热力联合调控抑制高速TIG焊接过程中咬边和驼峰焊道的形成，发明了列置双TIG电弧（Tandem TIG）高效低能耗焊接工艺，将咬边和驼峰焊道缺陷防止在萌芽状态；与单TIG焊相比，焊接速度提高1倍以上，能耗降低20%以上，很好地解决了焊接高质量和高效率难平衡的问题；开发了钨极烧蚀在线监测系统和不锈钢管在线固溶热处理系统，实现了不锈钢管高效、低能耗、低成本焊接生产，提升了不锈钢焊管行业技术水平。在此基础上，基于相同热力调控理念开发了TIG电弧辅助MIG/MAG电弧高速焊接工艺，焊接速度提高75%。项目累计授权发明专利5件，制定团体标准2项，工信部认定节能技术1项，获中国专利优秀奖等科技奖励6项。项目成果推动和引领不锈钢焊管生产向高效、低能耗方向发展，具有显著的技术优势和应用前景。 （a）工艺原理 （b）列置双TIG电弧和熔池图像 图1 列置双TIG电弧高速焊接工艺原理 （c）铁素体不锈钢焊管 （d）奥氏体不锈钢焊管 图2 不锈钢管列置双TIG电弧高速焊接生产 图3 钨极烧损在线监测系统 图4 奥氏体不锈钢管高速焊接生产过程中在线固溶热处理工艺流程

近年来室内空气污染问题严重影响人民健康，空气净化器逐渐成为新的家庭必备电器。由于净化器采用的滤料多为一次性玻纤材料，更换频繁，维护费用高，并且阻力大，能耗高，制约健康空气净化技术的普及和推广。而静电吸附材料利用静电吸附原理，能够高效吸附PM2.5颗粒，吹风清洗后可以重复使用，已经在工业中广泛应用。由于该技术必须使污染空气与负离子预先混合充分，负离子发生器与吸附材料之间必须保持充分的缓冲距离，否则静电吸附材料无法工作，从而使得该技术无法在小型净化器得到很好的应用。本项目计划以静电吸附材料为研究对象，利用空气动力学原理，采用计算机模拟与实验测试相结合的方法，开发短流程负离子与空气预混合技术。该技术主要目标是在1~5cm短流程内解决点源颗粒与面源气体混合均匀性问题，从而有效解决静电吸附材料对混合流程长度的依赖性。通过本项目，一方面，在实际应用中能够将静电材料替代传统玻纤过滤材料，降低空气净化器使用成本；另一方面，该技术也能够在工业气体治理领域得到有效的拓展，例如短距离气体均匀混合能够有效减小工业气体混合设备尺寸，从而降低设备制造成本，进一步提升本项目研发技术的市场推广价值。 课题组经过几年在空气污染物研究和发展，已经具备在此方面开展研究的物质条件和软件条件。课题组曾搭建空气污染物过滤实验台，对负离子混合与静电吸附过滤材料性能进行了详细测试，如下图1-6所示。同时，课题组已经拥有测试PM2.5、风速等基本仪器，如图7-9所示，能够对空气中粉尘进行精确测量。在与企业合作的过程中，也培养了一批能够进行技术研发的研究生队伍。由此可见，以上条件对本项目的顺利实施提供了良好的科研条件。 1、 项目的主要内容、创新点、技术水平1) 主要内容 n 在现有的净化器结构基础上，数值模拟分析污染空气流动形式，粉尘颗粒流动路径等等，为负离子与空气混合提供基础数据。 n 在数值模拟的基础上，设计新型流道结构，搭建实验台，测试分析流道对气体流动的影响。 n 实验以及数值分析不同流速情况下，气体混合情况，尤其是负离子混合不均匀性以及不同风速下的测试PM2.5的局部过滤效率。 n 对现有净化器提出改进方案，制作负离子混合样机，试验测试净化效率。 n 开发新型净化器，提高单位体积空气净化效率。2) 创新点 n 目前在空气净化器方面关于污染气体与负离子短流程混合研究的还未见报导，本项目涉及的工作内容及技术尚未得到深入研究和开发； n 利用数值模拟技术对不同结构的过滤器内部气体混合流动进行分析，获得净化器内部气体过滤机理，并以此进行结构优化，在空气净化技术研发方法方面有创新性。3) 技术水平 n 由于技术难度大，目前市场上仍未有负离子加静电吸附的净化产品，本项目是首次在实践中将用于工业的静电吸附材料用于民用净化器； n 利用静电吸附原理提高PM2.5吸附效率的同时，阻力比传统玻纤过滤材料的更低，噪音更小，寿命更长，项目研制的技术含量相当高； n 本项目开发的技术也可以用于工业领域，技术应用范围广。