车间级数字化技术是指制造工艺、数字化、智能控制以及机器人等技术相结合而产生的一类工程应用技术，俗称“制造工艺+互联网”，是以信息的离散化表述、传感、传递、建模处理、存储、执行和集成等信息科学理论及方法为基础的集成技术，向下拓展是建设智能化加工单元，向下拓展是建设智慧型企业。本解决方案主要针对焊接、成形，兼顾机械数控加工的数字化制造车间而设计的整套软、硬件系统。本项目创新开发的具有自主知识产权的车间级数字化产品，其理念是：焊接装备单元智能化、技术与管理网络化、工艺设计专家化、任务下达自动化、生产过程

本研究针对复杂铸件整体制造难、制模周期长、资源消耗大等难题，构建无模铸造复合成形原理及机制，发明复杂砂型/芯数字化柔性挤压近成形、切削净成形方法，研发出砂型挤压/切削复合成形工艺，省去木模、金属模制造过程。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 铸造是我国装备制造的基础工艺，无论是农业机械、机床、汽车、船舶，还是航空航天以及国防军工等领域的发展都离不开铸件。我国现已成为世界铸件生产大国，2020年我国各类铸件总产量达到5195万吨，较2019年同比增长6.6%，约占世界总产量45%，位居世界第一位。 铸造主要有砂型铸造、金属型铸造和特种铸造等，砂型铸造由于其原材料来源广泛、成本低、铸型制造简便以及应用合金种类多等优点，世界上80%的铸件都是采用砂型铸造。对于砂型铸造工艺来说，模样、芯盒等模具的设计制造是非常复杂并且耗时的过程，该过程首先需要根据铸造方案进行模具的设计，然后通过翻模制作砂型和砂芯，之后再将制作好的砂型和砂芯经过组芯、合箱以及浇铸从而完成金属毛坯的制造。而高性能复杂整体金属结构件又是航空航天、国防军工、轨道交通等领域高端装备的核心组成部分。因此构件的短流程、高精密、高性能制造是实现我国高端装备自主研发及制造的关键环节。 传统的金属成形如模具铸造、模压锻造等需要木模、金属模的成形工艺，存在工序多、流程长、形性精确控制难等世界性难题，无法满足多品种、小批量、短流程、高精度的迫切要求，亟需研发新型精密成形基础前沿机制与方法。本项目将构建数字化精密成形理论体系，涵盖数字化无模铸造复合成形和数字化多材质复合铸型等两方面，突破了复杂整体构件高效率、高性能、高精度无模成形技术，变革了采用模具造型的传统砂型铸造和模压锻造生产模式，推动传统金属成形模式的创新发展。 复杂砂型/芯曲面柔性挤压近成形、切削净成形的数字化无模铸造复合成形技术与装备 本研究针对复杂铸件整体制造难、制模周期长、资源消耗大等难题，构建无模铸造复合成形原理及机制，发明复杂砂型/芯数字化柔性挤压近成形、切削净成形方法，研发出砂型挤压/切削复合成形工艺，省去木模、金属模制造过程。揭示了挤压工艺对砂型透气性、砂型强度等性能的影响规律，发明了梯度紧实的柔性挤压成形方法，实现了砂型/芯梯度紧实柔性挤压近成形。 复杂铸件形性精确调控的数字化多材质复合成形技术与装备 本研究针对传统单一铸型对结构复杂、壁厚差异大、铸件形性调控难、尺寸精度差等难题，提出了多材质复合铸型技术及与铸件相匹配的多材质复合铸型及其坎合组装方法，通过建立多材质复合铸型与高性能铸件一体化精确铸造成形的计算分析模型，构建了多材质复合铸型的调控原理与方法。揭示了多材质复合铸型对铸件温度场、微观组织及力学性能的影响规律，研制出石英砂、宝珠砂、铬铁矿砂等构成的形性可控铸型材料配方，实现了铸型透气性、固化强度、切削性能的协同调控。研究了传统铸型与复合铸型的凝固温度曲线，对比了不同工艺所制铸件的强度，掌握了各铸型单元的热力学参数及型砂种类对铸件性能的影响规律，揭示了金属液与不同铸型间的热力耦合作用机理。 三、创新点及主要技术指标 1.复杂砂型/芯曲面柔性挤压近成形、切削净成形的数字化无模铸造复合成形技术与装备 本研究揭示了砂粒移位、桥连断裂、空穴弥合的砂型/芯切削机理，建立了非均质离散体砂型切削模型，发明了一种切削排砂一体化的无模铸型数字化快速制造方法，实现了高精高效制造，铸件制造周期缩短50%以上，成本降低30%以上。 2.复杂铸件形性精确调控的数字化多材质复合成形技术与装备 本研究实现了对铸件充型凝固过程的精确调控，提高了复杂铸件内在质量与外在精度，实现了铸件性能主动精确调控，使铸件废品率从5%～10%降至2%～4%，减重10%～20%。 四、知识产权及获奖（成果基础） 知识产权情况： 成果获授权发明专利46件，其中美日等国际发明专利18件；软件著作权12件；起草制定国家、行业等标准规范14项；出版专著《无模铸造》（机械工业出版社，2017）。成果入选并被列为国家工信部《机械基础件、基础制造工艺、基础材料产业“十二五”规划》（工信部规[2011]509号）中“50项推广应用的先进绿色制造工艺”的首项技术。 获奖情况： 2020年国家科学技术进步奖二等奖； 2018年中国机械工业科学技术奖特等奖； 2017年国家技术发明二等奖； 2016年中国机械工业科学技术奖特等奖； 2016年中国专利金奖； 2014年国家科学技术进步奖一等奖； 2012年北京市科学技术奖一等奖； 2011年国家科学技术进步奖二等奖。 五、成果图片

农村经济作物种植和配套加工产业在促进农村经济快速发展的同时，也产生了大量的废弃物，如莲蓬壳、板栗壳、板蓝根茎叶、栀子果等，此类废弃物特别之处在于蕴含着色彩丰富的天然植物色素和易转化为多孔性生物炭的生物质材料。传统的堆置焚烧低值处理浪费资源且污染环境。当前，染料工业与印染行业都面临着巨大的环保压力。如何实现废弃资源高值化利用和有害物减排，顺应绿色发展和无废社会的战略需求，也是我国相关领域一直面临的关键难题。 天然植物染料技术符合产业发展趋势，依靠农业推动工业，完成资源高效利用，实现循环发展和产业转型升级。陈群书记、纪俊玲教授带领团队在国内率先开展了“农林生物质废弃物提取植物色素关键技术研究与应用”等方面的基础研究及技术开发，相继承担了国家、江苏省、常州市等近10个纵横向项目，取得了丰富的工作积累及创新成果。 本项目针对农村经济作物废弃物高值化瓶颈问题，提出了“因物而为”高效资源化利用新思路，针对农村经济作物及废弃物发明了长间隔臂大孔强碱性树脂吸附剂，开发了低温超声高效分离-移动床吸附纯化技术，首次得到性能稳定的商品化植物染料粉体；提出植物染料微结构调控新方法，开发了全品类植物染料染色的生态纺织品，发明了提取残渣高效定向热解专用装备，开发了生物炭功能元素高值化利用新技术，实现了残渣无害化处理和高效循环利用。本项目成功研发并拥有从农村经济作物废弃物提取植物染料、制备生物炭缓释肥及其应用的成套自主知识产权技术，实现了植物染料、植物染纺织品、生物炭缓释肥等系列高值化绿色产品的稳定生产，成功实施了农村经济作物废弃物综合循环利用技术。 本项目开发的天然植物染料已获得国际上规模最大的工业与消费产品检验ITS检测认证；植物染料、染色纺织品在全球范围内具有广泛公信力的SGS报告中，获得I类纺织品认证；天然植物染料在收获→原材料→加工→最终产品过程中，所有投入物在毒性和生物降解能力方面满足GOTS国际纺织品有机绿色认证。本项目共获授权发明专利30件，牵头起草中国首个纺织用植物染料标准—团订标准T/CTES 1007-2018《纺织用植物染料 靛蓝》（已公布），技术成果在全国15家企业推广应用，累计处理量超过25万吨，开发植物染料20种。相关技术获2019年江苏省科学技术奖一等奖，“纺织之光”中国纺织联合会科技进步二等奖。

传统椰浆椰果生产多采用经验式、作坊式的生产模式，存在菌种活性不易控制、易受气候影响等问题。项目采用传统椰浆椰果生产菌种，系统研究了椰浆椰果发酵使用原料、菌种、发酵环境以及发酵条件对椰浆椰果生长的影响，解决了椰浆椰果工业化规模化上产过程中的原料、菌种、发酵环境等技术难题，实现了椰浆野果的工业化、常年化生产，社会和经济效益明显， 推广应用前景广阔。 成果的技术水平： 项目通过检测分析不同国家椰浆的相关理化、微生物指标，研究了不同椰浆对椰果发酵生产的影响：通过醋酸控制杂菌生长，实现了椰浆无需热力杀菌：菌种经过驯化选育后通过环境控制及发酵调控技术，实现了远离椰子产地的椰果工业化生产，在国内首次解决了椰浆椰果不能常年生产的技术难题。通过对椰浆和环境原始菌数控制，采用菌种逐级扩培的工艺，降低接种量，缩短发酵时间，并建立了工业化生产菌种长活力的判定方法。在农业部《椰纤果》标准的基础上，制定了椰果企业标准及椰浆原料标准；优化了 工业化生产椰浆椰果的工艺；设计建成了现代化、十万级的净化车间，实现通风和温度的实时控制。最终椰果产品得率≥58%，收率≥28kg 椰果/kg 椰浆，95%以上处于厚度 10~13mm，白度 35%~40%，硬度 4~7N 优级品德范围。本技术达到国际领先水平，建议推广应用。 

项目简介： 油品质量的好坏已成为城市大气环境污染的重要源头之一，已经 引起社会广泛关注。控制油品的杂质含量，提高燃油质量是降低燃大气污染物排放的重要措施。本技术采用特征反应和吸附剂的吸附作用 耦合，利用化学反应提高对杂质化合物的选择性，通过控制吸附剂结 构来强化反应速度。通过改善吸附剂表面催化剂分子的分布，提高催 化剂催化能力，反应产物被吸附在吸附剂孔内，得到深度除杂清洁燃 油。 项目特色： 本技术克服了杂质反应活性低，难以脱除的难题。吸附剂经多次 使用后，仍具有很高的反应活性和吸附容量。燃油中的其它组分，例 如芳烃，烷烃和烯烃以及水分对反应过程没有影响。本技术已经获得 发明专利授权 2 项，发表 SCI 论文 9 篇。本技术的授权专利已经进行 了工业初步转化，为今后进一步深入研究和大规模推广应用提供了基 础。 市场应用前景： 本技术可以应用于各类型油品的除杂净化生产过程，例如：催化 裂化汽、柴油，焦化燃油(轻、重柴油)，各类型塑料热解油(脱氮)，生 物燃油，高含硫量的废旧轮胎热解油等。预计单套设备正常投产后可 年新增销售利润 300 多万元。 

“高性能稀土镁合金薄板带生产技术”项目是以北京市科委经费支持为起源、以国家“十二• 五”科技支撑计划为发展，以北京科技大学与美国波音公司国际合作开发高性能稀土镁合金等为基础，逐步形成的一项特色科技成果。通过系统地研究铸轧、挤压板坯热轧、铸锭热轧和热处理过程中镁合金组织演变机理与性能控制技术等，研发出具有高成形性能的稀土镁合金；实现了高精度镁合金板成卷轧制过程自动化控制及精整、表面处理技术的开发，并完成了高精度镁合金专用轧机机组及控制装置的研发设计及应用，在此基础上研发出高性能稀土镁合金薄板带生产工艺技术。

一、市场分析 全息薄型CD光学头（含小机芯）是用于笔记本电脑光盘驱动器、移动VCD、便携CD机的重要核心部分。市场需求十分旺盛，并有持续性需求。该项目产品具有较高的技术含量，属于信息产品中的光电存储产品，是国家产业政策重点支持的产业方向，也符合武汉光谷地方经济的产业发展。二、项目简介 本课题组拥有该项目完整的、成套的生产技术，包括产品生产的技术文件、工艺文件等。并能够设计、制造产品生产线所需的全套生产设备（包括：调整机、评价机、工装治具等）。还可完成整条生产线的设计、安装、调试、样品试制、量产全过程。

樟芝是一种珍稀药用真菌，但由于对生长条件要求苛刻，人工 种植一直未能突破。本技术实现了樟芝药用材料的人工培养，使樟芝大规模应 用成为可能。该技术与产品的推广应用将为广大肿瘤患者带来福音。该技术从 樟芝中筛选出多糖产率高的优良菌株，利用液体深层发酵的方法，提取其中的 活性物质，确定了符合高效、节能和环保的要求的药用真菌中活性多糖成分提 取的工艺流程和参数，筛选出 2 个优质工程菌株，特别是在国内外首次采用航 天卫星搭载方法获得了樟芝多糖含量高的新菌株。获得 4 项发明专利，开发出 调节免疫、健胃护肝、抗病毒、抗衰老、抗氧化、抗辐射等功效明显的樟芝多 糖胶囊产品。 市场前景及效益预测：据报道，我国现有 600 万癌症患者，按 80%接受放化 疗治疗计算，共有 480 万患者。其中 50%（240 万）接受樟芝产品治疗，若以胶 囊产品投放市场，每个癌症患者每天服用 6 粒胶囊，年需求量达 43200 万粒， 每粒胶囊以 6 元计算，总经济效益可达 25.92 亿元。若以保健品投放市场，用 来提高免疫、解酒、预防各种射线的辐射，按此需求计算，每年生产 50000 万 粒，年总收入可达 30 亿元以上。 

将黄酒通过高压泵打入反渗透装置，控制透过液流出以及其他合适的工艺条件，经过循环反渗透操作，即得低度黄酒产品。采用该法生产低度黄酒，不要改变黄酒的正常生产工艺，操作简单，产品酒精度可达到 8%～9%，与原酒相比，酒精度可降低 40%～50%。所制得的低度黄酒能够保留原黄酒的各种风味物质 85%以上，酒体丰满，口感淡爽，低度黄酒的理化指标和稳定性都符合要求，符合了现代消费者的需求。 

研制开发的高强度高刚度灰铸铁生产技术是国家“八五”重点推广项目，曾获北京市科技进步一等奖、二等奖和其他省市科技进步奖及其他类别奖共11项。 该技术通过合理选择冲天炉熔炼工艺，调整铁水的成分，严格孕育，在较高碳当量条件下，获得高牌号的优质灰铸铁，如HT250、HT300及HT350，而且铸铁具有高的弹性模量（120000~135000Mpa），残余应力可下降15~20％，铸件可以取消热时效，进一步降低生产成本，铸件还具有很好的组织均匀性、很小的白口倾向性和良好的机加工性。 高强度高刚度灰铸铁适用于制造各种机械的铸造毛坯，如内燃机铸件、汽车铸件、机床铸件、工程机械、发电设备、拖拉机铸件及其他通用机械铸件，因此高强度高刚度灰铸铁的市场很广阔。