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1、陕西省高校工程研究中心建设方案装备制造业智能化技术与应用陕西省高校工程研究中心一、建设意义与必要性1、建设的背景和需求装备制造业智能化技术是支撑制造业转型升级、高质量发展的关键，其应用更是产业自动化、智能化水平提升的必由之路。随着新一轮工业革命的到来，信息技术与制造业的融合，逐渐从消费领域扩散到生产领域，制造业生产方式也随之发生对应深刻的变革，制造业创新发展迎来新的机遇和挑战，世界主要工业国家出台了各自的国家战略应对工业转型竞争。德国发起“工业4.0战略”，以其在传统工业领域的优势为基础，借助信息技术实现智能工厂与智慧生产；美国启动“先进制造业国家战略计划”，基于其在互联网经济和软件技术的先发
2、优势，聚焦工业互联网实现制造业重塑；我国政府出台“中国制造2025国家行动纲领”，以加快新一代信息技术与制造业深度融合为发展主线，实现从工业2.0到工业4.0的跨越式发展，由工业大国转型为工业强国。无论各国根据其自身优势采取何种发展路径，其共同点都是要大力发展智能制造，打造装备制造业新引擎。陕西省人民政府正式印发中国制造2025陕西实施意见，要求以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以数据为核心驱动，以推进智能制造为主攻方向，以满足经济社会发展需求为目标,以综合集成创新应用为突破点，以柔性化、服务化、智能化为重点方向，深入推进制造业转型升级、提质增效，并广泛吸收数字经济时代的发展新理念、
3、新规律，探索出符合新一轮产业变革和我国经济发展需求的技术赋能制造业发展新模式，强化工业基础能力，推动制造业转型升级和优化发展，加快实现由制造大省向制造强省转变。宝鸡是国家“一五”和“三线”建设时期重点布局建设的老工业基地，是我国西部工业重镇、高端装备制造业基地、新材料研发生产基地、中国钛谷。继产业发展实现了“老工业基地走向装备制造业名城”的历史性跨越之后，宝鸡市大力实施工业强市战略，积极推进“宝鸡制造”向“宝鸡智造”转型，印发了宝鸡市“十四五”建设区域先进制造业中心规划，指出大力发展优势装备制造业，实施产业基础再造工程，加快建成全国轨道交通装备制造基地和全国机床工具制造基地，加速关键核心装备制
4、造业数字化转型和智能化升级，积极培育机器人及关键零部件产业，夯实构建新发展格局，计划到2025年，建成全国轨道交通装备制造、全国石油装备制造、全国机床工具制造等先进装备制造基地。高校创新作为国家创新体系的重要组成部分，必须要自觉面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求，对接国家战略,融入国家战略，着眼于制约国家未来经济社会发展的核心问题，积极承担起关键核心技术研发的重要任务。宝鸡文理学院地处关天经济区和关中平原城市群副中心城市一一宝鸡市。作为地方高校，学校坚持立足宝鸡、服务陕西、面向西部、辐射全国的服务定位，积极服务地方经济社会发展。近年来，学校着力建设良好的校政企合作关系和可持续的
5、合作模式，先后和宝鸡市各区县、宝钛集团有限公司、秦川机床工具集团股份公司等8家行业重点企业签订了战略合作协议，对区域内大量装备制造业企业进行了需求调研和深度接触，现已在“装备制造业智能化技术与应用”相关技术领域开展了联合技术攻关、项目研发、技术服务培训等多种形式的合作。学校在该领域拥有有陕西省机器人零部件制造及评估省市共建重点实验室、陕西省高校青年创新团队（巡检机器人智能感知与决策规划创新团队）、陕西省会企校企协作平台（智能传感器感知）、宝鸡市智能信息处理重点实验室、宝鸡人工智能产业发展促进研究中心和宝鸡市工业智能传感器先进控制重点实验室等相关领域省市级科研平台，并已孵化出两个科技成果转化公司
6、（陕西宝科智能科技有限公司、陕西信达合瑞科技有限公司）,学校完全有基础、有能力在该领域服务区域经济社会发展需要。中心重点对接宝鸡市数控机床、电气装备、石油装备等在全省具有支撑引领作用的优势装备制造产业链，围绕企业智能化转型升级过程中的特定需求，聚焦工程技术研发、技术交流和人才培养三大任务，重点开展装备制造智能化技术的应用基础研究，服务以数控机床、电气装备为主的装备制造业。中心建成将极大推进宝鸡市“建设区域先进制造中心”的工业发展目标的实现和“政产学研资”紧密合作的创新生态环境，有效助力陕西创新型省份建设。2、国内外本领域技术状况及发展趋势拟申报的“装备制造业智能化技术与应用高校工程研究中心聚焦
7、于装备制造业生产场景下智能化技术的研究、开发和应用，围绕企业生产过程中异形零件制造、装配自动化检测，制造工艺流程智能化改造方案仿真分析，非标自动化单元研发等迫切需求，开展制造过程和制造装备的“双智能化”，涉及四个技术领域：工业机器视觉应用、工业装备智能控制技术、智能电子系统仿真与集成、智能工厂辅助制造机器人。在工业机器视觉应用方面，机器视觉被誉为智能制造的“眼睛”,目前，工业应用主要采取传统机器视觉技术，其优点是具有较高的可靠性，但是由于需要手工设计特征等固有缺点，该类技术难以快速地应用到不同场景，也难以处理较为复杂的视觉目标。随着深度学习技术的发展，目标分类、目标检测、目标分割、目标跟踪等视
8、觉任务的算法模型性能日益提高，因深度神经网络能自动从训练数据集中提取特征和高层语义，因此能很好地应不同的应用场景，且能处理复杂的视觉问题。未来，基于深度学习的机器视觉技术将在工业场景中获得更广泛的应用。本中心依照机器视觉应用前景，把传统机器视觉技术和基于深度学习的机器视觉技术应用到工业场景，涵盖测量、定位、引导、检测和识别等任务，拟聚焦于缺陷检测、视觉测量和视觉引导三个研究单yGo在工业装备智能控制技术方面,目前工业装备制造业并没有实现全过程智能化、节能绿色化控制，大部分工业生产线仅是部分产品加工、处理环节应用了智能控制技术，且电机、变流器、变压器等设备能源消耗大，而其他环节仍使用传统的工业控
9、制，工作人员仍依靠自身的实操经验和直觉对所在工序进行判断，这在一定程度上导致了生产效率低、能效提升慢、工作经验与智能控制技术无法有效整合、装备控制系统的自适应跟踪效果差、生产制造过程态势及经营售后信息自动感知跟进不及时等问题。未来，智能控制、节能提效技术将全面实施工业装备制造业和工业生产全智能化工程科技发展战略，实现工业装备和生产过程智能、绿色、高效、稳定、长期运行。本中心聚焦装备制造业与生产过程智能化转型升级，拟研究工业装备系统能效提升策略、研制设计对复杂工况可自动感知、可自适应调控的自动控制系统，提高工业装备的绿色化、智能化和节能化水平。在智能电子系统仿真与集成方面,目前企业工程系统的仿真
10、，起源于自动控制技术领域。从最初的简单电子、机械系统，逐步发展到今天涵盖机、电、液、热、气、电、磁等各个专业领域。工程系统仿真作为虚拟设计技术的一部分，与控制仿真、视景仿真、结构和流体计算仿真、多物理场以及虚拟布置和装配维修等技术一起，贯穿产品设计、制造和运行维护改进，发挥着重要的作用，同时也在满足电子系统技术越来越高和越来越复杂的要求。本中心聚焦企业智能电子系统的仿真与集成，围绕智能电子系统的基础理论和体系的应用层设计、建模仿真、评估分析等关键技术开展基础和应用基础研究，为企业的电子系统仿真集成提供依据保障。在智能工厂辅助制造机器人方面,在智能制造时代背景下，工业机器人代表着工业智能制造的最
11、高水平，是智能工厂建设所依托的重要装备，具有独立性、系统性、开放性的特点，其可以通过人工智能技术开展辅助生产制造工作，智能化工业机器人的应用意味着会降低人力资源成本，提高生产率。当前，制造业正在从机械制造时代向着独立智能制造时代跃进，一些实力雄厚的大型企业都在集中力量依靠进口引进智能工业机器人，改革企业的生产结构、流程及体系，使企业跟上现代化发展的步伐，而区域内相关企业生产关键流程（巡检、搬运、码垛、分装）多以人工为主的传统制造，效率较低，成本较高，工业机器人核心技术还有很大的发展空间。未来，重视工业辅助制造机器人智能化关键核心技术的自我研发和应用，以促进我国工业机器人的设计、生产和应用，避免
12、过度依赖进口解决国内工业机械生产自动化、智能化的需求。本中心依照国家和陕西省重点产业链政策指引，针对目前我国中小制造企业机器人尚处于起步阶段的现实，通过联合“政产学研资”研发辅助制造机器人，打造一批智能工厂。3、国内本领域成果转化与产业化现状在工业机器视觉应用方面,目前国内该领域大量公司以基于基恩士、康耐视、HaICOn等国外知名机器视觉公司的标准商业机器视觉软件和硬件产品进行系统集成为主，部分公司如维视智造等具有从工业相机、镜头等视觉设备到软件系统的完整解决方案的技术能力，以上公司采取的技术以传统机器技术为主。随着深度学习技术的发展，目前，从科研院所、高校科研团队孵化出一批新兴创业公司，如阿
13、丘科技等，针对不同工业应用场景提供基于深度学习的工业视觉解决方案。但是，目前尚不存在适用于所有工业领域和应用场景的通用性平台，因此，以缺陷检测为例，除应用较为成熟的3C领域外，有大量的应用场景尚无有效的解决方案，存在较大产品化和产业化空间。在工业装备智能控制技术方面,根据调研，从工业装备层面，目前中小型工业企业缺乏智能传感器感知和在线分析技术，大功率变频技术和智能化嵌入式技术；从生产流程层面，控制系统的自适应跟踪优化、运行流程的全闭环控制、过程优化等方面的产业化技术不完善。从节能提效层面，目前工业装备是重点用能领域，电机、变压器、风机、水泵等21类机电产品用电量占全国总量的约70%。因此，建立
14、节能提效、绿色环保的工业装备、设计过程和制造过程智能化是工业制造2025催促下的必然要求。在智能电子系统仿真与集成方面,企业电子系统的自身集成化发展，为我国经济总量增加和质量进一步优化提供了大力支持。如果一个系统能够形成标准的、模块化的体系，就可以在一定程度上提升系统的水平，实现生产的全自动化，在通过建立虚拟产品进行开发和优化过程中，关注各种特征值为代表的系统性能，实现多方案的快速比较，为工业生产的智能化提供装备保障。在智能工厂辅助制造机器人方面,根据调研，区域内中小型制造企业普遍缺乏基本的智能化辅助装备，而传统的人工模式难以适配智能工厂的现状和个性化需求，因此，面向中小制造企业设计开发低成本
15、的工业智能化解决方案和具有领域特色的辅助制造机器人具有巨大的需求空间。拟申报工程研究中心以满足区域内相关产业制造智能化技术需求为基本目标，拟在工业机器视觉应用等四个方向形成若干高价值技术成果和专利，并联合行业企业开展产品化和产业化工作，加快推进实现以智能工厂为代表的“工业4.0”时代进程。4、工程研究中心对国家战略、陕西经济社会发展和行业技术进步的支撑引领作用对接国家“中国制造2025”发展战略，执行陕西省中国制造2025）陕西实施意见，加快建设国内领先、具有国际影响力的制造强省，拟申报的“装备制造业智能化技术与应用高校工程研究中心”适应宝鸡市“建设区域先进制造中心”的发展目标的需要，并匹配宝
16、鸡市装备制造业基础和现实需求，尤其是作为国民经济和社会发展的生力军的中小型工业企业的需求。工程研究中心的设立，将充分发挥宝鸡文理学院、秦川机床本部技术研究院、陕西宝光真空电器股份有限公司、陕西丝路机器人智能制造研究院有限公司在相关技术领域基础研究的优势及校企合作优势，将从以下方面对陕西经济社会发展和行业技术进步起到支撑引领作用。(1)极大促进宝鸡市产学研结合和高校科技成果转移转化宝鸡近年来持续推进产学研合作作为转变经济发展方式，增强装备制造业实力，增强城市综合竞争力的一项重要举措来抓，通过建立了产学研合作工作协调机制，及时协调解决产学研合作工作中的困难和问题，推动产学研合作工作不断深入，积极帮助院所申报陕西省中小企业研发服务平台。宝鸡文理学院作为宝鸡市唯一本科院校，在“装备制造业智能化技术与应用”领域有良好的研究基础，与合作企业等工业企业业已开展了互派技术骨干和研究人员参与实验室研究、工程技术开发等较为充分的科技合作。工程研究中心的设立将极大地促进学
