项目驱动与竞教结合的智能制造工程专业实践教学体系构建

智能制造工程专业是典型的新工科专业,体现了应用科学与工程实践的融合。在新工科建设、高等教育发展转型的背景下,实践教学也必须与时俱进。该文围绕智能制造工程专业人才培养目标,以项目为驱动,以竞教结合为途径,以实践能力为核心,构建智能制造工程专业实践教学体系,进一步深化产教融合,开发和建设实践教学资源,使各实践环节之间在体现出良好的有机渗透性和整体性的同时,更加注重应用性和创新性,培养与提高学生的综合素质,增强其实际工作的适应能力,并建立科学合理的实践课程考核体系,客观评价学生的实践能力和教学效果。

建设海洋强国背景下船舶与海洋工程专业实践教学系统

为培养本科生的工程实践创新能力,开展了船舶与海洋工程专业实践类课程体系建设,建设具有“虚实结合、科教融合、开发海油”特色的实践教学资源库,搭建了“双创—竞赛—实习—设计”递进式实践创新培养平台。基于该平台,学生通过参加各级学科竞赛和创新实践活动,激发内驱力、聚焦任务、主动探索,实现了学习产出。这些举措有效提升了学生的实践创新能力,实现了“智能+教学”向“智能+发展”的转化。

基于组合结构的逻辑回归点击预测算法

随着互联网和广告平台的飞速发展,面对海量的广告信息,为了提升用户点击率,提出一种改进的基于组合结构的逻辑回归点击预测算法LRCS(Logical Regression of Combination Structure)。该算法基于不同类别特征广告受众可能不同的特点,首先,采用FM进行特征组合,产生两类组合特征;其次,将一类特征组合作为聚类算法的输入进行聚类;最后,将另一类特征组合输入由聚类产生的分段GBDT+逻辑回归组合的模型中进行预测。在两个公开数据集中进行了多角度验证,结果表明与其他几类常用的点击预测算法相比,LRCS在点击预测上有一定的性能提升。

Fabrication of bulk Al-Co-Cr-Fe-Ni high-entropy alloy using combined cable wire arc additive manufacturing(CCW-AAM):Microstructure and mechanical properties

Additive manufacturing is a very promising manufacturing method widely used in various industries.In this study,for the first time,a new type of combined cable wire(CCW)with multi-element composition has been designed and developed for arc additive manufacturing(AAM)of non-equiatomic Al-Co-Cr-FeNi high-entropy alloy.CCW composed of 7 filaments and 5 elements has the advantages of high deposition efficiency,self-rotation of welding arc and energy saving capability.Thin HEA walls were fabricated under pure argon gas using cold metal transfer technology.Microstructural observations of the developed HEA reveal(i)BCC and FCC phases,(ii)Good bonding between layers and(iii)defect-free microstructure.The developed alloy exhibits high compression strength(~2.8 GPa)coupled with high plastic strain(~42%)values(possess both strength and ductility).It has been identified that by varying the heat input via torch travel speed,the microstructure and mechanical properties of the HEA can be controlled.From this feasibility study,it has been proved that the innovative CCW method can be used to manufacture HEAs with CCW-AAM.Further,the study highlights the advantage of the rapid cooling involved in the CCW-AAM process which gives rise to superior mechanical properties.

虚实结合的智能制造实训教学模式探索

该文阐述了校智能制造实训平台的建设背景和体系架构,并以刀柄为教学案例,介绍了产品设计、加工、物流、管理四个环节中,虚实结合教学方法的具体实现形式。在实训教学中,学生分组扮演不同环节的工程师,合作完成整个实训过程。从教学效果来看,虚拟环境能够辅助学生熟悉和掌握设备使用方法,有助于提升学生的实操能力和创新意识。

基于Process Simulate的虚实结合实践平台开发

为响应制造强国战略,培养实践能力强、创新能力强、多学科交叉的复合型人才,同时考虑到实践平台成本高、灵活性差、学生难以深入研究、危险系数高等问题,以行业生产中用到的生产单元为参考,搭建虚实结合实践平台。平台将多个虚拟场景和现实场景相结合,可实现“虚”“实”信号互传、以“实”控制“虚”。在实践平台上,可完成生产单元机械设计、机器人离线编程、虚拟调试、组网和通信、PLC编程和HMI编程等多学科交叉训练。

具有圆弧曲面特征的模具镶件组合制造工艺

针对高精度圆弧曲面成形凹模单件加工效率低、加工难度大、报废率高等问题,根据圆弧曲面成形凹模结构特点,采用组合加工制造工艺进行加工,新制造工艺缩短了校对基准时间,降低了镶件的制造成本和圆弧曲面成形镶件的加工难度。

基于数字孪生的智能制造教学试验实训平台开发

对于装备制造业智能化、网络化、数字化变革需求,新一代信息技术应用在研发设计教学中已经是一种趋势。通过研究其系统物理层、虚拟层、仿真软件和技术资源,搭建多种数字孪生样机与数字孪生环境,开发基于数字孪生的智能制造教学试验实训平台。通过数字孪生技术,采用模块化设计及机、电、软等仿真手段方法,同步实现硬在环和软在环的双向控制验证。实现完整的产品设计与优化、产品零部件规划与验证、数字化制造工艺仿真、虚拟调试以及PLC逻辑信号的判断和验证。这种平台有效解决在进行实物生产之前的虚拟化实时验证问题,缩短复杂装备研制周期,降低研制成本,并提升装备的性能和可靠性。通过在教学过程中模拟单元机构、设备产线和工厂多应用场景,避免真实演示教学的时间、设备恢复等问题,有效弥补教学资源不足、实验实训中看不到、进不去、危险性大等缺点。

基于虚实结合的半导体制造工艺实验教学平台应用

阐述虚实结合的实验教学平台设计,将先进材料、半导体工艺、器件仿真工具引入实践教学中,包括课程内容、实验室建设和运行管理。构建一个虚实相结合、课内课外相结合和教学科研相结合的半导体制造工艺实践教学体系。

精冲复合工艺与FCF加工法的分析比较

对精冲复合工艺与FCF加工法在成形机理、工艺、模具及设备等方面进行了比较 ,预测了发展方向和趋势 ,将板料成形与体积成形相结合 。

制造业与生产性服务业融合发展的模式与策略研究

以实物产品和生产性服务的关联为切入点,提出了制造业与生产性服务业融合发展的三种模式——基于共生性的融合模式、基于内生性的融合模式、基于互补性的融合模式,分析了三种融合模式的典型案例,并在此基础上提出了企业需要采取的策略和措施。

异形型腔组合电加工数字化制造技术研究

针对难切削材料整体构件上深窄、甚至弯扭异形型腔的加工难题,提出了数控电解/数控电火花组合电加工的工艺方案,同时应用数字化制造技术,力求优质、高效、低成本、快速响应地实现航空航天发动机等薄壁、复杂整体构件上异形型腔的加工,具有重要的实用价值与应用前景。

基于QoS的云制造制造资源组合评价方法

在云制造环境下,针对分布于不同地域的制造资源选择和评价问题,在建立基于QoS(Quality of Service-QoS)的云制造资源评价指标体系的基础上,基于偏差平方和最小的原理建立指标权重的优化模型。将熵值法和AHP法相结合,使指标的赋权在主观和客观上趋于统一,避免了单一评价方法的片面性,增强了评价的科学性和可靠性。最后实例分析对该方法进行验证,证明组合评价法优于其他两种方法,为云制造制造资源组合评价提供一种新的解决思路。

微细超声复合电加工技术与应用

为进行微器件及零件表面微结构的精微制作,提出微细超声复合电加工技术。构建、完善加工参数可较大范围调节的微细超声复合电加工系统,进行复合电加工机理研究;用组合放电微细加工方法,制作出可满足试验及实际加工要求的多种截面、尺寸的微细工具电极;进行多参数超声复合电加工试验研究,结果表明微细超声复合电加工技术具有加工效率高、精度好及成本低的技术优势。分析储油微结构对摩擦副表面摩擦学特性的影响规律,用超声复合电加工技术制作摩擦副表面储油微结构,摩擦学试验证明储油微结构可使摩擦副表面摩擦因数减小,磨损量降低。

面向网络化制造的制造资源组合评价方法研究

在网络化制造环境中,针对分布在不同地域的制造资源评价和选择问题,在建立制造资源评价指标体系的基础上,提出了一种基于组合评价模型的网络化制造资源组合评价方法。实例分析中对采用熵值法和层析分析法为代表的主客观赋权法分别进行了评价,最后利用组合模型进行综合评价,对制造资源问题进行了系统分析。通过主客观赋权法的组合,充分利用了各种方法的有用信息,避免了单一评价方法的片面性,增强了评价的科学性和可靠性。

面向新产品开发的云制造服务资源组合优选模型

针对面向新产品开发的云制造服务资源组合在优选过程中的不确定性、粗粒度性、多样性、动态性等特点,提出包含T(服务时间)、Q(服务质量)、C(服务成本)、A(可用性)、Co(可组合性)、Tr(可信任性)、Ma(可维护性)和Su(可持续性)等八大目标变量的优选目标体系,建立一种面向新产品开发的云制造服务资源组合优选模型,并采用灰色关联度分析方法对该模型的求解过程进行了分析。以一个应用实例验证了该优选目标体系及优选模型的正确性和实用性。

基于改进差分进化算法的云制造资源优化组合方法

为了研究云制造资源组合中物理制造资源的跨地域高度分散性,在传统差分进化算法的基础上进行改进,提出块变异、块交叉和块选择,针对云制造跨地域特征,设计了最佳运输方案选择策略以及相应的适应度函数计算方法。通过实验说明了该方法能很好地解决传统资源组合和生产调度方法无法满足云制造过程特征需求的问题。

基于NSGA-Ⅲ算法的云制造服务组合优选方法

为解决传统云制造环境下云制造服务在优选组合过程中存在历史评价动态变化、组合优选结果客观性较差、无法充分反映单个评价指标所具有的突出影响等问题,提出一种基于NSGA-Ⅲ算法的云制造服务组合优选方法。建立了包括非功能属性与历史评价属性的云制造服务评价指标体系;以总时间、总费用、历史服务质量、历史服务满意度、历史服务可靠度为优化目标,构建了云制造服务多目标优选组合模型。运用NSGA-Ⅲ算法对上述模型进行求解,并在云制造服务平台中验证了所提模型的可行性和算法的有效性。

应用多模式组合加工技术修正大口径非球面环带误差

为了满足大口径非球面光学元件加工的需求,提出了用多模式组合加工(MCM)技术修正大口径非球面反射镜环带误差的方法。本文讨论的MCM技术以经典加工工艺为基础,采用抛光盘的多工位加工和抛光模式的组合完成光学元件的抛光,实现对光学表面中低频段误差的有效控制。介绍了MCM技术的重要组成部分JP-01抛光机械手的工作原理,分析了MCM的工作模式。采用MCM技术对Φ1230mm的非球面反射镜进行环带误差的修正,给出了镜面面形检测结果。实验结果表明,MCM技术可以有效地控制光学表面的中低频误差,使光学表面误差得到有效收敛,从而显著提高抛光效率。目前,采用MCM技术加工1～2m口径的同轴非球面,其精度可以达到30nm(RMS)。

多模式组合抛光技术在光学加工中的应用

介绍了将经典抛光方法与数控加工技术有机结合的多模式组合抛光技术。描述了多模式组合抛光的关键技术之一,材料去除率仿真模型的建立方法。通过设置抛光盘因子和元件因子,多模式组合抛光的材料去除模型不仅包含抛光模式、速度等加工参数,还将抛光模形状、边角效应、元件面形误差等因素对材料去除的影响一并考虑入内,可以根据抛光阶段的不同,选择不同的仿真精度。实验发现,多模式组合抛光可以显著提高加工效率,并且具有较好的对中频误差的抑制和修正能力。多模式组合抛光目前的应用水平大致为球面、平面元件的面形误差达到20 nm（rms）,非球面元件的面形误差达到30~40 nm（rms）左右。结果表明,多模式组合抛光在大口径元件的光学加工方面具有较强的适用性和很大的发展空间。