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研究機(jī)構(gòu)當(dāng)前位置: 首頁 ? 研究機(jī)構(gòu) ? 數(shù)據(jù)分析與工業(yè)軟件研究所

研究所簡(jiǎn)介

科研團(tuán)隊(duì)

總體定位及方向

科研成果

數(shù)據(jù)分析與工業(yè)軟件研究所依托于華中科技大學(xué)、智能制造裝備與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等國(guó)家級(jí)科研平臺(tái),聚焦 “物理原生 AI” 技術(shù)體系構(gòu)建,是工業(yè)具身智能領(lǐng)域集 “核心技術(shù)研發(fā)-工業(yè)軟件孵化-產(chǎn)業(yè)場(chǎng)景落地”于一體的研發(fā)團(tuán)隊(duì),為高端制造企業(yè)提供全生命周期智能化解決方案。

團(tuán)隊(duì)以 “物理原生 AI” 為核心技術(shù)方向,突破傳統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng) AI 的 “黑箱局限”,構(gòu)建 “物理機(jī)理建模 + 多模態(tài)數(shù)據(jù)融合 + 智能決策執(zhí)行” 的工業(yè)具身智能系統(tǒng)架構(gòu),解決工業(yè)場(chǎng)景數(shù)據(jù)稀疏、模型不可解釋等痛點(diǎn)。主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)包含:1、物理原生工業(yè)具身智能系統(tǒng):融合剛體動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)等物理先驗(yàn)知識(shí)與機(jī)器學(xué)習(xí)算法,開發(fā) “感知-決策-執(zhí)行” 閉環(huán)系統(tǒng),可適配研發(fā)仿真、加工控制、設(shè)備運(yùn)維等多場(chǎng)景需求;2、全生命周期工業(yè)軟件矩陣:涵蓋研發(fā)階段的 “逆向機(jī)理建模平臺(tái)”、加工階段的 “多參數(shù)智能調(diào)控系統(tǒng)”、運(yùn)維階段的 “設(shè)備健康評(píng)估套件” 及知識(shí)服務(wù)階段的 “工業(yè)知識(shí)圖譜引擎”,形成覆蓋智能制造全流程的軟件產(chǎn)品體系;3、場(chǎng)景化智能解決方案:針對(duì)航空航天、船舶海工等領(lǐng)域的復(fù)雜需求,開發(fā)專用智能模塊,如大型構(gòu)件加工變形預(yù)測(cè)系統(tǒng)、核心設(shè)備剩余壽命預(yù)測(cè)工具等。

近年主持或參與國(guó)家科技重大專項(xiàng)、基金委重大研究計(jì)劃、主持科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等國(guó)家級(jí)10余項(xiàng),企業(yè)項(xiàng)目80余項(xiàng),授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利40余件。服務(wù)客戶涵蓋航空航天、船舶、軌道交通、能源、通信等關(guān)鍵領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè),包括中航工業(yè)、中船集團(tuán)、中國(guó)中車、中核集團(tuán)、中天科技等,為其提供定制化智能化解決方案。

團(tuán)隊(duì)核心成員來自劍橋大學(xué)、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等國(guó)內(nèi)外名校,其中教授、高級(jí)工程師 10 余人,碩博工程師 50 余人.團(tuán)隊(duì)兼具工業(yè)物理建模、AI 算法研發(fā)、工業(yè)軟件工程化能力,形成 “學(xué)術(shù)引領(lǐng) + 技術(shù)落地” 的復(fù)合型人才梯隊(duì)。

首席科學(xué)家:

袁燁,華中科技大學(xué)人工智能與自動(dòng)化學(xué)院教授、博導(dǎo),國(guó)家特聘專家。2008年獲得上海交通大學(xué)學(xué)士學(xué)位,2009和2012年分別在劍橋大學(xué)獲得碩士,博士學(xué)位,2012至2016年分任劍橋大學(xué)博士后、達(dá)爾文學(xué)院Fellow、加州大學(xué)伯克利分校博士后。從事物理AI系統(tǒng)建模優(yōu)化理論及其在工程應(yīng)用的研究,主持國(guó)家自然科學(xué)基金青A,重大研究計(jì)劃(重點(diǎn)項(xiàng)目、集成項(xiàng)目課題)、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題等國(guó)家級(jí)項(xiàng)目。以第一作者或者通信作者發(fā)表Nature Machine Intelligence等期刊論文50余篇。牽頭獲得2022年湖北省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、2020年華科重大學(xué)術(shù)進(jìn)展、2020年IEEE信息物理系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)青年科學(xué)家提名獎(jiǎng)、華科"青年五四獎(jiǎng)?wù)?(抗疫類)等獎(jiǎng)勵(lì)。

 

 

所長(zhǎng):

張永 教授/博導(dǎo)、武漢市“黃鶴英才”、華中科技大學(xué)人工智能與自動(dòng)化學(xué)院博士、英國(guó)布魯奈爾大學(xué)訪問學(xué)者。中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)故障診斷與安全性專業(yè)委員會(huì)委員、大數(shù)據(jù)專委會(huì)委員、湖北省自動(dòng)化學(xué)會(huì)理事。近20年主要從事裝備智能運(yùn)維和大模型知識(shí)服務(wù)研發(fā)和實(shí)踐,在IEEE Trans.、中國(guó)科學(xué)、自動(dòng)化學(xué)報(bào)等人工智能領(lǐng)域的一流期刊上發(fā)表科技論文80 余篇,授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利20余項(xiàng),主持3項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,榮獲2023年商業(yè)聯(lián)合聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)(排名第一),研發(fā)成果形成了智能裝備和工業(yè)軟件,廣泛應(yīng)用在航空、船舶、智能制造等場(chǎng)景。

 

副所長(zhǎng):

金駿陽,劍橋大學(xué)博士,工業(yè)人工智能領(lǐng)域 “物理原生 AI” 方向的青年科學(xué)家,在Automatica等期刊發(fā)表論文10余篇,授權(quán)發(fā)明專欄10余項(xiàng)。最近10年來,聚焦物理原生 AI、工業(yè)智能預(yù)測(cè)與優(yōu)化、設(shè)備健康管理(PHM)、工業(yè)知識(shí)圖譜構(gòu)建技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。

圍繞智能制造各環(huán)節(jié)需求,開發(fā)模塊化、可定制的工業(yè)軟件矩陣,形成從研發(fā)到服務(wù)的全流程工具鏈。

1、研發(fā)階段:逆向機(jī)理建模與仿真平臺(tái)

開發(fā)工業(yè)產(chǎn)品逆向建模軟件,支持從物理樣機(jī)到數(shù)字模型的快速轉(zhuǎn)化,結(jié)合仿真算法預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能,縮短新品研發(fā)周期。構(gòu)建工藝仿真優(yōu)化軟件,針對(duì)高溫?cái)D推、焊接、鍛造等復(fù)雜工藝,模擬不同參數(shù)下的生產(chǎn)過程,輸出最優(yōu)工藝方案。

2、加工階段:多參數(shù)智能調(diào)控與質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)

研發(fā)加工過程智能控制軟件,實(shí)時(shí)采集溫度、壓力、變形量等數(shù)據(jù),動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù),保障產(chǎn)品一致性,降低缺陷率。開發(fā)在線質(zhì)量檢測(cè)軟件,融合視覺、超聲等多模態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)加工缺陷的實(shí)時(shí)識(shí)別與根源追溯。

3、運(yùn)維階段:設(shè)備健康評(píng)估與預(yù)測(cè)性維護(hù)套件

開發(fā)設(shè)備健康管理軟件,基于傳感器數(shù)據(jù)與機(jī)理模型,實(shí)現(xiàn)設(shè)備剩余壽命預(yù)測(cè)、故障預(yù)警與維護(hù)方案自動(dòng)生成。構(gòu)建備件庫(kù)存優(yōu)化軟件,結(jié)合設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)與生產(chǎn)計(jì)劃,動(dòng)態(tài)調(diào)整備件庫(kù)存水平,降低運(yùn)維成本。

4、知識(shí)服務(wù)階段:工業(yè)知識(shí)圖譜與智能問答系統(tǒng)

構(gòu)建工業(yè)知識(shí)圖譜,整合工藝手冊(cè)、故障案例、學(xué)術(shù)論文等碎片化知識(shí),實(shí)現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)與關(guān)聯(lián)檢索。研發(fā)自然語言交互的智能問答系統(tǒng),為企業(yè)提供工藝咨詢、故障診斷、合規(guī)查詢等知識(shí)服務(wù),降低對(duì)資深專家的依賴。

成果一:高溫?cái)D推軟硬一體化智能控制系統(tǒng)

高溫?cái)D推是金屬塑性加工的關(guān)鍵工藝,廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工、汽車、軌道交通等高端制造領(lǐng)域,其以高溫環(huán)境下的模具壓力迫使金屬坯料塑性變形,獲得目標(biāo)形狀與性能。但受工藝復(fù)雜性、工況波動(dòng)性、人工依賴性等因素影響,傳統(tǒng)高溫?cái)D推工序存在產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差、生產(chǎn)效率低、工藝調(diào)試周期長(zhǎng)、資源消耗大、人工依賴性強(qiáng)等痛點(diǎn)。

數(shù)據(jù)分析與工業(yè)軟件團(tuán)隊(duì)面向光纖高溫推擠工序“外徑易突變、人工盯盤強(qiáng)依賴、控制滯后”的現(xiàn)場(chǎng)痛點(diǎn),構(gòu)建了“預(yù)測(cè)模型 + 模型預(yù)測(cè)控制”的一體化智能控制方案,將傳統(tǒng)“超限報(bào)警—人工補(bǔ)救”的被動(dòng)模式升級(jí)為“趨勢(shì)預(yù)測(cè)—提前干預(yù)”的主動(dòng)控制。關(guān)鍵技術(shù)通過本地化高頻數(shù)采與PLC寄存器統(tǒng)一映射,穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)10Hz高保真數(shù)據(jù)獲取,解決云端讀取1Hz、易丟包導(dǎo)致的“質(zhì)與速”瓶頸,為閉環(huán)控制提供低延遲“感知神經(jīng)”;采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行時(shí)序預(yù)測(cè)建模,并在MPC框架下在線求解最優(yōu)牽引/推擠速度控制量,實(shí)現(xiàn)對(duì)??谕鈴讲▌?dòng)的滾動(dòng)預(yù)測(cè)與約束優(yōu)化控制。

團(tuán)隊(duì)將智能控制能力內(nèi)嵌封裝為“開物”工業(yè)智能控制器,實(shí)現(xiàn)與推擠主機(jī)控制程序的穩(wěn)定集成與一鍵切換,兼顧控制精度與現(xiàn)場(chǎng)可用性。該方案具備多產(chǎn)線復(fù)用與產(chǎn)品適配能力,以穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集為底座、預(yù)測(cè)控制為核心,減少對(duì)“老師傅經(jīng)驗(yàn)”的單點(diǎn)依賴,提升質(zhì)量一致性與生產(chǎn)魯棒性。該解決方案有望在航空航天/軍工領(lǐng)域的高精度難變形材料構(gòu)件制造、汽車領(lǐng)域的輕量化結(jié)構(gòu)件批量生產(chǎn)、船舶/海洋工程領(lǐng)域的大型厚壁構(gòu)件成型等場(chǎng)景推廣應(yīng)用。


 

成果二:工業(yè)大模型智能體知識(shí)服務(wù)系統(tǒng)

工業(yè)大模型智能體解決方案是工業(yè)大模型(領(lǐng)域知識(shí)與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng))與智能體架構(gòu)(感知-決策-執(zhí)行-反饋閉環(huán)) 的融合體,具備自主理解工業(yè)場(chǎng)景、跨模態(tài)數(shù)據(jù)分析、動(dòng)態(tài)決策優(yōu)化、自主執(zhí)行任務(wù)的核心能力,區(qū)別于傳統(tǒng)工業(yè)軟件的 “規(guī)則驅(qū)動(dòng)” 和普通 AI 模型的 “單點(diǎn)任務(wù)” 局限。該系統(tǒng)打通 “數(shù)據(jù)-知識(shí)-決策-執(zhí)行”的全鏈路壁壘,賦能研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)維等核心環(huán)節(jié),應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋航空航天、軍工、汽車、裝備制造等工藝復(fù)雜、數(shù)據(jù)異構(gòu)、需求嚴(yán)苛的行業(yè)。

自2017年以來,數(shù)據(jù)分析與工業(yè)軟件團(tuán)隊(duì)深耕工業(yè)人工智能、數(shù)字孿生、大模型和知識(shí)服務(wù)領(lǐng)域,開發(fā)了AI專用算子庫(kù)“元理”“天工”,支持智能設(shè)計(jì)、生產(chǎn)智能調(diào)控和智能運(yùn)維等場(chǎng)景。自2024年以來,團(tuán)隊(duì)研發(fā)工業(yè)大模型智能體應(yīng)用底層框架,并應(yīng)用到裝備智能運(yùn)維、工控代碼生成、工業(yè)系統(tǒng)調(diào)控和裝備使用模擬訓(xùn)練等場(chǎng)景。工控代碼輔助生成場(chǎng)景,系統(tǒng)引入“工業(yè)代碼垂域大模型”,可理解開發(fā)者意圖,輔助生成標(biāo)準(zhǔn)化控制邏輯代碼,大幅降低編程門檻,減少人為錯(cuò)誤,顯著提升開發(fā)效率與質(zhì)量。設(shè)備智能運(yùn)維場(chǎng)景,系統(tǒng)依托“健康評(píng)估模型”“故障診斷模型”及“長(zhǎng)記憶”機(jī)制,實(shí)時(shí)分析運(yùn)行數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)潛在風(fēng)險(xiǎn),故障發(fā)生時(shí)快速調(diào)取維修案例定位根因,實(shí)現(xiàn)從“救火式維修”到“預(yù)測(cè)性維護(hù)”的跨越。系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)與控制場(chǎng)景,系統(tǒng)構(gòu)建智能監(jiān)控中心,通過“異常檢測(cè)”“趨勢(shì)預(yù)測(cè)”模型捕捉艦船等狀態(tài)波動(dòng),借助智能體流程引擎實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)邊界管控,確保高價(jià)值裝備安全高效運(yùn)行。裝備使用智能訓(xùn)練場(chǎng)景,系統(tǒng)利用“裝備導(dǎo)師垂域大模型”打造虛擬化訓(xùn)練環(huán)境,新員工可通過自然語言交互模擬極端工況操作,以“數(shù)字孿生”式訓(xùn)練保護(hù)物理設(shè)備,加速技能轉(zhuǎn)化,解決人才培養(yǎng)周期長(zhǎng)的痛點(diǎn)。該解決方案已在中車、中船和中核等場(chǎng)景應(yīng)用,在高端裝備制造、流程工業(yè)、軍工航空、能源電力等知識(shí)密集型行業(yè)等具有較高的推廣價(jià)值。

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