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国内外先进制造技术的新发展现状和趋势
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当前制造科学要解决的问?/p>
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制造系统是一个复杂的大系统,
为满足制造系统敏捷性?/p>
快速响应和快速重组的能力?/p>
必须借鉴信息科学?/p>
生命科学和社会科学等多学科的研究成果?/p>
探索制造系统新的体系结构?/p>
制造模式和制造系统有效的运行机制?/p>
制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系
统建模?/p>
仿真和优化的主要目标?/p>
制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需?/p>
的响应能力及可重组能力有重要意义?/p>
而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能
力提出了更高的要求?/p>
生物制造观越来越多地被引入制造系统,
以满足制造系统新的要求?/p>
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)为支持快速敏捷制造,几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的
关键问题。例如在计算机辅助设计与制?/p>
(CAD
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CAM)
集成、坐标测?/p>
(CMM)
和机器人学等?/p>
面,在三维现实空?/p>
(3-Real
Space)
中,都存在大量的几何算法设计和分析等问题,特别是
其中的几何表示、几何计算和几何推理问题;在测量和机器人路径规划及零件的寻位
(
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Localization)
等方面,存在
C-
空间
(
配置空间
Configuration
Space)
的几何计算和几何推理问题?/p>
在物体操?/p>
(
夹持?/p>
抓取和装
配等
)
描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间
(Screw
Space)
进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中
几何计算和几何推理等多方面的研究课题?/p>
其理论有待进一步突破,
当前一门新学科
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计算
机几何正在受到日益广泛和深入的研究?/p>
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)在现代制造过程中,信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素,而且还是最活跃的驱
动因素?/p>
提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点?/p>
由于制造系?/p>
信息组织和结构的多层次性,
制造信息的获取?/p>
集成与融合呈现出立体性?/p>
信息度量的多?/p>
性、以及信息组织的多层次性?/p>
在制造信息的结构模型?/p>
制造信息的一致性约束?/p>
传播处理
和海量数据的制造知识库管理等方面,都还有待进一步突破?/p>
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)各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一?/p>
基于生物进化算法的计算智能工具,
在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中?/p>
受到
越来越普遍的关注?/p>
有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突?/p>
问题规模的制约。制造智能还表现在:智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控
制、智能工艺规划、智能诊断等多方面?/p>
这些问题是当前产品创新的关键理论问题?/p>
也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础
性问题。这些问题的重点突破,可以形成产品创新的基础研究体系?/p>
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现代机械工程的前沿科?/p>
不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集?/p>
经济的发展和社会的进步对科学技术产生了
新的要求和期望,
从而形成前沿科学?/p>
前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间?/p>
界域?/p>
前沿科学具有明显的时域?/p>
领域和动态特性?/p>
工程前沿科学区别于一般基础科学的重
要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题?/p>
超声电机?/p>
超高速切削?/p>
绿色设计与制造等领域?/p>
国内外已经做了大量的研究工作,但创新
的关键是机械科学问题还不明朗?/p>
大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计?/p>
智能
结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟?/p>
超精度和微细加工关键工艺基础?/p>
大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础?/p>
虚拟制?