人工自愈与装备自主健康

人工自愈与装备自主健康

[2021.07.10]首届人工自愈与装备自主健康学术论坛

会议通知 | 首届人工自愈与装备自主健康学术论坛
机械工程学报 2021-07-10 20:55 发表于北京
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论坛简介

人工自愈源自现代化大工业生产特别是高度自动化、连续化高危过程制造业和空天飞行器的重大需求，扩展了人工智能和仿生学领域，是机械故障诊断与智能运维发展的必然趋势。人工智能是仿生模拟人脑的有意识思维，使机器更聪明；人工自愈是仿生模拟人体的无意识思维自愈机制，使机器更健康。人工自愈和自主健康的推广应用是预防故障和减免维修的减灾增效工程，是用信息技术改造传统制造业和促进信息行业大发展的必然趋势。

为加强我国人工自愈与装备自主健康领域的学术研究与技术交流，经中国设备管理协会设备诊断工程委员会、中国振动工程学会故障诊断专业委员会、中国机械工程学会设备与维修工程分会商定，兹定于2021年07月10-11日共同在北京举办“首届人工自愈与装备自主健康学术论坛”，会期2天。论坛是纪念国家自然科学基金重点项目和中国工程院资助故障自愈研究15周年重要学术活动，旨在深入研究国内外机械装备故障自愈技术开发和应用现状及发展趋势，研讨工程自愈论理论；探讨人工自愈与装备自主健康技术在我国工业企业机械装备应用的途径，促进高等学校、研究院所和企业密切合作。本次论坛将邀请相关领域数十位院士和国内外行业知名学者、专家参会并作主题报告。

学术论坛主题：

(1) 工程自愈论与人工自愈概念内涵与发展趋势

(2) 故障快准溯源智能诊断与精稳自愈调控

(3) 高危装备与过程非正常工况自愈调控

(4) 装备自修复技术原理、方法与应用

(5) 装备自保护/代偿技术原理、方法与应用

(6) 装备辅助康复与自主健康技术

(7) 本领域其他相关方向

参考文献

会议通知 | 首届人工自愈与装备自主健康学术论坛

会议日程(对应汇报视频顺序)

仿生人工自愈赋能机器自主健康 —— 高金吉

摘要

1 从故障诊断治愈到人工自愈

把故障诊断的机理、方法，整理成规则，想看病一样。



判断原因，该停车的时候才停车。

人的自愈能力；即使没有药物也可以自愈。
机器，大概200年历史；能不能自己治愈。

机器和人，都是一个 耗散结构 系统；

2 仿生人工自愈与人工智能

3 控制论与工程自愈论

控制论，解决的问题


人可以梳理出来这个模型、机制；但是人类无法完成这个功能工作，实现这么模型。

4 智能朔源与自愈调控系统

AlphaGo是一个规则的执行，看的是计算机能力。

机理驱动认知；
数据驱动感知。
二者结合构成第三代人工智能：故障自动诊断专家系统。




















当状态未知，行动便是定期维修；
知 为 故障诊断，行 便可以实现状态维修；
故障预测——》预知维修；
智能朔源——》自愈调控。

从 人工运维 到 自主健康 的发展，需要两个突破：
知 — 实现模拟到数字的突破；行 — 实现人工到自主的突破。

具体的 推进动力 是Cyber。

结论

推进轴系柔性减振与动态对中技术 (海军工程大学 何琳院士)

摘要

这个是一个多目标问题——减震、还要队中；
多执行器——多个执行器实现校中。

这个不是出现很大问题才开始调控，而是出现问题的征兆就开始调控。

1 技术背景

既要很要减震、又要保持很好对中，这是很难的问题。

国内最低做到27Hz

2 关键技术

（1）对中姿态检测技术

（2）对中控制技术

实践中的，协调控制很难；



有了数学上的准备，就做了下面的试验台。

（3）对中保护技术

3 应用效果

这项技术成果的应用，现在主要噪声问题已经不是动力系统。

爆炸情况下，也不能出现问题。

船舶动力系统磨损状态监测、故障诊断及自修复的实践与思考（武汉理工大学严新平院士)

摘要

故障诊断的三大程序包：
振动 —— 高金吉
油液 —— 谢友柏/严新平
红外

一个大学的教授，我们肯定强调专业、强调学科，但是我觉得一个行业的面向，至关重要。我虽然学的是机械，这么多年一直在探讨人工智能等等的应用。但是我始终把水路交通作为我的主攻方向，一直围绕这个领域开拓、培养人才，解决工程实际问题。所以我想说，一个人的成长，一定要有一个特定的面向。你不能今天干这个，明天干那个。面向的过程中，你可以不断的去开拓。我最早科研实际上是从摩擦学开始，但是摩擦学是一个很大的领域，但我主要做磨损和故障诊断，从1984年开始，始终做这个，这次有机会和大家汇报一下我们团队这方面的工作。

报告提纲

1 研究背景

船舶动力系统故障占船舶整体故障84%；
其中，磨损故障站里面的45%。



现在船舶动力装备主要是柴油机，占95%；
未来这个格局会被打破，双碳战略。

2 船舶动力系统磨损状态在线监测

对油液磨损检测通常是两大类；
1 润滑油理化特性、性能变化，含水量、粘度
2 磨损颗粒检测——元素等

与油液检测联合使用的方法：振动、轴功率

3 船舶动力系统磨损故障智能诊断

总体思路

在这个过程中，逐步按照自愈的过程来走；而对于磨损故障而言，真正实现自愈，还有很长的路要走。

需要解决四个问题：磨损类型、磨损部件、程度判别…

磨损类型辨识

磨损部件定位

只靠磨损颗粒，还无法定位到故障发生点，比如六个缸的那个地方出现问题。

磨损程度判断

磨损趋势预测

4 船舶动力系统磨损故障的自修复

磨损自修复原理

纳米润滑添加剂自修复技术

纳米减磨修复添加剂的性能研究

5 工程应用案例

最早：船舶上取样——实验室分析
发展：远程监控，现场数据传输到实验室分析

船舶动力装置磨损状态在线检测与远程故障诊断技术及应用

工程船，需要进行作业，作业需要大量的液压系统，因此对液压系统的检测就很重要。

6 未来展望

新一代航运系统发展展望

船舶的运输，是一个很落后的运输模式、最古老。
但是船舶的管控，还是只靠船员控制。

不靠技术提升，很多优秀人才吸引不了。

现在的船员都是社会培训人员，还流动性很大。早期至少还是专科、本科。

早期的船舶编队是靠捆绑，然后顶推。
可以从控制角度，安排领头船等。开展编队。

岸基船舶控制中心成为船舶设备监测与诊断的重要技术手段

船舶动力系统状态检测、诊断与自愈的发展

智能制造时代苛刻环境承压设备安全监测及评价 (华东理工大学涂善东院士)

概述

纲要

1 工业安全理念的演进

安全1.0 （**-1850）

安全2.0 （1850-1950）

人类的进程，也是机器的温度、压力升高的进程。


通过给燃料等，就可以控制锅炉内部的压力；
弹簧安全阀出现，就有点自动控制感觉；
蒸汽使用更加安全。

强度设计理论。

安全3.0（1950-2020）

现代强度理论发展

自动化仪器仪表与控制

控制论
工程控制论
卡曼滤波

控制观念、控制系统等出现之后，事故率逐步下降。

2 安全3.0在中国

90年代，大量中小型企业的出现，事故率有上升。






设计时候的工况是：

而实际工况则波动十分巨大：




管子有一半都没有焊接上，操作人员、检验人员工作是否到位？？

3 安全4.0的实践

如何将这些传感器应用于严苛环境——封装是难题？

4 结束语