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2023年 第34卷 第14期    刊出日期：2023-07-25
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2023, 34(14):  0. 
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新一代智能制造专辑
2023, 34(14):  1. 
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序言
《新一代智能制造》专辑 卷首语
2023, 34(14):  1639. 
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可持续柔性智能制造
融合双重注意力机制与并行门控循环单元的晶圆加工周期预测方法
戴佳斌, 张洁, 吴立辉
2023, 34(14):  1640-1646.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.14.001
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晶圆制造过程中的生产特征数据大规模、特征间复杂关联和特征样本强相关特性导致晶圆加工周期预测效率低与预测精度不高，因此提出了一种融合双重注意力机制与并行门控循环单元的晶圆加工周期预测方法。首先，利用Relief-F算法对生产特征数据进行降维处理；然后，基于模糊C均值算法对数据样本进行工艺相似性聚类，并设计并行门控循环单元网络来挖掘晶圆lot特征样本间的强相关特性；最后，设计了双重注意力机制来学习关键特征内部及特征与加工周期的复杂关联信息。实验结果表明，所提出方法能有效缩短预测训练时间，提高预测精度
采用改进两点交叉算子的改进自适应遗传算法求解不相关并行机混合流水车间调度问题
郑堃, 练志伟, 顾新艳, 朱长建, 徐慧, 冯雪晴
2023, 34(14):  1647-1658，1671.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.14.002
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针对不相关并行机的混合流水车间调度问题，提出了改进两点交叉算子(ITPX)的自适应遗传算法。首先，利用精确取点方式提高两点交叉算子的求解性能；其次，论证了基于激素调节的自适应选择概率引导种群的收敛趋势；然后，建立优质染色体池和记忆因子来记录种群迭代的优质解，并实现两种不同区域的交叉。实验结果表明，ITPX可节省优化时间，提高求解性能；自适应概率可增强收敛性；改进两点交叉算子的改进自适应遗传算法（ITPX-IAGA）可缩短40%以上的求解时间，并提高求解性能。
基于深度时间卷积神经网络与迁移学习的流程制造工艺过程质量时序关联预测
阴艳超, 施成娟, 邹朝普, 刘孝保
2023, 34(14):  1659-1671.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.14.003
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针对流程生产多工艺参数时序耦合导致的生产质量难以准确预测的问题，提出了基于深度时间卷积神经网络与迁移学习的生产质量快速高效预测方法。借助序列到序列的学习框架，采用深度时间卷积神经网络和时序注意力机制构成的编码器提取多源关键时序特征，采用残差长短期记忆神经网络构成的解码器挖掘质量时序信息，引入迁移学习解决预测模型对生产质量在线预测适应性的问题。实验表明所提方法的预测精度与稳定性优势显著，且在小样本数据预测时具有较高的预测精度和计算效率。
需求扰动作用下的供应链库存系统优化模型
吴迎年, 张晶, 李庆奎, 焦帅,
2023, 34(14):  1672-1682，1700.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.14.004
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针对需求扰动作用下的供应链库存系统，设计了一种改进型滑模控制器与扰动观测器相结合的供应链库存系统优化模型。基于供应链系统产品运营逻辑关系建立了三级网状供应链系统的动态库存模型；设计了基于自适应指数趋近律的改进型滑模控制器和扰动观测器相结合的优化模型。在保证系统稳定的前提下，该优化模型能抑制需求扰动对供应链库存系统的影响。仿真对比实验验证了优化模型的有效性。
外包合同视角下的多设备分阶段成组维护策略
张馨予, 刘勤明, 叶春明, 谢世锐
2023, 34(14):  1683-1692.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.14.005
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针对多设备串联生产系统的维护外包问题，提出了分阶段成组维护策略。将第三方维护特征引入的平均故障响应时间以及系统可用度相结合来衡量工厂对维护服务商的满意度。基于满意度分段，构建了可靠度约束下的分段式利润模型。采用多策略融合的麻雀搜索算法求出不同分阶段策略对应的最优分组及维护方案，并据此制定维修计划以供维护外包合同中的双方参考。算例结果表明，四阶段成组维护策略相较于传统维护模式具有明显优势。
考虑设备预防性维护的开放车间调度问题
朱传军, 冯诗健, 张超勇, 金亮亮, 王林琳
2023, 34(14):  1693-1700.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.14.006
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依据实际生产车间的运行情况，建立了带设备预防性维护的开放车间调度模型，并设计一种混合遗传禁忌搜索算法来求解该问题。根据问题的特点，设计了混合算法的遗传编码、解码、改进交叉和变异等操作，以及禁忌搜索算法的邻域结构，使算法在集中搜索与分散搜索中达到平衡。所提算法在开放车间调度Taillard基准实例和带预防性维护的开放车间调度案例中的应用验证了其高效性和有效性。
以人为本的智能制造
一人多机模式下考虑相似学习效应的车间调度问题
张维存, 顾洪羽
2023, 34(14):  1701-1709.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.14.007
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考虑作业相似性和人员学习效应的影响，建立了一人多机生产模式下多目标作业车间的调度模型，并设计了基于网格筛选外部档案的遗传算法（GFEAGA）对其进行求解。采用两阶段的编解码方式和改进的N6邻域搜索方法以提高求解效率。为平衡人员负荷，设计了人员的选派方法。基于网格排序筛选非支配个体，以提高解集的多样性。实验验证了GFEAGA求解的高效性和优越性，分析了模型中相似性和学习率的灵敏性。
智能制造中的人-信息-物理系统协同的人因工程
杨晓楠, 房浩楠, 李建国, 薛庆
2023, 34(14):  1710-1722,1740.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.14.008
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人信息物理系统(HCPS)的智能制造理论体系明确了人在智能制造系统的中心地位。从智能制造人机协同的需求出发，基于人机交互鸿沟理论，在行为、意图、认知三个层面讨论了人因工程在“人本智造”中的研究重点。围绕虚实融合场景、多模态人机交互及认知量化等方法，阐述了人因工程在促进HCPS智能融合的重要作用。最后，从实现HCPS集成的智能制造系统出发，提出了“人本智造”的研究方向和学科发展建议。
智能制造技术
曲线焊缝的机器人焊接轨迹规划与高频控制
吴超群, 赵松, 雷艇
2023, 34(14):  1723-1728.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.14.009
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机器人实时焊缝跟踪系统中，轨迹规划时间及控制延迟过高会影响跟踪精度和焊接质量。针对这一问题，结合B样条曲线插补算法和外部引导运动模块，提出一种用于曲线焊缝的分段式实时轨迹规划与控制方法。首先根据插补时间最优原则将轨迹分段，然后采用三次非均匀B样条插补每段轨迹并得到插补点，最后设计了机器人高频控制器，利用外部引导运动模块以4 ms为周期将插补点依次发送给机器人，引导机器人运动。试验结果表明，该方法在100 ms内即可完成正弦曲线焊缝的规划并引导机器人焊接，跟踪精度控制在±0.2 mm以内，实现了轨迹的快速规划和高频控制。
基于Preston-PSO算法的多方向机器人磨抛轨迹生成方法
李佳璇, 李论, 周波, 赵吉宾, 朱光, 王正佳,
2023, 34(14):  1729-1740.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.14.010
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针对机器人磨抛加工过程中的纹理现象，提出一种基于Preston公式和粒子群优化算法的多方向性机器人磨抛加工轨迹生成方法，获得能自适应曲面模型的光顺无拐角、覆盖均匀且具有多方向性的磨抛加工轨迹。仿真与实验证明，与方向平行轨迹的加工效果相比，此算法生成的轨迹能有效抑制表面条形加工纹理的产生，减小加工表面粗糙度，提高表面质量，获得良好的镜面加工效果。
复杂视觉测量系统的标定参数优化及精度评估
孙家乐, 罗晨, 周怡君, 王伟, 张刚
2023, 34(14):  1741-1748,1755.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.14.011
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复杂视觉测量系统存在多种标定误差，且误差的相互耦合直接影响系统测量的精度，因此提高系统标定参数的准确性是保证系统测量精度的关键。提出了一种基于多维角点误差补偿的标定参数优化方法。首先定义多维角点误差函数，建立相应的优化模型，并利用LM算法求解最优的标定参数；然后以系统标定误差优化率来评价参数优化方法对系统标定优化的效果。实验结果表明系统标定误差优化率可达48%，系统测量精度较高，满足测量需求。
基于数据挖掘的注塑产品质量在线故障检测及预测
陈昱, 项薇, 龚川
2023, 34(14):  1749-1755.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.14.012
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注塑件的尺寸精度与注塑工艺参数、注塑过程中各阶段实时条件及实时工况的变化都有关联。开发了一个基于数据挖掘的工件质量诊断模型，利用模内温度、压力、位移等高频传感器采集到的实时数据构建了高维时序特征集，采用三段式特征选择法确定了关键特征子集，并将其用于训练基于LightGBM分类器的质量在线检测模型。基于卷积神经网络长短期记忆网络（CNN-LSTM）的时序模型预测了各特征的未来值，结合分类器完成了产品质量的事前预测。验证结果显示在线检测宏的平均召回率达到89.1%，事前预测宏的平均召回率为81.6%。
工程前沿
我国中小企业数字化转型的模式与对策
王柏村, 朱凯凌, 薛塬, 白洁, 臧冀原, 谢海波, 杨华勇,
2023, 34(14):  1756-1763.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.14.013
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推动中小企业数字化转型对我国制造业的全面提质增效具有重大意义。中小企业在数字化转型中存在成本过高、路径模糊、人才短缺等问题，且缺少数字化转型的分析框架与参考范式,因此构建了中小企业数字化转型的分析框架，明确了实现数字化转型关键因素，通过案例研究归纳提出了中小企业数字化转型的四类基本路径模式。基于上述研究，为我国中小企业的数字化转型提出针对性对策建议，以期推动中小企业数字化、智能化发展。
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2023, 34(14):  1764. 
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