一、項目名稱：面向數(shù)智化柔性制造的智能物流關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用
二、提名獎種：福建省科學(xué)技術(shù)進步獎
三、提名單位：中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
四、項目簡介：
具備動態(tài)響應(yīng)、智能協(xié)同和實時優(yōu)化能力的數(shù)智化柔性制造是智能制造發(fā)展趨勢。但傳統(tǒng)廠區(qū)物流難以適配其超柔性、高動態(tài)生產(chǎn)特征，面臨高動態(tài)擾動場景下物流機器人（AGV）的全域精準定位感知失效痛點、高曲窄通道場景下運動控制穩(wěn)定性與魯棒性瓶頸、多目標耦合約束下生產(chǎn)-物流協(xié)同決策滯后難題以及跨工序異構(gòu)條件下物流裝備全流程集成管控需求。
針對上述挑戰(zhàn)，項目組開展了面向數(shù)智化柔性制造的智能物流關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新，主要創(chuàng)新如下：
1、首創(chuàng)基于環(huán)境抗擾建模與精準解析解的高性能磁定位方法，并基于多模態(tài)融合解決高動態(tài)擾動場景下定位失效與全域精準感知痛點。①針對磁定位的魯棒性瓶頸，建立地磁場非線性時空特性模型，實現(xiàn)局部環(huán)境磁場動態(tài)自適應(yīng)建模與實時標定；②面向AGV位姿獲取的實時性需求，推導(dǎo)出磁偶極子模型降維優(yōu)化的精確解析解和輕量化網(wǎng)絡(luò)的目標識別方法，可在低成本嵌入式處理器部署；③針對AGV定位裝配的高精度和大區(qū)域難題，提出基于傳感機理特性約束與數(shù)據(jù)驅(qū)動狀態(tài)估計的多模態(tài)融合環(huán)境感知方法。實現(xiàn)了替代二維碼和傳統(tǒng)磁導(dǎo)航的新型磁導(dǎo)航方法，從而解決行業(yè)痛點。
2、首創(chuàng)基于5G云網(wǎng)端協(xié)同和人機共融的AGV實時路徑規(guī)劃與運動控制方法，突破受限于調(diào)度通信時延的AGV運動控制魯棒性瓶頸。①針對動態(tài)密集環(huán)境下AGV路徑規(guī)劃效率全局最優(yōu)問題，提出基于環(huán)境感知的自適應(yīng)融合路徑規(guī)劃方法；②針對廠區(qū)動態(tài)密集人機混行場景下動態(tài)避障協(xié)同優(yōu)化難題，提出基于改進社會力模型的多約束自適應(yīng)反饋運動控制算法。
3、研發(fā)基于認知驅(qū)動的云-邊-端自主協(xié)同調(diào)度與決策技術(shù)，克服多目標耦合約束下調(diào)度效率低的難題。①針對動態(tài)生產(chǎn)環(huán)境中多要素調(diào)度效率低問題，提出認知驅(qū)動型調(diào)度引擎與“人機物法環(huán)”可視化數(shù)據(jù)語義模型集成技術(shù)；③針對大規(guī)模分布式集群負載不均問題，提出高效集群數(shù)據(jù)調(diào)度優(yōu)化方法以提升物流協(xié)同調(diào)度的負載均衡度和資源利用率。
4、研發(fā)基于稀疏異質(zhì)特征優(yōu)選策略與混合智能驅(qū)動的預(yù)測性運維技術(shù)，滿足跨工序異構(gòu)條件下物流裝備全流程集成管控需求。①針對物流裝備數(shù)據(jù)異構(gòu)性問題，提出跨層次預(yù)測性故障診斷方法；②針對運維場景動態(tài)性與模型泛化性難題，提出數(shù)據(jù)-機理聯(lián)合驅(qū)動的自適應(yīng)運維方法。形成了集成于5G智慧工廠的物流裝備健康狀態(tài)評估及預(yù)測性運維方法，有效解決被動運維隱患以提升物流運轉(zhuǎn)效率和生產(chǎn)效率。
獲專利授權(quán)52件（發(fā)明專利26項、PCT 2件）、軟件著作權(quán)19項，發(fā)表SCI/EI論文18篇（ESI高被引1篇）。項目成果已在中國移動、寧德時代、安踏體育等龍頭企業(yè)進行應(yīng)用推廣，累計產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益21億元，助力福建省創(chuàng)新發(fā)展動力電池集群和現(xiàn)代體育產(chǎn)品集群這兩大世界級先進制造產(chǎn)業(yè)集群。
五、主要完成單位及其貢獻：
1、中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所，第一完成單位。作為本項目牽頭單位和主要承擔(dān)單位，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所在多個創(chuàng)新平臺及產(chǎn)學(xué)研項目的支持下，聯(lián)合上下游企業(yè)，通過面向數(shù)智制造的全域智聯(lián)物流生態(tài)系統(tǒng)的研究及其應(yīng)用，在面向高效輕重載物流機器人的磁導(dǎo)航技術(shù)、基于跨模態(tài)數(shù)據(jù)融合的智能物流協(xié)同優(yōu)化技術(shù)、覆蓋生產(chǎn)全流程的5G+全域物流集成技術(shù)等方面取得了多項理論與關(guān)鍵技術(shù)突破，形成了數(shù)字化柔性制造產(chǎn)業(yè)協(xié)同的新范式，形成了一系列的創(chuàng)新成果，其理論方法與技術(shù)成果對福建省新能源及紡織鞋服產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了良好的解決方案，為智能物流和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)穩(wěn)健發(fā)展提供了有效的技術(shù)支撐，為本項目創(chuàng)新點1-4作出了主要貢獻。
2、中國移動通信集團福建有限公司，第二完成單位。中國移動通信集團福建有限公司作為本項目的關(guān)鍵參與方，面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，利用其5G技術(shù)優(yōu)勢，研究工業(yè)場景的市場和需求，參與項目的總體設(shè)計和方案制定，對本項目主要創(chuàng)新點3、4作出了突出貢獻。同時積極聯(lián)合福建優(yōu)勢企業(yè)，進行本項目技術(shù)的測試和驗證，結(jié)合智能物流與5G+工業(yè)專網(wǎng)，開展對福海糧油、潯興、安踏等工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)過程的系統(tǒng)、設(shè)備搭建和部署，并將項目能力融入中國移動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能力體系，推動項目的規(guī)模變現(xiàn)。
3、福建中科蘭劍智能裝備科技有限公司，第三完成單位。福建中科蘭劍智能裝備科技有限公司基于項目中開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，專注于新能源智能物流系統(tǒng)的研制與生產(chǎn)。從2015年服務(wù)“寧德時代”至今，是國內(nèi)較早進入鋰電行業(yè)的智能物流裝備服務(wù)商，其打造的鋰電池“廠倉一體”柔性工業(yè)物流解決方案行業(yè)領(lǐng)先。通過新能源智慧工廠應(yīng)用創(chuàng)新實踐，福建中科蘭劍智能裝備科技有限公司不僅為本課題的創(chuàng)新點1、2、3提供了有力的技術(shù)支持和設(shè)備供應(yīng)，而且為整個新能源產(chǎn)業(yè)的智能化升級和數(shù)字化轉(zhuǎn)型做出了顯著貢獻。
4、哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳），第四完成單位。哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）由哈工大與深圳市政府合作共建的本碩博培養(yǎng)體系齊全的高水平
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