引用論文

劉海波, 鄧平, 遲慶宇, 劉天然, 劉闊, 李特, 黃祖廣, 劉行健, 薄其樂, STEVEN Y LIANG, 王永青. 智能加工中數(shù)據(jù)使能技術(shù)與應(yīng)用[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2026, 62(2): 407-444.

LIU Haibo, DENG Ping, CHI Qingyu, LIU Tianran, LIU Kuo, LI Te, HUANG Zuguang, LIU Xingjian, BO Qile, STEVEN Y LIANG, WANG Yongqing. Technologies and Applications of Data Enablement in Intelligent Machining[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2026, 62(2): 407-444.

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智能加工作為制造業(yè)向高精度與自主化轉(zhuǎn)型的核心方向，其發(fā)展高度依賴數(shù)據(jù)使能技術(shù)對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的深度解析與智能決策支撐。系統(tǒng)梳理數(shù)據(jù)使能技術(shù)在智能加工領(lǐng)域的研究進(jìn)展，大連理工大學(xué)高性能精密制造團(tuán)隊(duì)王永青教授/劉海波教授提出涵蓋“在機(jī)測(cè)量-信號(hào)預(yù)處理-特征提取-特征融合-數(shù)據(jù)治理”的全流程使能框架，并重點(diǎn)分析多源傳感信息融合、云-霧-邊協(xié)同計(jì)算和工藝知識(shí)動(dòng)態(tài)遷移三大關(guān)鍵技術(shù)。研究表明，數(shù)據(jù)使能技術(shù)有效增強(qiáng)了加工過程的實(shí)時(shí)響應(yīng)與魯棒性，顯著強(qiáng)化了對(duì)加工過程可控與質(zhì)量一致的保障，并在多工業(yè)場(chǎng)景中推動(dòng)了智能化水平的躍升。然而，復(fù)雜工藝場(chǎng)景下多物理場(chǎng)耦合建模困難、虛實(shí)映射保真度不足、小樣本知識(shí)遷移效率低等瓶頸仍制約技術(shù)應(yīng)用。針對(duì)上述挑戰(zhàn)，所提出融合動(dòng)態(tài)聯(lián)邦學(xué)習(xí)與因果推理的未來技術(shù)路徑，為制造業(yè)向認(rèn)知化高階階段演進(jìn)提供系統(tǒng)性研究視角 。本文作為《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》2026年第2期的封面文章發(fā)表，期望相關(guān)工作為研究提供參考。

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行業(yè)現(xiàn)狀

智能加工是智能制造的核心環(huán)節(jié)，其本質(zhì)在于以數(shù)據(jù)為核心要素的數(shù)據(jù)使能。數(shù)據(jù)使能技術(shù)通過獲取加工中可驅(qū)動(dòng)決策、賦能優(yōu)化、支撐閉環(huán)控制的信息與知識(shí)，形成“感知-認(rèn)知-決策-執(zhí)行”的完整閉環(huán)。在航空航天等高端裝備制造領(lǐng)域，基于數(shù)據(jù)使能的智能加工制造系統(tǒng)正在向自感知、自學(xué)習(xí)、自決策方向發(fā)展，持續(xù)推動(dòng)制造業(yè)向智能化、高端化躍升。

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研究難點(diǎn)或瓶頸

為構(gòu)建更具韌性與泛化能力的智能加工體系，數(shù)據(jù)使能技術(shù)仍面臨三方面難題：闡明多維感知信息統(tǒng)一表征與多場(chǎng)解耦機(jī)理，為智能加工感知系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)；建立復(fù)雜工藝系統(tǒng)時(shí)空約束下加工過程動(dòng)態(tài)優(yōu)化與調(diào)控機(jī)制，以突破“低延遲-高精度-強(qiáng)魯棒”協(xié)同瓶頸；揭示工藝知識(shí)生成與動(dòng)態(tài)適配的演化規(guī)律，解決小樣本下跨設(shè)備/跨工藝的模型泛化能力不足難題。

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展望

未來智能加工系統(tǒng)將發(fā)展成為具備自主認(rèn)知能力與群體智能協(xié)同能力的新一代制造系統(tǒng)。數(shù)據(jù)使能技術(shù)需進(jìn)一步系統(tǒng)整合多模態(tài)認(rèn)知架構(gòu)、動(dòng)態(tài)聯(lián)邦學(xué)習(xí)、因果推演、云-邊-端協(xié)同等技術(shù)路徑的核心要素，重點(diǎn)開展多源傳感數(shù)據(jù)融合的魯棒性與自適應(yīng)能力提升、自適應(yīng)數(shù)字孿生體的動(dòng)態(tài)進(jìn)化，以及分布式協(xié)同優(yōu)化的效率與可擴(kuò)展性突破等研究任務(wù)，推動(dòng)智能加工系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從單純數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)向“數(shù)據(jù)-機(jī)理-知識(shí)”混合驅(qū)動(dòng)的模式演進(jìn)。

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代表性圖片

作者及團(tuán)隊(duì)介紹

王永青，大連理工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、國(guó)務(wù)院政府津貼獲得者。擔(dān)任智能制造龍城實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任、教育部集成攻關(guān)大平臺(tái)執(zhí)行主任、科技部高端數(shù)控機(jī)床聯(lián)盟理事等職務(wù)。面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，長(zhǎng)期致力于智能制造研究工作，在測(cè)量-加工一體化制造理論與技術(shù)、裝備在機(jī)測(cè)量技術(shù)、超低溫冷卻加工理論與技術(shù)、數(shù)控機(jī)床精度穩(wěn)定性和保持性技術(shù)等方向取得系列創(chuàng)新成果，解決了國(guó)家重大工程中的多項(xiàng)技術(shù)難題。近年來，主持國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金集成項(xiàng)目/重點(diǎn)項(xiàng)目等20余項(xiàng)。獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排名4）、國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排名2）、國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)（創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)）1項(xiàng)（排名4）等科技獎(jiǎng)勵(lì)。

劉海波，大連理工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，青年長(zhǎng)江學(xué)者、遼寧省杰青。擔(dān)任高性能精密制造全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、第八屆全國(guó)金切標(biāo)委會(huì)副秘書長(zhǎng)、《極端制造》與《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》青年編委、《計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)》理事會(huì)理事等職務(wù)。面向航空航天等國(guó)家重點(diǎn)領(lǐng)域高端裝備高性能薄壁件高效精密加工需求，主要開展智能加工基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)與專用裝備研制的研究工作，先后獲省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)3項(xiàng)、第十四屆“發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)·人物獎(jiǎng)”等獎(jiǎng)勵(lì)。

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近兩年團(tuán)隊(duì)發(fā)表文章

[1] Wang Y, Gao S, Liu H, et al. EMAT-based ultra-thin thickness measurement using a sliding matching method for overlapping waveforms separation[J]. Measurement, 2025: 119866.

[2] Wang Y, Tuo G, Li T, et al. A Lie-Theory-Based Dynamics Modeling Method of Snake-Arm Robot With Virtual Linkage Criterion[J]. Journal of Mechanisms and Robotics, 2025, 17(11): 111011.

[3] Wang Y, He S, Fei Y, et al. Motion-error-free calibration of event camera systems using a flashing target[J]. Optics Express, 2024, 32(15): 26833-26845.

[4] Liu H, Lan T, Li T, et al. Accurate backside boundary recognition of girth weld beads[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2025, 92: 102880.

[5] Liu H, Zeng L, Wang C, et al. Force-induced deformation mechanism for cylindrical shell thin-walled parts milling with ice supporting: Modeling and prediction[J]. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2024, 146(4): 041002.

[6] Zeng L, Liu H, Zhang H, et al. Research on precision machining for ultra-thin structures based on 3D in-situ ice clamping[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2025, 133: 904-930.

[7] Liu K, Song L, Liu H, et al. Online evolutionary method for mechanism-driven time-varying thermal error model of machine tools[J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2024, 20(12): 13656-13664.

[8] Li T, Zhang G, Li X, et al. Flexible head-following motion planning for scalable and bendable continuum robots[J]. Biomimetic Intelligence and Robotics, 2024, 4(2): 100161.

[9] Bo Q, Wang P, Hou B, et al. Mirror supporting device based on magnetorheological fluid and control strategy based on force signal feedback for mirror milling[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2024, 212: 111309.

[10] Li X, Liu H, Liu K Z, et al. An improved method for exponential stability analysis of switched delay systems under constrained switching[J]. IEEE Transactions on Automatic Control, 2023, 69(5): 3411-3417.

作 者：劉海波

責(zé)任編輯：杜蔚杰

責(zé)任校對(duì)：張 強(qiáng)

審 核：張 彤

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JME學(xué)院是由《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》編輯部2018年創(chuàng)建，以關(guān)注、陪伴青年學(xué)者成長(zhǎng)為宗旨，努力探索學(xué)術(shù)傳播服務(wù)新模式。首任院長(zhǎng)是中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)監(jiān)事會(huì)監(jiān)事長(zhǎng)、《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》中英文兩刊主編宋天虎。

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