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本項目提供壓縮機全生命周期管理系統，建立模塊化、集成化數據環境，面向于往復壓縮機、隔膜壓縮機，服務于石油化工、加氫站、儲氣庫、船舶動力等行業主要包括： 設計規劃階段——壓縮機整體方案設計，壓縮機結構形式設計，核心部件材料遴選分析，啟/停流程設計，安全控制策略設計等； 運行工作階段——壓縮機運行數據實時采集、遠程動態展示，核心部件狀態監測與故障診斷，監測診斷一體式/分體式硬件與軟件系統開發； 檢修維護階段——零部件維修預警、壽命預測，可視化維修方案、維修模型、維修視頻，壓縮機及其輔助系統、零備件信息數字化管理平臺。 關鍵技術一：壓縮機性能計算技術與選型設計技術 基于 Windows 平臺，遵循結構化、模塊化原則，采用 QT 框架、C++語言編制交互設計軟件，可實現往復壓縮機物性計算、熱力計算、動力計算、設計校核復算、平衡計算、產品系列化自動匹配、多工況計算七項功能于一體，可實現往復壓縮機機組設計計算、選型、零部件管理一體化功能。現階段已授權發明專利 1 項，軟件著作權 1 項。 關鍵技術二：壓縮機狀態監測與故障診斷技術及設備 針對壓縮機核心零部件構建相應狀態監測方案與故障診斷方法，包括：①集成氣缸內熱力過程特征和閥片聲發射信號的診斷方法，基于氣閥聲發射信號獲得氣閥故障的特征參數和反映故障程度的量化指標，診斷不同類型氣閥故障；②基于活塞桿應變重構 pV 圖方法的往復壓縮機氣閥無損故障診斷方法，基于活塞桿應變重構壓力-容積圖（p-V圖）的無損監測方法，為傳統侵入式方法破壞氣缸完整性帶來安全隱患的問題提供解決方案；③十字頭銷磨損、活塞桿松動的故障診斷方法，對不同程度十字頭銷磨損、活塞桿松動故障進行模擬試驗，對比時頻域分析研究十字頭銷磨損、活塞桿松動的故障機理、聲發射信號和振動信號特征，提取故障特征識別故障程度；④基于壓縮機內油-氣壓力“伴隨”關系，國內外首次提出了集成聲發射與油-氣壓無損監測的隔膜壓縮機狀態監測新方法，進一步根據油-氣壓力“伴隨”關系的失調追溯故障根源；⑤基于增量式編碼器的往復壓縮機軸系扭振測試方法，基于增量式編碼器構建了往復式壓縮機扭振測試系統，為傳統方法在現場實際應用時難于實施提出解決方案；⑥壓縮機氣流脈動和振動模態分析技術，隔振結構設計、管路結構設計，提供機組振動測試、診斷以及改進方案。 本項關鍵技術現階段已授權國內發明專利 4 項，申請國際專利 2 項、國內發明專利10 項；應用于中海油海洋平臺天然氣壓縮機；開發壓縮機故障診斷儀，已在某加氫站壓縮機調試中成功檢測出氣閥泄漏、膜片運動失效、活塞環磨損、溢油閥閥芯磨損等嚴重故障。 關鍵技術三：壓縮機數據共享與健康管理云平臺 構建壓縮機及其輔助系統、零備件信息數字化管理平臺；構建壓縮機熱力-動力-應力-壽命分析模塊，集成監測數據評價機組運行狀態；基于故障診斷技術，建立機組現場監測數據與健康/故障狀態信息實時共享平臺，打破機組現場與遠程管理者之間的技術壁壘；實現壓縮機核心部件維修預警、壽命預測，交互 GUI 界面集成可視化壓縮機維修維保手冊、指導視頻、三維模型；壓縮機全生命周期管理，顯著提高運維效率和管理水平。

本項目團隊依靠在壓縮機領域的深厚基礎，歷時數年，解決了加氫站壓縮機多場耦合工作過程、典型故障失效機理等關鍵科學問題，突破了增壓過程無損重構方法、多維信號多向診斷機制等關鍵技術，研發了加氫站壓縮機全生命周期健康管理系統、便攜式故障診斷儀等核心產品，攻克了傳統監測方法在高壓氫環境下無法應用的難題。 一、項目進展 創意計劃階段 二、負責人及成員 姓名 學院/所學專業 入學/畢業時間 李雪瑩 能源與動力工程/動力工程及工程熱物理 2020年9月 計澤灝 能源與動力工程/動力工程 2020年9月 任鵬 能源與動力工程/動力工程及工程熱物理 2020年9月 三、指導教師 姓名 學院/所學專業 職務/職稱 研究方向 彭學院 能源與動力工程/壓縮機工程系 教授 加氫站壓縮機及其關鍵技術 賈曉晗 能源與動力工程/壓縮機工程系 教授 加氫站壓縮機及其關鍵技術 陳立斌 創新創業學院 副院長 四、項目簡介 在能源安全和“雙碳”戰略目標的雙重背景下，黨中央明確提出，為加快能源清潔化、智能化和電動化轉型，“十四五”將推動構建以可再生能源為主體的能源體系，氫能成為當前能源技術創新的熱點領域。加氫站作為氫能供應體系的重要組成部分和交通用氫能的關鍵基礎設施。 本項目團隊依靠在壓縮機領域的深厚基礎，歷時數年，解決了加氫站壓縮機多場耦合工作過程、典型故障失效機理等關鍵科學問題，突破了增壓過程無損重構方法、多維信號多向診斷機制等關鍵技術，研發了加氫站壓縮機全生命周期健康管理系統、便攜式故障診斷儀等核心產品，攻克了傳統監測方法在高壓氫環境下無法應用的難題。不但為加氫站了提供多種增壓設備故障診斷與健康管理的解決方案，更大幅度簡化了增壓設備監測診斷步驟和流程，縮短了人工巡檢的時間成本，充分提高加氫站運行效率。 作為“科技冬奧”的重要環節，已經實現國內首套加氫站隔膜壓縮機健康管理系統的設計、安裝和調試工作，在冬奧會加氫站中完成服役； 便攜式故障診斷儀多次在加氫站、壓縮機廠、研究所使用，準確診斷故障；往復壓縮機全生命周期健康管理系統應用于新疆油田呼圖壁儲氣庫（中國最大天然氣儲氣庫），完成線上測試。

數控刀具全壽命周期管理系統針對目前數字化車間/生產線建設中刀 具追蹤與管理的需求，針對刀具標識與信息追蹤方面存在的難點與問題， 釆用直接標刻與二維條碼技術，實現了刀具的直接標識以及惡劣環境因素 影響下的刀具識讀可靠性，并結合DNC、數控系統對生產加工過程中的刀 具進行信息釆集與追蹤。 該軟件系統包括刀具入庫、現場追蹤直到報廢的全生命周期的追蹤與 管理，并在此基礎上實現刀具的壽命統計，進

數字化維修技術支持系統以交互式電子技術手冊(IETM)、故障樹分析工具(FTA)為基礎，采用c/s、B/S混合架構，實現對大型復雜裝備使用過程的結構拆解、故障分析、維修維護、操作培訓等業務的技術支持和授權控制。

本項目從全壽命周期角度出發，建立了具有鮮明特色和創新性的復雜系統全壽命周期的可靠性新理論和新方法。主要發現點有：(1) 揭示了可靠性、維修和保修決策在復雜系統全壽命周期可靠性優化中的關聯機制，在國際上首次提出了集可靠性、維修和保修決策于一體的復雜系統可靠性優化和決策新方法。(2) 率先建立了單調關聯系統的Posbist 故障樹模型，創新性地提出了基于模糊貝葉斯的復雜系統可靠性評估新方法。(3) 闡明了復雜系統在全壽命周期內性能退化、損傷累積等復雜規律，提出了

可以量產/n該項目應用于現代農業的母豬養殖及飼料領域。1.建立評價影響母豬繁殖性能因素的大數據分析技術，利用該技術評價了營養調控技術的 效果。2.建立了利用日糧纖維調控母豬全繁殖周期采食量的營養調控技 術。闡明了可溶性纖維通過高水合特性和快速發酵特性，增加母豬飽感， 控制妊娠期母豬采食量的機制；以及通過快速發酵產酸和對腸道微生物 菌群的調控，降低了機體的氧化應激狀態，增加了胰島素敏感性，從而 提高泌乳期采食量的機制。3.利用協同增效原理，研發了新型母豬日糧 專用纖維原料。該原料能替代魔

通過該項目的實施與應用，實現公司銷售、設計、生產及管理等信息的集成與共享，實現全生命周期的產品數字化設計、制造管理,實現大批量定制的產品數字化配置設計管理，同時優化產品族結構，實現基于二維圖紙和三維模型相結合的產品設計制造和管理，提高產品設計、制造與管理效率，縮短產品設計周期，增強公司的綜合競爭能力。 目前已完成平臺原型系統的開發，成功在國內多家制造型企業進行應用實施。 可提高企業產品設計制造效率，使產品設計、生產周期縮短為原來的70%，客戶需求的響應周期縮短為原來的60%；系統運行穩定、可靠，在技術上達到國內領先水平。

可以量產/n該項目應用于現代農業的母豬養殖及飼料領域。1.建立了評價影響母豬繁殖性能因素的大數據分析技術，利用該技術評價了營養調控技術的效果。2.建立了利用日糧纖維調控母豬全繁殖周期采食量的營養調控技術。闡明了可溶性纖維通過高水合特性和快速發酵特性，增加母豬飽感，控制妊娠期母豬采食量的機制；以及通過快速發酵產酸和對腸道微生物菌群的調控，降低了機體的氧化應激狀態，增加了胰島素敏感性，從而提高泌乳期采食量的機制。3.利用協同增效原理，研發了新型母豬日糧專用纖維原料。該原料能替代魔芋粉發揮調控母豬全繁殖周期采食量的作用，并具有資源充足、價格低廉的優點。。實現母豬泌乳期采食量平均提高13%，達到7kg以上；仔豬25日齡斷奶窩重平均提高10kg以上，達到75kg以上；仔豬25日齡斷奶個體重提高了0.6kg，達到7.5kg以上；PSY達到24頭以上；母豬年淘汰率下降到33.96%。

自疫情發生以來，對于勞動密集型的制造業企業來說，盡可能減少工人聚集和交叉接觸成為企業復工復產的重要保障。但在生產經營活動中，必要的溝通、協同、信息互通和反饋指導不可避免，這其中涉及了離散制造的多個部門（銷售、采購、計劃、生產、倉庫、財務等）、多個生產工序以及多個工種。北大信息技術高等研究院智能工廠實驗室利用工業領域企業級數據中臺的優勢，全面整合企業生產經營環節的關鍵數據，并利用數據智能對齊、行業知識圖譜等關鍵技術，實現面向制造業的全流程可溯源的透明管控線上生產鏈，迅速幫助企業集中獲得每一個線下關鍵生產環節的實時進度，并且能夠細化到訂單、生產設備、運行情況等細節，同時根據挖掘算法提供有效的智能輔助決策建議，在高效保障生產經營管控的同時，最大化地減少不必要的人員聚集，實現數據中臺的指揮室作用，快速實現復工復產，有效提升生產效能。 擬解決的核心問題： 1、無法在生產環境外遠程下單，下單效率低； 2、工廠遠程管控困難，無法掌握訂單的詳細生產進度，并預測交期，難以面向JIT及時交貨； 3、對生產缺少全維度統計掌握，需要跨系統反復查詢； 4、在線實時分析困難，缺少必要的預測輔助參考； 5、生產環節無法自下而上進行反饋； 6、多源異構數據融合困難； 7、缺少人工智能的輔助決策。 預期實施效果： 1、移動端遠程下單，基于混合云架構，實現內外網數據互通； 2、移動端跟單進度，多源異構數據融合，實現生產環節全流程線上實時可見； 3、生產數據實時監控，關鍵指標實時匯總，實現工作進度量化可見； 4、形成線上閉環數據看板，在線輔助指導生產經營； 5、沉淀大數據資產，形成工業領域企業級數據中臺； 6、實現訂單生產智能逾期預警、訂單銷量智能預測、原材料動態庫存優化。

結構材料輕量化是目前國民經濟、國家重大需求的重大挑戰，材料結構功能一體是新材料的重要發展方向。 輕質高強泡沫鋁合金復合夾芯板以超輕質的泡沫鋁合金為芯層，與鋁合金面板實現冶金結合，具有比重小，高剛度，高阻尼減振，高能量吸收的特點，同時實現與阻燃、電磁屏蔽功能兼容性，在先進交通、航空航天領域具有廣泛的應用前景。通過可調控的芯層泡沫鋁合金孔結構，復合夾芯板的實現了同等質量鋼板6倍的高剛度，同時比重僅與水接近，該成果已經應用于我國重要裝備制造。