開欄的話
1月10日，省委、省政府在鄭州隆重舉行河南省科學技術獎勵大會，表彰為我省科技事業發展作出突出貢獻的科技工作者。勇闖「無人區」、能打硬仗的河南科技「尖兵」都有誰？獲獎計畫取得了哪些突破？本報即日起推出「走近河南科技‘尖兵’」系列報道，展示科研工作者的風采、作為，看河南怎樣依靠科技創新塑造發展新優勢，堅定走好創新驅動高品質發展「華山一條路」。
「科技自立自強不是關起門來搞研究，一定要面向世界科技前沿、面向國家重大需求，透過與企業攜手，讓科研成果走出實驗室，走向生產線。」
□本報記者 馮軍福
一套價值千萬元的高端裝備，設計制造出來就能正常使用嗎？這個問題長期困擾著企業和科研人員，制約著中國制造技術變革和高端裝備制造。
比如中信重工的大型立式磨機等裝備，每台套價格高達千萬元甚至上億元，不僅成本高，而且機型結構復雜，由上萬個零部件組成，執行過程中需要上百個監控操作點，還面臨強震動、高粉塵等惡劣多變的環境。
「這些高端裝置生產出來後一旦不能使用或執行中出現問題，損失不可估量。」1月12日，剛剛榮獲2023年度河南省技術發明獎唯一一等獎的計畫團隊負責人、鄭州輕工業大學機電工程學院院長李浩接受記者采訪時說，智慧制造是實施制造強國戰略的主攻方向，工業軟體作為智慧制造的關鍵支撐和關鍵環節，急需實作核心技術突破與自主可控。
「國家需要，我們就要去做!」為此，李浩和他的科研團隊聯合廣東工業大學、北京航空航天大學等高校數位孿生核心團隊，與中信重工、鄭州恒達智控等企業開展了長達8年的產學研合作，研發出了國際領先的制造裝備數位孿生系統。
什麽是數位孿生？李浩首先從一部電影談起。
科幻電影【流浪地球2】中，劉德華飾演的科技工程師圖恒宇，因車禍意外失去了女兒「丫丫」，從此他開始研究「數位生命計劃」，試圖用機器來儲存「丫丫」的感知和記憶，實作虛實對映。
「虛實對映是數位孿生技術的一大特征。」李浩解釋，智慧制造中的數位孿生，就是將現實中的物理世界和虛擬中的數位世界無縫連線，使得真實場景中產品的設計、制造、服務等全生命周期環節，在虛擬系統中得到全尺寸還原。
「通俗地講，就是為高端裝備量身客製了一個虛擬的‘孿生兄弟’。一台機器裝置狀況如何，可以透過數位世界清晰感知，就像照鏡子一樣。」李浩說，「全尺寸還原」能夠帶來諸多好處，例如在產品設計過程中，如果直接從圖紙開始設計，會有不少設計風險，從而增加成本，但使用數位孿生技術就可以在電腦中還原產品的預期效果，減少在設計上的失誤和成本。
更重要的是，數位孿生技術還能夠實作人機互動，解決「人—機—環境」共融下的即時協同安全控制、節能調控最佳化等難題，從而做出更加精準的預測和決策，廣泛套用於水泥、礦山、建材、冶金等領域。
「過去管理一座礦山，需要大量人力。如今，利用數位孿生技術進行場景建模，兩三個工作人員便可掌握整個礦區井下裝置及人員狀態。」站在河南省機械裝備智慧制造重點實驗室的數位孿生視覺化管控平台前，團隊成員、副教授王昊琪說。
王昊琪告訴記者，「虛擬礦山」透過數據整合，以直觀的三維視覺化界面與真實礦區環境建立互動，從而感知礦區的真實情況。同時，智慧排程系統還可提供三維空間分析功能，如土方量計算，透過模型計算後可制定最佳化排程方案並向生產系統下達指令，實作「按需供應、動態調整」。
「人—機—環境」共融的高端裝備數位孿生關鍵技術與套用，不僅讓企業的監管水平有了質的提升，還有效推動了「智」造升級。
團隊成員、副教授文笑雨介紹，團隊還與中國商飛上海飛機制造有限公司聯合成立了大飛機數位孿生裝配研究組，基於一系列數位孿生技術新成果，有望提升測量精度和裝配效率，最終為國產大飛機的大批次生產作出貢獻。
「融合」，不僅是數位孿生技術的內在要求，也是這支團隊的鮮明特色。李浩介紹，目前，團隊已經成立了10多個動態跨學科計畫研究小組，成員既有高校老師、研究生，也有企業骨幹技術人員，同時還會集了不少來自電氣、軟體、電子資訊、材料等專業的交叉學科人才。
「科技自立自強不是關起門來搞研究，一定要面向世界科技前沿、面向國家重大需求，透過與企業攜手，讓科研成果走出實驗室，走向生產線。」屢獲殊榮的李浩，感覺肩上的擔子沈甸甸。
