攻克機(jī)械故障難題科學(xué)把脈中國(guó)制造
——記重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、學(xué)術(shù)帶頭人邵毅敏

2019-12-31 05:43:20宋潔

科學(xué)中國(guó)人 2019年22期

宋潔

陳再剛博士（中）獲得中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)上銀優(yōu)秀機(jī)械博士論文獎(jiǎng)

近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的研發(fā)有了大幅度提升，朝著大型化、連續(xù)化、高速化、輕型化、集中化等方向發(fā)展。在這一發(fā)展背景下，機(jī)械設(shè)備提高了生產(chǎn)率，但是，其發(fā)生故障的概率和導(dǎo)致的損失卻越來越高。最近幾十年來由于機(jī)械設(shè)備故障導(dǎo)致的災(zāi)難性事件時(shí)有發(fā)生，造成的經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡和社會(huì)影響也是難以估量的，因此加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備故障診斷等領(lǐng)域的研究對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性不言而喻。

為了攻克機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域的諸多問題，重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、學(xué)術(shù)帶頭人邵毅敏教授在30余年的科研生涯中，一直沒有放棄在信號(hào)處理、噪聲分析與模式識(shí)別、設(shè)備故障診斷、智能化監(jiān)控與殘余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)等領(lǐng)域的探索，憑借扎實(shí)的科研基礎(chǔ)以及研究經(jīng)驗(yàn)，他主持了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)項(xiàng)目、國(guó)家“十一五”和“十二五”支撐計(jì)劃項(xiàng)目等120余項(xiàng)，領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)成功解決了多項(xiàng)國(guó)家重要工程的技術(shù)難題。

不忘初心，風(fēng)雨兼程研究路

既然選擇了遠(yuǎn)方，便只顧風(fēng)雨兼程。邵毅敏對(duì)于科學(xué)研究的一片赤誠(chéng)之心，從他的科研之路中我們可以深切感受到。

1981年，邵毅敏以優(yōu)異的成績(jī)考入北京鋼鐵學(xué)院（現(xiàn)北京科技大學(xué)），在這里展開了自己新的學(xué)習(xí)、探索生涯，并順利獲得了冶金機(jī)械專業(yè)的學(xué)士以及碩士學(xué)位。科學(xué)研究要與世界接軌，才能接收到最前沿的科研領(lǐng)域信息。為了能夠拓寬自己的科研視野，研究生畢業(yè)后的邵毅敏決心走出國(guó)門，前往日本群馬大學(xué)進(jìn)行研究學(xué)習(xí)，而這一去就是10年，在這10年的過程中，邵毅敏不僅獲得了生產(chǎn)工學(xué)專攻方向的博士學(xué)位還在群馬大學(xué)度過了7年的執(zhí)教生涯，這些經(jīng)歷，都匯聚成了邵毅敏科研人生的寶貴財(cái)富，讓他在軸承、齒輪、機(jī)械設(shè)備故障診斷以及提高機(jī)械產(chǎn)品可靠性方面打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)并積累了豐富的研究經(jīng)驗(yàn)。

時(shí)代在發(fā)展，中國(guó)也在以飛速發(fā)展的姿態(tài)向世界宣告自己的現(xiàn)代化進(jìn)程。在“中國(guó)制造2025”這一大背景之下，邵毅敏更深切地感受到自己科研工作的重要性所在。雖然在國(guó)外從事研究工作多年，但是他從未忘記自己的科研初衷——要為中國(guó)的科研事業(yè)貢獻(xiàn)自己的力量。2004年11月，在海外打拼10年的邵毅敏終于回到了祖國(guó)，來到了重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開展研究工作。

新的開始，新的挑戰(zhàn)。來到重慶大學(xué)以來，邵毅敏結(jié)合自己多年來在軸承、齒輪、機(jī)械設(shè)備故障診斷等領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn)，不斷探索實(shí)踐，近10年來取得了一系列代表性科研成果。

探索攻關(guān)，為機(jī)械行業(yè)提供技術(shù)支撐

科學(xué)研究需要肩負(fù)一定的社會(huì)責(zé)任和使命。機(jī)械設(shè)備問題充斥在各行各業(yè)之中，其所存在的隱患完全影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在邵毅敏看來，科學(xué)研究需建立在解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)之上，只有將理論與實(shí)踐相結(jié)合，才能真正有益于社會(huì)。

機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于航空、航天、能源、艦船、交通、化工、冶金等領(lǐng)域，是機(jī)器“心臟”的核心部件。在這一背景之下，發(fā)展并應(yīng)用先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷則顯得尤為重要。

團(tuán)隊(duì)成員業(yè)余爬山鍛煉

在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部激勵(lì)機(jī)理與動(dòng)力學(xué)特征分析理論研究中，邵毅敏團(tuán)隊(duì)就從解釋“Simth沖擊現(xiàn)象”的多界面非線性接觸動(dòng)力學(xué)建模入手，揭示了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)“剛度”與“誤差”相互作用的內(nèi)在機(jī)理與機(jī)制，構(gòu)建了廣義的解析嚙合剛度與軸承局部剛度模型，系統(tǒng)地建立了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)服役性能動(dòng)態(tài)檢測(cè)與“異常”特征自適應(yīng)提取理論，產(chǎn)生了廣泛的國(guó)際學(xué)術(shù)影響。

除此之外，面對(duì)裝備制造業(yè)異常特征信號(hào)的提取和處理技術(shù)這一亟待突破的技術(shù)瓶頸。邵毅敏團(tuán)隊(duì)還在基于異常特征智能辨識(shí)的復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品動(dòng)態(tài)服役支撐技術(shù)及應(yīng)用研究項(xiàng)目支撐下，創(chuàng)建了一套完整的機(jī)電產(chǎn)品異常振動(dòng)、磨損、破壞和斷裂等原因分析及整改的新方法，即“基于異常特征智能辨識(shí)的復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品動(dòng)態(tài)服役支撐系統(tǒng)”。

使命在肩，團(tuán)隊(duì)齊心創(chuàng)新篤行不停歇

科學(xué)研究需要不同科研思想的碰撞，更需要團(tuán)隊(duì)力量的匯集。在邵毅敏的科研之路中，他就有一群志同道合的伙伴。在大方向的引領(lǐng)下，他所在的機(jī)械設(shè)備故障診斷與振動(dòng)噪聲控制團(tuán)隊(duì)于2004年11月組建之初就瞄準(zhǔn)新產(chǎn)品研發(fā)、試制及運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵問題和學(xué)科前沿，開展機(jī)械裝備微型傳感感知、振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理等基礎(chǔ)科學(xué)問題與工程實(shí)際問題研究，設(shè)立了機(jī)械動(dòng)力學(xué)激勵(lì)機(jī)理與建模、振動(dòng)信號(hào)處理與應(yīng)用和虛擬樣機(jī)仿真與工程應(yīng)用3個(gè)研究方向，如今已走過15個(gè)年頭。

十幾年來，團(tuán)隊(duì)累計(jì)承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家重大科學(xué)儀器開發(fā)專項(xiàng)等國(guó)家及省部級(jí)和企業(yè)橫向項(xiàng)目120余項(xiàng)。在基礎(chǔ)研究方面，公開發(fā)表SCI/EI等高水平論文160余篇，其中具有代表性的20篇SCI論文被59個(gè)國(guó)家和地區(qū)的841個(gè)研究機(jī)構(gòu)及1556名學(xué)者在283種刊物上引用，產(chǎn)生了廣泛的國(guó)際和國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)影響。

在工程應(yīng)用方面，團(tuán)隊(duì)緊緊圍繞國(guó)家各大領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備問題，不斷攻關(guān)，先后為中國(guó)航天探月工程等重大工程、海軍、陸軍相關(guān)型號(hào)產(chǎn)品研發(fā)，以及冶金、軌道交通、汽車、通機(jī)等領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用中出現(xiàn)的工程技術(shù)難題做出了突出貢獻(xiàn)。申請(qǐng)和授權(quán)國(guó)家專利37項(xiàng)，獲重慶市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

結(jié)合實(shí)際，展開環(huán)保領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

環(huán)境與能源問題，關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，近些年來，逐漸成為遏制社會(huì)發(fā)展的主要因素。而這一領(lǐng)域也是邵毅敏及其科研團(tuán)隊(duì)所密切關(guān)注的。近10年來，他立足于國(guó)家能源以及環(huán)境現(xiàn)狀，開展科技創(chuàng)新以及產(chǎn)業(yè)化探索，并取得了一系列科研成果。

在國(guó)家藍(lán)天行動(dòng)計(jì)劃的號(hào)召以及清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)需求之下，邵毅敏團(tuán)隊(duì)圍繞冶金、建材、電力等行業(yè)煙塵排放控制的關(guān)鍵技術(shù)問題，與國(guó)內(nèi)知名環(huán)保企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和設(shè)備制造實(shí)力強(qiáng)大的四家單位組成產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合攻關(guān)課題組，在電除塵選型匹配方法、電場(chǎng)及電暈布置技術(shù)、二次揚(yáng)塵控制方法、電除塵制造工藝等方面取得重大突破，獲得國(guó)家專利7項(xiàng)，形成與成果相關(guān)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)9項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文4篇在項(xiàng)目技術(shù)的支撐下，他們開發(fā)了處理煙氣量從10萬到500萬立方米的系列化產(chǎn)品，在方大特鋼、重鋼、南京國(guó)電、沙鋼等企業(yè)應(yīng)用70套。產(chǎn)品與總承包單位出口到馬來西亞、印尼等國(guó)家，近三年銷售收入6.0078億元，利潤(rùn)3048萬元；成果促進(jìn)了行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、設(shè)備的升級(jí)發(fā)展，相關(guān)成果還獲得了2017年度重慶市科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。

砥礪前行，合作交流創(chuàng)新不倦

在機(jī)械設(shè)備故障診斷與振動(dòng)噪聲控制研究上，邵毅敏團(tuán)隊(duì)始終將科研視野放眼世界、緊跟國(guó)際前沿，積極投身于國(guó)際交流與合作中。多年來，他們積極參加MFPT、ASME、VDI、COMANDEM、D A M A S等本領(lǐng)域重要國(guó)際會(huì)議，并與美國(guó)密西根大學(xué)、馬里蘭大學(xué)、俄亥俄州立大學(xué)、弗吉尼亞理工大學(xué)、辛辛那提大學(xué)等保持著良好的合作關(guān)系。在人才培養(yǎng)方面，他們成功培養(yǎng)全日制博士生15人，全日制碩士生67名，為領(lǐng)域內(nèi)輸送了一大批新鮮科研血液。