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副教授

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机械与车辆学院制造工程系数字化制造研究所

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王爱民：1971年生，工学博士，副教授，博士生导师，于2003年获得清华大学机械制造及自动化专业工学博士学位，2005年从清华大学国家CIMS工程技术研究中心博士后出站，随后在北京理工大学数字化制造研究所工作至今，2013-2021年任北京理工大学数字化制造研究所所长。长期从事智能制造领域相关的计划排产与动态调度、可重构制造、制造执行系统、电弧增材制造、薄壁件加工变形控制（工艺数字孪生）、工业机器人智能集成等方面的研究，先后承担自然科学基金、国防基础科研项目、总装预先研究项目以及企业合作项目等五十余项。以第一作者或通讯作者发表SCI/EI检索论文150余篇。获得国防科学技术进步二等奖2次/三等奖2次、电子学会科技进步二等奖1项、机械工业科技进步二等奖1项，出版专著《制造执行系统（MES）实现原理与技术》1本，独立主编《制造系统工程》等教材2本，授权国家发明专利9件，获得软件著作权20余项。

研究方向

（1）能制造执行系统（含计划排产与动态调度）

针对多品种、变批量、产研并重、混线生产的实际特点，面向加工/钣焊/电装/装配等传统离散型制造车间、SMT等自动化类型生产线、以舰船/卫星/导弹/车辆为代表等大型产品类型建造车间等，开展快速响应制造执行系统的研究，开发软件系统并进行实施应用。同时，结合智能制造的CPS思想，开展工业互联网（RFID及传感）、DNC、MDC、组态控制等方面的研究，实现软件与硬件深度融合，形成一体化信息-物理控制机制。后续发展将引入并探索大数据、人工智能、数字孪生等在智能生产过程管控的作用，深入利用工业互联网先进技术，发展管理与工艺、制造与自动化等融合运行的新理论，研制服务化互联的智能制造执行系统及装置

针对复杂、动态生产环境下的车间作业调度技术进行研究，包括自动调度、人机交互调整、动态调度等技术，解决多关联约束下的自动排产、发挥调度人员经验的手工调整等问题，实现智能生产环境下的基于服务化、实时性的自动、优化作业排产，并能够始终与实际生产保持一致和具有指导性。在高级计划排产方面，后续将持续发展基于多智能体的第四代以及基于人工智能的第五代APS系统，实现智能制造核心工业软件的自主可控发展。

（2）面向薄壁件加工变形控制的自适应加工（工艺数字孪生）

针对航空航天等大量、普遍存在的薄壁件加工变形控制问题，开展面向薄壁件加工变形控制的自适应加工机理、技术及装置的研究。一是以减少薄壁件加工变形的发生为目标，开展贯穿零件铸造/锻造/热处理/时效/切削加工的仿真分析、振动时效/超声去应力技术及装置、薄壁件结构-刚度分析、薄壁件精度-变形分析等研究，建立面向薄壁件加工工艺参数优化的专家推理系统，形成主轴功率/扭矩传感-推理计算（加工变形知识判断）-数控控制（进给和切深调整）-自适应循环控制的自适应加工控制思路；二是以变形发生后的补偿控制为目标，开展在线/在机加工变形数据采集、点云数据重构与配准算法、图形化补偿分析软件开发、加工变形偏差分析、自动加工补偿设置与执行等技术研究，形成3D测量（接触或非接触）-3D比较（公称模型与实际模型）-推理计算（加工余量、尺寸分配、误差补偿）-数控控制（进给和切深调整）-自适应循环控制的加工变形补偿控制思路。综合上述，结合在线加工变形数据采集及机床数控系统的集成控制技术，研发自适应加工控制装置，并面向工程实际开展应用。后续发展基于数字化、智能化和网络化的工艺机理建模仿真及数字孪生的研究，发展军工关键工艺环节的自适应控形与控性智能加工技术、软件系统和装置，推动军工核心工艺能力水平的提升。

（3）超声振动加工装置及系统（特种技工）

超声振动加工是当前面向硬脆高效、精密加工的首选方式，在航空、航天等领域具有广泛的应用。本课题组系统开展了超声发生电源、换能器、变幅杆等装置研究与工艺试验方面的研究，具有良好的基础，后续将在装置的小型化、精密化、工程化方向进行拓展，加强超声振动加工数字化自适应控制水平，提升超声振动表面强化、激光增材内腔附加超声的磨粒射流加工等技术及其数字化工艺控制能力，为军工装备研制提供专用机床和机器人等装置。

（4）工业机器人智能应用装置及系统（智能装置）

结合工业机器人在工业现场场景的智能应用需求，开展了：机器人划线，涉及到三维工件扫描、点云重构、余量优化与配准分析、机器人末端执行器、自动执行等）、自适应焊接（根据工件在二维和三维的偏差实现自适应调整，涉及到机器人的智能应用）等方向均已经开展了相应的工作。目前正在结合大数据及人工智能等算法，开展智能工业机器人应用方向的系统及装置研究，包括基于机器视觉和人工智能算法的微小元器件计数、基于视觉的机器人识别/抓取/测试集成应用技术、基于数据重构的机器人打磨等。

代表性论文及研究项目

代表论文:

1 An online surface height measurement method for GTAW-based additive manufacturing，DOI: 10.1007/s40194-019-00813-1，WELDING IN THE WORLD 卷: 64 期: 1 页: 11-20，ISSN: 0043-2288，SCI:1.589，2020.01，重要期刊

2 A sequential path-planning methodology for wire and arc additive manufacturing based on a water-pouring rule，DOI: 10.1007/s00170-019-03706-1，INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY 卷: 103 期: 9-12 页: 3813-3830 ISSN:0268-3728, SCI:2.633，2019.08，重要期刊

3 Process stability for GTAW-based additive manufacturing，DOI: 10.1108/RPJ-02-2018-0046，RAPID PROTOTYPING JOURNAL 卷: 25 期: 5 页: 809-819，ISSN: 1355-2546 , SCI:2.801，2019.06，顶级期刊

4 Study on the deposition accuracy of omni-directional GTAW-based additive manufacturing，DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2020.116649， JOURNAL OF MATERIALS PROCESSING TECHNOLOGY， ISN: 0924-0136，SCI: 4.799，2020.08，顶级期刊

5 Spatial scheduling for irregularly shaped blocks in shipbuilding，DOI：10.1016/j.cie.2020.106985，Computers and Industrial Engineering，ISSN: 0360-8352 ，SCI: 5.4314，2021.02，顶级期刊

研究项目：（2019-2021）

成果及荣誉

1 基于智能排产适应多业务场景的制造执行系统，机械工业科学技术奖，二等，2021；

2 复杂电子组件智能制造关键技术研发及应用，电子学会科技进步奖，二等，2020；

3 相控阵雷达微波组件多型号混线生产智能管控技术及应用，中国雷达行业协会科技进步奖，三等，2020；

4 曲面分段建造业务流程建模与仿真优化，中华人民共和国工业和信息化部, 国防科学技术进步奖，二等，2014；

5 有源相控阵雷达快速响应研制系统，中华人民共和国工业和信息化部，国防科学技术进步奖，三等， 2011；

6 生产系统可重构关键技术研究，中华人民共和国国防科学技术工业委员会,国防科学技术进步奖，三等， 2007；

7 基于精度、物性和流程的虚拟装配技术研究及应用，中华人民共和国工业和信息化部，国防科学技术进步奖，二等，2010；

社会职务

（1）机械工程学会高级会员、国家自然基金项目同行评议专家、中国航天科工集团计算机集成制造工艺分中心专家。

（2）《机械工程学报》英文版和中文版、《北京理工大学学报》、《计算机集成制造系统》、《Internationale Journal of Production Research》、《Welding in the World》等期刊的审稿专家；

（3）泰山学院客座教授；

（4）国防科工局国防基础科研十三五系列规划与指南论证、项目评审、验收专家。

（5）智能制造领域eworks培训专家、航空301融融网首席专家、中科宇能科技发展有限公司技术顾问。