研究所簡介
科研團隊
總體定位及方向
科研成果
數據分析與工業軟件研究所依托于華中科技大學、智能制造裝備與技術全國重點實驗室等國家級科研平臺,聚焦 “物理原生 AI” 技術體系構建,是工業具身智能領域集 “核心技術研發-工業軟件孵化-產業場景落地”于一體的研發團隊,為高端制造企業提供全生命周期智能化解決方案。
團隊以 “物理原生 AI” 為核心技術方向,突破傳統數據驅動 AI 的 “黑箱局限”,構建 “物理機理建模 + 多模態數據融合 + 智能決策執行” 的工業具身智能系統架構,解決工業場景數據稀疏、模型不可解釋等痛點。主要技術優勢包含:1、物理原生工業具身智能系統:融合剛體動力學、熱力學等物理先驗知識與機器學習算法,開發 “感知-決策-執行” 閉環系統,可適配研發仿真、加工控制、設備運維等多場景需求;2、全生命周期工業軟件矩陣:涵蓋研發階段的 “逆向機理建模平臺”、加工階段的 “多參數智能調控系統”、運維階段的 “設備健康評估套件” 及知識服務階段的 “工業知識圖譜引擎”,形成覆蓋智能制造全流程的軟件產品體系;3、場景化智能解決方案:針對航空航天、船舶海工等領域的復雜需求,開發專用智能模塊,如大型構件加工變形預測系統、核心設備剩余壽命預測工具等。
近年主持或參與國家科技重大專項、基金委重大研究計劃、主持科技部重點研發計劃等國家級10余項,企業項目80余項,授權國家發明專利40余件。服務客戶涵蓋航空航天、船舶、軌道交通、能源、通信等關鍵領域的國內龍頭企業,包括中航工業、中船集團、中國中車、中核集團、中天科技等,為其提供定制化智能化解決方案。
團隊核心成員來自劍橋大學、華中科技大學、清華大學、上海交通大學等國內外名校,其中教授、高級工程師 10 余人,碩博工程師 50 余人.團隊兼具工業物理建模、AI 算法研發、工業軟件工程化能力,形成 “學術引領 + 技術落地” 的復合型人才梯隊。
首席科學家:
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袁燁,華中科技大學人工智能與自動化學院教授、博導,國家特聘專家。2008年獲得上海交通大學學士學位,2009和2012年分別在劍橋大學獲得碩士,博士學位,2012至2016年分任劍橋大學博士后、達爾文學院Fellow、加州大學伯克利分校博士后。從事物理AI系統建模優化理論及其在工程應用的研究,主持國家自然科學基金青A,重大研究計劃(重點項目、集成項目課題)、科技部重點研發計劃課題等國家級項目。以第一作者或者通信作者發表Nature Machine Intelligence等期刊論文50余篇。牽頭獲得2022年湖北省自然科學一等獎、2020年華科重大學術進展、2020年IEEE信息物理系統技術委員會青年科學家提名獎、華科"青年五四獎章"(抗疫類)等獎勵。 |
所長:
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張永 教授/博導、武漢市“黃鶴英才”、華中科技大學人工智能與自動化學院博士、英國布魯奈爾大學訪問學者。中國自動化學會故障診斷與安全性專業委員會委員、大數據專委會委員、湖北省自動化學會理事。近20年主要從事裝備智能運維和大模型知識服務研發和實踐,在IEEE Trans.、中國科學、自動化學報等人工智能領域的一流期刊上發表科技論文80 余篇,授權國家發明專利20余項,主持3項國家自然科學基金項目,榮獲2023年商業聯合聯合會科技進步一等獎(排名第一),研發成果形成了智能裝備和工業軟件,廣泛應用在航空、船舶、智能制造等場景。 |
副所長:
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金駿陽,劍橋大學博士,工業人工智能領域 “物理原生 AI” 方向的青年科學家,在Automatica等期刊發表論文10余篇,授權發明專欄10余項。最近10年來,聚焦物理原生 AI、工業智能預測與優化、設備健康管理(PHM)、工業知識圖譜構建技術研發及產業化。 |
圍繞智能制造各環節需求,開發模塊化、可定制的工業軟件矩陣,形成從研發到服務的全流程工具鏈。
1、研發階段:逆向機理建模與仿真平臺
開發工業產品逆向建模軟件,支持從物理樣機到數字模型的快速轉化,結合仿真算法預測產品性能,縮短新品研發周期。構建工藝仿真優化軟件,針對高溫擠推、焊接、鍛造等復雜工藝,模擬不同參數下的生產過程,輸出最優工藝方案。
2、加工階段:多參數智能調控與質量監控系統
研發加工過程智能控制軟件,實時采集溫度、壓力、變形量等數據,動態調整設備運行參數,保障產品一致性,降低缺陷率。開發在線質量檢測軟件,融合視覺、超聲等多模態檢測數據,實現加工缺陷的實時識別與根源追溯。
3、運維階段:設備健康評估與預測性維護套件
開發設備健康管理軟件,基于傳感器數據與機理模型,實現設備剩余壽命預測、故障預警與維護方案自動生成。構建備件庫存優化軟件,結合設備運維數據與生產計劃,動態調整備件庫存水平,降低運維成本。
4、知識服務階段:工業知識圖譜與智能問答系統
構建工業知識圖譜,整合工藝手冊、故障案例、學術論文等碎片化知識,實現知識的結構化存儲與關聯檢索。研發自然語言交互的智能問答系統,為企業提供工藝咨詢、故障診斷、合規查詢等知識服務,降低對資深專家的依賴。
成果一:高溫擠推軟硬一體化智能控制系統
高溫擠推是金屬塑性加工的關鍵工藝,廣泛應用于航空航天、軍工、汽車、軌道交通等高端制造領域,其以高溫環境下的模具壓力迫使金屬坯料塑性變形,獲得目標形狀與性能。但受工藝復雜性、工況波動性、人工依賴性等因素影響,傳統高溫擠推工序存在產品質量穩定性差、生產效率低、工藝調試周期長、資源消耗大、人工依賴性強等痛點。
數據分析與工業軟件團隊面向光纖高溫推擠工序“外徑易突變、人工盯盤強依賴、控制滯后”的現場痛點,構建了“預測模型 + 模型預測控制”的一體化智能控制方案,將傳統“超限報警—人工補救”的被動模式升級為“趨勢預測—提前干預”的主動控制。關鍵技術通過本地化高頻數采與PLC寄存器統一映射,穩定實現10Hz高保真數據獲取,解決云端讀取1Hz、易丟包導致的“質與速”瓶頸,為閉環控制提供低延遲“感知神經”;采用深度學習技術進行時序預測建模,并在MPC框架下在線求解最優牽引/推擠速度控制量,實現對模口外徑波動的滾動預測與約束優化控制。
團隊將智能控制能力內嵌封裝為“開物”工業智能控制器,實現與推擠主機控制程序的穩定集成與一鍵切換,兼顧控制精度與現場可用性。該方案具備多產線復用與產品適配能力,以穩定的數據采集為底座、預測控制為核心,減少對“老師傅經驗”的單點依賴,提升質量一致性與生產魯棒性。該解決方案有望在航空航天/軍工領域的高精度難變形材料構件制造、汽車領域的輕量化結構件批量生產、船舶/海洋工程領域的大型厚壁構件成型等場景推廣應用。

成果二:工業大模型智能體知識服務系統
工業大模型智能體解決方案是工業大模型(領域知識與數據驅動)與智能體架構(感知-決策-執行-反饋閉環) 的融合體,具備自主理解工業場景、跨模態數據分析、動態決策優化、自主執行任務的核心能力,區別于傳統工業軟件的 “規則驅動” 和普通 AI 模型的 “單點任務” 局限。該系統打通 “數據-知識-決策-執行”的全鏈路壁壘,賦能研發、生產、運維等核心環節,應用領域覆蓋航空航天、軍工、汽車、裝備制造等工藝復雜、數據異構、需求嚴苛的行業。
自2017年以來,數據分析與工業軟件團隊深耕工業人工智能、數字孿生、大模型和知識服務領域,開發了AI專用算子庫“元理”“天工”,支持智能設計、生產智能調控和智能運維等場景。自2024年以來,團隊研發工業大模型智能體應用底層框架,并應用到裝備智能運維、工控代碼生成、工業系統調控和裝備使用模擬訓練等場景。工控代碼輔助生成場景,系統引入“工業代碼垂域大模型”,可理解開發者意圖,輔助生成標準化控制邏輯代碼,大幅降低編程門檻,減少人為錯誤,顯著提升開發效率與質量。設備智能運維場景,系統依托“健康評估模型”“故障診斷模型”及“長記憶”機制,實時分析運行數據預測潛在風險,故障發生時快速調取維修案例定位根因,實現從“救火式維修”到“預測性維護”的跨越。系統智能監測與控制場景,系統構建智能監控中心,通過“異常檢測”“趨勢預測”模型捕捉艦船等狀態波動,借助智能體流程引擎實現精準邊界管控,確保高價值裝備安全高效運行。裝備使用智能訓練場景,系統利用“裝備導師垂域大模型”打造虛擬化訓練環境,新員工可通過自然語言交互模擬極端工況操作,以“數字孿生”式訓練保護物理設備,加速技能轉化,解決人才培養周期長的痛點。該解決方案已在中車、中船和中核等場景應用,在高端裝備制造、流程工業、軍工航空、能源電力等知識密集型行業等具有較高的推廣價值。




