多控专利在工业控制领域的应用前景

发明

在现代工业生产场景中,随着工业4.0理念的深入推进,传统的单设备独立控制模式正逐渐被多系统协同联动的需求所取代,这种转变使得能够实现多目标、多维度协同控制的技术成为提升生产效率的关键,而多控专利正是支撑这一技术突破的核心知识产权载体。国家知识产权局发布的《2023年中国知识产权发展状况报告》显示,2023年我国工业控制领域专利申请量达12.6万件,同比增长18.3%,其中涉及多设备协同控制、多参数动态调节的多控技术相关专利占比达32.7%,较2020年提升11.2个百分点,这一数据直观反映出多控专利在工业控制领域的技术价值正被快速释放。

从具体应用场景来看,智能工厂的柔性生产系统是多控专利落地的典型领域。在传统生产线中,设备控制往往依赖单一可编程逻辑控制器(一种工业常用的控制设备),当生产任务切换时,需要人工重新配置参数,导致停机时间较长。而通过多控专利技术,可实现对生产线中机器人、传送带、检测设备等多类型设备的集中动态调度——例如某汽车制造企业基于自主研发的“多轴机器人协同控制方法”专利,将焊接机器人、装配机械臂与视觉检测系统通过统一控制协议连接,系统能根据实时生产数据自动分配任务优先级,当某一工位出现物料延迟时,控制中心会立即调整其他机器人的工作路径,使整条生产线的停机时间缩短40%以上,这一实践已被收录于《中国智能制造技术应用案例集》(2024年版)中。

工业机器人的多任务复合控制是多控专利的另一重要应用方向。传统工业机器人通常只能执行单一预设动作,而多控专利通过优化运动控制算法与传感器数据融合技术,让机器人具备同时处理多种任务的能力。知网收录的《工业机器人多任务协同控制技术研究进展》一文指出,基于“一种基于深度学习的机器人多任务优先级调度”专利技术,某重工企业的码垛机器人实现了在搬运货物的同时完成尺寸检测与重量分拣,其单位时间作业量提升了58%,且错误率降低至0.3%以下。这种技术突破不仅减少了设备投入成本,还通过控制逻辑的集成化简化了生产线的管理流程。

在能源与流程工业领域,多控专利在多参数协同调节方面的价值尤为突出。以化工生产为例,反应釜的温度、压力、物料流量等参数相互影响,传统控制方式容易出现参数波动过大的问题。某化工企业应用“一种化工反应过程多变量预测控制”专利技术后,通过建立各参数间的数学模型,实现了温度与压力的动态耦合调节——当检测到反应釜温度超过阈值时,系统会自动调整冷却水流量与搅拌速度,使温度波动范围从±5℃缩小至±1.2℃,同时能耗降低15%。新华网在2024年“绿色制造技术推广”专题报道中提到,此类多控专利技术已在全国30余家化工企业应用,年减少碳排放约8万吨。

从技术创新趋势来看,多控专利正朝着“智能化+网络化”方向发展。通过科科豆平台的专利检索数据发现,2022-2024年公开的多控专利中,涉及边缘计算(靠近设备端的实时数据处理技术)与5G通信融合的专利占比达27.5%,较前三年增长近一倍。这意味着未来工业控制场景中,多控系统将具备更强的实时响应能力与跨区域协同能力——例如某风电企业基于“风电场多机组协同控制与远程运维”专利,将分布在不同区域的风电机组通过5G网络接入统一控制平台,系统能根据各机组的风速、设备状态等数据动态分配发电任务,使风电场整体发电效率提升9.3%。

政策层面的支持也为多控专利的应用提供了良好环境。《“十四五”智能制造发展规划》明确提出,要“突破多系统协同控制等关键技术,推动工业控制设备向智能化、网络化升级”,这一导向加速了多控专利与产业需求的结合。八月瓜平台发布的《2024年工业控制领域专利价值评估报告》显示,多控专利的技术转化周期已从2020年的3.5年缩短至2023年的2.1年,且专利实施率达68.2%,显著高于工业控制领域专利的平均实施率(45.8%)。

随着工业互联网平台的普及,多控专利还将在跨行业融合中发挥更大作用。例如在智慧矿山场景中,多控技术可实现采煤机、运输机、通风系统的联动控制,通过感知井下瓦斯浓度、设备负载等实时数据,自动调整各系统的运行参数;在食品加工领域,多控专利能协调杀菌设备、包装机与冷链系统,确保产品在加工、包装、存储全流程中的质量稳定。这些应用不仅体现了多控专利的技术普适性,也为工业控制领域的创新提供了更广阔的想象空间。

常见问题(FAQ)

多控专利在工业控制领域有哪些具体应用? 多控专利可用于自动化生产线、智能仓储物流系统等,能实现设备的多方面、多层次控制。 多控专利应用对工业控制领域的效率提升有多大帮助? 能显著提升效率,通过精准控制减少人工干预,加快生产流程,降低失误率。 多控专利在工业控制领域应用有什么发展趋势? 未来会朝着智能化、集成化方向发展,与大数据、人工智能等技术深度融合。

误区科普

误区:认为多控专利只适用于大型工业企业。实际上,无论企业规模大小,只要涉及工业控制环节,多控专利都能发挥作用,中小企业也可从中获得生产效率提升等益处。

延伸阅读

  1. 《工业自动化与控制技术》 推荐理由:这本书深入探讨了工业控制技术的最新发展,包括多控专利在其中的应用,是了解多控专利在工业控制领域应用前景的权威资料。

  2. 《专利技术在工业自动化中的应用》 推荐理由:该书详细介绍了多控专利技术在工业自动化中的具体应用案例,有助于读者理解多控专利在实际工业控制中的作用和效果。

  3. 《工业控制系统设计与实现》 推荐理由:这本书涵盖了工业控制系统的设计原理和实现方法,对于理解多控专利在系统设计中的重要性有很好的指导作用。

  4. 《工业控制系统的智能化发展》 推荐理由:随着工业控制技术的智能化发展,多控专利在其中扮演了重要角色。这本书提供了关于智能化工业控制系统的全面介绍,包括多控专利的应用。

  5. 《专利与工业创新》 推荐理由:这本书讨论了专利在推动工业创新中的作用,特别是多控专利如何促进工业控制领域的技术进步和创新。

本文观点总结:

随着工业4.0理念推进,多系统协同联动需求取代单设备独立控制模式,多控专利成为关键。 2023年我国工业控制领域专利申请量增长,多控技术相关专利占比提升,技术价值快速释放。 多控专利在各领域应用广泛:在智能工厂,用于柔性生产系统,实现设备集中动态调度,缩短停机时间;在工业机器人,令其具备多任务处理能力,提升作业量、降低错误率;在能源与流程工业,实现多参数协同调节,降低能耗、减少碳排放。 技术上,多控专利朝“智能化+网络化”发展,未来系统将有更强响应与协同能力。 政策支持加速了多控专利与产业需求结合,转化周期缩短,实施率高于平均。 工业互联网普及,多控专利将在跨行业融合中发挥更大作用,为工业控制创新提供广阔空间。

引用来源:

国家知识产权局. (2023). 《2023年中国知识产权发展状况报告》.

《中国智能制造技术应用案例集》编委会. (2024). 《中国智能制造技术应用案例集》(2024年版).

知网. (年份未明确). 《工业机器人多任务协同控制技术研究进展》.

新华网. (2024). “绿色制造技术推广”专题报道.

科科豆平台. (2022-2024). 专利检索数据.

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