近日，第十五届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛浙江省赛收官，宁波职业技术大学胡国伟副教授带队、学生负责人吴逸瑜牵头打造的“数控机床主轴预测性维护系统”——“驭轴一号”，成功拿下省金奖，并入围国赛。
机床是制造工厂的“母体”，主轴就相当于机床的“心脏”。一旦主轴暗藏损伤，没有及时发现，整批加工零件就会直接报废，单台机床每年因突发停机造成的损失最高可达4万元。
但高端进口主轴在线监测成套系统售价动辄数十万，高昂采购门槛让宁波大量中小机床加工企业望而却步。多数工厂只能依靠老师傅凭经验辨识设备异响，受人工听觉局限，故障漏判、误判问题频发，难以提前捕捉早期设备隐患。面对行业无解的两难局面，宁职大这群学生耗时400多天，造出仅售2.8万元的国产监测设备，相较进口设备成本直降84%，打破了海外设备垄断僵局。
团队合影。图片由学校提供（下同）
00后学子踏遍30余家工厂寻痛点
这个项目的诞生，源于团队走进工厂看到的真实困境。负责人吴逸瑜家在温州乐清，那里产业密集，工厂林立。“当时我走访宁波、温州三十多家模具、机加工企业，亲眼见证了许多家工厂因主轴突发故障而批量报废零件，企业蒙受巨大经济损失。”吴逸瑜回忆道。
恰逢吉利动力系统春晓基地总工张亮入校分享行业难题，他坦言，头部车企同样“被高价进口设备束缚，急需平价国产替代方案”。由此，校企双方迅速敲定联合研发路线。
胡国伟副教授牵头组建跨学科科创团队，集结人工智能、电子、机械、软件多专业学生分工协作，有人深耕硬件电路设计，有人钻研AI故障算法，有人对接企业做好市场调研，各司其职形成完整研发链条。
团队实操。
整整四百多个日夜的漫长攻坚之路，无数次试验、无数轮打磨，让这群从未接触过真实工业项目的年轻人完成脱胎换骨的蜕变。“我的研发思维发生了很大的转变：一开始只专注打磨技术，堆砌功能，后来学会了站在客户角度，根据企业实际需求来迭代产品功能。”吴逸瑜说。
四百日夜闯关突围，复刻老师傅“听音辨障”绝活
看似小巧的监测终端，横亘着三道业内公认的技术壁垒，团队一路攻坚克难，数次在研发瓶颈前咬牙坚持。
第一道关卡来自国外机床厂商。他们牢牢锁住软硬件底层权限，通信协议全程加密封闭，外来设备根本抓取不到主轴运行核心数据；一旦选用海外芯片搭建监测系统，车间关键生产数据极易外流，产业安全将悬于一线。
“为守住工业数据自主权，我们团队果断选择国产的GD32芯片作为硬件核心，连续几周泡在实验室反复拆解、调试、验证，历经了上百轮试错推演。”吴逸瑜说。他带领团队一点点破译封闭机床的通信逻辑，硬生生打通国产终端与进口机床的数据互通通道，打破了海外厂商的数据封锁壁垒。
团队现场实操。
第二道关卡，则是故障样本数据稀缺，“难为无米之炊”。“主轴故障半年甚至一年才会零星出现，可用于训练模型的有效标注数据少之又少，预警精度始终难以提升。”指导教师胡国伟解释道。
为采集真实故障样本，团队成员长期蹲守吉利车间，机床一出现异常就第一时间采集、标注数据。同时，他们还独创“真机-实验-降噪-多尺度映射”四元融合数据集构建技术，补齐样本短板，最终攒下12.6万条运行数据，覆盖6类主轴高发故障，模型跨工况识别准确率直接提升40%。
第三道关卡来自车间，胡国伟介绍道：“工厂数十台机床同步运转，混杂振动，电磁多重干扰。初代样机误报警频发，完全无法落地。”
团队采取“软硬件同步优化”策略：硬件采用无线磁吸式传感器，省去杂乱布线带来的线路干扰；软件自研多级自适应混合滤波算法，精准过滤车间杂乱噪声。前后迭代60余次整机试验、修改10余版电路图纸，终于攻克强干扰环境下的微弱故障信号提取难题，复杂工况下，设备故障识别准确率稳定达到95%以上。
在吉利车间现场，项目也并非一帆风顺。“我们第一次进驻吉利厂区装机，车间深处没有就近电源。”吴逸瑜向记者分享道，“我们团队成员现场剪断排插，把五芯的线手动改造成三芯，再串联起来，手工焊接成十米长线，才获取了电源。”狭小闷热的车间里，一群学生就地动手，凭着一股韧劲啃下了落地第一道现场难题。
团队在吉利车间。
实测成效亮眼，国产智造拓宽广阔发展前景
数百天攻坚终有回响，项目收获亮眼成果。
团队手握20余项学生第一作者自主知识产权，覆盖发明专利、实用新型专利、软件著作权；权威科技查新报告认定，这套系统为国内首创，无同类公开方案。经专业机构检测，设备在工业嘈杂环境下表现优异，相较于传统算法识别，误差下降48%。
落地应用层面，首台样机长期部署“吉利春晓基地”德国进口外圆磨床，稳定连续运行半年，精准提前预判隐患。
吉利动力春晓基地设备技术总工张亮实地测评后，给出高度评价：“这套‘振感先知’系统，解决了长期存在的早期微弱故障难捕捉、预警滞后的痛点。”
产品采用磁吸式免停机安装，两小时即可完成部署。落地企业实测数据显示，设备投用后单台机床年故障停机损失从4万元降至0.2万元，故障处置响应时间大幅缩短。
团队开会讨论。
“我们还推出了免费试用政策，打消工厂对国产设备性能的顾虑，收获吉利工程师、多家模具企业一致认可。”胡国伟说。
眼下，团队全力冲刺挑战杯国赛，未来他们将持续深耕工业智能运维赛道，坚持软硬件全链路自主研发，填补国内中小机床智能监测国产化空白，加速高校科创成果产业化。
来源：甬派2026年6月25日
