智能制造工程技术范文

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焊接工艺是在三千年以前发明的，但是将焊接工艺做为一种技术应用并开始发展的时期是在一九五零年左右，直至现在，焊接技术的发展时间已经超过了六十年，并且随着科学技术的不断发展，焊接技术也一直得到不断地发展和创新，尤其是现阶段的焊接工艺，更是物理、化学、冶金、电子、机械等不同学科、工艺交叉融合后的产物，而且目前的焊接工艺已有数十种接连问世，其材料、设备的领域更是称为制造业不可缺少的基本制造技术之一。

1.焊接技术的国内外发展

在焊接材料领域，进入21世纪以来，国内的知名焊材企业对钢材的发展迅速跟进，在提升传统产品的品质和开发与高品质钢种配套焊材品种方面做出了不少努力，但新型焊材的开发远远落后于钢种的发展，一些新型钢种的配套焊材尚需进口。高品质焊接材料附加值较高，目前约占我国焊接材料总量的20%左右，预计5年后能达到30%～40%。即使按20%计，其总量也可达60万t左右。近年来国外各著名焊材企业纷纷进入中国抢夺高端焊材市场，我国民族焊材工业在这方面存在明显差距。

例如国外已采用厂房密闭除尘换气的方式生产熔炼焊剂，国内仍是敞开式生产，对环境的污染大；烧结焊剂国外均采用先进的自动化设备生产，我国大部分焊剂的成形欠佳和颗粒强度不好。除此之外，在无铅焊接可靠性评价及寿命评估的机理研究上起步晚，只有少数科研院所在从事无铅可靠性领域的研究及检测工作。助焊剂和锡膏的研发与国际先进水平差距大。

2.智能化焊接技术的构成

基于计算机、控制等信息处理新技术，将人工智能与焊接工艺有机结合，实现焊接工艺制造的技术――称之为“智能化焊接技术”（Intelligentized Welding Technology，IWT）。智能焊接技术的提法含义为：利用机器模拟和实现人的某些智能行为实施焊接工艺制造的技术。

智能化焊接的主要技术构成如图1-1所示。包括采用智能化途径进行焊接工艺规划、焊接设备、传感与检测、信息处理、知识建模、焊接过程控制、机器人运动控制、复杂系统集成设计的实施。可见智能化焊接技术是多学科交叉综合在焊接技术领域的集成与升华。

图 1-1 智能化焊接技术的构成

3.焊接动态过程的视觉传感技术

视觉是人类感觉外部信息的主要功能之一。焊工感官对焊接过程接受的主要是视觉信息。因此，模拟焊工行为的基础技术之一是采用计算机将人类视觉的理解及其信息的处理有效地用于焊接过程传感。近年来，随着计算机视觉技术的发展，利用视觉正面直接观察焊接熔池，以反映焊接过程熔化金属的动态变化行为，通过图象处理获取熔池的几何形状信息实现焊接熔深、熔透以及成形的实时控制，已成为重要的研究方向。

脉冲GTAW的技术研究有以下几方面：熔池正反面同时同幅视觉传感系统，并获得了堆焊熔池正反面图象，对熔池图象二维特征尺寸的实时提取进行了较为系统的研究，为控制正反面熔宽提供了传感信息；对接填丝无间隙熔池图象的三维特征提取进行了的研究，获得了填充焊丝焊接过程中熔池表面凸出和下塌，部分熔透和全熔透状态下的图象。采用灰度分布的反射图方程计算恢复熔池的三维尺寸信息取得了初步的成功，为基于单目图象传感控制焊缝的余高提供了预测传感信息；多方位同时同幅熔池图象，基于对熔池前端图象处理实时提取间隙变化，为解决工程应用中变间隙焊接焊缝成形控制提供了传感信息。成功地提取铝合金熔池的动态特征并实现了对铝合金熔池尺寸的实时控制，实现机器人焊接过程中的熔池特征视觉传感与实时控制的结合技术。

4.焊接动态过程的实时智能控制方法

实现焊接动态过程的实时智能控制是智能化焊接制造过程的关键技术与难点所在。

由于焊接过程是一个多参数相互耦合的时变的非线性系统，影响焊缝成形质量的不确定因素众多，这使得基于精确数学模型的经典和现性控制理论方法的有效应用受到限制和挑战。而模拟焊工决策操作功能的智能控制则有可能在大范围的不确定性条件下实现较为满意焊接质量。因此，在焊接过程控制中引入智能控制，如模糊控制、人工神经网络学习控制和专家系统及其相互结合的智能控制方法的研究已经兴起。

如堆焊、无间隙对接焊、有间隙变化对接焊智能控制器设计的方法；无填丝和有填丝焊条件下正反面焊缝宽度、余高的实时智能控制的系列研究；对焊接速度与熔宽变化过程时滞不确定系统的预测补偿自学习模糊神经控制方法；单个神经元自学习控制器实现了对脉冲GTAW堆焊熔池背面熔宽的智能控制；系统控制和自学习模糊神经网络（焊接速度、电流）双变量控制器实现了对脉冲GTAW对接熔池背面熔宽的智能控制；自适应模糊神经网络控制器实现了对脉冲GTAW填丝熔池背面熔宽与正面余高的预测智能控制；前馈控制送丝速度和自学习模糊神经网络控制器实现了对变间隙脉冲GTAW填丝熔池背面熔宽与焊缝成形质量的智能控制等。

5.智能化焊接技术的未来发展

焊接工艺智能化的未来发展就是能够将焊接技术进行优化发展、智能识别工程制造操作环境、对焊接的质量自动进行检测、对焊接过程智能的进行控制以及对焊接中的纰漏进行自我的诊断和检查等。

目前的焊接制造由于不能感知焊接的操作环境、不能适应工艺条件的变化及波动的干扰，故而，还是以人员操作焊接为主，因此，焊接工艺近期的发展目标就是研发一种具有感知、具有判断能力、具有反馈和决策能力的智能焊接机器人。而智能焊接制造的最终目标是研发一款以智能、协调控制系统为基础，以柔性制造系统、敏捷制造系统为辅的智能化焊接生产线。

结束语：

综合全文的叙述，可以得出以下结论，智能焊接技术主要是由十大技术构成的，其中动态视觉传感以及智能控制过程是智能化焊接的主要研究对象，智能焊接的动态传感技术主要用于焊接的动态成像以及监测技术，而焊接的智能控制则是智能化焊接制造工程中的研究难点，由此可见，智能化焊接工程不仅是信息与科学技术的结合，更是焊接技术发展的又一大突破。

焊接工艺从刚开始的手工作业逐渐发展为机械作业，再发展为半自动化焊接，现今又向智能化焊接技术迈进，并且随着计算机的普及、人工智能技术的渗透，智能化的焊接制造工程将在不远的未来得以实现。

参考文献：

[1]陈善本，林涛，陈文杰，邱涛. 智能化焊接制造工程的概念与技术[J]. 焊接学报（2004）06：124-128+134.

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doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 01. 047

[中图分类号] TM72；TP311.52 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2017）01- 0083- 02

0 引 言

造价分析作为电网企业开展工程投资造价总结与评价研究的基础性研究工作，已经在电网企业深化开展十余年，造价分析的信息化管控能力已经得到了显著的提升，为支撑造价分析与数据挖掘提供了良好的平台。同时，造价分析具有数据样本庞大、数据层次架构清晰的显著特点，为智能分析方法与技术应用提供了良好的平台。因此，结合现代化智能计算技术与手段，深入开展基于云计算的输变电工程造价智能分析平台设计与研究，具有一定的应用价值。

1 云计算的基本内涵及应用分析

云计算应用平台一般由数据资源池、服务器及客户端组成，其中数据资源池为云计算的主要功能对象，服务器为云计算开展支持系统，客户端是指终端用户的输入、输出设备，包括计算机、笔记本、智能手机、平板电脑等，用户通过互联网将个人的硬件设备与云平台连接并获取服务，形成系统的数据处理中心与组织架构。

随着近年来输变电工程造价分析工作的开展，已经形成了较为完备的数据分析系统，包括工程结算分析系统、材料价格分析系统、概预算评审系统、工程造价分析系统等各功能模块，同时形成了具有针对性的应用模型及计算处理工具，为造价智能分析云计算平台设计与应用提供了较好的支撑。

2 造价智能分析云计算平台架构设计研究

结合云计算的功能与特点，分析输变电工程造价管控数据域与方法域，可系统集成形成造价智能分析云计算平台，例如包括：数据统一规范化处理，为不同口径数据资源提供标准应用格式；数据智能统计与集成分类处理，为原始工程数据及现有数据库归集形成有序数据分析平台提供支撑；智能数据挖掘与计量分析处理，为不同功能目标全方位、多层次算法支撑；多维度造价查询与展示平台处理，为造价对比分析、波动分析、偏差分析、预测分析等功能需求提供快速展示支撑。

云计算平台结合功能需求可实现灵活拓展与高效计算，在造价智能分析处理过程中具有较强的适用性与可靠性，依托大数据分析与处理技术，基于现代化计算机处理手段，实现软件计算与硬件支撑的融合。

输变电工程造价智能分析云计算平台整体系统架构主要依托于高效集成服务器进行数据域处理，依托客户客户端进行集成展示，提供全方位的数据收集、数据传输、数据处理、数据统计、数据挖掘、数据计算、数据集成等功能需求，提高数据应用的效率与价值挖掘。

3 造价智能分析云计算平台应用分析

输变电工程造价基于建设全过程包括工程估算、初设概算、施工图预算、工程结算、竣工决算等不同口径、不同形式的数据样本，造价智能分析云计算平台需要从以下几个方面进行重点建设及研究。

3.1 重视大样本工程数据统一规范标准制定

工程投资分析数据具有庞大的样本量，平台构建必须重视数据统一规范标准制定，为数据收集与集成统计提供良好基础，同时为数据对比分析与挖掘计算提供快速检索与定位查询功能支撑。

3.2 重视数据域的拓展与集成计算

造价智能分析不仅是工程自身投资数据的统计与计算，还包括社会经济及市场发展数据、设备材料价格数据、人工机械成本数据等其他外部参数变量的挖掘与利用，应构建具有较强层次化架构的数据域体系，体现云计算平台的集成性。

3.3 重视智能算法的创新应用与有效嵌入

数据作为计算平台功能实现的基础单元，更加需要智能计算方法与计算工具的集成应用，才能更好地实现造价偏差分析、造价预测分析、造价取费标准分析、造价控制分析功能模块，同时重视固化智能算法，实现平台与算法有效融合。

3.4 重视以功能需求为导向进行动态拓展

随着造价精益化管理要求的不断提升，云计算平台将会发挥更大的支撑与服务功能，多样化的需求将会不断呈现，因此，平台设计必须具备以功能需求为导向，可实现动态拓展，才能更大范围的满足平台应用价值的发挥。

4 结 语

输变电工程造价分析已经成为电网工程投资造价管控中的一项重要性、常态化实践与研究工作，智能分析技术与集成分析平台的设计应用能够为造价分析水平提升提供良好的支撑，因此，深化云计算技术在工程造价分析及管控中的拓展应用意义重大。必须重视数据域、方法域、功能域的有效集合，重视大数据集成应用与智能算法的创新应用，依托工程建设大样本平台，开展更加有效的支撑服务。

主要参考文献

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中图分类号：R681.8 文献标识码：B 文章编号：2095-5200（2016）05-026-03

DOI：10.11876/mimt201605010

膝关节病变占据骨关节病很大比例[1]，膝关节病变严重者须实施全膝关节置换术进行彻底根治性治疗。由于膝关节周围血管丰富，关节置换对膝关节及其周围组织的外科破坏较大，出血量大，术中采用止血带止血，不但可减少患者失血，也能为手术医师提供清晰的术野及相对干燥的截骨面。然而，研究指出[2]，止血带可诱发术后水肿、组织缺血性损伤，且对术中髌骨轨迹定位产生显著干扰，部分患者还可诱发下肢深静脉血栓。因此，临床在尝试优化该术式的止血带使用方法 [3-4]。我院近年来即开展了此项研究，观察全程应用止血带及半程应用止血带的综合临床效果，以期指导临床应用。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本次研究已在我院伦理委员会报批备案，正式授权开展。106例患者均为我院2011年9月―2014年12月住院并初次拟接受单侧全膝关节置换术者。入选患者均排除凝血障碍、贫血、糖尿病、心脑血管疾病、血液系统疾病、周围神经/血管病变、恶性肿瘤恶性肿瘤、既往血栓病史或下肢感染史等不适宜纳入本次研究的情况。所有患者均得到了临床知情权保障，自愿参与，签署了知情同意书。患者依照随机数字表法分为研究组和对照组，每组53人。两组一般资料对比如表1所示，具有可比性。

1.2 治疗方法

全部手术在1.5h内完成，术中止血带压力设定为患者（自身收缩压+100）mmHg。研究组给予半程止血带止血，即在截骨前采用止血带止血，待手术完毕无菌敷料加压包扎后即松解。对照组给予全程止血带止血，即做皮肤切口之前即给予止血带止血，待手术完毕无菌敷料加压包扎后即松解。术后12 h均常规日1次口服利伐沙班，每次10mg。患者术后将患肢抬至心脏平面以上，常规恢复训练。

1.3 观察指标

1.3.1 两组综合失血情况评价：①对比两组的预计失血量，以临床常用的Gross公式[5]实时测算，对围手术期含隐性失血量的失血总量进行预算。②术中失血量：即吸引器瓶内收集血液量与术中所用纱布的净增重之和。③术后引流量：常规留置引流管的48h期间，统计总引流量。④测定两组术后24h的血红蛋白水平及血细胞比容。⑤术后24h复查血常规，血红蛋白低于90g/L者需输血，统计两组输血率。

1.3.2 两组术后疼痛、肿胀及膝关节功能恢复情况对比：对比两组术后1d及7d的大腿及膝关节疼痛程度，以临床常用的疼痛视觉模拟评分法（VAS）进行评估。术前及术后1、3、7 d对大腿周径进行测量，若周径增长即判定大腿肿胀，对比两组术后当日、3d及7d的大腿肿胀率。统计患者自术后到能实现直腿抬高及屈膝90度所需时间。

1.3.3 深静脉血栓筛查：两组术后1、3、7d均进行双下肢彩色多普勒超声检查[6]，以观察深静脉血栓发生情况，统计发生率。

1.4 统计学方法

本次临床数据以SPSS 19.0统计学软件进行数据分析，计量资料采用均数±标准差表示，t检验，计数资料进行卡方检验，P

2 结果

2.1 两组综合失血情况对比

研究组术中失血量显著高于对照组（P0.05）。

2.2 两组术后功能恢复及血栓发生率对比

研究组术后当日及术后7d大腿疼痛VAS评分显著低于对照组，直腿抬高及屈膝90度时间均显著快于对照组，差异有统计学意义，两组术后当日及术后膝关节疼痛VAS评分、术后大腿肿胀率差异无统计学意义。见表3。研究组隐匿性下肢深静脉血栓者14例、发生率26.42%；对照组隐匿性下肢深静脉血栓者18例，发生率33.96%。两组相比差异无统计学意义。

3 讨论

数据表明，若不应用止血带，术中出血量最大；全程应用止血带，术中出血量最小；半程应用止血带，出血量介于这二者之间[7-8]。半程应用止血带虽然术中出血量显著高于全程应用，但是二者实际出血量差可控制在100mL以内，这是一个可以接受的临床预期[9]，

而半程应用止血带对术后疼痛和肿胀的正面作用与100mL的出血量增加相比，更具有临床价值。全程应用止血带虽然术中失血量显著降低，但是术后引流量却显著高于半程止血的患者[10]，因此，其围手术期总失血量并未因此减少。另有观点认为，初次实施全膝关节置换术时患者其术野解剖层次非常清晰，发生喷射性出血的概率很低，即使不应用止血带，其术中失血量增幅也在可接受范围，且可以术后输血作为弥补，比半程止血对术后疼痛肿胀的预防效果更好[11]。笔者认为，使用止血带可以查找和干预术野内出血点，不用止血带，一旦出血点被遗漏，术后引流量会非常大，导致术后引流时间延长，围手术期出血量会显著增加，更会增加引流切口感染的风险，这反而会增加患者的痛苦，因此不应用止血带是不可取的临床策略。

全膝关节置换术中实施止血带止血，术后可诱发缺血-再灌注损伤[12]，进而引发术后疼痛和肿胀，同时可刺激术后的应激性出血。本次研究中，研究组术后大腿疼痛VAS评分显著低于对照组，说明半程止血带的应用能够显著避免术后的大腿疼痛。两组膝关节疼痛VAS评分差异无统计学意义，系因为两组术式相同，对膝关节周围的组织破坏相同，这与止血带的应用并无显著直接关系。两组大腿肿胀率整体上差异无统计学意义，与其他报道[13]不同，可能由于各中心技术成熟度差异，术中对组织的不必要破坏较少、术后护理干预及消肿药物应用及时有关。而两组直腿抬高和屈膝90度的动作实现时间有显著差异，说明半程使用止血带能够显著促进患者早期膝关节功能的恢复。

止血带应用后诱发下肢深静脉血栓形成是本领域十分关切的问题，而本次研究中，两组均无症状性深静脉血栓出现，只有隐匿性深静脉血栓发生，说明降低止血带应用时间无法遏制下肢深静脉血栓的发生风险。

参 考 文 献

[1] 吕厚山. 人工膝关节置换术的进展和现状[J]. 中华外科杂志， 2004， 42（1）：30-33.

[2] 何涛，曹力，杨德盛，等. 全膝关节置换术中使用止血带疗效与安全性的meta 分析[J]. 中华外科杂志，2011，49（6）：551-557.

[3] Welling D R， Mckay P L， Rasmussen T E， et al. A brief history of the tourniquet[J]. Journal of Vascular Surgery， 2012， 55（1）：286-90.

[4] 李菊芬， 曾鹏. 全膝关节置换术中分时段应用止血带疗效和安全性的对比研究[C]// 浙江省骨科学学术年会. 2014.

[5] 张福江. 止血带对于全膝关节置换术隐性失血量的计算及临床影响[C]// 全国中西医结合风湿病学术会议. 2014.

[6] 陈志. 骨科大手术患者中下肢深静脉血栓形成的回顾性调查[D]. 长沙：中南大学， 2012.

[7] Heit J A. Comparison of Ximelagatran with Warfarin for the Prevention of Venous Thromboembolism after Total Knee Replacement -NEJM[J]. Lancet， 2003.

[8] 张阳， 刘宁， 钱齐荣，等. 止血带使用时间与全膝关节置换术肺脂肪栓塞风险的实验研究[C]// 全军骨科学术大会. 2010.

[9] 李彬，钱齐荣，昊海山，止血带在全膝关节置换术后近期作评用价[J].中华外科杂志，2008，46（14）：1054-1057.

[10] 李想，董纪元，陈继营，等.人工全膝关节置换术中止血带应用方法的效果比较[J] 军医进修学院学报，2011，32（6）：609-610.

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3月26-28日，农业装备产业技术创新战略联盟在河南省郑州市组织召开了“十二五”国家科技支撑计划重大项目“现代多功能农机装备制造关键技术研究”课题验收暨成果展览会，科技部农村司、河南省科技厅、农业部农业机械化技术开发推广总站、中国机械工业联合会、中国农机工业协会、中国农机学会、农业装备产业技术创新战略联盟有关领导、专家出席指导。课题负责人、主要研究人员等150多人参加了会议。

“现代多功能农机装备制造关键技术研究”重大项目是“十二五”国家科技计划管理改革农村领域先行先试的试点，由农业装备产业技术创新战略联盟组织实施，积极探索了统筹规划、申报入库、系统布局、组装立项等国家科技计划管理改革方式，充分调动了行业内外参与积极性和优势的协同发挥，推进了创新要素向企业聚集，促进了项目重大成果产出和产业化同步；积极探索和实践了项目专员制、法人责任制以及课题分项任务合约、经费集中管理等管理模式，做到目标管理与过程控制结合、指导服务与督导检查结合、技术创新与产业协同结合，取得了很好经验和成效。

项目取得了一批支撑技术进步和产业发展的重大标志性科技成果，突破了农机先进设计制造、重型拖拉机无级变速传动系CVT技术、大喂入量脱粒分离、作业导航及控制等关键共性技术150多项，开发了400马力级重型拖拉机及配套多功能田间作业装备、10kg/s通用型谷物联合收割机、三行通用型和六行采摘与打包一体化采棉机、番茄和甘蔗等典型经济作物收获机、禽蛋等产地商品化处理装备等高性能装备近100种，申请专利近350项，其中发明专利近200项，获得软件著作权近50项，390多篇，成果转化应用收入超过亿元，对农业装备产业技术升级、产品结构优化调整，推进先进装备技术在农业应用起到了巨大作用，为全面完成农业装备产业科技“十二五”发展目标奠定了坚实基础。

在2014全国农业机械及零部件展览会上举办了项目成果展览会，展出了400马力重型拖拉机、无人驾驶旋耕机、施药无人机、三行通用型采棉机、西红柿采收机、甘蔗收获机、花生收获机、甜菜切顶机等23种代表大型化、智能化发展方向以及先进适用技术方向的成果。