前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的智能制造中的技術主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
隨著經濟社會的進步與發展,機電一體化在工業制造生產中的應用越來越廣泛。所謂機電一體化,通俗講就是機械電子學,是電子信息科學技術在工業制造領域中的應用。在當前激烈的市場競爭中,可以說機械化程度的強弱,已經成為企業競爭實力強弱的體現之一。因此,從企業發展的角度看,不斷加強機電一體化技術的推進,是企業長久發展直觀重要的推動因素。
1機電一體化的意義
所謂機電一體化,主要強調的是將機械技術與電子技術之間的結合,在當前計算機技術的高速發展,再加上網絡技術的輔作用,使得機電一體化的發展提升到一個新的高度上來。從客觀上來看,機電一體化已經成為集中計算機技術、信息技術與自動化技術等為一體的綜合性技術體制。在未來,C電一體化會朝著更為廣闊的應用空間發展。
2機電一體化發展的現狀
機電一體化技術研究的時間比較常,在發展的初期人們并沒有實現電子技術與機械技術的融合,還將其視為分裂的個體,主要是靠電子技術在機械工業中的應用,來提高機械生產效率,提升產品質量。但是,在當時的發展階段,機械工業與電子沒有融合,還是獨立的個體存在于機械生產中,使得其發展水平并沒有達到預期的水平和目標,應用范圍也并不十分廣泛,技術沒有得到充分發展。
如今的機電一體化技術,尤其是在一些大型企業的生產過程中,涵蓋了機械技術、電子技術、控制技術、計算機技術、聲學技術、光學技術等。機電一體化技術的發展依賴眾多科學技術的發展,機電一體化的發展是為了適合生產的實際需要,機電一體化技術將更加的智能化、模塊化和網絡化。機電一體化技術能夠高度的模擬人腦,對整個的生產過程進行分析和判斷,發出各種操作指令,完成復雜的生產,對生產所用的機械設備進行智能控制,整個生產的過程也十分的人性化,電腦代替人腦進行控制大大的減輕了人們工作的負擔。當前,在全球化趨勢的推動作用之下,工業生產已經并不單純局限于某一個單獨的領域當中,而是就地取材,遍布世界的諸多角落。所以,關于機電一體化的含義也被融入了新理念,因此,在現代化機電一體化技術當中,我們不難看到遠程控制技術和遠程監視技術的存在。伴隨著科學技術的不斷發展,機電一體化技術也處于不斷完善與發展的過程當中,在未來,勢必會突破原有的生產模式,從而對于機電產品的部分標準進行統一與規范。
3機電一體化技術在智能制造中的應用
3.1在自動生產和自動機械中的應用
當前,機電一體化在企業當中已經得到了廣泛地應用,其中最為突出的就是智能化制造技術的應用,不僅體現了自動生產線在實際生產當中的運用,也體現了自動機械在實際生產當中的運用。無論是現代傳感技術,還是電子技術,在實際生產當中都有著一定的運用。我們將計算機化的制造系統成為柔性制造系統技術,對于這一技術來說,將數控機床、計算機、工業機器人等進行連接,從而成為一個生產網絡整體當中的生產技術。其存在著一個顯著的優勢,就是能夠滿足于生產部門所提出了相應問題[3]。
3.2計算機的集成化體制
基于當前的戰略發展理念,借助于全局動態的形勢,能夠幫助促進整個計算機集成制造系統的完善與優化。在這一體系當中,其建立與組合,并不單純是子系統的簡單組合,而是立足于當前地系統,將各個部門之間的界線得以突破,在這一系統當中,制造系統是主干系統。對于企業本身來說,在其具有一定的集成性特征時,就能夠對于生產因素當中的各項資源進行優化配置,從而在客觀上保證生產開發水準的提升,使得企業當中所蘊含的潛力和發展潛力被激發出來。
3.3在工程建設當中的使用
機電一體化在工程建設當中的使用,能夠體現在以下幾個方面:首先,在建筑物照明系統的應用,在@一功能當中,主要能夠通過通信系統和計算機控制系統聯合實現的,因此,對于不同時段的照明系統,應當進行有效控制。在這一照明體系當中,對于照明時間的自動控制,能夠幫助減少電能損耗,實現智能化控制。其次,在建筑內部空調系統的控制方面,也存在著智能化特征,利用比例積分調節器閉環的形勢,從而對于不同季節的空調使用模式進行設置,這樣能夠實現空調的智能化調節,保證整個建筑物的室內空氣的優化,從而最大程度上減少能量的損耗。
4機電一體化未來使用的方向
首先,在當前機電一體化趨勢越來越明顯的背景之下,其已經開始逐漸朝著微型化的方向發展,而就微型化發展本身而言,體現出來的是對于高新科技產品的發展與完善。就現有狀況來看,由于衛星機電一體化產品在題記方面相對比較小,所以損耗的能量也不是很大,能夠完成很多任務。
其次,從智能化角度上來看,工業領域對于人工智能的重視程度已經提升到一個新的程度上來,其中不僅涉及到機器人智能應用,也涉及到相應的數控智能應用。雖然當前的數控機床領域,并不能夠與人類一樣實現完全地智能化,但是,擁有部分人類智能的性能對于提升機電一體化產品的性能有著極強的幫助作用。
再次,無論機電一體化的發展方向如何,其最終目的始終是為人類服務,所以,在實際設計的過程當中,應當盡可能保存人性化的設計,在色彩和造型方面起到一致性,在滿足上述條件之后,可以融入藝術性色彩。
5結語
總的來說,機電一體化設計對于人類的影響是極大的,這也是當前現代化經濟發展的產物,也是多重高新技術的集合體。因此,在未來研究與發展的過程當中,有必要在智能性方面進行深入研究,從而實現生產方式的深化改革,保證生產質量和效率的提升,與以人為本的發展理念相契合。
參考文獻:
種綠色制造技術進行了分析,最后詳細探討了綠色制造技術在機械制造過程中的應用。
關鍵詞:綠色制造技術;機械制造;技術方法;應用
中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A 文章編號:
就目前我國的自然環境現狀而言,我國面臨著較為嚴重的生態危機。為了大力發展節能環保,實現可持續發展,國家加大了對各個領域的綠色環保管理力度,尤其是對工業而言,更是應當全面發展綠色生產技術,減少工業生產對環境的污染和破壞。而綠色制造技術就是這樣一種能夠實現生態工業的現代工業制造技術,在現代工業制造中具有非常大的發展前景,是一項符合可持續發展戰略的技術方法。目前,綠色制造技術已經廣泛應用在機械制造的設計、材料、工藝、包裝以及回收處理等各個方面,成為最具發展潛力的制造技術。
1 綠色制造的概念
綠色制造,是一種綜合考慮環境影響和資源效率的綠色制造模式,其目的是從設計、制造、使用到報廢處理的整個產品生命周期中,對生態環境的負面影響最小,資源利用率最高,并使加工企業社會效益和經濟效益協調化。在將綠色制造模式與傳統的制造模式進行分析對比后,可以發現綠色制造要比傳統制造多出一個環節,即回收和循環再利用環節。而多出的這個環節,正是綠色制造最大的特點,也是實現資源利用最大化的關鍵,通過對舊材料或舊機械進行回收,經過加工維修后使其再次發揮作用,提高資源利用效率。
在利用綠色制造技術進行機械制造的過程中,需要注意從五方面注意實現綠色技術,即在機械制造的整個生命周期里,實現綠色設計、綠色材料、綠色工藝、綠色包裝和綠色回收處理。
2 綠色制造技術方法簡述
2 . 1 快速成型技術
快速成型技術,是一項集成了計算機技術、激光技術、數控技術及精密傳動等技術于一體的先進制造技術。快速成型技術采用材料“逐層堆積”的原理,可以根據產品的計算機數據,快速地制造出具有一定結構和功能的原型或者產品,可節約資源,又能減少加工廢棄物的處理。
2 . 2 干式切削技術
現代干式切削技術,就是要研究、尋找不使用(或少使用)切削液,改善切削條件、滿足加工要求的方法。不使用切削液的切削方法主要有:①完全不使用切削液——全干式切削(高速干式切削法);②用氣體混合微量劑代替切削液——半干式切削,其使用的是最小技術。采用半干式切削加工后,刀具、工件和切屑都保持干燥,切屑無需處理便可回收利用。
2 . 3 工藝模擬技術
工藝模擬技術通常應用于熱加工過程中,通過數值模擬、物理模擬、專家系統相結合來確定最佳工藝參數、優化工藝方案,從而預測加工過程中可能出現的缺陷和防止措施,進而有效控制和保證加工工件的質量,并最大限度地減少污染、節約能源。
3 綠色制造技術在機械制造過程中的應用分析
3 . 1 機械產品的綠色結構設計
綠色結構設計是融機械產品的功能、質量、壽命和環境于一體的綠色設計方法。在機械產品設計之前,考慮好機械產品生命周期中各個環節的環境屬性(如:可維護性、可拆卸性、可回收性等),并將它作為一個重要的指導原則。設計目標是制造產品的可制造性、可維修性、可裝配性和可循環利用性等,達到縮短新產品上市時間、提高產品質量、改進服務、降低成本、加強環境保護意識,以實現社會、生態、經濟的可持續化發展。
3 . 2 機械產品的綠色材料選擇設計
材料的選擇對于制造技術能否實現生態綠色而言是非常關鍵的,這是因為材料作為產品的物質基礎,材料的特性是要跟隨產品的整個使用循環周期的。只有選擇綠色材料,才能更大限度的增大綠色制造技術的生態效益。在進行材料選擇時,首先應考慮到材料的來源是否較為豐富易得,價格是否經濟,以及材料的利用效果和對環境可能產生的污染程度等問題。盡可能的選擇原材料易得、無污染、性能良好、經濟效益高的材料;其次,將可再生的材料和能夠回收再利用的材料作為首選材料,以保護資源、增大資源利用率。第三,應加大新型綠色制造材料的研發力度,研發更多的新型環保綠色材料。
3 . 3 機械產品綠色工藝
機械產品綠色工藝是利用科學材料和先進的科學技術為條件,在傳統工業的基礎上進行綠色產品制造。而且在進行工程工業生產時,傳統工業存在著許多的問題,因此我們在進行工藝加工時,盡量采用機械產品綠色工藝,這樣不僅減少了環境的污染,還對工業生產的成本進行了大幅度的節省。綠色制造的產品我們目前可以把它分為3種類型,第一種是節能型,這種類型主要是以節省能源為主。第二種是節資型,這主要是節省資源的消耗;第三中就是環保型,就是在進行產品在生產中和使用后,不會對環境造成污染,而制造的工藝。
3 . 4 機械產品的綠色包裝
制造產品的綠色包裝是指生產出的商品的包裝在自然界中對環境沒有污染,而且人們可以對其進行循環利用,從而減少資源的損耗,而且這些包裝材料在自然界中可以隨著分解者的分解進行自動降級。因此,我們在進行包裝生產時,我們不僅要考慮到包裝的實用性和美觀度,我們還要考慮它們對環境的危害,在經濟發展的同時,倡導可持續的生活。
3 . 5 機械產品的綠色回收
機械產品的設計與制造,非常重視綠色制造產品報廢后的回收循環再利用,回收循環再利用使傳統的制造生產模式從開放式變為部分閉環式。有利于企業進一步改進和完善制造產品的綠色設計。制造產品綠色回收的基本原則是:對還具有使用價值的產品需要通過綠色回收(更換零部件或維修)作為二手產品出售;對沒有使用價值的產品首先通過人工拆卸和分解,然后再綠色回收尚可利用的零部件;對不可利用的零部件也要按材料分類進行綠色回收利用,對有毒有害物質還要經過專門工藝進行處理,其他混合物、殘渣則焚燒轉化為熱能進行綠色回收或送填埋工廠。
4 結語
在防治工業生產污染環境的技術中,綠色制造技術是一項行之有效且具有很大應用價值的現代新型環保技術,這對于提高我國制造業的生態制造技術有著重要意義。綠色制造技術并不是單單指產品形成中的綠色技術,而是指制造產品整個生命周期,包括從設計到回收再利用之間所有的環節都涉及到的綠色環保技術。可以預見,大力發展綠色制造技術是控制制造業污染環境的關鍵技術措施,是未來制造業發展的重要技術方向。
參考文獻
[1] 詹霖. 機械制造業的先頭兵——快速成型技術[J]. 知識經濟. 2010(11)
[2] 趙志洋,婁序蕾,張紹芳,施坪. ZDRH-2000智能集中系統的技術特性及應用[J]. 鍛壓裝備與制造技術. 2009(02)
關鍵詞 醫藥制造企業 技術創新 創新能力
中圖分類號:f407.7; f403.6 文獻標識碼:c 文章編號:1006-1533(2013)03-0049-03
study on innovation ability
of large and medium-sized pharmaceutical enterprises in china
xiang ying, cao yang
(school of international pharmaceutical business of china pharmaceutical university, jiangsu 211198, china)
abstract based on the data of the large and medium-sized pharmaceutical manufacturing development activities in china’s high technology industry statistics yearbook, the input and output of innovation ability in manufacturing technology of the national large and medium-sized pharmaceutical enterprises are analyzed, which reflected the current situation and the trend of change in the technological innovation and objective evaluation of the problems. the corresponding suggestions are practically proposed.
key words pharmaceutical manufacturing enterprise; technology innovation; innovation ability
創新是知識經濟的核心,也是提高醫藥企業競爭力、促進醫藥企業經濟發展的動力,增強自主創新能力已成為推動經濟結構調整和轉變經濟增長方式的中心環節。本文依據《中國科技統計年鑒(2000-2010年)》及《中國高技術產業統計年鑒(2000-2010年)》等相關數據,從創新投入和產出兩個視角客觀地評述我國大中型醫藥制造企業技術創新能力的水平及發展方向。
1 技術創新發展現狀
截至2010年,我國的1 106家大中型醫藥制造企業中,有研發機構的企業為670家,占60.58%;開展研發活動的企業為662家,占59.99%,平均每個有研發活動的企業擁有研發人員83人,比上年的77人增長了7.7%。研發經費支出127萬元,比上年增長23.1%。可見,大中型醫藥制造企業越來越重視技術創新。
2 技術創新活動投入分析
2.1 科技人員的投入
科技人員的投入是衡量技術創新資源投入的重要指標之一,是決定技術創新能力的關鍵因素。投入強度以科技人員占從業人員的比例表示,人員的素質則通過科學家與工程師的占比來反映[1]。2010年,我國大中型醫藥制造企業從事研發的人員為55 234人,平均每個企業42人,占全部從業人員的9%。其中科學家和工程師人數為28 195人,占科技人員總數的51%。從歷年研發人員投入情況來看,企業科技人員的隊伍不斷壯大的同時呈現出知識化、專業化的良好趨勢。2000-2003年,研發人員平均增長速度為4%,而2005年至2010年的平均增長速度為18%(圖1)。可見,我國大中型醫藥制造業技術創新人員的素質在不斷提高,這體現出醫藥制造業是高技術產業的特點。然而,發達國家醫藥企業研發人員占從業人員的比例均大于或等于30%,我國大中型醫藥制造業技術創新人員的投入仍不足。企業人才是決定企業技術創新活動成敗和技術創新能力的關鍵因素之一,我國大中型醫藥制造業要想獲得長久的發展,必須重視高科技人才的引進、培養和激勵。
2.2 科技活動經費投入
2.2.1 經費結構
了解企業的資金結構,可以知道主導企業研發創新的中堅力量并定位企業的發展方向[2]。我國大中型醫藥制造企業的研發經費主要來自于企業自身資金,2010年企業資金占全部研發經費的91%。政府資金占7%,與2009年的6%相比,雖然絕對數量有所增加,但在全部研發經費中所占比例仍然很小。由此說明,企業已經成為技術創新投入的主體。
2.2.2 經費投入強度
企業科技活動經費的投入強度是衡量企業技術創新能力的重要指標。從2000-2010年的企業科技經費投入情況來看,企業內部的科技活動呈逐年上升的趨勢,而且近年來增長速度有所加快。2010年全國大中型工業企業研發經費合計為122億元,比2009年增長23.1%,總額首次超過100億元。研發活動包括基礎研究、應用研究和試驗發展3類活動。對于我國大中
醫藥制造企業來說,試驗發展活動仍然是研發活動的主體。2010年,大中型醫藥制造企業用于基礎研究、應用研究的支出占研發總經費的31.7%,而試驗發展經費占研發總經費的大部分(68.3%)。
然而,與國外著名制藥企業相比,我國醫藥制造企業用于新產品開發的研發投入水平仍然很低。醫藥制造業是屬于研發密度最高的產業[3],美國、歐洲企業的新藥投入占到銷售收入的30%以上。我國醫藥制造業若要獲得持續發展,必須進一步加大研發投入的強度。
3 技術創新活動產出分析
3.1 新產品生產及銷售情況
技術創新產出能顯示企業技術創新能力的綜合效果,是評價技術創新能力最重要的指標,而新產品的生產及銷售情況能直接反映技術創新產出能力水平。2010年,我國大中型醫藥制造企業新產品產值和銷售收入與2009年相比均有較大幅度增長。共實現新產品產值1 772.2億元,實現新產品銷售收入1 675.5億元。
從產出效益來看,新產品銷售收入呈逐年增長的趨勢,占全部產品銷售收入的24%左右。2010年新產品出口698.9億元,占新產品銷售收入的41.7%。從這一比例來看,我國大中型醫藥制造企業的創新效果很好。但創新藥品仍主要是仿制藥品,出口藥品中絕大部分為化學原料藥。這一狀況表明我國大中型醫藥制造企業技術創新的含金量低,有待于結構性調整。
3.2 專利申請及擁有情況
專利的數量、水平以及被社會認可和市場接受的程度,最終直接或間接地反映了一個國家的自主技術創新能力和創新競爭力。因此,專利數是國際通用的評價企業自主創新能力和成效的指標。2010年,我國大中型醫藥制造企業專利申請數量達5 767件,比上一年增加982件,同比增加21%;有效發明專利數5 672件,比上一年增加2 361件,增長率為45%(圖2)。2010年平均每個企業專利申請數為4.35件,有效發明專利數為4.28件,擁有的發明專利數逐年上升。分析發現,我國的化學藥物專利申請數量較過去幾年有明顯上升趨勢,中藥專利雖然申請較多,但質量差,許多是單處方的變更和羅列,缺乏專利申請所要求的創造性。生物藥物專利申請數量穩步上升,但發明的創造性和申請的質量與國外相比差距仍較大 。
3.3 技術引進、消化吸收及再創新情況
2010年,我國大中型醫藥制造企業為引進國外技術共支出4.84億元,消化吸收經費支出4.99億元,購買國內技術支出7.12億元,技術改造支出60.08億元。與2009年相比,除技術改造費用降低4.4%外均有所增長。漲幅為:引進國外技術增長14.4%;消化吸收經費支出增長18.5%;購買國內技術支出增長8.6%。但是,值得注意的是,消化吸收經費與引進技術支出經費之比為1.03:1,而日韓的一些制藥企業這一比例均已達到5:1至8:1,我們國家消化吸收先進技術的能力還有待加強。技術改造支出雖然同比有所下降,但總體趨勢上升且所占比重仍然很高。
4 結語
大中型醫藥制造業是我國醫藥行業技術創新的主體力量,近年來,我國大中型醫藥制造業的創新意識和創新能力都在不斷增強,越來越重視研發和創新[4]。無論是研發人員投入還是研發經費投入都呈穩步上升的趨勢,逐漸成為醫藥科技創新的主力軍。
我國大中型制藥企業技術創新方式和途徑主要表現為技術的改造創新。擁有自主知識產權的新藥很少,大部分新產品為仿制藥品,缺乏國際競爭力。要改變這一困境,本文提出幾點策略:一是需要國家加大對大中型制藥企業基礎研究的投入資金比例,切實地制定有利于制藥企業投資新藥的政策,使企業逐漸實現從仿制藥開發到新藥研發投資為主體的轉變;二是要不斷加強對藥品專利及商標等知識產權的保護,規范健全我國新藥研發的市場機制,建立市場-研發-生產一體化的運行機制,促使我國新藥研發進入良性循環;三是加強技術的發展及應用,技術的發展在于應用,兩者是相互影響和促進的。單純依靠引進技術模仿創新、二次創新或只引進不創新,很難緊跟發達國家技術創新的腳步。我國大中型醫藥制造企業可以加強與發達國家的合作,特別是與國外的企業和機構進行合作研發,切實地參與到技術創新的主導力量中去。
參考文獻
[1] 孫利華, 張敏, 左根永. 試論我國醫藥生產企業的技術創新[j]. 中國藥業, 2004, 13(1): 25-27.
[2] 鄒鮮紅. 我國大中型醫藥制造企業的技術創新能力研
究[j]. 藥業論壇, 2009, 18(8): 12-13.
[關鍵詞] 多灶性腦出血;血腫清除術;神經生長因子;神經功能
[中圖分類號] R743.34 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210(2016)12(b)-0072-04
Influence of hematoma aspiration assisted with nerve growth factor preparations for the recovery of neurological function in patients with multifocal cerebral hemorrhage
HAO Wenjiong1 ZHE Ganggang1 WEI Jianqiang1 BAI Mangmang1 JIA Yunfeng1 LI Jian1 WANG Maode2
1.Department of Neurosurgery, Affiliated Hospital of Yan'an University, Shaanxi Province, Yan'an 716000, China;2.Department of Neurosurgery, the First Affiliated Hospital of Xi'an Jiaotong University, Shaanxi Province, Xi'an 710061, China
[Abstract] Objective To analyze the influence of hematoma aspiration assisted with nerve growth factor preparations for the recovery of neurological function in patients with multifocal cerebral hemorrhage. Methods Ninety cases of patients with multifocal cerebral hemorrhage admitted to Department of Neurosurgery of Affiliated Hospital of Yan'an University from August 2013 to August 2015 were selected as research subjects, and they were divided into observation group and control group according to the random number table, each group had 45 cases. The control group received hematoma aspiration, the observation group received hematoma aspiration assisted with nerve growth factor preparations. After 15 d, CT scanning was used to test the blood flow parameters of lesions of the two groups, the serum nerve function indexes and the contents of inflammatory factors were detected. Results After treatment for 15 d, the regional cerebral blood flow, regional cerebral blood volume of observation group were higher than those of control group, the mean transit time was lower than that of control group, the differences were statistically significant (P < 0.05); the content of brain-derived neurotrophic factor of observation group was higher than that of control group, the contents of neuron-specific enolase, myelin basic protein, B-type natriuretic peptide precursor were lower than those of control group, the differences were statistically significant (P < 0.05); the contents of serum inflammatory factors interleukin-6, interleukin-10, interleukin-11, tumor necrosis factor-α, high mobility group protein B1 of observation group were lower than those of control group, the differences were statistically significant (P < 0.05). Conclusion Hematoma aspiration assisted with nerve growth factor preparations can increase the cerebral blood flow of patients with multifocal cerebral hemorrhage, optimize the neural function, which has a positive clinical significance.
[Key words] Multifocal cerebral hemorrhage; Hematoma aspiration; Nerve growth factor; Neurological function
多灶性X出血是指腦內同時出現2個或者2個以上病灶的腦出血,具有病情重、病死率高、預后差等臨床特點,需早期接受治療以優化最終結局。急診血腫清除術是治療多灶性腦出血的常規方法,在解除顱內血腫壓迫的同時避免繼發性水腫的發生,但是目前有研究顯示單純血腫清除術在優化患者遠期神經功能方面的作用有限,可能與受損神經元功能無法恢復相關[1-2]。鼠神經生長因子(mouse nerve growth factor)是典型的神經生長因子制劑,與人神經生長因子極其相似,可促進正常神經細胞的生長、再生,對受損的神經細胞也有積極的修復作用[3-4]。馮霞等[5]的研究已經證實鼠神經生長因子在提高腦損傷患者神經功能方面的積極作用,較多學者也推薦將其應用于臨床腦出血患者的治療中。本研究將鼠神經生長因子作為血腫清除術的輔助治療藥物應用于多灶性腦出血患者中,重點分析其給患者神經功能方面帶來的影響。
1 資料與方法
1.1 一般資料
選取2013年8月~2015年8月延安大學附屬醫院神經外科收治的多灶性腦出血患者90例作為研究對象,納入標準:①經MRI診斷符合多灶性腦出血診斷標準;②發病前6個月無腦出血、梗死病史;③發病前1個月未服用阿司匹林、華法林等抗凝藥物;④患者家屬簽署知情同意書。排除標準:①伴先天性腦血管疾病;②伴基礎性神經功能障礙;③伴所用藥物過敏;④伴全身嚴重感染性疾病;⑤伴心肝腎功能嚴重異常。按照隨機數字表法將90例患者隨機分為觀察組和對照組,各45例。對照組中男25例,女20例;年齡43~78歲,平均(61.28±9.32)歲;體重48~83 kg,平均(69.83±8.12)kg;腦出血病因:高血壓病21例,顱內血管畸形9例,血液疾病6例,顱內惡性腫瘤4例,其他5例。觀察組中男24例,女21例;年齡42~79歲,平均(62.74±9.07)歲;體重46~84 kg,平均(69.76±8.55)kg;腦出血病因:高血壓病22例,顱內血管畸形8例,血液疾病5例,顱內惡性腫瘤4例,其他6例。兩組患者性別、年齡、體重、腦出血病因等一般資料比較差異無統計學意義(P > 0.05),具有可比性。
1.2 方法
對照組采取錐顱穿刺血腫引流術,具體步驟如下:①穿刺部位:以頭顱CT所示的最大層面中心為靶點,按三維坐標(X、Y、Z軸)方法,確定血腫穿刺靶點在顱內三維空間中的位置,即指X軸:靶點到外側頭皮距離;Y軸:靶點到前冠狀線距離;Z軸:靶點到基線的距離。但要避開血管密集區和重要功能區。②操作步驟:常規消毒,局麻后用尖刀刺破頭皮,用顱錐、錐透顱骨刺破硬腦膜,拔出顱錐,在導絲導引下將引流管緩慢地送入血腫中心(即靶點),退出導絲,外接注射器,緩慢負壓抽吸,可吸出血腫的液態部分,放置固定引流管,無菌紗布包扎。術后復查頭顱CT并確保血腫內引流管安放位置良好。間隔6 h向血腫腔內注射尿激酶3萬U,關閉引流管2 h后打開引流,以后每日2次引流管注入尿激酶3萬U,關閉引流管2 h后打開引流。3~5 d后待頭顱CT證實血腫大部分吸收后可拔出引流管,消毒,包扎穿刺點。
觀察組在血腫清除術治療的基礎上,應用鼠神經生長因子制劑進行輔助治療,具體如下:入院當天開始肌注鼠神經生長因子注射劑(武漢海特生物制藥股份有限公司生產,國藥準字S20060051)20 μg/次,1次/d,連續應用15 d。
1.3 觀察指標
1.3.1 CT血流灌注參數 治療15 d后,采用常規平掃確定血腫最大層面,自肘正中靜脈高壓注射顯影劑碘海醇(湖南漢森制藥股份有限公司,國藥準字H20066916)50 mL及生理鹽水30 mL,注射速率4.5 mL/s,注射5 s后開始CT掃描。灌注圖中將血腫邊緣
1.3.2 血清學指標 治療后15 d,取兩組患者空腹肘靜脈血2 mL,室溫靜置并離心取上清液,檢測如下指標:①神經功能指標:腦源性神經營養因子(BDNF)、神經元特異性烯醇化酶(NSE)、髓鞘堿性蛋白(MBP)、B型鈉尿肽前體(pro-BNP)。②炎癥因子:白介素-6(IL-6)、白介素-10(IL-10)、白介素-11(IL-11)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、高遷移率族蛋白B1(HMGB1)。
1.4 統計學方法
數據錄入軟件為SPSS 20.0,計量資料采用均數±標準差(x±s)表示,組間比較采用t檢驗;計數資料以百分率表示,組間比較采用χ2檢驗,以P < 0.05為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 CT血流灌注參數
治療15 d后,觀察組患者的CT血流灌注參數rCBF、rCBV水平顯著高于對照組,MTT水平顯著低于對照組,差異有統計學意義(P < 0.05)。見表1。
2.2 神經功能指標
治療15 d后,觀察組BDNF含量顯著高于對照組,NSE、MBP、pro-BNP含量顯著低于對照組,差異有統計學意義(P < 0.05)。見表2。
2.3 炎癥因子
治療15 d后,觀察組血清炎癥因子IL-6、IL-10、IL-11、TNF-α、HMGB1含量均顯著低于對照組,差異有統計學意義(P < 0.05)。見表3。
3 討論
多灶性腦出血患者出血量多,繼發性水腫明顯,引起的軀體功能障礙及神經損傷均較單發性腦出血嚴重,早期進行血腫清除手術是疾病治療的基本方法,但是在患者神經功能保護及恢復方面需加入針對性藥物以提高療效[6]。神經生長因子制劑具有促進神經生長、修復損傷神經的作用,鼠神經生長因子是目前臨床應用較多的神經生長因子制劑,已經被證實可為損傷神經元提供豐富的營養物質,促使神經功能恢復[7]。本研究將鼠神經生長因子與血腫清除術聯合應用于多灶性腦出血患者中,重點探討鼠神經生長因子輔助治療在優化患者神經功能方面的作用。
多灶性腦出血患者局部出血量較多,繼發水腫的出現可進一步壓迫神經組織并加重其功能損傷。顱內血管破裂后對神經元細胞的血供、氧供均出現障礙,隨著時間的延長,神經元可發生不可逆轉性的壞死[8-10]。早期恢復神經組織血供是臨床腦出血治療的基本原則之一,檢測顱內重要血管的血流狀況也可間接說明患者的神經功能狀態[11]。CT灌注成像是反映顱內血管血流量、血流速度的最可靠方式,本研究在治療15 d后采用CT灌注成像法檢測兩組患者的rCBF、rCBV、MTT,發現觀察組患者rCBF、rCBV水平較高,MTT水平較低。rCBF、rCBV與顱內缺血區血供狀態呈正比,MTT可反映血流阻力及血管微血栓狀態[12],以上結果提示鼠神經生長因子的輔助治療可顯著優化多灶性腦出血患者的顱內血供,通過早期恢復神經元細胞的血供來保護其功能。
除了血液供應狀態以外,神經元細胞內存在較多特異性分子,其在生理狀態下含量穩定,當腦出血等意外事件發生導致內環境平衡破壞時,BDNF、NSE、MBP、pro-BNP等神經功能特異性指標含量可發生相應改變,可直接反映患者神經功能走勢[13-14]。BDNF屬于內源性神經營養因子,廣泛存在于中樞神經系統中,具有保護神經元不受氧化應激損傷、穩定神經元內環境、促進神經干細胞增殖分化等作用,在X出血、癲癇、腦外傷等發生時,BDNF含量可下降。NSE屬于糖酵解代謝酶,當腦損傷發生時可從胞內釋放進入腦脊液,并從受損的血腦屏障進入血液循環[15]。MBP是神經組織特有蛋白質,在神經組織細胞破壞時可大量釋放進入腦脊液并被檢測到。pro-BNP是BNP的裂解產物,具有良好的穩定性,已經被證實與腦出血密切相關[16]。腦出血后顱內壓增高可一定程度上增加BNP分泌,循環血中pro-BNP含量也隨之上升。本研究中,觀察組患者治療15 d后,和對照組相比血清BDNF含量較高,NSE、MBP、pro-BNP含量較低,結合各個因子的生理學作用,說明鼠神經生長因子的加入可有效提高腦出血患者的神經功能,減少神經元損傷。
多項研究均已經證實,炎性反應與腦功能損傷間存在必然聯系,嚴重的炎性反應多預示著治療預后不良。李迪等[17]研究指出,炎性反應可加劇血腦屏障損害,對神經元及膠質細胞產生毒性作用,直接參與了繼發性神經功能損傷的發生發展。IL-6、IL-10、IL-11、TNF-α、HMGB1是目前研究較多的炎癥標志性分子,IL-6、IL-11、TNF-α具有積極的促炎作用,當炎性反應發生時其含量大幅上升[18-19]。IL-10屬于抗炎因子家族,在炎性反應出現時可反應性分泌增多,當患者病情緩解時其含量也隨之下降,與促炎因子含量呈正相關關系。HMGB1是一種核內非組蛋白,可單獨作為炎性因子參與炎性反應,也可與其他因子結合成為復合體[20-21]。本研究中,觀察組患者治療15 d后,和對照組相比血清炎癥因子IL-6、IL-10、IL-11、TNF-α、HMGB1含量均較低,提示鼠神經生長因子的輔助治療可有效抑制機體炎性反應,減少炎癥因子對神經元功能的直接損失作用,由此發揮間接的神經保護作用,這可能是本研究中患者神經功能改善的機制之一。
綜上所述,神經生長因子制劑輔助血腫清除術可增加多灶性腦出血患者的腦血流量,優化神經功能,值得在日后臨床實踐中推廣應用。
[參考文獻]
[1] 孫偉,姜艷輝,劉勇,等.顱內血腫開顱血腫清除術后遲發血腫與纖溶改變的臨床研究[J] 海南醫學院學報,2014, 20(3):391-393.
[2] Miyagi K,Harada S,Tokuyama S. Pancreatic Changes in Nerve Growth Factor/TrkA Associated with Insulin Secretion in Cerebral Ischemia [J]. Biol Pharm Bull,2015,38(11):1747-1751.
[3] 何安邦,周奮,潘德岳,等.錐顱穿刺抽吸引流血腫清除術治療老年高血壓腦出血的療效[J].中國老年學雜志,2016,36(8):1937-1940.
[4] Matano F,Murai Y,Nakagawa S,et al. Atypical radiological and intraoperative findings of acute cerebral hemorrhage caused by ruptured cerebral aneurysm in a patient with severe chronic anemia [J]. J Nippon Med Sch,2014, 81(4):264-268.
[5] 馮霞,許葉菁,鐘瑾,等.鼠神經生長因子制劑對老年腦出血患者神經功能缺損的療效分析[J].中華老年心腦血管病雜志,2016,18(1):51-54.
[6] 陳@,石磊,李偉榮.42例急性多灶性腦出血臨床特點分析[J].臨床醫藥實踐,2015,24(2):120-123.
[7] Zhan H,Li S,Sun J,et al. Lettuce glycoside B ameliorates cerebral ischemia reperfusion injury by increasing nerve growth factor and neurotrophin-3 expression of cerebral cortex in rats [J]. Indian J Pharmacol,2014,46(1):63-68. [8] 魏忠榮,韓丹,陸建環,等.CT灌注成像在高血壓性腦出血亞急性期的應用研究[J].臨床放射學雜志,2015,34(6):876-879.
[9] Wright EA,d'Esterre CD,Morrison LB,et al. Absolute Cerebral Blood Flow Infarction Threshold for 3-Hour Ischemia Time Determined with CTPerfusion and 18F-FFMZ-PET Imaging in a Porcine Model of Cerebral Ischemia [J]. PLoS One,2016,11(6):e0158157.
[10] Malinova V,Dolatowski K,Schramm P,et al. Early whole-brain CT perfusion for detection of patients at risk for delayed cerebral ischemia after subarachnoid hemorrhage [J]. J Neurosurg,2016,125(1):128-136.
[11] Cremers CH,Vos PC,van der Schaaf IC,et al. CT perfusion during delayed cerebral ischemia after subarachnoid hemorrhage:distinction between reversible ischemia and ischemia progressing to infarction [J]. Neuroradiology,2015,57(9):897-902.
[12] Hansen CK,Christensen A,Ovesen C,et al. Stroke severity and incidence of acute large vessel occlusions in patients with hyper-acute cerebral ischemia:results from a prospective cohort study based on CT-angiography(CTA)[J]. Int J Stroke,2015,10(3):336-342.
[13] 燕梅,劉文斌,孫曉萍,等.高壓氧對急性腦出血患者腦源性神經營養因子及腦水腫和神經功能的影響[J].中風與神經疾病雜志,2015,32(1):60-63.
[14] 劉文鎧.血清pro-BNP和纖維蛋白原聯合檢測在老年高血壓腦出血后并發腦水腫患者甘露醇治療效果評價中的作用[J].中國老年學雜志,2015,35(11):2971-2974.
[15] Wang T,Duan S,Wang H,et al. Neurological function following cerebral ischemia/reperfusion is improved by the Ruyi Zhenbao pill in a rats [J]. Biomed Rep,2016,4(2):161-166.
[16] 張俊峰.顱腦外傷患者腦血液中IL-6、BNP、CRP表達臨床分析[J].海南醫學院學報,2015,21(9):1219-1221. [17] 李迪,王文志,孫海欣.腦出血繼發性損害中炎性反應的分子生物學標記物[J].中華老年心腦血管病雜志,2016, 18(2):215-218.
[18] Lv M,Zhang D,Dai D,et al. Sphingosine kinase 1/sphingosine-1-phosphate regulates the expression of interleukin-17A in activated microglia in cerebral ischemia/reperfusion [J]. Inflamm Res,2016,65(7):551-562.
[19] Liu X,Liu J,Zhao S,et al. Interleukin-4 Is Essential for Microglia/Macrophage M2 Polarization and Long-Term Recovery AfterCerebral Ischemia [J]. Stroke,2016,47(2):498-504.
[20] Feng Q,Wang YI,Yang Y. Neuroprotective effect of interleukin-6 in a rat model of cerebral ischemia [J]. Exp Ther Med,2015,9(5):1695-1701.
關鍵詞:智能設計技術;農業機械研發;應用探討
1智能設計技術概述
智能設計技術是近年來逐漸興起的技術類型,它在傳統研發設計的基礎上,融入了大數據、智能制造、虛擬現實、智能建模、知識工程等技術形態,并根據行業設計研發的需求,形成適配于行業產品研發生產的一種全新技術形態[1]。換句話說,智能設計技術雖然基于智能制造、大數據、虛擬現實等技術范疇,但在不同行業的應用中卻體現出了差異性。本文主要探討農業機械研發制造中智能設計技術的應用,結合農業機械研發制造行業的具體情況,重點探討了CAD智能建模技術、知識工程智能技術和虛擬現實智能驗證技術三種智能設計技術的應用。
2農業機械研發制造中智能設計技術的應用
2.1CAD智能建模技術及應用
傳統的CAD設計技術已被廣泛應用在農業機械制造領域,能夠輔助農機產品的設計、研發和三維仿真等設計工作,但在產品設計知識的高效利用領域體現了諸多問題,例如:傳統CAD技術能夠解決農業機械產品研發的結構性問題,但在建模設計知識與建模生成的融合上,存在靈活性、適應性和移植性不強的弊端。基于知識的CAD智能建模技術能夠較好地攻克這一難題,該技術以智能化設計為基礎,涵蓋CAD建模標準規范、材料特性、裝配語義、建模融合等新的技術形態,在農業機械研發制造中的應用體現出了新的價值。國內山東農業大學最新研發了一種基于CAD智能建模技術的農機產品制造模型特征提取方法,該方法將三維小波變換和CAD智能建模技術融合在一起,構建了農機產品設計ESB通用智能模型庫,技術人員在設計農業機械產品時,可以從智能模型庫中直接調取通用的設備模型,并運用三維小波變換進行智能分析,得到匹配性能最佳的產品模型,大大提升了大型復雜農業機械產品研發制造的效率和建模仿真的準確性[2]。
2.2知識工程智能技術及應用
知識工程智能技術源于專家系統的研究分支,貫穿于整個智能設計和制造領域,它以知識設計內容為基礎,通過科學的表示、獲取和推理過程,獲得制造產品的最佳研發方案。以知識推理智能技術為例,它根據待制造產品的設計需求,從已知的知識判斷得出新的設計思維方案,通過基于規則、實例和模型的推理過程,完成制造產品的智能設計過程。近年來,隨著現代農業機械產品功能和性能的多元化發展,設計一款農機產品所需的知識系統越來越復雜,傳統單一的設計推理模式難以滿足產品的設計和研發需求,采用集成的多推理知識工程智能技術能夠更好地解決現代農機產品研發面臨的這一問題。例如:中國農業大學研究了一種基于知識工程的快速設計推理方法,該方法以相似度匹配算法為核心,能夠對履帶式收獲機傳動系的機械構件進行快速推理,有效地縮短了產品設計周期,提升了產品的設計智能性[3]。
2.3虛擬現實智能驗證技術及應用
虛擬現實技術能夠對結構復雜且設計困難的大型農業機械產品研發起到很好的輔助作用,研發人員運用虛擬現實技術能夠實現對農機產品結構、外觀和進行的仿真建模,在虛擬現實系統中構建真實感很強的運作場景,完成對研發農機產品的仿真運行。近年來,在傳統虛擬現實技術的基礎上,一種新的虛擬現實智能驗證技術被逐漸應用在農業機械研發制造中,該技術不僅能夠實現傳統虛擬現實技術的所有功能,還能夠對仿真的效果進行智能驗證,驗證的效果與產品開發出的實際使用效果無限接近。例如:中國農業機械化科學研究院采用虛擬現實智能驗證技術,開發了基于視景仿真的聯合收獲機虛擬研發系統,該系統能夠在虛擬現實情境下建立聯合收獲機輪胎模型,并對聯合收獲機作業過程進行虛擬受力分析,進一步通過對收獲機運行時周邊環境如農田、樹木、草地等地表環境的虛擬建模和仿真,在VegaPrime中設計運動路徑,實現了聯合收獲機作業的3D視景仿真和作業效果測定,結果表明:虛擬環境下的仿真測定結果與后期開發的聯合收獲機運行效果誤差率小于1%[4]。
關鍵詞:自動化技術;機械制造;制造方式;應用分析
前言:機械制造及其自動化目標很明確,就是將機械設備與自動化通過計算機的方式結合起來,形成一系列先進的制造技術,包括CAD(計算機輔助設計)、CAM(計算機輔助制造)、FMS(柔性制造系統)等等,最終形成大規模計算機集成制造系統(CIMS),使傳統的機械加工得到質的飛躍。隨著自動化技術和各類生產加工設備的發展與成熟,我國的機械制造領域內,自動化技術已經得到了廣泛的應用,取得了了長足的進步。但必須指出的是,我國的機械制造自動化技術起步晚,相比歐美發達國家還有著不小的差距,為此我們必須不斷提高自身自動化技術,不斷完善相關制度和應用方法,形成系統化和集成化的自動化應用技術,推動了機械自動化的改革,突破了傳統自動化技術帶來的限制性因素,能夠滿足當前市場生產制造的需要,向自動化的更高階段努力前行。
1 自動化技術在機械制造中的應用意義
自動化技術是機械制造行業中的一項重要技術,被廣泛應用于普遍的機械制造行業中,能夠實現對具體加工對象的自動化生產,促進自動化生產鏈條的完善,能夠確保自動化技術在機械制造中的使用的高效和安全。自動化技術是科學技術的產物,在機械制造中的使用是行業發展的必然,能夠帶動制造行業的快速發展,使加工工藝變得更加精細。
相較于傳統的技術工藝,促進了自動化技術工藝的創新,能夠在很大程度上有效的節約人力資源,在降低降低工人的勞動強度,改善勞動條件,促進行業生產效率的提高,并能夠確保制造業行業的產品質量,顯著降低了制造成本。同時,自動化技術在制造業行業的實際應用過程中,對提升經濟效益,有效的控制行業成本也具有重要作用,能夠實現對整個生產周期的嚴格把控,有效縮短生產周期,提高生產過程的連續化,促進了產品的更新速度。因此,可知,自動化技術在機械制造行業中的應用,符合行業的發展規律,能夠促進行業技術改造和升級發展,對帶動行業發展,優化資源配置具有重要作用[1]。
2 機械制造自動化的發展及趨勢
(1)高度智能集成性
隨著計算機集成制造技術和人工智能技術在制造系統中的廣泛應用,帶有智能已成為制造自動化系統的主要特征之一。智能集成化制造系統可以根據外部環境的變化自動地調整自身的運行參數,使自己始終處于最佳運動狀態,稱為系統具有自律能力。智能集成制造系統還具有決策能力,能夠最大限度地自行解決系統運動過程中所遇到的各種問題。由于有了智能,系統就可以自動監視本身的運動狀態,發生故障則自動給予排除。如發現故障正在形成,則采取措施防止故障的發生。
智能集成化制造系統還應與CIMS的其它系統共同集成為一個有機的整體,以實現信息資源的共享。它的集成性不僅僅體現在信息的集成上,它還包括另一個層次的集成,即人和技術之間的集成,實現人機功能的合理分配,并能夠充分發揮人的主觀能動性。帶有智能的制造系統還可以在最佳加工方法和加工參數選擇、加工路線的最佳化和智能加工質量控制等方面發揮重要作用。總之,智能集成制造系統具有適應能力、自學習能力、自修復能力、自組織能力和自我優化能力。因而,這種具有智能的集成化制造系統將是制造自動化系統的主要發展趨勢之一。但由于受到人工智能技術發展的限制,智能集成制造自動化系統的實現是個緩慢的過程。
(2)人機結合的適度自動化
傳統的制造自動化系統往往過分強調完全自動化,對如何發揮人的主導作用考慮甚少。但在先進生產模式下的制造自動化系統卻并不過分強調它的自動化水平,而強調的是人機功能的合理分配,強調充分發揮人的主觀能動性。因此,先進生產模式下的制造自動化系統是人機結合的適度自動化系統。這種系統的成本不高,但運行可靠性卻很高,系統的結構也比較簡單。它的主要缺陷是人的情緒波動會影響系統的運行質量。在先進生產模式下特別是智能制造系統中,計算機可以取代人的一部分思維、推理及決策活動,但絕不是全部。在這種系統中,起主導作用的仍然是人,因為無論計算機如何“聰明”,它的智能將永遠無法與人的智能相提并論。
(3)強調系統的柔性和敏捷性
傳統的制造自動化系統的應用場合往往是大批量生產環境,這種環境不特別強調系統具有柔性。但先進生產模式下的制造自動化系統面對的卻是多品種、小批量生產環境和不可預測的市場需求,這就要求系統具有比較大的柔性,能夠滿足產品快速更換的要求。實現制造自動化系統柔性的主要手段是采用成組技術和計算機控制的、模塊化的數控設備。但這里所說的柔性與傳統意義上的柔性卻不同,人們稱之為敏捷性。傳統意義上的柔性制造制系統僅能在一定范圍內具有柔性,而且系統的柔性范圍是在系統設計時就預先確定了的,超出這個范圍時系統就無能為力。但先進生產模式下的制造自動化系統面對的是無法預測的外部環境,無法在規劃系統時預先設定系統的有效范圍。但由于系統具有智能且采用了多種新技術,因此不管外部環境如何變化,系統都可以通過改變自身的結構來適應此種變化。智能制造系統的這種“敏捷性”比“柔性”具有更廣泛的適應性。
(4)功能擴展化
理論上,完整的制造自動化系統應包括毛坯的制備、物料的存儲、運輸、加工、輔助處理、零件檢驗、裝配、部件及成品測試、油漆和包裝等內容,并將它們集成為一個有機的整體。但目前的制造自動化主要是面向零件加工的,其它內容則涉及較少。未來的制造自動化系統應逐步向前擴展到毛坯的自動制備,向后擴展到自動裝配、自動測試及自動包裝等。
3 結論
在科學技術不斷快速發展的背景下,機械自動化已經滲透到社會生產的各個領域中。自動化技術是科學技術的產物,在制造業行業中的應用,是社會發展的必然,直接決定著機械制造業的發展水平。應該推動機械制造行業向著高質量、高速度和高效益的方向發展,確保機械制造行業自動化技術的高效性,對提高機械制造業的工作質量和工作效率,具有重要作用,是一個國家科學技術的產物,能夠展現出國家的綜合實力。因此,應該推進自動化技術在制造業行業中的推廣和應用,提升自動化技術水平和機械制造行業的生產價值。
參考文獻
[1]黃甫年. 自動化技術在機械制造中的應用與發展研究[J]. 科技風,2014,16:93.
[2]梅文祥. 機械自動化技術及其在機械制造中的應用探討[J]. 科技資訊,2013,13:89.
[3]黃天杰. 試論數控自動化技術在機械制造中的應用[J]. 科技展望,2016,06:53.
作者簡介
智能控制的性能特征智能控制的技術有如下的幾項特點:第一,智能控制技術的核心是通過高層的控制,也就是組織級;第二,智能控制的機器具有非線性等特征;第三,智能控制還具有結構轉變的特點;第四,智能控制器具有整體自尋優的特點;第五,智能控制系統應該要能滿足多種多樣的高性能的要求;第六,智能控制還是一門與相關邊緣學科復雜融合的學科類型;第七,智能控制是一門新興的研究領域技術。
在二十世紀九十年代后期,機電一體化技術開始向智能控制方向發展,同時也開啟了機電一體化技術發展的新篇章。在未來的發展過程中,機電技術一體化的發展方向主要就是智能控制技術。正因為如此,機電一體化系統的發展水平就主要由智能控制技術優劣來決定。
在機械制造過程中智能控制的應用機械制造技術是機電一體化系統中重要的組成成分。在當前,發展最先進的機械制造技術就是把智能控制的技術和計算機輔助技術進行有效的結合,共同向智能機械的制造技術方向發展。發展的最終發展就是運用先進的計算機技術取代機械的腦力勞動,從而模擬人類制造機械的行為活動。另外,智能控制技術還利用神經網絡系統計算的技術對機械制造的活動動態化的模擬,再通過傳感器的融合技術將收集的信息進行處理,然后控制和修改系統中的參數數據。機械制造中智能控制的應用領域有:機械制造系統智能的監測和監控、機械故障的智能診斷、智能學習和智能傳感器等。
數控領域中應用的智能控制伴隨著現代化科學技術的發展,我國機電一體化技術的發展對數控技術的要求越來越高。不僅需要模擬、延伸、拓展等新型的智能功能,而且還要求數控技術實現智能的編程和監控、建立智能數據庫等技術。
機器人領域中應用的智能控制在動力體系中,機器人往往具有非線性、時變性和強耦合等特征。這些特征正好適合在智能控制技術方面運用。目前機器人在智能控制中的主要應用主要表現在:第一,控制機器人手臂動作和活動的智能控制;第二,智能控制機器人在多種傳感器中的信息融合以及機器人視覺處理方面的活動;第三,控制機器人的行走軌跡和路徑;第四,對由專家控制的機器人運動進行跟蹤、監測和定位控制活動的研究。
一、規模
按規模大小FMS可分為如下4類:
1.柔性制造單元(FMC)
FMC的問世并在生產中使用約比FMS晚6~8年,它是由1~2臺加工中心、工業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成,具有適應加工多品種產品的靈活性。FMC可視為一個規模最小的FMS,是FMS向廉價化及小型化方向發展和一種產物,其特點是實現單機柔性化及自動化,迄今已進入普及應用階段。
2.柔性制造系統(FMS)
通常包括4臺或更多臺全自動數控機床(加工中心與車削中心等),由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來,可在不停機的情況下實現多品種、中小批量的加工及管理。
3.柔性制造線(FML)
它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床;亦可采用專用機床或NC專用機床,對物料搬運系統柔性的要求低于FMS,但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統和連續生產過程中的分散型控制系統(DCS)為代表,其特點是實現生產線柔性化及自動化,其技術已日臻成熟,迄今已進入實用化階段。
4.柔性制造工廠(FMF)
FMF是將多條FMS連接起來,配以自動化立體倉庫,用計算機系統進行聯系,采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使計算機集成制造系統(CIMS)投入實際,實現生產系統柔性化及自動化,進而實現全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產的最高水平,反映出世界上最先進的自動化應用技術。它是將制造、產品開發及經營管理的自動化連成一個整體,以信息流控制物質流的智能制造系統(IMS)為代表,其特點是實現工廠柔性化及自動化。
二、關鍵技術
1.計算機輔助設計
未來CAD技術發展將會引入專家系統,使之具有智能化,可處理各種復雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術,該項新技術是直接利用CAD數據,通過計算機控制的激光掃描系統,將三維數字模型分成若干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環操作,逐層掃描成形,并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數據,數小時內便可制出精確的原型。它有助于加快開發新產品和研制新結構的速度。
2.模糊控制技術
模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊控制器具有自學習功能,可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調整,使系統性能大為改善,其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。
3.人工智能、專家系統及智能傳感器技術
迄今,FMS中所采用的人工智能大多指基于規則的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規則進行推理,求解各類問題(如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修復、命令及控制等)。由于專家系統能簡便地將各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得的知識相結合,因而專家系統為FMS的諸方面工作增強了柔性。展望未來,以知識密集為特征,以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統)技術必將在FMS(尤其智能型)中起著關鍵性的作用。人工智能在未來FMS中將發揮日趨重要的作用。目前用于FMS中的各種技術,預計最有發展前途的仍是人工智能。預計到21世紀初,人工智能在FMS中的應用規模將要比目前大4倍。智能制造技術(IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個環節,借助模擬專家的智能活動,取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動。在制造過程,系統能自動監測其運行狀態,在受到外界或內部激勵時能自動調節其參數,以達到最佳工作狀態,具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀的制造技術。對未來智能化FMS具有重要意義的一個正在急速發展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能而產生的,它使傳感器具有內在的“決策”功能。
4.人工神經網絡技術
人工神經網絡(ANN)是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并行處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域,神經網絡不久將并列于專家系統和模糊控制系統,成為現代自支化系統中的一個組成部分。
三、發展趨勢
1.FMC將成為發展和應用的熱門技術
這是因為FMC的投資比FMS少得多而經濟效益相接近,更適用于財力有限的中小型企業。目前國外眾多廠家將FMC列為發展之重。
2.發展效率更高的FML
多品種大批量的生產企業如汽車及拖拉機等工廠對FML的需求引起了FMS制造廠的極大關注。采用價格低廉的專用數控機床替代通用的加工中心將是FML的發展趨勢。
3.朝多功能方向發展
人工成本日趨上升、產業結構優化升級、國家政策大力扶持,這三大因素將促使工業機器人迎來“春天”。近年來,我國不斷出臺新的政策支持裝備制造業的發展,工業機器人作為高端裝備制造中的智能制造裝備得到了國家政策的持續支持。作為國家戰略性新興產業之一,機器人技術體現著國家科技的綜合實力。
近兩年,國家相繼出臺與機器人相關的政策,推動這個并不算太大、但卻對未來的技術、產業和經濟至關重要的新興行業。《計算機世界》特別對2012年以來頒布的相關產業政策進行梳理,從政策利好角度厘清機器人產業成長的推手。
2012年4月,科技部出臺《智能制 造科技發展“十二五”專項規劃》和《服務機器人科技發展“十二五”專項規劃》,提出“十二五”期間將重點培育發展工業和服務機器人新興產業,并明確支持工業機器人行業發展,包括攻克工業機器人本體、精密減速器、伺服驅動器和電機、控制器等核心部件的共性技術,自主研發工業機器人工程化產品,實現工業機器人及其核心部件的技術突破和產業化。
2012年5月,工業和信息化部印發《高端裝備制造業“十二五”發展規劃》,在發展重點和方向部分,將工業機器人列為核心智能測控裝置與部件之一。同時,在重大工程與區域發展重點中提到,將圍繞智能制造過程中的感知、決策、執行3個關鍵環節,突破新型傳感、高精度運動控制、故障診斷與健康維護等關鍵技術。大力推進智能儀表、自動控制系統、工業機器人、關鍵執行和傳動零部件的開發和產業化,開發基于機器人的自動化成形與加工裝備生產線、自動化倉儲與分揀系統以及數字化車間等一批典型標志性重大智能制造成套裝備,推進智能制造技術、智能測控裝備和智能基礎制造裝備在石油化工、煤炭開采、發電、環保、紡織、冶金、建材、機械加工、食品加工等典型制造領域中的示范應用。到2015年,智能制造裝備技術創新體系初步建成,具有知識產權的智能測控裝置及關鍵執行和傳動零部件研制能力顯著增強。
2012年8月,財政部公布了2012年智能制造裝備項目擬支持單位名單,共有64個項目入圍。其中,多家上市公司相關領域項目將獲國家資金支持,包括:濰柴動力的WP5/7系列發動機柔性自動化裝配生產線、軟控股份和賽輪股份的輪胎行業工業機器人產業化、寶信軟件的基于開放式標準總線大型自控系統等。