實(shí)驗(yàn)室智能檢測(cè)的自動(dòng)化運(yùn)作方案

劉藝婧 唐雯 林東翔

摘? 要：質(zhì)檢機(jī)構(gòu)作為第三方公正的檢測(cè)機(jī)構(gòu)為國(guó)家的質(zhì)監(jiān)事業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。然而隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，2012年，國(guó)務(wù)院頒布了《關(guān)于分類推進(jìn)事業(yè)單位改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》，這意味著從技術(shù)發(fā)展來(lái)看，這種系統(tǒng)向信息化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展成為必然趨勢(shì)，本文重點(diǎn)介紹了檢驗(yàn)檢測(cè)服務(wù)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，以及智能檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)行業(yè)發(fā)展分析具有一定的理論價(jià)值。

關(guān)鍵詞：檢測(cè)檢驗(yàn)技術(shù);專家系統(tǒng);智能檢測(cè)

1.引言

隨著國(guó)家高技術(shù)服務(wù)業(yè)和自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，近年來(lái)，我國(guó)的檢測(cè)檢驗(yàn)技術(shù)業(yè)得到了迅猛發(fā)展。國(guó)務(wù)院于2011年12月13日以國(guó)辦【2011】58號(hào)文正式印發(fā)了《關(guān)于加快發(fā)展高技術(shù)服務(wù)業(yè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，《指導(dǎo)意見(jiàn)》中明確將“檢驗(yàn)檢測(cè)服務(wù)”列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的八個(gè)高技術(shù)服務(wù)業(yè)領(lǐng)域之一，提出了發(fā)展檢驗(yàn)、檢測(cè)、檢疫、計(jì)量、認(rèn)可技術(shù)服務(wù)，實(shí)施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略，加強(qiáng)測(cè)試技術(shù)和方法等基礎(chǔ)能力研究，建設(shè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)等重點(diǎn)行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)體系等重點(diǎn)任務(wù)。

2.檢驗(yàn)檢測(cè)服務(wù)機(jī)遇與挑戰(zhàn)

在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)初期，我國(guó)的質(zhì)檢機(jī)構(gòu)屬于事業(yè)單位，由國(guó)家撥款并指派任務(wù)無(wú)經(jīng)營(yíng)壓力，這一時(shí)期的質(zhì)檢機(jī)構(gòu)作為第三方公正的檢測(cè)機(jī)構(gòu)為國(guó)家的質(zhì)監(jiān)事業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。然而隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，2012年，國(guó)務(wù)院頒布了《關(guān)于分類推進(jìn)事業(yè)單位改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》，這意味著原屬事業(yè)單位的質(zhì)檢機(jī)構(gòu)都將面臨改制轉(zhuǎn)企，直面競(jìng)爭(zhēng)殘酷的市場(chǎng)。

2.1檢驗(yàn)檢測(cè)服務(wù)面臨機(jī)遇與挑戰(zhàn)

借助技術(shù)，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。在我國(guó)這種變化始于2000年前后國(guó)內(nèi)工業(yè)化和信息化的融合（俗稱“兩化融合”），很多依靠勞動(dòng)力來(lái)完成的工種逐漸被工業(yè)機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備替代。從微觀層面（即內(nèi)因）來(lái)說(shuō)，一家企業(yè)在經(jīng)營(yíng)層面的最有效戰(zhàn)略就是成本領(lǐng)先戰(zhàn)略，即將生產(chǎn)、銷售、服務(wù)等環(huán)節(jié)的成本降到最低，以達(dá)到對(duì)同行企業(yè)形成進(jìn)入障礙、增強(qiáng)企業(yè)討價(jià)還價(jià)能力、降低替代品威脅和保持領(lǐng)先的競(jìng)爭(zhēng)地位目的，當(dāng)然，前提是不以犧牲產(chǎn)品或服務(wù)的質(zhì)量、品質(zhì)。所以，從實(shí)際上講，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)唯有向技術(shù)要生產(chǎn)力，才能達(dá)至成本領(lǐng)先。

2.2檢驗(yàn)檢測(cè)服務(wù)案例

本篇文章以國(guó)家金銀制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（南京）為例，該中心隸屬于南京市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，其核心業(yè)務(wù)為貴金屬首飾質(zhì)量認(rèn)證鑒定證書（或報(bào)告）及珠寶首飾質(zhì)量認(rèn)證鑒定證書（或報(bào)告）并且需要一物一證。自中心成立以來(lái)，檢驗(yàn)業(yè)務(wù)逐年大幅上漲，目前年收入超6000萬(wàn)，居江蘇省內(nèi)國(guó)家級(jí)檢測(cè)單位首位。中心現(xiàn)有員工100余人，本科及以上員工占比75%，屬于技術(shù)密集型和勞動(dòng)密集型相結(jié)合的科技服務(wù)企業(yè)。因此，向技術(shù)要生產(chǎn)力，在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上逐漸由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型升級(jí)，就成為了當(dāng)前中心轉(zhuǎn)型升級(jí)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

該中心可采用WIFI聯(lián)網(wǎng)控制整條證書生產(chǎn)線與珠寶及貴金屬檢測(cè)軟件實(shí)現(xiàn)連接，達(dá)到前期檢測(cè)人員將檢測(cè)數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)后，可直接打印并自動(dòng)完成證書制作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作;甚至可以做到將生產(chǎn)線下放至貴金屬等加工工廠，可實(shí)現(xiàn)樣品實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)合格后，即可遠(yuǎn)程控制貴金屬產(chǎn)品的證書與檢驗(yàn)樣品同批次產(chǎn)品的生產(chǎn)制作同步進(jìn)行。如圖1所示。

經(jīng)測(cè)算實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線后處理速度為1200張/小時(shí)，每天產(chǎn)品處理量可達(dá)12000-15000張，真正做到高速度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室后臺(tái)操作，可替代2人以上的人力工作，且可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作，真正實(shí)現(xiàn)了將人力從勞動(dòng)密集型工作中解脫出來(lái)，將知識(shí)型人才運(yùn)用在科技研發(fā)和技術(shù)支持上，使中心轉(zhuǎn)企改制后在國(guó)內(nèi)外檢測(cè)機(jī)構(gòu)云集的背景下，能夠做到不以降低檢測(cè)質(zhì)量為基礎(chǔ)有重點(diǎn)的全面做大做強(qiáng)，把優(yōu)勢(shì)擴(kuò)大，把專業(yè)做深，將中心打造成為具有影響力的檢驗(yàn)檢測(cè)品牌。

3.檢驗(yàn)檢測(cè)服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)與分析

智能檢測(cè)技術(shù)是一種盡量減少所需人工的檢測(cè)技術(shù)，是依賴儀器儀表，涉及物理學(xué)、電子學(xué)等多種學(xué)科的綜合性技術(shù)?？梢詼p少人們對(duì)檢測(cè)結(jié)果有意或無(wú)意的干擾，減輕人員的工作壓力，從而保證了被檢測(cè)對(duì)象的可靠性。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)主要有兩項(xiàng)職責(zé)，一方面，通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)可以直接得出被檢測(cè)對(duì)象的數(shù)值及其變化趨勢(shì)等內(nèi)容;另一方面，將自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)直接測(cè)得的被檢測(cè)對(duì)象的信息納入考慮范圍，從而制定相關(guān)決策。

檢測(cè)和檢驗(yàn)是制造過(guò)程中最基本的活動(dòng)之一。通過(guò)檢測(cè)和檢驗(yàn)活動(dòng)提供產(chǎn)品及其制造過(guò)程的質(zhì)量信息，按照這些信息對(duì)產(chǎn)品的制造過(guò)程進(jìn)行修正，使廢次品與反修品率降至最低，保證產(chǎn)品質(zhì)量形成過(guò)程的穩(wěn)定性及產(chǎn)出產(chǎn)品的一致性。

智能檢測(cè)是以多種先進(jìn)的傳感器技術(shù)為基礎(chǔ)的，且易于同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)合，在合適的軟件支持下，自動(dòng)地完成數(shù)據(jù)采集、處理、特征提取和識(shí)別，以及多種分析與計(jì)算。而達(dá)到對(duì)系統(tǒng)性能的測(cè)試和故障診斷的目的。是檢測(cè)設(shè)備模仿人類智能的結(jié)果。是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和人工智能等相結(jié)合而發(fā)展的檢測(cè)技術(shù)。

4.智能檢測(cè)系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)

智能檢測(cè)系統(tǒng)是指能自動(dòng)完成測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、顯示（輸出）測(cè)試結(jié)果的一類系統(tǒng)的總稱。他是在標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)控系統(tǒng)總線和儀器總線的基礎(chǔ)上組合而成，采用計(jì)算機(jī)、微處理器作控制器通過(guò)測(cè)試軟件完成對(duì)性能數(shù)據(jù)的采集、變換、處理、顯示等操作程序，具有高速度、多功能、多參數(shù)等特點(diǎn)。

4.1智能檢測(cè)系統(tǒng)的原理

智能檢測(cè)系統(tǒng)有兩個(gè)信息流，一個(gè)是被測(cè)信息流，另一個(gè)是內(nèi)部控制信息流，被測(cè)信息流在系統(tǒng)中的傳輸是不失真或失真在允許范圍內(nèi)。

4.2智能檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

智能檢測(cè)系統(tǒng)有硬件、軟件兩大部分組成[1]。智能檢測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)包括采集、傳輸、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互等部分，智能檢測(cè)系統(tǒng)軟件組成，包含主程序和應(yīng)用功能程序。

4.3智能檢測(cè)的主要理論

（1）基于信息論的分級(jí)遞階智能理論

三級(jí)分級(jí)遞階智能控制系統(tǒng)是由G.N.Saridis于1977年提出的。該系統(tǒng)由組織級(jí)、協(xié)調(diào)級(jí)和執(zhí)行級(jí)組成，遵循“精度遞增伴隨智能遞減”的原則。組織級(jí)起主導(dǎo)作用，涉及知識(shí)的表示與處理，主要應(yīng)用人工智能;協(xié)調(diào)級(jí)在組織級(jí)和執(zhí)行級(jí)間起連接作用，涉及決策方式及其表示，采用人工智能及運(yùn)籌學(xué)實(shí)現(xiàn)控制;執(zhí)行級(jí)是底層，具有很高的控制精度，采用常規(guī)自動(dòng)控制。

（2）模糊系統(tǒng)理論

人類最初對(duì)事物的認(rèn)識(shí)來(lái)看，都是定性的、模糊的和非精確的，因而將模糊信息引入智能檢測(cè)控制具有現(xiàn)實(shí)的意義[2]。模糊邏輯在控制領(lǐng)域的應(yīng)用稱為模糊控制。它的基本思想是把人類專家對(duì)特定的被控對(duì)象或過(guò)程的控制策略總結(jié)成一系列以“IF（條件）THEN（作用）”形式表示的控制規(guī)則，通過(guò)模糊推理得到控制作用集，作用于被控對(duì)象或過(guò)程。

（3）基于腦模型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用仿生學(xué)的觀點(diǎn)與方法來(lái)研究人腦和智能系統(tǒng)中的高級(jí)信息處理。如圖2所示

（4）基于知識(shí)工程的專家系統(tǒng)

專家檢測(cè)控制可定義為：具有模糊專家智能的功能，采用專家系統(tǒng)技術(shù)與控制理論相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)檢測(cè)控制系統(tǒng)。如圖3所示

（5）基于規(guī)則的仿人智能檢測(cè)控制

仿人智能檢測(cè)控制的核心思想是在檢測(cè)和控制過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)模擬人的行為功能，最大限度地識(shí)別和利用控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程提供的特征信息，進(jìn)行啟發(fā)和直覺(jué)推理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)缺乏精確模型的對(duì)象迸行有效的控制[3]。其基本原理是模仿人的啟發(fā)式直覺(jué)推理邏輯，即通過(guò)特征辯識(shí)判斷系統(tǒng)當(dāng)前所處的特怔狀態(tài)，確定控制的策略，進(jìn)行多模態(tài)控制。如圖4所示。

5.結(jié)束語(yǔ)

建立檢驗(yàn)檢測(cè)一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)儀器數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集，檢驗(yàn)檢測(cè)全過(guò)程監(jiān)控，通過(guò)高效的信息化系統(tǒng)，創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)室高端化、網(wǎng)絡(luò)化、低碳化、數(shù)字化和智能化的發(fā)展模式。期待質(zhì)檢系統(tǒng)的管理者能結(jié)合檢驗(yàn)檢測(cè)工作實(shí)際情況，對(duì)此進(jìn)行深入探討交流，明確發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)檢驗(yàn)檢測(cè)向“互聯(lián)網(wǎng)+”與“智能化”的新跨越。依托“設(shè)備自動(dòng)化”與“人工智能化”，充分運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等成熟技術(shù)和模式，對(duì)管理存儲(chǔ)的海量專業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度清洗、分析、挖掘，為檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)管理者做出關(guān)鍵性決策提供第一手的資料?，F(xiàn)今第三方檢測(cè)行業(yè)從要素驅(qū)動(dòng)發(fā)展向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展轉(zhuǎn)變面臨的一次千載難逢的機(jī)遇，將成為未來(lái)延展第三方檢測(cè)價(jià)值鏈條、推動(dòng)第三方檢測(cè)行業(yè)變革的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。

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