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“人-机-环境”共融的工业数字孪生系统智能优化方法

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1551-1570页

作者：李浩王昊琪李琳利张玉彦杨文超文笑雨张旭辉刘根张幸福刘俊崔科飞陈录城王朋静杨新宇郑州轻工业大学河南省机械装备智能制造重点实验室河南郑州450002 西安科技大学机械工程学院陕西西安710699 郑州恒达智控科技股份有限公司河南郑州450016 中信重工机械股份有限公司河南洛阳471003 卡奥斯工业智能研究院(青岛)有限公司山东青岛266000

工业数字孪生系统是智能制造应用实施的重要手段,但现有工业数字孪生系统主要面向机械系统探索研究理论和关键技术,缺乏从“人-机-环境”全局开展系统建模和优化。鉴于此,分析了“人-机-环境”系统建模和智能优化研究进展,总结了“人-机... 详细信息

工业数字孪生系统是智能制造应用实施的重要手段,但现有工业数字孪生系统主要面向机械系统探索研究理论和关键技术,缺乏从“人-机-环境”全局开展系统建模和优化。鉴于此,分析了“人-机-环境”系统建模和智能优化研究进展,总结了“人-机-环境”共融的工业数字孪生系统基本特征,建立了系统参考架构。然后,提出了“人-机-环境”共融的工业数字孪生系统智能优化方法与关键技术体系,主要包括数据驱动的快速动态建模与仿真方法、基于生成式人工智能(AI)的数字孪生快速建模方法、多模态感知与智能交互方法、虚实同步映射与模型校正方法、基于分布式计算的运行优化控制方法、“人-机-环境”安全监测与态势感知方法和基于AI agent的系统自学习与优化控制方法等。最后,通过典型案例展示了智能优化方法的应用效果。所提出的工业数字孪生系统智能优化方法为实现智能制造过程中的“人-机-环境”共融提供了重要支撑。

关键词： “人-机-环境”共融工业数字孪生系统智能制造智能优化 AI agent

疏水改性纳米二氧化硅对无氟泡沫灭火剂性能影响

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化工进展 2024年第6期43卷 3301-3309页

作者：曹海珍王尚彬欧红香薛洪来毕海普王钧奇常州大学安全科学与工程学院江苏常州213164 江苏锁龙消防科技股份有限公司江苏泰州225753

采用三甲基氯硅烷(TMCS)对二氧化硅纳米颗粒(NPs)进行改性得到疏水NPs,并将改性后的NPs添加到无氟泡沫灭火剂中,研究不同改性程度的NPs对无氟泡沫灭火剂性能的影响。利用热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)和... 详细信息

采用三甲基氯硅烷(TMCS)对二氧化硅纳米颗粒(NPs)进行改性得到疏水NPs,并将改性后的NPs添加到无氟泡沫灭火剂中,研究不同改性程度的NPs对无氟泡沫灭火剂性能的影响。利用热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)和水接触角等对不同TMCS浓度下表面疏水改性的NPs进行表征。TGA、EDX结果证实TMCS实现了对NPs的有效表面改性。水接触角测试结果表明,TMCS的质量分数为16.67%时,NPs的接触角可达150.9°。SEM分析表明NPs的分散性得到改善,改性后的NPs粒径主要分布在60~150nm之间。改性NPs对无氟泡沫溶液的发泡性、稳泡性和灭火有效性的性能影响的研究结果表明,TMCS的质量分数为13.04%时改性的NPs对泡沫的发泡性能、稳定性能和灭火有效性能有最大的提升。

关键词：三甲基氯硅烷纳米二氧化硅疏水改性无氟泡沫灭火剂

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抢派结合模式下外卖配送问题研究

控制与决策 2024年第9期39卷 3135-3142页

作者：冯爱兰周映雪龚艳茹杨乐昌北京科技大学机械工程学院北京100083 中国机械科学研究总院集团机科发展科技股份有限公司北京100044 北京科技大学天津学院智能制造学院天津301830

目前,外卖平台持续地提升顾客服务质量和降低成本,忽视了骑手的权益保障.针对骑手困境,引入骑手奖惩激励机制,建立以平台成本、顾客满意度和骑手激励收益为目标的外卖订单分配模型.基于抢派结合的订单分配模式,考虑配送顺路程度、配送... 详细信息

目前,外卖平台持续地提升顾客服务质量和降低成本,忽视了骑手的权益保障.针对骑手困境,引入骑手奖惩激励机制,建立以平台成本、顾客满意度和骑手激励收益为目标的外卖订单分配模型.基于抢派结合的订单分配模式,考虑配送顺路程度、配送距离和配送能力,构造效用函数来描述骑手自主抢单对订单的偏好及匹配度,利用Logit离散选择模型实现骑手实时抢单决策;并设计自适应变邻域搜索算法,实现平台派单分配和骑手路径优化.算例实验表明,与派单模式相比,抢派结合模式下配送方案能有效降低配送成本,提高顾客满意度和骑手收益.研究结果拓展了外卖订单分配模式等理论研究,可为外卖行业健康发展提供一定的参考.

关键词：抢派结合外卖配送奖惩激励机制自适应变邻域搜索实时抢单效用函数

药品质量控制实验室的智能化转型:挑战与未来趋势

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药学学报 2024年第10期59卷 2723-2729页

作者：黄丽玲孔玉琼马恒元江苏恒瑞医药股份有限公司江苏连云港222000

药品检验涉及的分析仪器与检验项目众多,样品前处理过程繁琐,且当前行业智能化水平不高,导致药品检验仍属于劳动密集型工作。然而,在工业4.0智能制造的时代背景下,质量控制(quality control,QC)实验室的智能化转型已成为行业焦点。同时... 详细信息

药品检验涉及的分析仪器与检验项目众多,样品前处理过程繁琐,且当前行业智能化水平不高,导致药品检验仍属于劳动密集型工作。然而,在工业4.0智能制造的时代背景下,质量控制(quality control,QC)实验室的智能化转型已成为行业焦点。同时,受仿制药一致性评价和药品集采政策的推动,制药企业竞争加剧,进一步激发了企业对实验室智能化的内在需求。本文结合制药工业现状及未来趋势,探讨了如何构建数字化和自动化的QC实验室,并指出为了适应连续制造工艺,需从传统的中央实验室模式逐步升级为智能化的分布式质量控制模式。同时还深入剖析了实施过程中的潜在挑战及应对策略,以期为相关从业人员提供构建智能化QC实验室的思路。

关键词：质量控制实验室数字化自动化连续制造分布式质量控制

基于UPLC-Q-TOF/MS鉴定健脾益肠散大鼠体内外源物成分

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中草药 2024年第6期55卷 1908-1924页

作者：孔心雨李璐商晶刘文君钱梦雨王振中肖伟南京中医药大学江苏南京210000 江苏康缘药业股份有限公司江苏连云港222001 中药过程控制与智能制造技术全国重点实验室江苏连云港222001

目的基于UPLC-Q-TOF/MS技术研究健脾益肠散在正常大鼠体内的原型成分和代谢产物,归纳总结不同类型化合物的体内代谢规律。方法采用Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18(100 mm×2.1 mm,1.8μm)色谱柱,流动相为甲醇(A)-0.1%甲酸水(B),梯度洗... 详细信息

目的基于UPLC-Q-TOF/MS技术研究健脾益肠散在正常大鼠体内的原型成分和代谢产物,归纳总结不同类型化合物的体内代谢规律。方法采用Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18(100 mm×2.1 mm,1.8μm)色谱柱,流动相为甲醇(A)-0.1%甲酸水(B),梯度洗脱,体积流量0.4 mL/min,柱温30℃,电喷雾离子源(ESI),在正、负离子模式下对色谱流出物进行质谱检测。结果从大鼠血浆、尿液、粪便中鉴定出34个原型成分、79个代谢成分,主要代谢途径包括氧化、还原、甲基化、葡糖醛酸结合、硫酸结合等。结论对健脾益肠散在大鼠体内的外源物成分进行快速有效的定性,为揭示其功效成分的作用机制提供物质基础。

关键词：健脾益肠散 UPLC-Q-TOF/MS 原型成分代谢产物补骨脂素

基于改进灰狼优化算法的QFN芯片图像多阈值分割方法

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光学精密工程 2024年第6期32卷 930-944页

作者：巢渊徐魏刘文汇曹震张敏江苏理工学院机械工程学院江苏常州213001 常州祥明智能动力股份有限公司江苏常州213011

在QFN芯片封装缺陷检测中,增加图像分割环节可有效提高缺陷检测准确性与检测效率。针对图像分割中传统算法效率低、智能优化算法分割精度低稳定性差的问题,本文提出一种基于改进灰狼优化算法(IGWO)的图像多阈值分割方法。首先,改进原始... 详细信息

在QFN芯片封装缺陷检测中,增加图像分割环节可有效提高缺陷检测准确性与检测效率。针对图像分割中传统算法效率低、智能优化算法分割精度低稳定性差的问题,本文提出一种基于改进灰狼优化算法(IGWO)的图像多阈值分割方法。首先,改进原始灰狼优化算法非线性因子,平衡算法搜索效率与挖掘能力;其次,引入反向学习策略提高种群整体质量,引入正弦函数、调整头狼权重以改进灰狼更新策略,增强算法多样性与挖掘能力;然后,提出头狼靠拢与种群变异交替进行的位置更新策略,平衡算法收敛性能与跳出局部最优能力;最后,以Kapur熵为适应度函数,求解最优分割阈值。将本文提出的改进灰狼优化算法的多阈值图像分割方法,与灰狼优化算法(GWO)、基于翻筋斗觅食策略的灰狼优化算法(DSF-GWO)、基于莱维飞行的樽海鞘群优化算法(LSSA)、改进北方苍鹰算法(INGO)的图像分割方法进行实验对比,结果表明:本文方法在分割用时方面,约为DSF-GWO的1/2,INGO的1/4;在分割精度与稳定性方面,在进行QFN芯片缺陷图像的连续30次分割时,本文方法具有最大Kapur熵平均值、最小标准差与最短分割时间。因此本文方法可实现高精度、高稳定性与高效率的QFN芯片图像多阈值分割。

关键词：灰狼优化算法多阈值分割 Kapur熵 QFN

基于HPLC-Q-TOF-MS/MS加味清络颗粒生物碱类化学成分分析及多指标含量测定

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中草药 2024年第10期55卷 3255-3266页

作者：张日美廖嘉穗胡军华王振中王欣王佳肖伟南京中医药大学江苏南京210000 中药制药过程控制与智能制造技术全国重点实验室江苏连云港222001 江苏康缘药业股份有限公司江苏连云港222001

目的对加味清络颗粒中生物碱类成分进行定性鉴别分析,建立加味清络颗粒生物碱类多成分含量测定方法。方法采用HPLC-Q-TOF-MS/MS技术对加味清络颗粒进行正、负离子模式扫描,利用MassHunter软件计算化合物准确相对分子质量,结合质谱二级... 详细信息

目的对加味清络颗粒中生物碱类成分进行定性鉴别分析,建立加味清络颗粒生物碱类多成分含量测定方法。方法采用HPLC-Q-TOF-MS/MS技术对加味清络颗粒进行正、负离子模式扫描,利用MassHunter软件计算化合物准确相对分子质量,结合质谱二级碎片信息及对照品比对,对加味清络颗粒中生物碱类成分进行定性鉴别,并总结化合物裂解规律;利用HPLC测定加味清络颗粒中6个生物碱成分的含量,检测条件:采用Phenomenex Gemini C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm);以乙腈为流动相A,磷酸盐缓冲溶液(pH 5.8)为流动相B,梯度洗脱,柱温30℃,体积流量0.9 mL/min,进样量10μL,检测波长210 nm。结果加味清络颗粒中共鉴定出50个生物碱成分,分别来源于青风藤、苦参、延胡索、知母,其中喹诺里西啶类生物碱16个、苄基四氢异喹啉类生物碱31个、其他类型生物碱3个;建立了HPLC同时测定加味清络颗粒中苦参碱、槐果碱、青藤碱、原阿片碱、延胡索乙素、延胡索甲素的多指标含量测定方法,该方法中6个待测成分在检测质量浓度范围内线性关系良好(r≥0.9999),精密度、重复性、稳定性RSD均小于4%,样品中苦参碱、槐果碱、青藤碱、原阿片碱、延胡索乙素、延胡索甲素的平均加样回收率分别为94.32%、96.89%、97.83%、109.53%、99.32%、87.13%,RSD值分别为3.24%、4.99%、4.95%、4.85%、2.52%、5.95%。结论建立的方法可准确、灵敏地对加味清络颗粒中的生物碱类化学成分进行定性及定量分析,为加味清络颗粒后续物质基础研究、质量控制、制剂开发建立了基础。

关键词：加味清络颗粒定性鉴别定量测定质量控制 HPLC-Q-TOF-MS/MS 苦参碱槐果碱青藤碱原阿片碱延胡索乙素延胡索甲素

基于AHP-CRITIC混合加权法和Box-Behnken设计-响应面法优化羌芩颗粒成型工艺及其物理指纹图谱研究

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中草药 2024年第3期55卷 787-797页

作者：丁涵徐忠坤王振中肖伟南京中医药大学江苏南京210023 江苏康缘药业股份有限公司江苏连云港222001 中药制药过程控制与智能制造技术全国重点实验室江苏连云港222001

目的优化羌芩颗粒的干法制粒成型工艺,并对颗粒进行质量控制。方法以颗粒成型率、吸湿率(H)、溶化率和休止角(α)的综合评分为指标,采用Box-Behnken设计-响应面法结合AHP-CRITIC混合加权法建立干法制粒关键工艺参数(critical process pa... 详细信息

目的优化羌芩颗粒的干法制粒成型工艺,并对颗粒进行质量控制。方法以颗粒成型率、吸湿率(H)、溶化率和休止角(α)的综合评分为指标,采用Box-Behnken设计-响应面法结合AHP-CRITIC混合加权法建立干法制粒关键工艺参数(critical process parameters,CPPs)和关键质量属性(critical quality attributes,CQAs)的数学模型,通过该模型构建干法制粒的设计空间,并进行蒙特卡洛验证。采用单形格子设计对满足制粒工艺的甘露醇、麦芽糊精、糊精进行辅料配比筛选,确定最佳辅料配比并进行验证。采用粉体学评价方法对羌芩颗粒各项物理质量属性指标进行综合表征,建立由松装密度(Da)、振实密度(Dc)、α、豪斯纳比(IH)、H、含水量(HR)、颗粒间孔隙率(Ie)、卡尔指数(IC)、比表面积(SSA)、粒径<50μm百分比(Pf)、分布宽度(span)、分布范围(width)、均匀性(HG)共13个二级物理质量指标构成的颗粒物理指纹图谱,评价不同批次间颗粒质量的一致性。结果羌芩颗粒干法制粒CPPs的设计空间为送料频率37~45 Hz,滚轮频率8.0~11.8 Hz,滚轮压力40~50 kg/cm^(2)。最佳辅料配比为甘露醇86%,糊精14%。15批样品物理指纹图谱的相似度均大于0.95。结论优选后的羌芩颗粒干法制粒成型工艺稳定可行,中间体物理性质质量评价科学合理,可为中药新药的开发及工业化放大生产提供参考。

关键词： Box-Behnken设计-响应面法 AHP-CRITIC混合加权法干法制粒成型工艺关键工艺参数关键质量属性设计空间蒙特卡洛混料设计单形格子设计物理指纹图谱聚类分析质量源于设计

基于变异系数的模糊物元模型评价不同基原甘草药材质量及快速判别研究

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中草药 2024年第11期55卷 3866-3873页

作者：李瑞华林夏罗京超陈雨竹张永超李执栋闫逸伦候化蕊童枫张欣王振中南京中医药大学江苏南京210023 中药制药过程控制与智能制造技术全国重点实验室江苏连云港222001 江苏康缘药业股份有限公司江苏连云港222001

目的综合评价乌拉尔甘草Glycyrrhiza uralensis和光果甘草***的质量,通过化学计量学寻找质量差异标志物并建立快速判别乌拉尔甘草和光果甘草模型。方法建立甘草药材液相指纹图谱,确立共有峰,共有峰数据结合模糊物元模型与偏最小二乘法... 详细信息

目的综合评价乌拉尔甘草Glycyrrhiza uralensis和光果甘草***的质量,通过化学计量学寻找质量差异标志物并建立快速判别乌拉尔甘草和光果甘草模型。方法建立甘草药材液相指纹图谱,确立共有峰,共有峰数据结合模糊物元模型与偏最小二乘法判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)化学计量学方法进行质量综合评价及质量差异标志物筛选。基于近红外光谱建立不同的快速判别模型,通过对比筛选出最佳的快速判别模型。结果模糊物元分析表明乌拉尔甘草与光果甘草存在显著差异;经PLS-DA,结果表明甘草酸铵、甘草素、甘草苷为乌拉尔甘草和光果甘草的差异标志物;光谱经SG预处理,iPLS波段筛选所建立的决策树判别模型,精确率为0.88、准确率为0.88、F1(精确率和准确率的调和平均值)为0.88。结论乌拉尔甘草与光果甘草之间存在显著差异。通过近红外光谱技术建立的判别模型,为快速区分这2种基原甘草提供了有效手段,有助于提升甘草药材质量控制水平。

关键词：甘草指纹图谱模糊物元模型化学计量学快速判别芹糖甘草苷甘草苷芹糖异甘草苷甘草素甘草酸铵