實驗室智能檢測的自動化運作方案

劉藝婧 唐雯 林東翔

摘? 要：質檢機構作為第三方公正的檢測機構為國家的質監事業做出了巨大的貢獻。然而隨著社會主義市場經濟不斷發展，2012年，國務院頒布了《關于分類推進事業單位改革的指導意見》，這意味著從技術發展來看，這種系統向信息化、自動化、智能化方向發展成為必然趨勢，本文重點介紹了檢驗檢測服務行業發展現狀，以及智能檢測關鍵技術，對行業發展分析具有一定的理論價值。

關鍵詞：檢測檢驗技術;專家系統;智能檢測

1.引言

隨著國家高技術服務業和自動化產業的快速發展，近年來，我國的檢測檢驗技術業得到了迅猛發展。國務院于2011年12月13日以國辦【2011】58號文正式印發了《關于加快發展高技術服務業的指導意見》，《指導意見》中明確將“檢驗檢測服務”列為國家重點發展的八個高技術服務業領域之一，提出了發展檢驗、檢測、檢疫、計量、認可技術服務，實施技術標準戰略，加強測試技術和方法等基礎能力研究，建設戰略性新興產業等重點行業產品質量檢測體系等重點任務。

2.檢驗檢測服務機遇與挑戰

在計劃經濟時期和市場經濟初期，我國的質檢機構屬于事業單位，由國家撥款并指派任務無經營壓力，這一時期的質檢機構作為第三方公正的檢測機構為國家的質監事業做出了巨大的貢獻。然而隨著社會主義市場經濟不斷發展，2012年，國務院頒布了《關于分類推進事業單位改革的指導意見》，這意味著原屬事業單位的質檢機構都將面臨改制轉企，直面競爭殘酷的市場。

2.1檢驗檢測服務面臨機遇與挑戰

借助技術，尤其是互聯網技術的發展，實現自動化控制。在我國這種變化始于2000年前后國內工業化和信息化的融合（俗稱“兩化融合”），很多依靠勞動力來完成的工種逐漸被工業機器人等自動化設備替代。從微觀層面（即內因）來說，一家企業在經營層面的最有效戰略就是成本領先戰略，即將生產、銷售、服務等環節的成本降到最低，以達到對同行企業形成進入障礙、增強企業討價還價能力、降低替代品威脅和保持領先的競爭地位目的，當然，前提是不以犧牲產品或服務的質量、品質。所以，從實際上講，在生產環節唯有向技術要生產力，才能達至成本領先。

2.2檢驗檢測服務案例

本篇文章以國家金銀制品質量監督檢驗中心（南京）為例，該中心隸屬于南京市產品質量監督檢驗院，其核心業務為貴金屬首飾質量認證鑒定證書（或報告）及珠寶首飾質量認證鑒定證書（或報告）并且需要一物一證。自中心成立以來，檢驗業務逐年大幅上漲，目前年收入超6000萬，居江蘇省內國家級檢測單位首位。中心現有員工100余人，本科及以上員工占比75%，屬于技術密集型和勞動密集型相結合的科技服務企業。因此，向技術要生產力，在現有產業基礎上逐漸由勞動密集型向技術密集型升級，就成為了當前中心轉型升級的一項重要任務。

該中心可采用WIFI聯網控制整條證書生產線與珠寶及貴金屬檢測軟件實現連接，達到前期檢測人員將檢測數據錄入系統后，可直接打印并自動完成證書制作，實現自動化操作;甚至可以做到將生產線下放至貴金屬等加工工廠，可實現樣品實驗室檢測合格后，即可遠程控制貴金屬產品的證書與檢驗樣品同批次產品的生產制作同步進行。如圖1所示。

經測算實現自動化生產線后處理速度為1200張/小時，每天產品處理量可達12000-15000張，真正做到高速度。根據實驗室后臺操作，可替代2人以上的人力工作，且可實現連續工作，真正實現了將人力從勞動密集型工作中解脫出來，將知識型人才運用在科技研發和技術支持上，使中心轉企改制后在國內外檢測機構云集的背景下，能夠做到不以降低檢測質量為基礎有重點的全面做大做強，把優勢擴大，把專業做深，將中心打造成為具有影響力的檢驗檢測品牌。

3.檢驗檢測服務關鍵技術與分析

智能檢測技術是一種盡量減少所需人工的檢測技術，是依賴儀器儀表，涉及物理學、電子學等多種學科的綜合性技術。可以減少人們對檢測結果有意或無意的干擾，減輕人員的工作壓力，從而保證了被檢測對象的可靠性。自動檢測技術主要有兩項職責，一方面，通過自動檢測技術可以直接得出被檢測對象的數值及其變化趨勢等內容;另一方面，將自動檢測技術直接測得的被檢測對象的信息納入考慮范圍，從而制定相關決策。

檢測和檢驗是制造過程中最基本的活動之一。通過檢測和檢驗活動提供產品及其制造過程的質量信息，按照這些信息對產品的制造過程進行修正，使廢次品與反修品率降至最低，保證產品質量形成過程的穩定性及產出產品的一致性。

智能檢測是以多種先進的傳感器技術為基礎的，且易于同計算機系統結合，在合適的軟件支持下，自動地完成數據采集、處理、特征提取和識別，以及多種分析與計算。而達到對系統性能的測試和故障診斷的目的。是檢測設備模仿人類智能的結果。是將計算機技術、信息技術和人工智能等相結合而發展的檢測技術。

4.智能檢測系統原理與結構

智能檢測系統是指能自動完成測量、數據處理、顯示（輸出）測試結果的一類系統的總稱。他是在標準的測控系統總線和儀器總線的基礎上組合而成，采用計算機、微處理器作控制器通過測試軟件完成對性能數據的采集、變換、處理、顯示等操作程序，具有高速度、多功能、多參數等特點。

4.1智能檢測系統的原理

智能檢測系統有兩個信息流，一個是被測信息流，另一個是內部控制信息流，被測信息流在系統中的傳輸是不失真或失真在允許范圍內。

4.2智能檢測系統的結構

智能檢測系統有硬件、軟件兩大部分組成[1]。智能檢測系統硬件結構包括采集、傳輸、數據處理、人機交互等部分，智能檢測系統軟件組成，包含主程序和應用功能程序。

4.3智能檢測的主要理論

（1）基于信息論的分級遞階智能理論

三級分級遞階智能控制系統是由G.N.Saridis于1977年提出的。該系統由組織級、協調級和執行級組成，遵循“精度遞增伴隨智能遞減”的原則。組織級起主導作用，涉及知識的表示與處理，主要應用人工智能;協調級在組織級和執行級間起連接作用，涉及決策方式及其表示，采用人工智能及運籌學實現控制;執行級是底層，具有很高的控制精度，采用常規自動控制。

（2）模糊系統理論

人類最初對事物的認識來看，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控制具有現實的意義[2]。模糊邏輯在控制領域的應用稱為模糊控制。它的基本思想是把人類專家對特定的被控對象或過程的控制策略總結成一系列以“IF（條件）THEN（作用）”形式表示的控制規則，通過模糊推理得到控制作用集，作用于被控對象或過程。

（3）基于腦模型的神經網絡理論

人工神經網絡采用仿生學的觀點與方法來研究人腦和智能系統中的高級信息處理。如圖2所示

（4）基于知識工程的專家系統

專家檢測控制可定義為：具有模糊專家智能的功能，采用專家系統技術與控制理論相結合的方法設計檢測控制系統。如圖3所示

（5）基于規則的仿人智能檢測控制

仿人智能檢測控制的核心思想是在檢測和控制過程中，利用計算機模擬人的行為功能，最大限度地識別和利用控制系統動態過程提供的特征信息，進行啟發和直覺推理，從而實現對缺乏精確模型的對象迸行有效的控制[3]。其基本原理是模仿人的啟發式直覺推理邏輯，即通過特征辯識判斷系統當前所處的特怔狀態，確定控制的策略，進行多模態控制。如圖4所示。

5.結束語

建立檢驗檢測一體化平臺，實現儀器數據自動化采集，檢驗檢測全過程監控，通過高效的信息化系統，創造實驗室高端化、網絡化、低碳化、數字化和智能化的發展模式。期待質檢系統的管理者能結合檢驗檢測工作實際情況，對此進行深入探討交流，明確發展方向，實現從傳統檢驗檢測向“互聯網+”與“智能化”的新跨越。依托“設備自動化”與“人工智能化”，充分運用云計算、大數據等成熟技術和模式，對管理存儲的海量專業數據進行深度清洗、分析、挖掘，為檢驗檢測行業管理者做出關鍵性決策提供第一手的資料。現今第三方檢測行業從要素驅動發展向創新驅動發展轉變面臨的一次千載難逢的機遇，將成為未來延展第三方檢測價值鏈條、推動第三方檢測行業變革的關鍵驅動力。

參考文獻

[1]? 李鄧化.智能檢測技術與儀表[M].北京： 科學出版社，2007：53.

[2]? 孫福英.智能檢測技術與應用[M].北京：北京理工大學出版社，2020：208.

[3]? 言有三.深度學習之圖像識別[M].北京：機械工業出版社，2019：105.