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本成果提出了基于零件批量加工數據分析的加工工藝與流程優化，主要包括零件加工過程的工藝數據挖掘與機器學習算法、基于數據和機理模型相結合的零件加工精度預測、基于機器學習的零件加工工藝優化與決策、基于數據驅動的零件批量加工工藝優化方法驗證這四方面。以下是各方面具體對應內容： 1）零件加工過程的工藝數據挖掘與機器學習算法：在數據挖掘與機器學習算法方面，搭建了軸類零件全流程加工工況數據實時采集硬件平臺，實現對加工力、加工振動、主軸電流等工況數據的實時在線獲取。 2）基于數據和機理模型相結合的零件加工精度預測：在航空薄壁件加工精度預測方面，對復雜曲面加工過程混合建模與全流程加工精度預測等理論開展了深入研究工作；建立了零件單工序/多工序加工精度預測混合驅動模型，實現了加工精度的高效高精預測。 3）基于機器學習的零件加工工藝優化與決策：在軸類零件全流程加工工藝優化與決策方面，圍繞隱馬爾可夫決策過程、遺傳算法等理論開展了理論研究工作，結合軸類零件加工過程開展了優化工作；提出了加工參數自適應調控聯合決策方法。 4）基于數據驅動的零件批量加工工藝優化方法驗證：構建加工數據庫1套，包含機床設備、加工刀具、加工參數、檢測數據等四種類型數據。開發全流程加工智能推理軟件1套（部署于中航發南方公司柔軸車間），實現航軸全流程質量數據感知與工藝優化，其中全流程誤差建模與分析模塊實現了端到端的零件加工質量智能推理，可以用于工藝設計與現場預先感知，加工過程工藝數據挖掘模塊實現基于批量數據的多工序誤差流分析，實現后續工序加工誤差推理，加工過程工藝優化與智能決策模塊實現了零件多工序加工質量數據推理與給定期望指標下的加工參數優化。 圖1 本成果對應功能結構示意圖 【技術優勢】 圍繞航空領域制造的加工質量問題，開展基于制造過程數據的工藝全流程智能決策技術與系統的研發，初步實現工藝與制造過程的智能控制。在數據挖掘與機器學習算法、航空薄壁件加工精度預測、軸類零件全流程加工工藝優化與決策、零件全流程加工質量智能推理與優化、智能加工產線智能決策技術應用與推廣等多個方面實現了突破，具有顯著的理論價值與應用價值。 規范制定方面，研究了薄壁件加工誤差產生的深層機理，構建了批量零件加工過程中誤差傳遞的理論模型，探究了機床、夾具、刀具、加工參數全方位、多層次的因素對于零件加工誤差產生的影響規律，提出了零件加工工藝與流程優化策略，形成制定面向航空發動機大長徑比軸類零件的決策規范，規定軸類零件全流程加工過程中機床、刀具、裝夾、加工參數四個方面的具體要求。通過中國航發南方工業有限公司企業標準體系管理系統制定、修改、審批，形成《航空發動機軸類零件加工工藝優化與決策技術規范Q/2B 1586—2022》。 軟件開發方面，將上述理論成果進行高度集成，開發了零件全流程加工智能推理優化軟件（MIO軟件）。軟件集成了四大功能模塊，包括加工工藝數據庫、全流程誤差建模與分析、加工過程工藝數據挖掘、加工工藝優化與智能決策。相關知識與優化規則形成權。全流程加工智能推理優化軟件以及知識庫軟件通過第三方測評，測評機構具備MA與CNAS認證資質，最終形成《零件全流程加工智能推理優化軟件第三方測試報告》、《智能加工產線工藝全流程智能決策工藝知識庫軟件第三方測試報告》。 應用驗證方面，結合航空發動機制造具體需求，將相關成果應用到某型號航空發動機軸類零件（動力渦輪傳動軸）加工生產中。將零件全流程加工智能推理優化軟件部署在航軸加工車間，在驗證產品的加工設備上部署了數據采集裝置，實時采集加工過程數據，集成企業工藝資源數據庫和產品數字化檢測系統，獲取機床、夾具、刀具、產品質量等信息，構建了加工工藝數據庫，開展了航軸加工工藝分析、現場加工質量預先感知、加工工藝與流程優化、現場實際加工驗證等工作。通過南方公司現場應用驗證，零件次品率平均降低54.53%。（2019年至2020年優化前，次品率為8.38%；2021年6月至2022年5月優化后，次品率為3.81%）。相關應用驗證通過了中國航發南方公司的效果認定，并形成用戶報告。 【技術指標】 1）采用機理模型/有限元仿真技術獲取切削力/熱/柔度/加工誤差數據集，構建代理模型實現了切削過程的毫秒級預測，切削過程關鍵物理量的預測時間優于10毫秒。 2）建立了機理模型與小樣本工況數據混合驅動的預測模型不確定分析與量化模型，提出了貝葉斯框架下的不確定校準方法，實現了加工誤差快速（毫秒級）精準（偏差小于5微米）預測。 3）提出了航軸加工質量狀態估計方法，建立了現場多源數據信息串聯模型，基于隱馬爾科夫的決策模型，實現工序間感知平均誤差控制在9.21%內。 4）建立了加工次品率與加工參數約束集間雙向映射互通模型，首次提出了基于隱馬爾科夫模型與遺傳算法的聯合決策方法框架，聯合決策優化框架保證次品率降低優于50%。

本項目系統地研究了陰極離子鍍第一代涂層(TiN，TiC和CrN)、第二代涂層(TiCN和TiAlN)、第三代涂層(TiN/TiCN)、第四代涂層(金剛石和DLC)、第五代涂層(TiAlSiN)和第六代涂層(AlCrN)的制備方法及其摩擦-磨損性能，適應了數字化制造時代的需求，滿足了干切削的要求，具有高熱穩定性、高抗氧化性和良好的紅硬性的優點。本項目制備的高性能涂層，如TiAlN、AlCrN和TiAlSiN等在國內有巨大的應用市場，目前國內的刀具和模具的涂層市場超過200億元。與國外同類涂層相比，性

2020年3月19日，《自然-通訊》（Nature Communications）雜志在線發表了北京師范大學地理科學學部何春陽教授團隊的最新研究成果，定量評估和揭示了中國空氣污染防控政策成效，指出中國依然需要在未來實施更強有力的空氣質量控制政策。該論文題為“中國需要進一步改善空氣質量以減少PM2.5污染導致的人口死亡（Stronger policy required to substantially reduce deaths from PM2.5 pollution in China）”。 PM2.5污染是指直徑小于2.5μm的細顆粒物散布在空氣中，進而影響人類福祉與健康的現象。聯合國可持續發展目標3.9明確指出，到2030年，需要實質性地減少危險化學品以及空氣、水和土壤污染導致的死亡和患病人數。根據全球疾病負擔項目最新的測算結果，中國每年有近一百萬人死于PM2.5污染。為了控制空氣污染及其負面影響，國務院于2013年施行了“大氣污染防治行動計劃”（以下簡稱“大氣十條”），計劃到2017年將城市中的PM2.5濃度降低10-25%。該計劃的整體投入約1.7萬億人民幣（約合2700億美元），覆蓋了中國三百多個地級行政區，橫跨能源、工業、交通、法律和法規等多個部門，是一項前所未有的空氣污染防治行動。2018年，中國生態環境部宣布該計劃設定的PM2.5濃度控制目標順利達成。然而，“大氣十條”相關的PM2.5污染防控所帶來的健康效益依然缺乏定論。 評價“大氣十條”健康效益的難點在于，PM2.5污染致死人數受PM2.5濃度、人口數量、年齡結構和疾病死亡率等多個因素的共同影響。目前已有研究往往使用PM2.5污染致死人數在2013-2017年的變化量來近似表示“大氣十條”所帶來的健康效益，也有研究通過假設其它因素不變來量化PM2.5濃度變化的影響。但是，這些研究都很難區分各個因素的相對貢獻，部分結果甚至相互矛盾。施行“大氣十條”究竟產生了多少健康效益依然缺乏定論。 為此，該研究結合長期的PM2.5監測數據和最新的流行病學模型，對比了實施“大氣十條”前后（2000-2013和2013-2017）中國PM2.5污染致死人數的變化趨勢。同時使用解構的思路量化了PM2.5濃度、人口數量、年齡結構和疾病死亡率等因素對于PM2.5污染致死人數變化趨勢的影響，全面揭示了“大氣十條”通過減緩PM2.5污染所產生的健康效益。結果表明，中國的PM2.5污染致死人數在2000-2017年總體呈現增加趨勢，從2000年的71.4萬人增加到了2017年的97.1萬人，增加了36.1%，年均增長率為1.8%。“大氣十條”實施以后中國的PM2.5污染致死人數依然呈現增加趨勢，但是年均增長率在2013年以后有所下降。2000-2013年，中國的PM2.5污染致死人數新增了22.1萬人，年均增長率為2.1%。而在2013-2017年，中國PM2.5污染致死人數增加了3.6萬人，其年均增長率為1.0%，明顯低于實施“大氣十條”之前的水平。進一步的解構分析表明，由于實施“大氣十條”后PM2.5濃度降低，2017年的PM2.5污染致死人數比2013年減少了6.4萬人。 在此基礎上，該研究進一步探索了2030年PM2.5污染致死人數在兩種不同的PM2.5控制政策情景（趨勢情景和強力政策情景）下的變化趨勢。研究假設趨勢情景中，中國會延續現有的空氣質量控制力度，人口加權的PM2.5濃度會在2030年逐漸降低到35μg/m3（中國現行的空氣質量標準）。而在強力政策情境中，中國會采取更加嚴格的空氣污染控制政策，人口加權的PM2.5濃度會在2030年大幅度降低至10μg/m3（世界衛生組織公布的空氣質量標準）。與此同時，人口和年齡結構按照現有趨勢發展，而疾病死亡率由于醫療保健水平的提高而進一步降低。該研究的預測結果表明，趨勢情景中PM2.5污染致死人數將在2030年達到95.3萬人，僅比2017年降低了2%。而在強力政策情景中，PM2.5污染致死人數將在2030年達到55.0萬人，比2017年降低了40%以上。這意味著，如果延續當前政策趨勢，雖然PM2.5濃度依然會有所下降，但是由于老齡化等其它因素的影響，PM2.5污染致死人數依然很難實現可持續發展目標3.9所提到的“實質性”降低的目標。中國依然需要在未來實施更強有力的空氣質量控制政策，才能夠一定程度上抵消老齡化等因素的影響，使得PM2.5污染致死人數“實質性”地下降（圖2）。 該研究的主要貢獻是通過解構分析全面認識了PM2.5濃度、人口數量、年齡結構和疾病死亡率等多個因素對PM2.5污染致死人數變化的影響，進而準確地估算了施行“大氣十條”所帶來的健康效益。同時，該研究還綜合考慮了各個影響因素的變化，對未來PM2.5污染致死人數進行了預測，為中國制定未來的環境政策，實現相關的聯合國可持續發展目標提供了重要參考。

成果簡介：小型水下觀測機器人（ROV）是一型可以水面遙控水下運動，水 下錄像水面呈現的潛水器，水下機器人自身攜帶高強度水下光源以及高清晰廣角 度攝像機。中性浮力、低水阻力、超強拉力、多芯集成的超細柔性臍帶纜來實現 水面監控單元與水下機器人之間的數據、電源和視頻信號的傳輸。 136天津大學科技成果選編 技術特點：該微型纜控水下觀測機器人采用磁耦合傳動技術、直流載波技術、 超細中性浮力凱夫拉纜技術、自動航向保持和定深技術、高效水動力外形設計技 術，平臺具有極大的技術先進性。其操作簡便簡單，便攜小巧。 技術指標： 1、高分辨率彩色攝像頭，數字變焦與云臺控制； 2、3 個磁耦合推進器，方向和速度可調； 3、高亮度 LED 燈組； 4、超細柔性臍帶纜； 5、配置深度計和高度計，可實現自動定深操作； 6、配置電子羅盤，自動航向保持； 7、視頻與字符疊加，實時狀態顯示，屏幕菜單操作； 8、數字信號傳輸，減小信號失真； 9、簡易游戲操縱手柄控制； 137天津大學科技成果選編 10、富有美學設計理念的流線型機器造型，靜電噴漆外觀，硬質氧化水 下機身。 成果水平： 國際領先，已獲發明專利 應用范圍：微型纜控水下觀測機器人通過視頻搜索并觀察水下目標物，廣泛 應用于河壩巡檢、失事船只搜救、水下攝影、水上娛樂、水產養殖、江邊垂釣、 生態修復和艦船維護等。 市場分析及前景：該平臺可以廣泛應用于江河湖泊的深度測量測繪，水質監測、 水質取樣、大眾娛樂，視頻獲取等，科研做為大眾娛樂消費品或者兒童玩具進行 營銷，具有廣泛的科研、業務和大眾消費需求。 主要技術指標：主體長度：600mm 排水量：小于 18kg 最大航速：2m/s 下潛深度：200 米 投資規模：生產線、裝配車間等需要大約 100 萬的投資。 合作方式：技術轉讓，總價值 200 萬元。 19 透明海洋-智能化信息技術架構 20 透明海洋-遠距離大數據量海洋通信 21 水下激光通信技術 22 多維度海洋探測系統 23 海洋浮標自動監測系統 24 海洋物聯網技術 25 海底淤泥微生物燃料電池 26 重要海洋微生物（微藻）活性產物工程化技術研發

成果簡介： 纜控水下觀測機器人（ROV）是一型可以水面遙控水下運動，水下錄像水面 呈現的潛水器，水下機器人自身攜帶高強度水下光源以及高清晰廣角度攝像機。 中性浮力、低水阻力、超強拉力、多芯集成的超細柔性臍帶纜來實現水面監控單 元與水下機器人之間的數據、電源和視頻信號的傳輸。 技術特點：該微型纜控水下觀測機器人采用磁耦合傳動技術、直流載波技術、 超細中性浮力凱夫拉纜技術、自動航向保持和定深技術、高效水動力外形設計技 術，平臺具有極大的技術先進性。其操作簡便簡單，便攜小巧。 技術指標： 1、高分辨率彩色攝像頭，數字變焦與云臺控制； 2、3 個磁耦合推進器，方向和速度可調； 3、高亮度 LED 燈組； 4、超細柔性臍帶纜； 5、配置深度計和高度計，可實現自動定深操作； 135天津大學科技成果選編 6、配置電子羅盤，自動航向保持； 7、視頻與字符疊加，實時狀態顯示，屏幕菜單操作； 8、數字信號傳輸，減小信號失真； 9、簡易游戲操縱手柄控制； 10、富有美學設計理念的流線型機器造型，靜電噴漆外觀，硬質氧化水下機 身。成果水平：國際先進 應用范圍：微型纜控水下觀測機器人通過視頻搜索并觀察水下目標物，廣泛 應用于河壩巡檢、失事船只搜救、水下攝影、水上娛樂、水產養殖、江邊垂釣、 生態修復和艦船維護等。 市場分析及前景：該平臺可以廣泛應用于江河湖泊的深度測量測繪，水質監測、 水質取樣、大眾娛樂，視頻獲取等，科研做為大眾娛樂消費品或者兒童玩具進行 營銷，具有廣泛的科研、業務和大眾消費需求。 主要技術指標：主體長度：300mm 排水量：小于 2.8kg 最大航速：2m/s 下潛深度：100 米 投資規模：生產線、裝配車間等需要大約 100 萬的投資。 合作方式：技術轉讓，轉讓價格 200 萬。 

2020年3月19日，《自然-通訊》（Nature Communications）雜志在線發表了北京師范大學地理科學學部何春陽教授團隊的最新研究成果，定量評估和揭示了中國空氣污染防控政策成效，指出中國依然需要在未來實施更強有力的空氣質量控制政策。該論文題為“中國需要進一步改善空氣質量以減少PM2.5污染導致的人口死亡（Stronger policy required to substantially reduce deaths from PM2.5 pollution in China）”。 PM2.5污染是指直徑小于2.5μm的細顆粒物散布在空氣中，進而影響人類福祉與健康的現象。聯合國可持續發展目標3.9明確指出，到2030年，需要實質性地減少危險化學品以及空氣、水和土壤污染導致的死亡和患病人數。根據全球疾病負擔項目最新的測算結果，中國每年有近一百萬人死于PM2.5污染。為了控制空氣污染及其負面影響，國務院于2013年施行了“大氣污染防治行動計劃”（以下簡稱“大氣十條”），計劃到2017年將城市中的PM2.5濃度降低10-25%。該計劃的整體投入約1.7萬億人民幣（約合2700億美元），覆蓋了中國三百多個地級行政區，橫跨能源、工業、交通、法律和法規等多個部門，是一項前所未有的空氣污染防治行動。2018年，中國生態環境部宣布該計劃設定的PM2.5濃度控制目標順利達成。然而，“大氣十條”相關的PM2.5污染防控所帶來的健康效益依然缺乏定論。 評價“大氣十條”健康效益的難點在于，PM2.5污染致死人數受PM2.5濃度、人口數量、年齡結構和疾病死亡率等多個因素的共同影響。目前已有研究往往使用PM2.5污染致死人數在2013-2017年的變化量來近似表示“大氣十條”所帶來的健康效益，也有研究通過假設其它因素不變來量化PM2.5濃度變化的影響。但是，這些研究都很難區分各個因素的相對貢獻，部分結果甚至相互矛盾。施行“大氣十條”究竟產生了多少健康效益依然缺乏定論。 為此，該研究結合長期的PM2.5監測數據和最新的流行病學模型，對比了實施“大氣十條”前后（2000-2013和2013-2017）中國PM2.5污染致死人數的變化趨勢。同時使用解構的思路量化了PM2.5濃度、人口數量、年齡結構和疾病死亡率等因素對于PM2.5污染致死人數變化趨勢的影響，全面揭示了“大氣十條”通過減緩PM2.5污染所產生的健康效益。結果表明，中國的PM2.5污染致死人數在2000-2017年總體呈現增加趨勢，從2000年的71.4萬人增加到了2017年的97.1萬人，增加了36.1%，年均增長率為1.8%?！按髿馐畻l”實施以后中國的PM2.5污染致死人數依然呈現增加趨勢，但是年均增長率在2013年以后有所下降。2000-2013年，中國的PM2.5污染致死人數新增了22.1萬人，年均增長率為2.1%。而在2013-2017年，中國PM2.5污染致死人數增加了3.6萬人，其年均增長率為1.0%，明顯低于實施“大氣十條”之前的水平。進一步的解構分析表明，由于實施“大氣十條”后PM2.5濃度降低，2017年的PM2.5污染致死人數比2013年減少了6.4萬人。 在此基礎上，該研究進一步探索了2030年PM2.5污染致死人數在兩種不同的PM2.5控制政策情景（趨勢情景和強力政策情景）下的變化趨勢。研究假設趨勢情景中，中國會延續現有的空氣質量控制力度，人口加權的PM2.5濃度會在2030年逐漸降低到35μg/m3（中國現行的空氣質量標準）。而在強力政策情境中，中國會采取更加嚴格的空氣污染控制政策，人口加權的PM2.5濃度會在2030年大幅度降低至10μg/m3（世界衛生組織公布的空氣質量標準）。與此同時，人口和年齡結構按照現有趨勢發展，而疾病死亡率由于醫療保健水平的提高而進一步降低。該研究的預測結果表明，趨勢情景中PM2.5污染致死人數將在2030年達到95.3萬人，僅比2017年降低了2%。而在強力政策情景中，PM2.5污染致死人數將在2030年達到55.0萬人，比2017年降低了40%以上。這意味著，如果延續當前政策趨勢，雖然PM2.5濃度依然會有所下降，但是由于老齡化等其它因素的影響，PM2.5污染致死人數依然很難實現可持續發展目標3.9所提到的“實質性”降低的目標。中國依然需要在未來實施更強有力的空氣質量控制政策，才能夠一定程度上抵消老齡化等因素的影響，使得PM2.5污染致死人數“實質性”地下降（圖2）。 該研究的主要貢獻是通過解構分析全面認識了PM2.5濃度、人口數量、年齡結構和疾病死亡率等多個因素對PM2.5污染致死人數變化的影響，進而準確地估算了施行“大氣十條”所帶來的健康效益。同時，該研究還綜合考慮了各個影響因素的變化，對未來PM2.5污染致死人數進行了預測，為中國制定未來的環境政策，實現相關的聯合國可持續發展目標提供了重要參考。

開發了一種新型微流控注射器“濾頭”，通過簡單將樣品注入濾頭即可實現微粒的“片上濃縮”

聯網智慧公路節能管控系統是集能耗監測與能耗管控于一體的智能化節能管理系統，針對各級公路隧道照明節能管控效果尤為顯著。本系統采用先進的網絡構建模式，搭建一個服務于各級公路隧道節能管控的平臺，具有良好的穩定性、拓展性、實用性等。物聯網智慧公路節能管控系統其結構主要包括：人機交互界面、業務邏輯、數據訪問。為了豐富界面展示效果，方案采用專業界面控件作為人機交互界面主要技術手段，該技術提供了一種在 Web 上體現強交互性的解決方案。業務邏輯負責能耗數據的采集、處理、計算及前端監測/控制設備控制策略等工作。數據訪問提供對數據庫的存儲訪問支持。物聯網隧道照明節能管控系統即在隧道入口前 500 米通過微波車輛檢測器、激光車輛檢測器兩種檢測方式，準確檢測有無車輛通過。有車輛駛入時，服務器結合環境光傳感器的實時采集數據及設置的相應數值，開關或調節入口加強照明段的照明設備，加強照明段的環境光傳感器可檢測照明設備的開關狀態及效果。隧道內布置激光車輛檢測器，當車輛通過時，上傳數據（信號）至服務器，用于進行本地和遠程隧道照明控制。隧道內分段布置物聯網在線診斷系統，可實時監測路況信息。

一、項目簡介物聯網智慧公路節能管控系統是集能耗監測與能耗管控于一體的智能化節能管理系統，針對各級公路隧道照明節能管控效果尤為顯著。本系統采用先進的網絡構建模式，搭建一個服務于各級公路隧道節能管控的平臺，具有良好的穩定性、拓展性、實用性等。物聯網智慧公路節能管控系統其結構主要包括：人機交互界面、業務邏輯、數據訪問。為了豐富界面展示效果，方案采用專業界面控件作為人機交互界面主要技術手段，該技術提供了一種在 Web 上體現強交互性的解決方案。業務邏輯負責能耗數據的采集、處理、計算及前端監測/控制設備控制策略等工作。數據訪問提供對數據庫的存儲訪問支持。物聯網隧道照明節能管控系統即在隧道入口前 500 米通過微波車輛檢測器、激光車輛檢測器兩種檢測方式，準確檢測有無車輛通過。有車輛駛入時，服務器結合環境光傳感器的實時采集數據及設置的相應數值，開關或調節入口加強照明段的照明設備，加強照明段的環境光傳感器可檢測照明設備的開關狀態及效果。隧道內布置激光車輛檢測器，當車輛通過時，上傳數據（信號）至服務器，用于進行本地和遠程隧道照明控制。隧道內分段布置物聯網在線診斷系統，可實時監測路況信息、確認照明設備開

二聚酸是具有三十六個碳的二元酸，具有優良的耐低溫性能。本團隊致力于二聚酸基尼龍產品的開發研究多年，形成了二聚酸基尼龍制備的核心技術。設計比例的二元酸與二元胺在催化劑存在下經成鹽、加壓及常壓分階段聚合、切粒等過程獲得目標產品，工藝簡單，反應平穩，根據需要可以通過改變工藝參數及操作條件，靈活控制尼龍數均相對分子質量，制備出的產品性能達到或超過現有尼龍11、尼龍10和尼龍1212等長鏈尼龍產品。相關技術已獲國家發明專利。