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本成果提出了基于零件批量加工數(shù)據(jù)分析的加工工藝與流程優(yōu)化，主要包括零件加工過程的工藝數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)算法、基于數(shù)據(jù)和機理模型相結(jié)合的零件加工精度預(yù)測、基于機器學(xué)習(xí)的零件加工工藝優(yōu)化與決策、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的零件批量加工工藝優(yōu)化方法驗證這四方面。以下是各方面具體對應(yīng)內(nèi)容： 1）零件加工過程的工藝數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)算法：在數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)算法方面，搭建了軸類零件全流程加工工況數(shù)據(jù)實時采集硬件平臺，實現(xiàn)對加工力、加工振動、主軸電流等工況數(shù)據(jù)的實時在線獲取。 2）基于數(shù)據(jù)和機理模型相結(jié)合的零件加工精度預(yù)測：在航空薄壁件加工精度預(yù)測方面，對復(fù)雜曲面加工過程混合建模與全流程加工精度預(yù)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(yù)測混合驅(qū)動模型，實現(xiàn)了加工精度的高效高精預(yù)測。 3）基于機器學(xué)習(xí)的零件加工工藝優(yōu)化與決策：在軸類零件全流程加工工藝優(yōu)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(jié)合軸類零件加工過程開展了優(yōu)化工作；提出了加工參數(shù)自適應(yīng)調(diào)控聯(lián)合決策方法。 4）基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的零件批量加工工藝優(yōu)化方法驗證：構(gòu)建加工數(shù)據(jù)庫1套，包含機床設(shè)備、加工刀具、加工參數(shù)、檢測數(shù)據(jù)等四種類型數(shù)據(jù)。開發(fā)全流程加工智能推理軟件1套（部署于中航發(fā)南方公司柔軸車間），實現(xiàn)航軸全流程質(zhì)量數(shù)據(jù)感知與工藝優(yōu)化，其中全流程誤差建模與分析模塊實現(xiàn)了端到端的零件加工質(zhì)量智能推理，可以用于工藝設(shè)計與現(xiàn)場預(yù)先感知，加工過程工藝數(shù)據(jù)挖掘模塊實現(xiàn)基于批量數(shù)據(jù)的多工序誤差流分析，實現(xiàn)后續(xù)工序加工誤差推理，加工過程工藝優(yōu)化與智能決策模塊實現(xiàn)了零件多工序加工質(zhì)量數(shù)據(jù)推理與給定期望指標(biāo)下的加工參數(shù)優(yōu)化。 圖1 本成果對應(yīng)功能結(jié)構(gòu)示意圖 【技術(shù)優(yōu)勢】 圍繞航空領(lǐng)域制造的加工質(zhì)量問題，開展基于制造過程數(shù)據(jù)的工藝全流程智能決策技術(shù)與系統(tǒng)的研發(fā)，初步實現(xiàn)工藝與制造過程的智能控制。在數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)算法、航空薄壁件加工精度預(yù)測、軸類零件全流程加工工藝優(yōu)化與決策、零件全流程加工質(zhì)量智能推理與優(yōu)化、智能加工產(chǎn)線智能決策技術(shù)應(yīng)用與推廣等多個方面實現(xiàn)了突破，具有顯著的理論價值與應(yīng)用價值。 規(guī)范制定方面，研究了薄壁件加工誤差產(chǎn)生的深層機理，構(gòu)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(shù)全方位、多層次的因素對于零件加工誤差產(chǎn)生的影響規(guī)律，提出了零件加工工藝與流程優(yōu)化策略，形成制定面向航空發(fā)動機大長徑比軸類零件的決策規(guī)范，規(guī)定軸類零件全流程加工過程中機床、刀具、裝夾、加工參數(shù)四個方面的具體要求。通過中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系管理系統(tǒng)制定、修改、審批，形成《航空發(fā)動機軸類零件加工工藝優(yōu)化與決策技術(shù)規(guī)范Q/2B 1586—2022》。 軟件開發(fā)方面，將上述理論成果進(jìn)行高度集成，開發(fā)了零件全流程加工智能推理優(yōu)化軟件（MIO軟件）。軟件集成了四大功能模塊，包括加工工藝數(shù)據(jù)庫、全流程誤差建模與分析、加工過程工藝數(shù)據(jù)挖掘、加工工藝優(yōu)化與智能決策。相關(guān)知識與優(yōu)化規(guī)則形成權(quán)。全流程加工智能推理優(yōu)化軟件以及知識庫軟件通過第三方測評，測評機構(gòu)具備MA與CNAS認(rèn)證資質(zhì)，最終形成《零件全流程加工智能推理優(yōu)化軟件第三方測試報告》、《智能加工產(chǎn)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(yīng)用驗證方面，結(jié)合航空發(fā)動機制造具體需求，將相關(guān)成果應(yīng)用到某型號航空發(fā)動機軸類零件（動力渦輪傳動軸）加工生產(chǎn)中。將零件全流程加工智能推理優(yōu)化軟件部署在航軸加工車間，在驗證產(chǎn)品的加工設(shè)備上部署了數(shù)據(jù)采集裝置，實時采集加工過程數(shù)據(jù)，集成企業(yè)工藝資源數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)品數(shù)字化檢測系統(tǒng)，獲取機床、夾具、刀具、產(chǎn)品質(zhì)量等信息，構(gòu)建了加工工藝數(shù)據(jù)庫，開展了航軸加工工藝分析、現(xiàn)場加工質(zhì)量預(yù)先感知、加工工藝與流程優(yōu)化、現(xiàn)場實際加工驗證等工作。通過南方公司現(xiàn)場應(yīng)用驗證，零件次品率平均降低54.53%。（2019年至2020年優(yōu)化前，次品率為8.38%；2021年6月至2022年5月優(yōu)化后，次品率為3.81%）。相關(guān)應(yīng)用驗證通過了中國航發(fā)南方公司的效果認(rèn)定，并形成用戶報告。 【技術(shù)指標(biāo)】 1）采用機理模型/有限元仿真技術(shù)獲取切削力/熱/柔度/加工誤差數(shù)據(jù)集，構(gòu)建代理模型實現(xiàn)了切削過程的毫秒級預(yù)測，切削過程關(guān)鍵物理量的預(yù)測時間優(yōu)于10毫秒。 2）建立了機理模型與小樣本工況數(shù)據(jù)混合驅(qū)動的預(yù)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(zhǔn)方法，實現(xiàn)了加工誤差快速（毫秒級）精準(zhǔn)（偏差小于5微米）預(yù)測。 3）提出了航軸加工質(zhì)量狀態(tài)估計方法，建立了現(xiàn)場多源數(shù)據(jù)信息串聯(lián)模型，基于隱馬爾科夫的決策模型，實現(xiàn)工序間感知平均誤差控制在9.21%內(nèi)。 4）建立了加工次品率與加工參數(shù)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(lián)合決策方法框架，聯(lián)合決策優(yōu)化框架保證次品率降低優(yōu)于50%。

用于骨修復(fù)材料的關(guān)鍵技術(shù)之一就是將具有良好生物活性、生物相容性和生物降解 吸收性能的生物材料，制備成具有特定形狀和三維連通的多孔細(xì)胞支架。在臨床上已應(yīng) 用的以硅酸鹽為基質(zhì)的 45S5 生物活性玻璃，具有一定的骨誘導(dǎo)性，但是，硅元素在組 織體內(nèi)較難降解，而且該類型玻璃難以加工成強度高的骨組織工程的支架。前期由同濟(jì) 大學(xué)材料學(xué)院開發(fā)了一種以硼酸鹽為基質(zhì)的可完全生物降解的硼酸鹽玻璃，能制作成高 力學(xué)強度的大孔海綿狀，并兼有生物活性和完全的、可控的生物降解性特性，可用作為 細(xì)胞或基因活化的組織工程支架的材料，植入生物體內(nèi)，能按照臨床上不同部位骨組織 的生長速度要求，能可控地調(diào)節(jié)降解速度，最終能完全降解，具有第三代生物材料的各 種特性。前期，由上海交通大學(xué)附屬上海市第六人民醫(yī)院的動物實驗的結(jié)果表明并證實， 該材料能滿足臨床上骨修復(fù)和骨替代材料需要。

新型的生物可吸收的骨填充再生材料是一類用于骨組織缺失修復(fù)的臨床醫(yī)用材料。這種材料填充于骨缺失處，恢復(fù)了骨組織的解剖和生理狀態(tài)，并隨著人體生理體液與這些材料的作用，使得這些材料在植入體內(nèi)后不久的時間內(nèi)被生物組織降解和吸收，同時產(chǎn)生新的骨組織替代植入體，從而達(dá)到真正意義上的骨組織修復(fù)。這種材料在植入體內(nèi)后可被生物組織降解，并直接為骨組織的再生提供鈣磷來源，從而

項目通過微納米陶瓷燒結(jié)技術(shù)， 獲得具有生物活性的氧化鈦陶瓷， 可以與骨組織形成生物活性結(jié)合， 表現(xiàn)出優(yōu)良的生物活性， 同時其光催化效應(yīng)賦予其抗菌抑菌性， 可預(yù)防植入體污染引起的感染。該項目獲得的氧化鈦陶瓷兼具生物活性與抗菌抑菌性，可顯著提高植入體的體內(nèi)修復(fù)成功率。同時為提高納米氧化鈦的附加值具有重要作用。

課題確定了具有我國資源優(yōu)勢的封閉群內(nèi)江豬為異種骨供體，初步摸清楚了豬骨異種抗原的分布規(guī)律，探討了酶消化和超聲等技術(shù)手段在脫異種抗原方面的優(yōu)缺點，從體內(nèi)和體外等途徑比較上述方法處理后的豬源異種骨理化特性和成骨活性，為下一步實驗研究積累了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

XM-124顱骨骨性分離模型 ? XM-124顱骨骨性分離模型由22部件組成，由各部分顱骨串制于鐵絲上，固定在底座上，以便于觀察各骨之間的毗鄰關(guān)系以及內(nèi)外兩側(cè)、上下各面的結(jié)構(gòu)特點及孔、管、溝、裂等，顯示分解的22部件顱骨形態(tài)結(jié)構(gòu)。 尺寸：自然大 材料：PVC材料

XM-129A脊柱帶骨盆與股骨頭（半腿骨）模型 ? XM-129A脊柱帶骨盆與股骨頭模型由帶枕骨的頸椎、胸椎、腰椎、骶尾骨、骨盆、脊神經(jīng)、半腿骨串制而成一個整體，包括脊椎、神經(jīng)根、脊椎動脈、分椎間盤、脊柱橫突和脊椎切面，顯示了帶枕骨的脊柱、骨盆和脊神經(jīng)的形態(tài)、外觀和組成，固定于鐵質(zhì)支架上。 尺寸：自然大 材料：PVC材料

XM-168長骨骨干及骨板結(jié)構(gòu)模型 ? 功能特點： ■ XM-168長骨骨干及骨板結(jié)構(gòu)模型由3部件組成。 ■ 示表層的骨板環(huán)繞骨干排列，為外環(huán)骨板層，其外表層與骨膜緊密相接，靠近骨髓腔兩邊的數(shù)層骨板環(huán)繞骨干排列，為內(nèi)骨板層。 ■ 示內(nèi)外骨板之間的骨干密致骨由呈厚壁圓筒狀的骨單位構(gòu)成，并顯示哈弗氏管和哈佛氏系統(tǒng)、間骨板的形態(tài)和分布關(guān)系。 ■ 示骨小梁、骨內(nèi)膜和福爾克曼氏管的形態(tài)和分布關(guān)系。 ■ 外骨板層、骨單位部分做分層剝離示其排列方式。 ■ 尺寸：放大，34×18×30cm ■ 材質(zhì)：玻璃鋼材料

XM-214頭頸軀干骨、骨盆與內(nèi)臟關(guān)系附透明軀殼模型 ? XM-214頭頸軀干骨、骨盆與內(nèi)臟關(guān)系附透明軀殼模型由男性半身骨架及內(nèi)臟器官附透明亞克力軀殼串制而成一個整體，固定在底板上，顯示顱骨與腦，軀干骨與胸、腹、盆腔內(nèi)臟器官毗鄰的位置和關(guān)系，可以讓學(xué)生通過透明體表了解胸、腹腔器官的形態(tài)、位置關(guān)系和毗鄰，了解胸、腹腔器官與骨骼的位置關(guān)系和毗鄰，了解人體內(nèi)臟器官的體表定位，了解人體正中線、鎖骨中線、腋前線、腋中線、腋后線、胸骨旁線所涉及的內(nèi)臟器官定位，了解腹部體表分部所涉及的內(nèi)臟器官定位等。 尺寸：自然大，高95cm 材質(zhì)：PVC材料

XM-148下肢骨/腿骨模型 ? XM-148下肢骨模型（腿骨模型）由下肢游離骨串制而成一個下肢整體，顯示人體下肢的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，方便教學(xué)演示使用。 尺寸：自然大 材質(zhì)：PVC材料