機械工程智能化發(fā)展趨勢

【摘要】：隨著科技的發(fā)展，智能化在各個領(lǐng)域也得到了較為廣泛的應(yīng)用，不僅有效提高了效率和降低了成本，為促進社會的科技進步提供了保障。一些高新技術(shù)進入了工程機械的生產(chǎn)，工程機械產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了智能化發(fā)展的趨勢。工程機械的智能化極大地提高了工人生產(chǎn)的效率和安全性可靠性。

【關(guān)鍵詞】：智能化;工程機械

1、工程機械智能化的必然性

1.1國際前沿工程機械發(fā)展趨勢

一直以來，國際市場上工程機械技術(shù)產(chǎn)品由美國、日本、西歐、俄羅斯等國際大型企業(yè)集團所壟斷. 在全球范圍內(nèi)，傳統(tǒng)的工程機械產(chǎn)品與現(xiàn)代電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、人工智能技術(shù)、機器人技術(shù)和多傳感器融合技術(shù)等高新技術(shù)相結(jié)合，大大提高了產(chǎn)品的技術(shù)含量，形成了“機電一體化”、“機電液一體化”、“電子化”、“自動化”、“建設(shè)機器人”技術(shù)等一大批成熟的高新技術(shù)，進而開出了一大批高技術(shù)含量、高檔次的工程機械產(chǎn)品。因此，傳統(tǒng)的工程機械基礎(chǔ)與現(xiàn)代的高新技術(shù)相結(jié)合，形成“機電液光訊一體化工程機械”、“智能化工程機械”、“機器人化工程機械”、“信息化工程機械”，這也是未來工程機械技術(shù)發(fā)展的方向與趨勢。

1.2我國工程機械發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國工程機械行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到了快速升級，技術(shù)研發(fā)能力也在不斷的提高。我國工程機械行業(yè)產(chǎn)品不論是在高端、大型還是在智能化方面都取得很大的進步。尚普咨詢機械行業(yè)分析師認為雖然中國工程機械行業(yè)正表現(xiàn)出強勁的上升勢頭，但中國工程機械企業(yè)在產(chǎn)品層次、技術(shù)水平、及技術(shù)創(chuàng)新能力上與國外先進企業(yè)有很大的差距，很多原材料要依賴進口。因此中國工程機械行業(yè)要想在國際市場上表現(xiàn)出強勁的競爭力，就要邁過技術(shù)創(chuàng)新這道坎。

以工程機械行業(yè)中挖掘機為例。目前國內(nèi)挖掘機生產(chǎn)模式有兩種：第一種是挖掘機產(chǎn)品集成要靠國內(nèi)外可采購資源的支撐;第二種是克隆模式即引進—測繪—制圖—裝配—改進的模式。因此導(dǎo)致了國內(nèi)挖掘機產(chǎn)品“山寨”現(xiàn)象的普遍存在。

1.3我國工程機械產(chǎn)業(yè)存在的不足

我國工程機械制造業(yè)在自主創(chuàng)新方面存在三方面的不足：

第一、技術(shù)來源上存在問題。工程機械制造企業(yè)一般有社會公共技術(shù)研究平臺提供的，企業(yè)自主的原創(chuàng)性技術(shù)和企業(yè)通過引進技術(shù)及消化吸收后所形成的三個技術(shù)來源。科技體制的改革導(dǎo)致原屬于產(chǎn)業(yè)部門公共性質(zhì)的研究機構(gòu)轉(zhuǎn)制成企業(yè)，經(jīng)營性身份沒有義務(wù)和能力去從事共性技術(shù)的研究。而且，從工程機械行業(yè)整個創(chuàng)新體系上看，結(jié)構(gòu)上共性技術(shù)研究缺位;

第二、作為自主創(chuàng)新主體在創(chuàng)新過程中發(fā)揮的作用明顯不足;

第三、目前，國內(nèi)工程機械企業(yè)研發(fā)經(jīng)費投入的力度不大，實驗和檢測平臺的投入明顯不夠。實驗做得不多，數(shù)據(jù)積累就不夠，沒有數(shù)據(jù)庫的支撐，產(chǎn)業(yè)就不可能創(chuàng)新。

2、工程機械智能化發(fā)展的特點

2.1“機電一體化”“機電液一體化”

現(xiàn)代工程機械正處在一個機電一體化的發(fā)展時代引入機電一體化技術(shù)，使機械、液壓技術(shù)和電子控制技術(shù)等有機的結(jié)合，可以極大地提高了工程機械的各種性能，如動力性、燃油經(jīng)濟性、可靠性、安全性，操作舒適性以及作業(yè)精度、作業(yè)效率、使用壽命等。目前以微機或微處理器為核心的電子控制裝置在現(xiàn)代工程機械中的應(yīng)用已相當(dāng)普及，電子控制技術(shù)已深入到工程機械的許多領(lǐng)域，如攤鋪機和平地機的自動找平，攤鋪機的自動供料，挖掘機的電子功率優(yōu)化，柴油機的電子調(diào)速，裝載機、鏟運機變速箱的自動控制，工程機械的狀態(tài)監(jiān)控與故障自診等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對工程機械的性能要求不斷提高，電子控制裝置在工程機械上的應(yīng)用將更加廣泛，結(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜。

在工程機械上運用傳感器技術(shù)是當(dāng)前機電一體化技術(shù)最主要的技術(shù)手段和特征，傳感器技術(shù)是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是機電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一，其水平高低在很大程度上影響和決定著系統(tǒng)的功能;其水平越高，系統(tǒng)的自動化程度就越高。在一套完整的機電一體化系統(tǒng)中，如果不能利用傳感檢測技術(shù)對被控對象的各項參數(shù)進行及時準(zhǔn)確地檢測出并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理的信號，我們所需要的用于系統(tǒng)控制的信息就無法獲得，進而使整個系統(tǒng)就無法正常有效的工作。

2.2人工智能機器人應(yīng)用廣泛

在過去的幾十年，機器人控制理論得到了極大的發(fā)展。國內(nèi)外專家學(xué)者做出了許多有益的嘗試，取得了豐碩的成果。然而，大多數(shù)控制方法需要合適的數(shù)學(xué)模型。但由于機器人動力學(xué)的非線性、時變性、多關(guān)節(jié)強藕合及變慣量等復(fù)雜性，不僅其數(shù)學(xué)模型的參數(shù)，就連數(shù)學(xué)模型的類型都很難準(zhǔn)確確定。由在線進行系統(tǒng)辨識的方法確定的動態(tài)數(shù)學(xué)模型將隨著負載和機器人型位的變化而不斷變化。其巨大的計算量使這種方法根本無法應(yīng)用到實際中去。因此在實際應(yīng)用中，我們看到最多的應(yīng)用還是Pl，PD和PID控制。另一方面，人類的操作員在執(zhí)行相似任務(wù)的時候，并不需要知道什么數(shù)學(xué)模型，卻能夠執(zhí)行得很好。因此，采用一種方式模擬人類的行為而不需要大量的數(shù)計算的控制方法自然而然地被提出來，這就是所謂的智能控制。智能控制涉及到人工智能的多個領(lǐng)域，包括專家系統(tǒng)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)以及模糊控制等。機械工程不斷重視新型的計算機人才和智能技術(shù)的發(fā)展。 科學(xué)發(fā)展的最終目的就是由理論科學(xué)轉(zhuǎn)化為技術(shù)。而計算機科學(xué)就 是信息理論發(fā)展的最終應(yīng)用成果。目前的研究重點就是計算機與人 工智能的結(jié)合，并將其應(yīng)用機械工程制造中。企業(yè)通過智能化的實 現(xiàn)可以有效的提高企業(yè)生產(chǎn)水平，改善生產(chǎn)模式，提高質(zhì)量，降低 成本等，進而提高企業(yè)在國際市場中的競爭力。

3、工程機械智能化發(fā)展主要體現(xiàn)的方面

3.1工程機械單機集成化操作及智能控制

工程機械單機集成化操作及智能控制主要包括以下內(nèi)容：電液控制自動換擋變速器技術(shù)，機電液一體化控制技術(shù)，負荷傳感全功率控制技術(shù)和可編程控制與無人操作技術(shù)等。微機或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)目前在國外工程機械上的應(yīng)用已相當(dāng)普及，并已成高性能工程機械不可缺少的組成部分。

3.2網(wǎng)絡(luò)機群集成控制與智能化管理

智能化工程機械中的機群智能化是為了工程的施工項目更好的完成，實現(xiàn)資源配置的最優(yōu)化、工作效率的最高化、工作質(zhì)量的最佳化為最終目標(biāo)而進行的智能化組合。通過對各種工程機械在單機狀態(tài)下對工作質(zhì)量、位置、進度等進行在線檢測和故障診斷的智能化。主控站對施工任務(wù)的完成狀態(tài)、機群的動態(tài)組織以及施工的動態(tài)優(yōu)化進行調(diào)度管理，達到資源的最佳利用效果和施工效果的最優(yōu)化。機群智能化是利用單機的高適用性以及高可靠性的性能，進行智能的實時監(jiān)控、自動調(diào)度，把最大的作業(yè)效率當(dāng)成目標(biāo)，把施工對象當(dāng)成車間里的加工零件，完成了生產(chǎn)的高質(zhì)量和高效率。機群智能化的靈活和應(yīng)變能力非常能夠適應(yīng)變幻萬化的現(xiàn)代市場形勢。機群智能化把傳統(tǒng)的工程機械的制造企業(yè)改變其單純追求高性能的思路，能夠?qū)崿F(xiàn)了機械的聯(lián)合智能化作業(yè)、施工質(zhì)量最佳化、企業(yè)綜合效益最大化。機群智能化技術(shù)還處在研究的階段，但廣闊的市場前景已經(jīng)得到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。

4、結(jié)語

目前，在工程機械里已經(jīng)越來越多的使用智能化的技術(shù)。可以說在工程機械里智能化的技術(shù)使用水平高低直接影響工程機械的自動化水平高低。智能化技術(shù)逐漸成為工程機械實現(xiàn)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。研究工程機械的智能化技術(shù)，進行推廣應(yīng)用，不僅能夠加快施工的進度，符合現(xiàn)代化安全、節(jié)能、環(huán)保等施工要求，有著非常重要的作用，而且還能滿足我國在構(gòu)建社會主義資源循環(huán)型的社會要求，所以應(yīng)該重視智能化技術(shù)的研發(fā)，促進社會經(jīng)濟的發(fā)展進步。