機械加工領域中智能制造技術與系統可行性研究

李偉強 冀強

摘 要：隨著制造技術和高精尖制造技術的迅猛發展，機械加工領域中對機器的加工性能要求愈來愈高，即要求能實現高精度、高可靠性、易操作和全天候智能自動化加工。機加工領域中的智能制造技術與系統是利用計算機網絡和控制管理技術將具體零部件的加工工藝順序和智能制造加工成型設備有機銜接和資源共享，達到零部件加工制造過程的智能化、自動化和高效高質化。筆者根據自身實際經驗主要分析智能制造系統在現代制造加工背景下的發展應運及面臨挑戰。

關鍵詞：制造技術;機械加工;智能制造

一、我國機械加工領域中智能制造化產生的背景

先進的機加工制造設備如果離開了數據信息的輸入的支持就無法實現爭產運轉，隨著科學技術的高速發展，傳統機加工行業面臨的是一個市場訂單需求個性化和日新月異化的國內國際競爭環境，欲在這樣的市場環境中立謀求發展，必須從產品的質量、成本、時間、等方面提高自身的競爭力，以快速響應市場激烈的變化。這就要求機加工領域制造系統不但要具備柔性，而且還要具有智能。智能制造正是適應這種情況而得以發展的。機械加工行業作為我國的傳統制造加工行業必然在在智能制造的大趨勢中被淹沒。如何將先進的計算機技術和制造技術應運于該行業，傳統的方法不能有效地解決現代制造系統中所出現的問題，這就促使我們要把傳統制造技術、計算機技術與人工智能等技術集成起來，發展一種新型的機械加工制造模式———智能制造。

二、我國機械加工領域中智能制造發展現狀

（一）我國機加工行業智能制造的研究起步較晚。

進入21 世紀以來的智能制造系統的應運在我國迅速發展，尤其在機械加工行業中智能制造技術的發展也初具規模。

（二）機加工行業中智能制造技術與系統的產業化體系初步形成。

隨著計算機信息技術與先進機械加工制造技術的快速發展，我國的機加工智能制造設備的發展深度和廣度日益提升，一批具有自主知識產權的機加工智能制造裝備實現突破。

（三）國家對機械加工智能制造行業的扶持力度不斷加深。

近幾年，國家戰略部署中對機加工智能制造的發展也越來越重視，越來越多的研究項目成立，研究資金也大幅增長。

三、機械加工領域中智能制造技術與系統的構成

機械加工領域中智能制造系統是依托智能化設備和技術工人相互融合，有效利用一切知識性活動和經驗總結，通過比對數據庫、知識庫、計算機和通信網絡，柔性地把設計、生產的全部活動集成起來，力求整體效率提高的生產系統。

隨著制造技術和高精尖制造技術的迅猛發展，機械加工領域中對機器的加工性能要求愈來愈高，即要求能實現高精度、高可靠性、易操作和全天候智能自動化加工。機加工領域中的智能制造技術與系統是利用計算機網絡和控制管理技術將具體零部件的加工工藝順序和智能制造加工成型設備有機銜接和資源共享，達到零部件加工制造過程的智能化、自動化和高效高質化。筆者根據自身實際經驗主要分析智能制造系統在現代制造加工背景下的發展應運及面臨挑戰。

四、機械加工領域中智能制造技術與系統的特點

（一）人機一體化：基于人工智能的智能制造具有高效高質化、自動化、智能化等優勢，而智能化制造設備的也只能根據具體加工進行推理、判斷、預測，僅僅具有數據邏輯思維能力，做不到靈感思維。而人機一體化，是一種多形態混和型智能系統，一方面突出人在加工制造過程中的主體地位，同時也可以使智能制造設備的在人的配合下更好地發揮出更多潛能，使二者在不同的層次上各顯其能，互相配合，相得益彰。

（二）自學習和自維護能力：智能制造加工設備能以原有的知識存儲為基礎，在實際加工中不斷進行自主學習，完善系統知識庫，并分析過濾知識庫中的錯誤信息知識進行刪減，使知識庫不斷完善優化。同時，還具備對智能設備的系統故障進行自診斷、自修復和排除故障等功能。

（三）自組織：智能制造系統在運行方式上和結構形式上能夠跟據工作任務的要求，通過各組成單元的控制系統自行組織成一種最佳結構，并按照最優的方式運行。自組織是智能制造系統的一個重要標志。

（四）自律能力：智能制造系統根據自身作業狀況信息及時的進行反饋、分析、判斷、監測和處理，并分析結果自行調整控制，以達到最佳最高校的加工實施方案。自律能力使整個智能制造系統更具擬人性化功能。

（五）模擬加工技術：模擬加工技術是以計算機為基礎，通過專業的圖形處理軟件來模擬產品及其制造的實際加工過程，使操作技工直接從視覺上獲得真實的加工過程，從而減少次品率。這種人機結合的智能界面，是智能制造的一個顯著特征。

五、機械加工中智能制造技術與系統主要研究內容及目標

（一）機械加工中智能制造技術與系統主要研究內容

智能設計;智能工藝過程編制;智能監測、診斷及補償;加工過程

中的智能控制;智能加工質量的控制。

（二）機械加工中智能制造技術與系統主要研究目標

實現加工過程的智能化，在實際的制造系統中，以機器智能取代人的部分腦力勞動作為主要目標，同時強調人機一體的集成功能。信息和制造智能強調智能型的集成自動化。同時實現將市場適應性、經濟性、人的重要性、智能制造的開放性和兼容能力等融合在一起的生產系統。

六、機械加工領域中智能制造面臨的問題

從市場應用看，由于智能制造技術與系統的前期投入大，對技工技術人員專業技能要求高，在很長時間之內難于在市場份額中占有一席之地，而傳統的機加工行業又相對成熟和穩定，投入產出比很高，投資者的實力和興趣還是一邊倒的態勢。智能系統在這樣一種氛圍中有待進一步的發展和優化，相信智能制造在未來的機加工行業中會越來越受到青睞。

從技術角度看，機械加工的零部件從產品設計、原料訂購與處理、制造加工、產品銷售、產品開發等環節彼此相互影響，而各環節的集成自動化水平決定著該過程的自動化程度，同時也影響著該系統的自組織能力的相對實現，這是對機加工行業制造智能的最大挑戰。智能加工制造技術主要研究制造過程中的智能決策、智能加工系統;智能加工制造的發展核心是智能化和集成化，集成是智能的基礎，智能促使進一步集成。二者相輔相成，互為整體，從市場反饋和技術層面來講，智能制造有著高效化、高質化、和智能管控能力，然其最大特點仍是高投入，從更深層的意義上講，智能制造是從現今信息化時代走向未來智能化時代面臨的第一個亟待解決的課題。

總之，智能制造是21 世紀的制造模式，機械加工行業作為傳統的加工巨頭行業更是智能制造的未來的發展方向。作為智能制造特征的I2（IntegrationandIntelligence），將是21 世紀機械制造業賴以行進的基本軌道。在計算機技術、信息技術、制造加工技術快速發展的大環境之中，如何有機的進行各方面的相互銜接和配合是未來一段時間亟待解決的問題。伴隨我國經濟創新的改革，也會有越來越多的資金投入到智能制造的研究中來。制造智能必定會是機械加工行業未來的發展必然目標。

（作者單位：河北省保定市長城汽車徐水蜂巢傳動分公司）