機械制造智能化的發展趨勢探析

鄒 芳

（臺州方林汽車檢測有限公司，浙江 臺州 318000）

引言

隨著時代的發展和社會的進步，人類對機械制造、產品提出了越來越高的要求，如性能高、操作簡單、節能耐用等，而人們對其中機械制造智能化的需求非常高，尤其是在以往勞動力密集型的產業中，這種需求尤為強烈。隨著經濟的不斷發展，在制造業領域，勞動力成本不斷上升，已經成為企業的很大的負擔，而且也不利于我國產業結構的轉型升級。得益于科學技術的不斷發展，機械制造的智能化發展已經成為機械制造設計制造的主要趨勢，尤其是電子信息技術、計算機數據處理技術、現代控制技術、傳感技術等高新技術的發展更是為機械制造智能化發展打下了堅實的基礎［1］。而機械制造的智能化水平不僅能夠極大地提高生產效率，還能大大提高企業的品牌形象，能夠產生巨大的經濟與社會效益。

1 智能化對于機械制造的意義

1）推動轉型升級，提高制造業水平。機械制造的智能化是從20世紀30年代的歐美開始發展的，我國的智能化發展較晚，在一些地方甚至還大量存在著傳統的機械制造方式，尤其是一些中小企業，還是以勞動力密集型的生產方式為主，這無疑會影響企業的創新和發展，尤其是在經濟全球化的背景下，單純依靠傳統制造方式已經無法適應當前的全球競爭，也勢必會遭到淘汰。因此，我們要加大推動機械制造的智能化發展，不斷創新，才能為我國經濟產業的轉型升級提供強勁的推動力，從整體上提高我國的制造業水平，提高我國產品在國際市場上的競爭力。

2）提高生產效率，減少人力成本。這也是機械制造智能化發展最直接的意義，因為對于機械制造業來說，人力資本正在超越原材料成本，甚至在一些行業，人力資本已經成為最大的成本支出，如果再不通過智能化發展道路，加快裝備制造業的轉型升級，那機械制造業的利潤空間將會進一步縮水。而現代制造業中，通過發展數控設備和數控技術，開發出一系列相應的設備和系統，操作人員只需要將已經編寫好的程序輸入設備中，添加制造所需要的材料和零件，這臺機器就開始自動運行，這樣就不會再出現工廠里面長長的流水線上滿是工人的場景，而是一個人可以操控多臺設備，這樣既提高了生產效率，也大大減少了人力成本［2］。

3）改造生產流程，提高制造精度。在生產加工環節，僅靠人力操作很難保證產品的質量和精度，即便操作工人技術再高，也無法加工出非常高精度的近乎完美的產品。機械行業要實現智能化，最直接的動作就是引入機器人，通過引入智能化的設備和智能化的軟件，讓機械代替人力來控制產品的制造和加工，只有這樣才能達到人力所無法達到的制造精讀，同時也能夠讓整個生產流程更加簡潔、科學、合理。目前已經有很多企業大規模使用機器人來代替人工，尤其是一些高精尖的行業中，智能機器人的使用更為廣泛。

4）實現多功能化，滿足不同需求。智能化的機械制造可以借助計算機的數據處理技術，開發出多樣化的功能，通過智能化理念的融入，使得機械制造的不同組件之間的構造關聯形成統一的控制機制，從而既能擺脫人力操作的弊端，也能夠使機械制造滿足不同工序、不同產品的生產制造的要求，從而充分發揮機械制造的作用，實現價值最大化。

2 機械制造智能化的設計要求

關于機械制造智能化的設計，需要從兩個大的方面入手：一是機械制造硬件與軟件的智能化設計；二是機械制造故障診斷和修復的智能化，這兩者缺一不可。

1）機械制造硬件與軟件的智能化設計。基于智能化理念的機械制造，必然要建立在足夠發達的硬件基礎上，這是機械制造智能化這一命題得以成立的前提條件。同時，在機械制造的設計基礎上，還要發展相應的軟件技術，如數控技術、計算機數據分析技術等，要使機械制造的軟硬件系統能夠融為一體，協同運轉，從而有利于機械制造操作水平的提高和系統的簡易化。當然這對機械制造的設計提出了非常高的要求，首先就是進一步細化和完善機械技術的原有設計，選擇配置相應的結構、材質以及功能，從而使其能夠有效融合各種軟件技術，也能通過軟件技術的發展充分地發揮機械制造的功能。相比來說，計算機數據控制處理技術在智能化機械制造中發揮著核心的作用，它通過信息的處理和交換，對不同的數據及時分析和反饋，形成一系列的指令，使機械制造能夠自動運行，完成對應相應指令［3］。因此這就對機械制造的自動控制技術和傳感技術提出了更高的要求。智能化的機械制造在設計的時候要對控制系統的運行進行模擬實驗，通過觀察系統的運行情況和設備的操作情況，對相應的問題進行調試和修正，機械制造智能化的自動控制技術要求設備能夠在系統自動控制的基礎上實現自動定位、自動校正和自動控制。而在這其中，傳感技術就像人的神經系統一樣，是機械制造智能化不可或缺的一個組成部分，也是機械制造智能化的一個重要支撐。在相應設計中，為了提高設備的智能化水平，就要在設備的相應部位設置傳感器，對設備的運行情況和自身質量進行傳感檢測，從而能收集關于設備運行的一系列相關信息，通過傳感系統反饋到控制系統，控制系統再進行相應的修正，發出新的指令，從而使設備具有更高的智能化水平，也能夠使機械制造不斷發展。

2）機械制造故障診斷和修復的智能化。機械制造發生故障是無法避免的，很多時候由于設備硬件結構的限制，我們無法通過人工的方式對設備進行深入徹底有效的診斷和修復，而通過智能化技術的發展，機械制造故障的診斷和修復的智能化也不再是天方夜譚。通過智能化手段，能夠使機械制造在工作工程中對內外信息進行分析，從而判斷機械制造是否出現故障，發現故障以后，能夠對照設備的內部系統對故障進行及時的分析，為故障修復奠定基礎。在機械制造故障的智能化診斷和修復中，傳感信號的強弱和信息的處理狀態也決定了機械故障的處理的效率，所以，要進一步加強機械制造智能化傳感系統、信號傳輸系統的完善，提高其運作的效率，從而為機械故障的及時校正提供強有力的前期保障。

3 機械制造智能化的發展趨勢

1）人機互動更為完善，操作體驗更為簡便。也就是說隨著機械制造智能化的發展，機械制造、機械設備將更加人性化，因為人是機械制造的最終操作者，智能化的機械設備通過計算機數據處理技術為人機交互提供了接口，而計算機的數據化、可視化、自動化也為操作人員提供了足夠的信息，從而實現人機信息的交流，并且這種交流更加快捷和方便。機械設計還廣泛采用CAD等軟件，取代了傳統的手工制圖，這不僅能夠極大地縮短設計周期，而且還能夠有效保證設計的精度。多媒體技術強大的聲像、圖文信息處理技術使操作人員可以通過圖形化的界面，對機械制造過程進行實時的監控和故障的實時檢測修正，從而為機械制造的智能化處理提供了越來越多的技術支持，這也將使得企業在生產和管理方面具有越來越強的核心競爭力和先發優勢。

2）結構設計更加集成，功能體現更加柔性。隨著科學技術的進步，整個機械制造領域呈現出明顯的模塊化、集成化的趨勢，智能化的機械設備體積越來越小，但是功能卻越來越完善，所能實現的制造動作也越來越復雜，機械制造系統能夠滿足各種生產要求、條件的能力越來越強。應該說機械制造的模塊化在一定程度上為機械制造企業指明了方向，而機械設備的微型化、柔性化則具有無可比擬的優勢，更能滿足生產和市場的需求。如集成化、柔性化的數控系統能夠發揮多樣性的功能，從而讓產品的功能和可裁剪性得到極大的釋放，并提高機械制造的靈活性和適應性，從而滿足用戶和市場的多樣化需求。

3）制造性能更加高效，制造過程更加智能。現代機械制造智能化的發展離不開精密加工、微型機械等技術的發展。為了提高機械制造的精度和質量，機械制造的設備上往往安裝有很多的傳感器和單片機控制器，從而極大地發掘機械制造設備的性能。尤其是納米技術獲得了飛速發展，在機械、電子以及材料技術中都能夠得到有效的應用，也極大地推動了機械制造智能化的飛速發展。而納米技術與超精密加工技術的結合將成為未來機械制造的核心技術，也將大大提高機械制造的智能化和高效化水平［4］。同時，集成化芯片以及大規模可編程集成電路的發展為機械制造智能化提供了堅強的后盾，產品可靠性也將得到提高。隨著計算機在數控機床中的運用，在人工智能技術的支撐下，機器能模仿出人的智能行為，實現對生產制造過程的動態控制；人工智能實時性的提高也必將促使機械制造過程中各處理環節實時性的提高。

除了上述趨勢以外，機械制造的智能化發展也將更加的全面化和綠色化，通過計算機網絡的發展，將各種相關的機械設備網絡進行連接，形成集成系統，從而在機械制造領域能夠推廣開來，可以讓更多的用戶使用，也能提高智能化設備的利用率。同時，機械制造的環境也將越來越綠色化，改變了以往機械制造中的惡劣環境，既能夠避免對于環境的污染，也能夠保證操作人員的人身安全。

［1］ 韓春鳴.機械制造基礎［M］.北京：化學工業出版社，2006.

［2］ 王世敬，溫筠.現代機械制造技術及其發展趨勢［J］.石油機械，2002（11）：21－24.

［3］ 田春光，姚錫凡，張毅.計算智能及其在機械制造中的應用研究［J］.組合機床與自動化加工技術，2003（6）：6－8.

［4］ 梁海東.基于智能化的機械設備設計［J］.裝備制造技術，2014（8）：272－273.