人工智能在機械制造及其自動化中的應用分析

丁樞新

（山東壽光巨能特鋼有限公司，山東 壽光 262700）

0 引言

我國經濟快速增長，制造行業在其中發揮了很重要的推動作用，可以說制造業發展水平的高與低會對經濟增長帶來較大的影響。特別是最近幾年，信息化技術高速發展，智能化、自動化成為當今社會非常熱鬧的話題，將人工智能融入到機械制造中，帶動整個行業的發展步伐，促進機械制造業不斷升級與轉型，在優化中將自身競爭優勢突出，提高核心競爭力。當前人工智能已經覆蓋了各行各業，作為前沿技術其應用的范圍也越來越廣，但是機械制造所涉及到的環節非常復雜多變，新技術的融入依然需要不斷磨合，怎樣將人工智能作用充分利用，推動制造業水平以及質量的提高，成為了當前此行業關注的重點。本次通過對人工智能在機械制造及其自動化中的應用優勢進行分析，從不同層面的應用情況闡述，進而揭示人工智能對于制造業發展中所產生的積極影響[1]。

1 人工智能在機械制造及其自動化中的應用優勢

1.1 提高生產安全水平

機械制造企業會涉及到很多設備，而此時安全生產便成為了重點，所以要給予高度重視。如果出現安全問題不但會帶來嚴重的經濟損失，而且會對人員生命造成威脅。事故發生的主要因素是機械技術問題，再加上操作中安全意識的缺乏，自我防護未做到位，操作不當等都極易引發安全問題。所以機械制造中自動化技術融入實現了無人操作，將人員操作失誤風險降低。同時機械自動化系統較為全面且完善，能夠動態監測運行情況，當發現故障可以及時控制，使生產安全系數提高。一直以來機械制造企業都將安全第一作為核心，進而開展生產活動，而自動化無需人員操縱，就能夠實現遠程控制，安全性提高的同時，事故發生幾率降低。

1.2 提升生產速度

對于機械制造企業而言，生產環節會涉及到諸多復雜的系統，操作流程多，要求每個工作人員都要配合密切，若有不規范的操作行為，極易影響到生產效率。而自動化技術的運用，使得生產環節簡單化，生產高效率，減少了由于人為因素而造成的意外事故。機械制造以及自動化設計合理，優化了生產系統，確保產品質量與標準相和，經濟價值增加。企業發展最終目的就是實現效益的最大化，這與生產效率緊密相聯，如果提高了生產效率，那么便會增加產量，提高效益。比如雙十一購物節，對于物流效率提出高要求，而自動化可以在較短時間內實現包裹的分揀，確保了效率的同時，精準度更高。機械自動化將人力取替，其在生產效率方面的優勢更加突出。

1.3 改善檢修效果

社會快速發展，客戶需求多樣化、個性化，這對于生產系統而言要求也越來越高。機械制造及其自動化根據客戶需求，優化設備，確保產品更加符合客戶需求。特別是在檢測產品中成效較為突出，能夠快速檢測出質量問題，進而采取有產措施，保證了質量。對于企業而言，質量是制勝的法寶，若質量不達標，客戶便會流失，經濟損失難以估量。機械制造及其自動化功能齊全，能夠使多種產品生產需求得到滿足，進而使客戶更加滿意，抓住機遇，搶占市場。如果系統存在故障，其會自動化進行保護，停轉故障設備，不僅將損失降到最低，而且避免出現人員傷亡。自動化能夠實時全面監測系統，快速查找故障部位，在分析過程中找原因，找方法，減少損失，能夠確保較短時間內恢復生產[2]。

2 人工智能在機械設計中的應用

社會快速發展，時代的不斷進步，傳統的機械制造理念已經難滿足當前生產的多樣化需求。當前很多機械制造企業將先進設施設備引進，不斷是設計方面，還是制造與營銷方面都發生了較變化，而傳統的理念必然會被現代化創新理念所代替。為此機械制造企業要以實際情況為重要的依據，借助人工智能技術優勢，推動機械制造逐漸向著多樣化發展。由于其屬于新興智能系統，所以應用時應該涵蓋于整個制造生產環節，全過程實現自動化，將設計中因主觀意識而造成的影響降到最低。現代機械制造中人工智能技術的應用和傳統模式對比，前者優勢更加突出，不僅能夠實現無間斷長時間持續性的工作，而且將人工成本降低，同時使得工作人員信息存儲方法更國多樣化，以便于更好的進行學習與信息的查詢。當前我國很多汽車、飛機等制造企業開始將人工智能技術引入，那些全部都要創造創新的機械設施設備零部件，在設計的時候由系統完成，不會再受到設計師思維約束的影響。總而言之，人工智能的引入，機械制造企業發展機遇會更多，有產的彌補了傳統設計中存在的缺陷。

3 人工智能在機械制造中的應用

當前人工智能在機械制造中應用也非常廣泛，不但可以實現生產效率的提高，而且所生產出來的產品質量也較高。如果站在人工智能角度，機械制造中可以借助其強大的功能性，進行自動化的處理與相應的控制，不僅可以確保制造中精準度提高，而且減少了外界環境造成的不必要干擾，使生產水平得到了大幅度提升，產品質量得到了保證。在生產環節應用人工智能可以實現智能化的處理與調整，充分考慮到當前市場中多樣化的需求，滿足客戶對產品個性化的要求。在機械制造中，機器人、機械手應用較為普遍，其中人工智能在其中發揮了重要的作用，使最初的機械化逐漸向智能化轉變。機械制造中人工智能的應用實現了機器人效率的增強，將大量人工操作代替，多線任務都是由機器人來完成，所具備的多項功能性是人工無法取代的[3]。

4 人工智能在機械制造信息處理中的應用

在機械制造及其自動化中，關于信息的有效傳遞主要是借助電子信息傳輸系統，但是傳輸中也并非是毫無漏洞的，特別是在多樣化信息傳輸中，極易存在較為嚴重的問題，主要是由于機械電子系統本身就有缺陷，不穩定性因素較多，所以將人工智能融入到信息處理環節，充分利用先進技術的精準度特點對信息傳輸進行有效的監測，確保電子信息系統能夠安全動作，使信息的輸入與輸出更加精準，實現信息高效處理，為后續機械制造及其自動化更好的運行提供保障，奠定基礎。

5 人工智能在機械制造故障診斷中的應用

機械制造及其自動化涉及到的環節非常多，而且復雜多變，計算流程繁瑣，比如建模以及論證中，會包含著諸多細小的計算公式，同時還會涉及到一些推理及原則，如果僅僅依靠人工進行計算，不僅工作量較大，而且極易出錯，投入的精力以及時間較多，也未必能夠達到預期的效果，反而會對生產過程造成影響。所以，將人工智能應用到機械制造故障診斷中，能夠將海量的信息進行自動收集、整理以及歸類，確保計算的結果更加精準，避免故障頻繁發生。另外，機械故障診斷的時候應用人工智能，可通過人機界面監測機械數據的傳輸情況，然后由推理機采用正向推理規則、機制將診斷結果展示出來，同時系統還能夠給予具備較為專業的建議。以上操作完成以后針對原來相似案例進行快速檢索，以案例為基礎，準確的計算出相似度，對機械故障完成正確診斷。每一年全球范圍內都會有很多企業因為故障原因而造成停產，帶來的經濟損失是龐大的，所以機械制造企業在日常生產中已經開始重視人工智能的應用，對一些潛在故障設計了相應的預警體系，同時會對機械使用壽命進行預測，以此為依據，確保制定的維護計劃更具科學性、合理性。例如美國海軍在1967年的時候就在故障診斷技術方面有了較為顯著的成果，在戰斗機、軍艦等大型軍事設備中應用了故障診斷系統；而我國也此方面也進行了深入的研究，2006年上海交大研發了中小型收割機智能化系統，2013年清華研發了鍋爐故障診斷設備，同年，華中理工也研發出了汽輪故障檢測智能化的系統。

6 運用神經網絡實現計算和存儲數據

機械制造及其自動化中，人工智能應用最為突出的優勢便是神經網絡系統，其構建的電子信息系統主要模仿的是人類神經系統，最大的特點便是龐大的存儲功能，同時儲存的數據準確度較高。總而言之，神經網絡系統運用的是模擬結構法對相關的數據進行深入的分析，然后將分析后獲得的結果完成參與值的計算。如果站在結構層面而言，由于神經元結構非常穩定，而且密實，使得系統智能水平提高，所以即使對一些大量數據以及信息進行處理，此系統仍然能夠將準確性優勢突出。在機械制造及其自動化中涉及到的所有數據都可以通過神經網絡系統進行儲存與計算。目前日本以及瑞士在此方面的應用領域較為廣泛，在不斷研究與優化中，神經網絡與計算機有效結合，數據存儲功能更加完善，電加工智能系統龐大的組織功能也越來越優化，實現了電加工技術智能化發展，其智能化水平與人的智力非常接近，形成了既安全又高效加工智能化綜合性質的體系。

7 結語

當前我國經濟增長的速度非常快，而制造行業在其中發揮了非常重要的促進作用。在社會快速發展進程中，機械制造及其自動化面臨著較大的挑戰，要想得到長遠發展就要緊跟時代發展步伐，充分利用人工智能技術優勢，在不斷創新中總結經驗，對相關技術進行優化，積極迎接挑戰，借助人工智能等一些先進的技術，尋求更好的發展路徑，一方面實現機械制造行業盡快升級與轉型，另一方面也能夠為我國經濟增長再創新高[4]。