基于智能化的機械設備設計分析

賈瑞寬 王玉良

1.山東碩誠機械有限公司 山東 臨沂 276000；2.山東臨工工程機械有限公司 山東 臨沂 276000

1 機械設備智能化設計策略

1.1 改進機械設備結構

部分智能化機械設備的結構復雜，結構使用功能單一，制造成本與使用成本較高。因此，在智能化機械設備設計階段，設計人員需要從兩方面著手。一方面，對機械設備使用用途與各部位使用情況進行綜合分析，保留利用率較高部位，對剩余結構部位進行裁撤或是修改完善。另一方面，使用全新材料以替代原有材料，如配置智能元器件與傳感元件等，這將起到完善機械設備使用功能的作用。

1.2 應用網絡通信技術

在老舊型號機械設備使用期間，受到技術限制，需要采取人工操控方式，手工記錄機械設備實時運行參數，采取目視檢查法判斷設備運行工況。在這一運行模式中，設備所產生信息數據存在滯后性，不利于設備控制與維護檢修工作的開展，且企業需要投入大量人力資源組織開展設備現場巡查與參數記錄等工作。因此，在智能化機械設備設計環節，為有效解決這一問題，應靈活運用網絡通信技術，以突破空間與時間限制，依托信息化系統與互聯網，實時將機械設備現場信號傳輸至控制系統，幫助管理人員掌握機械設備實時運行狀況。同時，在機械設備中增設數據采集與處理模塊，在無人工干預條件下，基于程序運行準則，自動對設備實時運行數據進行采集，并對數據進行運算處理，將數據處理結果反饋至控制系統，這將有效減小操作人員的實際工作量[1]。

1.3 應用傳感技術

在傳統機械設備實際使用期間，暴露出設備運行僵化問題，在外部環境發生變化時，難以在短時間內調整機械設備運行狀態及負荷，不但造成了電力能源的浪費，在問題嚴重時，還容易出現設備運行故障。針對于此，在智能化機械設備設計階段，可選擇應用傳感技術，在機械設備結構中增設傳感元件，在設備運行期間，持續對周邊環境情況進行感知，基于所獲取感知信息來判斷外部環境情況，并判斷機械設備運行狀態，如基于感知模塊持續對機械臂運行軌跡進行監控，如果機械臂實際運行軌跡與預期不符，則表明機械設備處于異常運行狀態。同時，還需要賦予機械設備自動控制功能，將傳感信息為主要依據，準確判斷外部環境情況與設備運行狀態，在必要情況下，控制系統將自動對機械設備運行模式進行調整，如自動校正與自動定位，消除機械臂等部件的偏移量，恢復機械設備正常運行狀態。

1.4 構建自診斷系統

目前來看，多數型號機械設備的結構精密復雜，且生產環境條件影響，在設備長時間運行過程中，受到環境與自身老化震動因素影響，容易產生運行故障，對設備運行狀態造成影響。同時，需要操作人員前往現場開展設備檢修工作，及時恢復設備正常運行狀態。而在機械設備出現故障與檢修工作期間存在時間差，在這一階段內的生產效率將出現明顯波動，對企業造成一定難度經濟損失。

因此，在智能化機械設備設計階段，為縮減甚至消除這一時間差，避免企業經濟效益下降，應在智能化機械設備中構建自診斷系統，設置若干數量自檢信號。在機械設備運行期間，自診斷系統將持續對設備運行狀態進行監測，當監測到異常狀態時，發出故障信號，自動開展設備故障診斷工作，將診斷結果為依據，執行相應控制措施，如切斷故障設備與其他設備的連接，快速恢復機械設備正常運行狀態，并減小設備故障所造成損失。

1.5 標準化設計

機械設備過程中受到生產工藝限制，需要配置不同型號的智能化機械設備，并將設備接入控制系統中。如果所配置智能化機械設備的兼容性較差，將會影響到設備控制效果與生產效率。同時，從機械設備檢修層面來看，在機械設備運行期間出現故障問題后，如果配置非標智能化機械設備，需要企業配置特定型號尺寸的配備配件，加之缺乏這類非標設備的檢修經驗，不利于設備檢修工作的開展。

因此，在保證機械設備滿足實際使用需求與條件允許前提下，設計人員盡可量使用標準化零部件，遵循相關設計規范，以提高智能化機械設備的標準化與兼容性。而標準化設計的本質在于，具備共同視同和重復使用特點。例如，企業配置標準型號的備品備件，在各類機械設備出現運行故障后，都可以直接從備品備件庫中領取所需備品，對設備破損部件進行直接更換，即可解決故障問題，恢復設備正常運行狀態[2]。

2 智能化機械設備發展趨勢

現階段，根據智能化機械設備應用情況來看，多數企業秉持整體化設計理念，機械設備運行系統與各項使用功能之間保持密切聯系。這不但加大了機械設備的設計難度，同時，在出現設備運行故障后，容易導致機械設備陷入運行癱瘓，造成嚴重損失，設備運行穩定性較差。因此，應推動智能化機械設備的模塊化設計發展，基于使用需求，將機械設備運行機制劃分為若干模塊，如故障診斷模塊、傳感模塊、自動控制模塊等，分別開展各模塊設計工作，再對多套設計方案進行整合處理，以此降低設計難度，縮減工作量。同時，機械設備各功能模塊處于獨立運行狀態，相互之間互不統屬，在任意模塊出現運行故障后，并不會對其他功能模塊與機械設備運行狀態造成明顯影響，以此保證機械設備的安全穩定運行。從設備維修層面來看，在基于模塊化理念設計的機械設備出現運行故障后，維修人員僅需對機械設備故障模塊進行更換或維修，即可解決故障問題，恢復設備正常運行，對機械設備實際運行效率的提升有著重要意義[3]。

3 結束語

綜上所述，在全新時代背景下，為切實滿足生產需求，解決機械設備使用期間面臨的難題，企業必須加大智能化機械設備的設計力度，積極落實科學設計策略，樹立一體化與模塊化設計理念，更好地推進機械設備與智能化的融合。