機械加工領域中智能制造技術與系統可行性分析

關東方

（云科智能制造（沈陽）有限公司 遼寧沈陽 110000）

機械加工主要是指將被加工工件利用加工機械將其外形、尺寸及性能進行改變的過程。機械加工行業能夠為其他工業企業生產出其所需的零件、機械設備或其他產品，其為實現現代工業化奠定了堅實基礎。自2000年以來，受多方面因素的影響，我國的工業化也得到了迅猛發展，工業產品的數量與種類均有明顯遞增，并遠超歐盟，以及日本、俄羅斯等國，從而占據世界領先地位。機械加工行業的不斷進步與發展在我國的工業化進程中發揮了至關重要的地位。但是，在我國傳統機械的制造當中，大多是采取人工與機械相結合的模式，該過程因受人員素質水平、制造工藝與技術條件等的多方限制，導致機械制造的精密度相對較低，機械制造的整體質量與效率也無法得到有效保障。智能技術則是可對機械制造技術進行模擬、分析及決策等的先進技術，通過將該技術應用于機械制造領域內，能夠使機械制造的自動化水平得到明顯提高，同時，降低因人工操作而帶來的不利影響，提高機械制造的精密度，對該行業的發展也具有積極的推動作用。

1 機械加工領域中智能制造的出現背景

針對先進的加工制造設備而言，若沒有數據信息輸入的有效支撐，則其運轉情況就無法得到保證。近年來，伴隨先進科學技術的迅猛發展，使得傳統的機械加工行業所面臨的市場競爭也更加嚴峻。若要想在當前的市場競爭中謀求生存與發展，首先需從產品的時間、質量及成本等方面進行自身競爭力的提升，以此方可適應日益激烈的市場變化。受上述情況的影響，使得機械加工領域內的制造技術與系統不僅具備柔性，同時還要兼有智能化，而智能制造也是在該背景下出現并得到了迅猛發展的。在現代制造業中，單純憑借傳統方法與技術無法使相關問題得到有效解決，而采用何種方法將傳統制造、計算機與人工智能等多種技術進行有效集成是目前人們所面臨的重要問題。智能制造技術與系統則是在該背景下出現并得到發展的一種新型的機械加工制造方法。

2 智能制造技術與系統的特點

2.1 人機一體化

在機械加工領域當中，智能制造技術主要是對大數據、網絡技術及人工智能等多種先進技術的綜合性應用。借助該項技術，能夠對人類工程師的研究分析等一系列的思維活動進行有效模擬，進而建立智能化的制造系統。操作者可借助智能制造技術與系統的幫助，對相關內容進行更好的研究與分析，之后，只需將有關指令下達給工業機器人，則可開展相關的機械加工流程，因此，智能制造技術與系統具備明顯的人機一體化特點。

2.2 自學與自組織能力

就智能制造技術與系統來說，因其具備開放性的特征，從而要求其各個單元也需依據機械加工的實際任務而進行靈活調整，并選取最優的方式運行。借助該項自組織行為，能夠需求最為合適的應用結構，進而有效完成不同的機械加工任務與目標，自組織行為也是智能制造技術與系統的重要標志。與此同時，智能制造技術還具備一定的自學功能，通過過對之前的工作經驗進行科學化總結，能夠及時發現并掌握其內在規律，進而實現自我更新與升級，使得該項技術的應用能夠適應未來機械加工的更新升級。

2.3 自律能力

智能制造系統能夠依據自身的工作情況及時進行分析、判斷、反饋及處理，同時，根據處理結果，進行合理的調整與控制，進而能夠獲得更加優質的加工處理方案。自律能力的應用及實施使得智能制造技術與系統在應用期間的人性化功能得到凸顯。

2.4 模擬加工

該項技術主要是以計算機技術作為主要的應用基礎，借助專業化的圖形處理軟件，對機械加工的制造過程與產品進行模擬，使得操作技工能夠在視覺方面對真實的加工過程進行準確了解，從而達到降低次品率的目的。

3 機械制造領域中智能制造技術的應用

3.1 在機械加工設備中的應用

在機械加工當中，機械加工設備是其重要的組成部分，是對產品進行加工制造的關鍵所在，因此，該設備運行的好壞與企業的整體經濟效益密切相關。但是，受多方面因素的影響，使得機械加工設備在實際運行期間極易出現較多問題，進而對其正常運行產生了諸多不利影響。而借助現代化的智能制造技術與系統，則能夠實現對設備系統的全面性掃描，并能夠及時發現設備當中存在的問題，進而減少甚至避免其故障情況的發生。通過對設備進行定期檢查，能夠做到防患于未然，使得企業的經濟損失降至最低，智能技術的利用價值也可得到充分體現。另外，在目前的加工制造過程當中，設備問題是無法避免的，借助智能制造技術的應用，則能夠對設備運行過程進行有效監督，從而及時發現并解決其存在的問題，以便保證設備的正常運行。

3.2 在機械加工控制期間的應用

在加工機械加工當中，通過對智能制造技術的有效應用，不僅使遠程化操作得以實現，還能夠使工作效率得到明顯提高，從而逐漸轉變為自動智能化的操作。近年來，伴隨機械加工制造領域的不斷進步與發展，智能制造技術的應用能夠達到縮減企業運營成本、提高其整體效益的目的，因此，該技術的應用對于機械加工領域的發展具有關鍵性作用。將智能制造技術與系統應用于機械加工領域內，使得該技術的應用優勢得到充分發揮，并能夠為機械加工領域內的多元化發展奠定堅實基礎。伴隨我國經濟模式的不斷轉變，使得機械加工領域也需進行內部資源的不斷優化，而智能制造技術的應用則可使部分傳統加工環節得以優化，使得相關員工的勞動量明顯減少，經濟效益得到較大程度的提升。在機械加工領域內，智能制造技術主要是在神經網絡控制與模糊控制兩方面的應用。在對智能制造技術進行應用期間，技術人員可借助該技術實現對機械加工工藝的遠程操作，同時，借助信息技術，實現對加工環節的實時監督與管理。

3.3 在機械加工設計中的應用

與國外比較，我國的機械加工技術發展相對較晚，且發展緩慢，以致部分設備因加工設計的不規范而使其在應用中存在較多問題。智能制造技術的應用則可使上述問題得到有效解決，且加工設備規格的規范性得到明顯提升。另外，智能化控制也是機械加工的核心所在，通過采取智能控制與智能制造技術相結合的方法，能夠使得傳統的生產模式得到有效轉變，相關工作人員的工作量也會得到相應遞減。

4 智能制造技術與系統在機械加工領域中的發展現狀及問題

4.1 智能制造技術與系統的發展現狀

就當前而言，智能制造技術與系統在機械加工領域內的發展現狀主要體現在以下幾方面。（1）我國針對智能制造技術與系統方面的研究相對較晚，但在近幾年的發展速度相對較快，已實現了高速發展，在部分大型機械加工企業當中已具備一定規模。（2）伴隨計算機技術的迅猛發展，智能制造技術與系統在廣度及深度方面均得到了較大程度的提升，我國的科研人員也研究出了具備自主知識產權的機械加工制造設備，初步形成了一定的產業化體系。（3）近年來，我國的戰略部署中，針對機械加工領域內的智能制造技術與系統的應用均給予了較多的資金與政策支持，更多的研究項目均已著手實施。

4.2 智能制造技術與系統發展期間存在的問題

4.2.1 勞動強度較大，技術性人才流失嚴重

機械加工行業在長期發展期間，自動化程度較低是限制該行業發展的重要因素。因機械加工行業當中的自動化程度較低，致使大多數的生產活動均需借助人工來完成，生產線上的操作人員不僅需具備一定的技術操作技能，還需在較長時間內進行體力勞動。同時，該行業內生產工作強度相對較大，生產期間還存在較為嚴重的噪聲污染，受勞動環境惡劣、勞動強度較大及勞動時間較長等多方面因素的影響，導致機械加工行業內的勞動者所面臨的工作壓力也相對較大。與此同時，伴隨機械加工行業內各企業間競爭的日益激烈，導致企業的整體性收益逐漸遞減，從而無法給予操作人員及技術人員較多的薪資報酬，導致相關人才流失情況較為嚴重，行業發展也處于惡性循環的狀態中。

4.2.2 智能制造技術的含量相對較低，生產成本較大

通過對整個行業的發展狀況進行分析發現，我國的機械加工大多仍以粗加工方式為主，精加工雖取得一定進展，但與國外部分發達國家相比仍存在一定差距。我國的機械加工產品主要是以重復生產的同質化產品居多，其產品所蘊含的技術含量相對較低，致使智能制造技術融合的需求度及難度均相對較低。此外，機械加工行業的整體發展仍處于較低水平，其經濟收益也相對較低，若要引入全面化的智能制造技術與系統，所需的成本仍較高，且并不能取得較為理想的應用效果。同時，我國機械加工產品在質量方面仍無法取得有效保障，產品質量參差不齊，對外出口的難度較大。就具體的生產活動來說，我國的機械制造業在生產期間，能源消耗量較大，金屬材料浪費情況嚴重，普遍存在能源的利用率與轉化率均較低的情況，生產期間浪費情況較為嚴重，以致其生產速度與產品質量均無法超越國外先進的機加工企業。

5 機加工領域內智能制造技術與系統的可行性

在機械加工領域內，無論是從生產加工效率還是產品質量方面來看，智能制造技術與系統的應用對整個行業的發展而言均具有積極的推動作用，因此，將智能制造技術與系統應用于機加工行業當中是該行業實現現代化的必然趨勢。但是，智能制造技術與系統在應用期間仍面臨較多問題，而生產成本控制則是其面臨的首要難點。當前，在智能制造技術與系統應用期間，會面臨較大的成本開銷，且對于技術研發人員的專業程度也具備較高要求。因此，若要實現智能制造技術與系統的全面應用，對于企業而言，需具備豐厚的資金支持，以此承擔高額的智能技術引進與研發方面的成本支出。與此同時，還要對有關的技術人員開展長期的技術培訓，從而實現智能制造技術與企業生產實際的密切結合，最終達到對企業生產模式的變革。受生產成本限制的影響，使得部分機加工企業不敢貿然采用智能制造技術與系統，在生產期間仍是以傳統的工作模式為主，進而不利于生產效益與產品質量的提升。為了使得上述情況得到有效轉變，需采取以下方案。

（1）進一步加大對智能制造技術的宣傳與普及力度，借助實際數據證明該生產系統應用的穩定性，消除企業負責人不必要的顧慮，使其能夠積極參與到智能制造技術與系統的應用中來。

（2）從技術發展的角度分析，我國目前的智能制造技術雖已相對完善，但在生產細節方面仍存在較多問題與限制。加之整個行業發展的市場環境較為復雜，在機械加工、原材料生產及產品運營與銷售等方面均是由不同機構進行負責，若其中一個環節存在問題，則會對整個生產線企業的經濟效益造成不利影響。因此，企業需以宏觀的角度尋求新發展模式方面的突破，通過對智能技術與大數據技術進行針對性分析，進而及時對上下游產業開展科學化的總結與分析，促使企業發展成為面向整個市場的智能制造化企業。

（3）積極打造專業化的智能人才隊伍。若要實現對智能制造技術與系統的有效應用，使其功能得到充分發揮，則需注重對高素質復合型人才的發展及應用。作為企業及有關政府部門，需對智能制造人才的培養引起高度重視，注重對其學習能力、想象力、研發力及創造力等的培養，從而打造一支具備專業化的技術人才與管理人才隊伍。此外，還需對高級操作人員的培養引起高度重視，借助考核及培訓等多種方法，促進企業內全體工作人員綜合能力的提升，進而為企業發展貢獻一份力量。

（4）當前，我國的大多數智能制造設備均是經由國外進口，進而導致智能生產系統在建設方面的成本明顯提高。因此，為了使智能生產系統實際應用的可行性得到全面提升，需不斷提升機械加工企業對于市場的敏感度與觀察力，高度重視智能制造技術的應用規范。有關部門也應加強對智能設備在應用期間存在問題的進行分析，并積極投入到智能制造設備的研究中，從而減少國外設備的進口數量，這樣生產成本也可得到有效控制，進而為機械加工行業的全面發展發揮其積極的推動作用。

6 結語

在機械加工領域中，智能制造技術與系統的應用是推動我國機械領域全面發展的關鍵性內容，企業及有關部門需引起高度重視，并將工作重心放在智能化機械加工企業的打造上，通過采用多種先進化的技術，進而促進該目標的快速實現。與此同時，還要進行積極的創新與優化，進而促使我國的機械領域能夠處于長期穩定發展的狀態當中。智能制造技術與設備是21世紀機械制造行業得以迅猛發展的重要基礎，在當前制造加工技術、計算機技術與信息技術迅猛發展的環境下，如何實現各種技術的相互配合與銜接是在未來較長時間所面臨的重要問題。伴隨我國經濟模式的轉變與創新，也會有更多的科研工作者投入到該研究領域之內，智能制造技術與系統的進步與發展是機械加工領域進步與發展的必然趨勢。