數字時代人工智能與數控技術在汽車零件制造中的實踐研究

陸潔鋒

肇慶市技師學院 廣東省肇慶市 526060

目前人們的生活出行已離不開汽車，作為一種重要的交通工具，汽車在我們的日常生活中占據著重要的部分。在汽車零件制造過程中應用人工智能已經成為行業中非常關注的一個要點，其蘊藏的發展潛力不言而喻[1]。人工智能技術以及數控技術能夠通過高精算、仿真、傳感等多種形式促進汽車零件制造的生產。例如，將人工智能應用于汽車生產當中，能夠從計算機視覺技術、人車交互技術、車車交互技術、車網交互技術、智能通信系統、智能剎車系統以及人工智能技術在汽車舒適度方面的個性化配置等方面的發展，為企業的制造生產及發展提供原動力，促進企業實現綠色發展和可持續發展。且國家相關部門針對人工智能與數控技術在汽車生產制造中頒布了相應的政策，為該行業的發展注入了更多的動力及保障[2]。在信息及科學技術不斷發展的今天，將人工智能與數控技術有效應用于汽車零件制造中能夠推動該行業朝著智能化的方向發展，助力汽車產業走向智能化及自動化發展道路。

1 人工智能與數控技術的概況

1.1 人工智能技術概況

人工智能是計算機科學中的一個重要分支，其目的是了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。隨著信息技術的進一步成熟，人工智能技術展開了多種行業類型的應用，在我國生產和制造工業中利用人工智能技術，取得了更高生產效果和管理效果。人工智能技術的發展在我國已經有較長的時間，作為現代社會的前沿頂尖科技產物，人工智能技術能夠和人類擁有同等的智商和思維模式，在智能理念的作用下其操作速度和精準度均有所提高。將智能化和自動化相結合，通過人工智能的多方位運用，在生產中直接對機器進行控制，減少人力物力財力的投入，在近些年工業生產中的經濟效益得到了巨大改善。

例如，將人工智能中的激光雷達用于汽車自動駕駛生產制造中，能夠結合汽車的實際功能需要發揮出其傳感器的優勢，通過精準的傳感功能進行準確的三維定向。通過激光雷達在夜間也能獲得高清的識別信息，相比較傳統的攝像頭的清晰度更高，更加精細化。激光雷達能夠獲取信息和周圍物體之間的距離信息，針對鎖定物體的實際方位、大小以及形狀等進行全方位的定位。技術人員結合激光雷達采集到的數據進行解算，就能夠直接得到高精度地圖[3]。2020年之后，我國人工智能自動駕駛和激光雷達的產業化發展已經開始進入產業化發展，越來越多智能電動車品牌選擇這一生產技術應用于自己的產生當中。全球知名市場研究與戰略咨詢公司YoleDevelopement發布《2021年汽車與工業領域激光雷達應用報告》預測，到2026年，汽車與工業領域應用的人工智能技術市場規模預計將達57億美元。

1.2 數控技術概況

數控技術主要是指采用數字控制的方法對某一工作過程實現自動控制的技術，它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。隨著我國工業生產規模的不斷加大，數控技術的使用已經成為行業生產和發展中的重要組成部分，在市場占有率方面有著較大比重。將數控及時應用于汽車零件制造和生產過程中能夠實現高品質、高效率以及集成化的生產標準，同時還能有效提升零件加工的精準性。例如，將數控技術應用于汽車發動機生產制造當中，能夠憑借其自身精度高的生產要求，用數控加工中心銑“三孔四面”，用數控鏜床進行精鏜缸筒，再經過一系列的數控機床加工才能完成最終的發動機。還有變速箱也是汽車零件生產中的一個重要部分，通過使用數控技術能夠對生產加工過程中的定位、夾緊以及工藝路線等進行重新規劃，確保生產出來的質量能夠達到標準，提升汽車零件的整體質量，圖1為數控技術中變速箱的制造零件圖。當前，人工智能與數控技術在生產制造行業發展過程中已經逐漸呈現出大規模應用的階段，使我國智能和數控領域沿著可持續發展的道路，從整體上全面邁入世界先進行列有著重要作用[4]。

圖1 數控技術中變速箱的制造零件圖

2 數字時代人工智能與數控技術在汽車零件制造中的應用優勢

就現階段我國人工智能與數控技術的整體發展情況來看，想要更好地實現智能化生產制造，就應當重視將數控技術有效使用在其中。智能制造作為數控技術的一個良好延伸，其與數控技術的關系如同“魚與水”，離開數控技術智能制造將無法實現，離開智能制造數控技術也將“大打折扣”。將數控技術應用在智能生產領域當中，不僅能夠確保數控技術得到較好的使用，同時還能提升我國智能制造水平的穩固提升。其優勢主要體現在以下幾個方面。

第一，數控技術的實際應用需確保靈活穩定性，通過這樣的方式不僅能夠保證技術可操控性達到標準，同時還能有效保障智能系統對相關的信息數據處理、分析、采集體現出更優良的精確性，體現出人工智能的實際優勢。同時，在制造過程中應用數控技術還能實現高速、高精加工，可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力[5]。

第二，數控技術在應用于汽車零件制造中能夠簡化傳統生產流程，實現自動化的生產標準。技術人員只需要按照生產規范及標準將數控程序提前設定好，就能夠直接利用數控機床進行生產。而這個生產規范的制定則需要人工智能的支撐，人工智能技術的優勢是可以最大限度地模擬人類思維模式，并在相應的程序內進行生產方案和管理，以此構建數據的動態處理模型，完成信息數據的采集和持續管理。無論是設計前還是生產中，都只需要技術人員將對應的生產模式進行確認，通過層層動態傳遞轉換職能訴求，進行數據的分析和處理即可完成相應的設定。

第三，將人工智能與數控技術有效應用在一起，能夠實現高效地集中化管理，減少傳統人工管理存在的效率低、程序復雜以及精度低等問題，達到智能化生產的標準，對于提升生產制造有著重要作用。綜上所述，數字時代人工智能與數控技術在汽車零件制造和生產中的優勢是數字時代的具體體現，對于提升我國汽車行業的制造水平以及效率有著非常重要的意義，也能為我國汽車行業的發展奠定堅實的技術基礎。

3 數字時代人工智能與數控技術在汽車零件制造中的應用

3.1 人工智能與數控技術在汽車覆蓋件模具制造的應用

汽車覆蓋件模具是整個汽車生產中的重要組成部分，具有板材薄、造型復雜、尺寸大、精度要求高、表面質量要求高等顯著特點。同時在生產和制造過程中其本身的開發難度較大，對于技術的使用較為嚴格，已經成為很多汽車制造企業重點關注的要點之一。將人工智能與數控技術應用于汽車覆蓋件模具部分首先應當重視將數控技術進行利用。在經歷模具定位且加緊、型面試加工、粗加工、粗清角、半精加工、半精清角、精加工、精清角、檢驗等環節，直至檢驗合格的基礎上再開展下一部分制造工作。其次，將人工智能與數控技術應用于這一部分的制造當中需要按照工藝生產的流程及標準，由專門的技術人員結合零件要求進行設計。設計結束之后交由專門的工藝技術部門進行審查，待所有的設備、物料以及基礎材料等準備完善之后再開展后續的制造[6]。最后，針對車身覆蓋件產品數據的計算方面，項目技術人員按照模型的初步構造，使用人工智能技術及數控技術對制造重難點、內外作零件劃分、預算判斷等進行分析，為后續模型的檢驗以及招標等進行準備。例如，可以利用人工智能中的CAE計算機輔助工程分析系統能夠直觀性地看到整個零部件的成型過程，對于模擬和生產技術人員分析問題產生的原因有較好的作用。通過CAE計算機輔助工程分析系統還能最大限度地保障整個工藝生產的工藝性標準，確保模具的設計合理性，減少設計成本，實現高效生產。

3.2 人工智能與數控技術在汽車底盤生產中的應用

汽車底盤是保證整個汽車正常行駛的重要保障，同時也是汽車傳動系統和支撐系統的重要部分，能夠使汽車產生運動，保證汽車能正常行駛。對于這一部門零件的生產和制造工藝的選擇而言有著非常嚴格的要求。第一，數控技術中縱梁數控沖孔生產線能夠對整個系統的上料、下料、板料的定位及送進、模具的選擇、沖壓過程的實現以及故障報警等均能夠通過數控系統控制自動完成。數控技術中縱梁數控沖孔生產線通過結合計算機終端發布相應的指令，不僅能夠減少人工操作造成的效率低下的問題，同時還能提升整個制造質量。第二，將人工智能中的機器人技術應用于汽車底盤零部件的生產，通過利用焊接機器人就能直接處理整個零部件的焊接工作。技術人員在實際焊接過程中通過提前在機器系統中輸入制定的代碼，通過執行代碼的指令，代替人工去對焊接部位進行焊接作業。焊接機器人的任務是精確地保證母端操作器所要求的位置、姿態以及實現其運動，能夠實現自我診斷、自我診斷、自我保護等功能，加上其成本較低，已經成為很多汽車制造企業選擇的一種人工智能技術，并且很多汽車制造企業已經建立了屬于自己的機器人工作站。第三，底盤零部件制造過程中應用底盤電控系統集成控制也能提升制造的效果。通常汽車在駕駛的過程中其本身的ABS系統以及ESP系統能夠起到調節汽車穩定性的作用，通過應用底盤電控系統集成控制能夠改好三原有懸架系統中存在的振動問題，以調節懸掛調節垂直力的形式，影響汽車懸架系統的力度分布，改變汽車的懸掛系統，達到較好的控制效果。

3.3 人工智能與數控技術在汽車質量管理中的應用

汽車生產裝配過程中對于質量的把控是非常重要的一個部分，其中質量主要集中在鈑金連接強度、內外觀性能、裝配難易性等方面，而這些板塊的制造與精密度的要求有著非常密切的關聯，需要針對不同部位的尺寸及結構等進行把控。通常汽車零部件的裝配包含四百個左右薄板沖壓零件、一百個左右裝配站、兩百個左右夾具和四五千個焊點，還包括內外飾件，如果在這一部分的制造精密度不夠則會造成后續生產質量受到影響，不利于質量管理工作的開展。因此，需從以下幾個部分進行重點關注。

第一，設計階段。人工智能與數控技術應用于汽車零部件生產設計階段的方式主要是以仿真分析工具模擬原型為基礎的構建方式。這種技術在實際應用過程中通過大量內置可擴展的建模程序庫的拖放式使用，能夠完成不同零部件模型的構建。同時還便于后續技術人員對整個系統的分析、理解和構建。針對人工智能技術的應用主要集中體現在計算機視覺技術、3D仿真技術以及三維建模方面。技術人員通過將設計模型應用到三維建模中能夠立體化地呈現出整個零件的細節，確保設計的尺寸以及細節等達到標準，并結合最終得出的方案確定設計。

第二，制造階段。當前我國汽車零件制造過程中對質量控制的技術主要是以CMM與CNC為主。CMM技術主要是指軟件能力成熟度模型，是對汽車零件制造過程中組織軟件過程能力的一種描述方式。CNC技術是一種具有高效率、高精度與高柔性特點的自動化加工方法。將這兩種技術應用到汽車零件的制造階段能夠實現離線編程以及在線監測，從而達到較好的制造效果。

第三，生產階段。跟蹤、分析和發布從工廠各類測量設備中獲取的生產質量信息，利用對數據的深度關聯分析找出能夠解決問題的方案。在這一階段應用人工智能與數控技術不僅能夠提升制造的效率，同時還能對于整個零件生產的質量提供一定的保障。例如，在自動化激光雷達生產過程中，固態激光雷達技術按照分類不同可以大致分為MEMS、OPA與Flash三種。技術人員通過應用這三種技術能夠改善原有技術產品存在的精準控制程度不夠、光源組合控制較差以及激光覆蓋面不夠等問題的存在。在此基礎上進行改善和優化，能夠提升整體技術的可行性，實現遠距離探測，已經成為當前無人駕駛汽車領域中研究的一個重點內容。

4 數字時代人工智能與數控技術在汽車零件制造的應用策略

將人工智能與數控技術應用于汽車零件制造生產過程中應當對應用策略有一定的把控，以確定技術選擇能夠滿足零件制造的基本需求，提升零件制造的效率。具體應用策略可以從以下幾個方面進行。第一，引進國外先進技術，提升人工智能與數控技術水平。當前將人工智能與數控技術應用在汽車生產制造中已經取得了一定的成效，但是相較于發達國家之間的技術生產還存在較大的差距。因此，汽車制造企業在生產零件的過程中應當重視對于先進技術的使用。積極引進國外先進技術滿足現階段汽車零件的制造要求，促進多元化汽車市場的發展。第二，擴大數控適用范圍。將人工智能與數控技術應用在零件制造當中能夠幫助提升企業的經濟效益，改善數控技術被壟斷的情況，使其擴大到更多的生產領域。第三，汽車生產企業應當重視技術人員專業能力的提升，通過定期開展培訓形式促進技術人員的專業能力。重視人才的引進工作，提升產業效能。

5 結語

本研究通過分析數字時代人工智能與數控技術的優勢及現階段在汽車零件制造中的應用現狀，為有效提升汽車零件制造的效率應當從技術層面進行分析。將人工智能與數控技術在汽車覆蓋件模具制造、汽車底盤生產、汽車質量管理中進行重點管理，提升汽車質量的質量及效率，對于推動我國人工智能及數控技術的發展有著重要意義。