信息化背景下機械制造智能化技術研究

王浩

【摘 要】機械制造的智能化技術主要是指把現代科學技術結合到傳統意義上的機械制造技術中去，通過對信息技術進行有效的滲透，在開發、研制、設計、制造、管理、銷售新產品的各個領域中，逐漸形成以自動化技術、加工技術、系統管理技術、先進設計技術為主要特點的具有先進性的制造技術。

【關鍵詞】信息化；機械制造；智能化

【中圖分類號】TD406 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0150-01

智能制造系統是指基于智能制造技術，利用計算機綜合應用人工智能技術（如人工神經網絡、遺傳算法等）、智能制造機器、代理技術、材料技術、現代管理技術和系統工程理論和方法，在國際標準化和互換性的基礎上，使整個企業制造系統中的各個子系統分別智能化，并使制造系統形成又網絡集成的、高度自動化的一種制造系統。通過對制造軟件的各個系統、相關的知識工程、機器人視覺、制造工人的相關技能以及人類專家的先進知識進行一定的集成和建模，使得智能機器可以在沒有任何人為因素干預的條件下進行小批量生產，這就是制造業智能化技術的主要目的。機械制造的智能化技術能夠使得產品在生產效率、產量、制造精度方面得到大量提高，使得生產的過程更加具有現代化，有效降低生產的成本，提高企業的經濟效益。

1、機械制造中智能化發展的必然性

數控技術是機械制造發展的必然。在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體。要想實現上述目標，計算機信息技術的運用則是必不可少的。機械制造精密度發展的必然需要。現代的機械制造往往對具有高精度、高效率、柔性自動化等特點。這些特點在人工制造的過程中又容易產生一些必不可少的誤差。正是基于這樣的分析，計算機信息技術運用于機械制造中則是必不可少的。機械制造的整體效能性發展的需要。在機械制造過程中，為了不斷提高機械制造的整體效能，需要對各項參數指標予以不斷修正以及調整，以便能夠進行在線診斷和智能化故障處理。計算機信息智能化則是上述運用的最好幫助。

2、機械制造智能化的發展現狀

當前，國際機械制造智能化以計算機技術和網絡技術為核心，結合新型的加工方法，實現了學科和專業的交叉融合。相比于國際機械制造智能化水平，國內機械制造也逐步向智能化的方向發展，如機電一體化產品的應用。誠然，與發達國家相比，我國的機械制造智能化仍處于起步階段，仍然存在一系列的問題，主要表現在以下幾個方面。

2.1. 我國智能化處理技術層面較低

相比于國外常用的數控機床以及柔性制造系統，我國機械制造仍處于單機智能化和剛性智能化的層面，并沒有體現出技術的先進性。計算機輔助設計在機械設計中的運用并未普及，大多數機械設計人員在設計時仍采用圖紙設計，很少有人使用 CAD 等機械制圖軟件，這嚴重制約了機械制造行業的生產效率，難以滿足市場發展的需求。

2.2 我國機械制造智能化工藝和技術水平還很低和技術往往決定產品質量，我國機械加工還停留在精細加工階段，智能化的加工手段還未能大規模地引進和嘗試，在一定程度上制約了我國機械制造加工效率和工藝水平的提高。以占據機械制造技術體系核心地位的數控技術為例，現代數控技術融合了計算機、自動控制、信息技術等高新技術，呈現出高效率、高精度、自動化等特點，其智能化的趨勢也尤為明顯。當前，先進的數控技術已經實現了超小型化以及超薄化，并將模糊控制、計算機、智能計算等領域的最新研究成果引入數控技術的研究中，使得控制系統的精度、效率等有了明顯提高，智能化診斷以及故障處理水平有了很大提高，但是，在中國，類似的應用還很少，還需進一步加快研發和應用步伐。

3、機械制造智能化技術的發展方向

機械制造智能化技術的發展趨勢就是生產出質量高、效率高、柔性高、成本低、勞動力消耗低、規格全、品種多的產品。在未來，智能化的操作系統將呈現如下趨向：

3.1 高智能化、高自動化

近幾年以來，自動化技術得到了不斷的發展和應用，其生產的效率得到了很大提高，產品的質量不斷得到保證。此外，越來越多的先進機械設備能夠替代人類去進行危險的工作。在早期，機械制造業系統在很多情況下所針對的是那些比較簡單的環境，其存在的主要目的是對調度任務進行有效實施，在規定期限內全面完成任務。而機械制造的自動化、智能化主要是指通過先進的計算機模型對人類智能行為進行模擬，實現人工智能和實時系統的有機結合。以確保其能夠具有更現實、更實時的發展領域，更好的朝著智能行為、應用行為的方向進行發展。

3.2 柔性化

所謂柔性主要是指制造系統應該具有一定的能力來應對生產條件所出現的各種變化，它與人員、系統方案、設備密切相關。其中系統方案中的柔性則主要是指對不同零件進行加工的自由程度。人員具有柔性是指企業的操作人員應能夠確保加工任務的完成，并且在完成的時間和數量方面具備一定的變換能力。設備具有柔性主要是指在短時期內機床能夠對新零件的各種加工能力進行有效適應。機械制造的智能化技術應朝著柔性化的趨勢進行發展，在發展的過程中進行模塊化的設計，增加功能的覆蓋范圍，增強其可裁剪性，從而對不同用戶的需求進行滿足。根據生產流程中出現的不同要求，對信息流和物料流進行有效的動態化調整，使得群控系統效能得到最大化的發揮。

3.3人機交互將更加完善

機械智能化通過計算機提供人機交互的接口，計算機的可視化能方便數據處理，同時為操作人員提供必要的解釋，使得信息的交流更加快捷和方便。機械設計逐步采用 CAD 等計算機軟件制圖技術取代傳統的圖紙設計方法，有效縮短了設計周期，同時還能保證設計精度。在多媒體技術不斷發展的背景下，界面的圖形化也是機械智能化的一個發展趨勢，通過圖形化的界面，設計者就可以很方便地與客戶進行溝通，有效地提高了工作效率。此外，多媒體強大的聲像、圖文處理等功能，也為實時監控和故障檢測等智能化處理提供了方便，在生產和管理方面具有很大的優勢。

4 結束語

在未來，隨著技術的進步，更多的新技術也必將應用到機械制造系統當中，比如上述案例中的 MES 系統，目前已經有眾多學者開始研究Agent 在此系統中的應用，并且系統在自治性、柔性等多方面的性能都得到了極大提升，這也是未來的一種發展趨勢。相信在不久的將來，制造業系統將達到一種“生物”智能化的程度，也將更好地服務于人類。制造的智能化技術是現代技術和工業創新的集成，是國家機械制造業的水平的重要標志，更是是國家工業的基礎和支柱。因此，我們應在了解械制造的智能化技術發展趨勢，讓我國現代機械制造業與世界發達國家站在同一起跑線上。

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