機械工程智能化發展趨勢

【摘要】：隨著科技的發展，智能化在各個領域也得到了較為廣泛的應用，不僅有效提高了效率和降低了成本，為促進社會的科技進步提供了保障。一些高新技術進入了工程機械的生產，工程機械產業出現了智能化發展的趨勢。工程機械的智能化極大地提高了工人生產的效率和安全性可靠性。

【關鍵詞】：智能化;工程機械

1、工程機械智能化的必然性

1.1國際前沿工程機械發展趨勢

一直以來，國際市場上工程機械技術產品由美國、日本、西歐、俄羅斯等國際大型企業集團所壟斷. 在全球范圍內，傳統的工程機械產品與現代電子技術、網絡信息技術、計算機技術、通訊技術、人工智能技術、機器人技術和多傳感器融合技術等高新技術相結合，大大提高了產品的技術含量，形成了“機電一體化”、“機電液一體化”、“電子化”、“自動化”、“建設機器人”技術等一大批成熟的高新技術，進而開出了一大批高技術含量、高檔次的工程機械產品。因此，傳統的工程機械基礎與現代的高新技術相結合，形成“機電液光訊一體化工程機械”、“智能化工程機械”、“機器人化工程機械”、“信息化工程機械”，這也是未來工程機械技術發展的方向與趨勢。

1.2我國工程機械發展現狀

近年來，我國工程機械行業產業結構得到了快速升級，技術研發能力也在不斷的提高。我國工程機械行業產品不論是在高端、大型還是在智能化方面都取得很大的進步。尚普咨詢機械行業分析師認為雖然中國工程機械行業正表現出強勁的上升勢頭，但中國工程機械企業在產品層次、技術水平、及技術創新能力上與國外先進企業有很大的差距，很多原材料要依賴進口。因此中國工程機械行業要想在國際市場上表現出強勁的競爭力，就要邁過技術創新這道坎。

以工程機械行業中挖掘機為例。目前國內挖掘機生產模式有兩種：第一種是挖掘機產品集成要靠國內外可采購資源的支撐;第二種是克隆模式即引進—測繪—制圖—裝配—改進的模式。因此導致了國內挖掘機產品“山寨”現象的普遍存在。

1.3我國工程機械產業存在的不足

我國工程機械制造業在自主創新方面存在三方面的不足：

第一、技術來源上存在問題。工程機械制造企業一般有社會公共技術研究平臺提供的，企業自主的原創性技術和企業通過引進技術及消化吸收后所形成的三個技術來源。科技體制的改革導致原屬于產業部門公共性質的研究機構轉制成企業，經營性身份沒有義務和能力去從事共性技術的研究。而且，從工程機械行業整個創新體系上看，結構上共性技術研究缺位;

第二、作為自主創新主體在創新過程中發揮的作用明顯不足;

第三、目前，國內工程機械企業研發經費投入的力度不大，實驗和檢測平臺的投入明顯不夠。實驗做得不多，數據積累就不夠，沒有數據庫的支撐，產業就不可能創新。

2、工程機械智能化發展的特點

2.1“機電一體化”“機電液一體化”

現代工程機械正處在一個機電一體化的發展時代引入機電一體化技術，使機械、液壓技術和電子控制技術等有機的結合，可以極大地提高了工程機械的各種性能，如動力性、燃油經濟性、可靠性、安全性，操作舒適性以及作業精度、作業效率、使用壽命等。目前以微機或微處理器為核心的電子控制裝置在現代工程機械中的應用已相當普及，電子控制技術已深入到工程機械的許多領域，如攤鋪機和平地機的自動找平，攤鋪機的自動供料，挖掘機的電子功率優化，柴油機的電子調速，裝載機、鏟運機變速箱的自動控制，工程機械的狀態監控與故障自診等。隨著科學技術的不斷發展，對工程機械的性能要求不斷提高，電子控制裝置在工程機械上的應用將更加廣泛，結構將更加復雜。

在工程機械上運用傳感器技術是當前機電一體化技術最主要的技術手段和特征，傳感器技術是實現自動控制、自動調節的關鍵環節，也是機電一體化系統不可缺少的關鍵技術之一，其水平高低在很大程度上影響和決定著系統的功能;其水平越高，系統的自動化程度就越高。在一套完整的機電一體化系統中，如果不能利用傳感檢測技術對被控對象的各項參數進行及時準確地檢測出并轉換成易于傳送和處理的信號，我們所需要的用于系統控制的信息就無法獲得，進而使整個系統就無法正常有效的工作。

2.2人工智能機器人應用廣泛

在過去的幾十年，機器人控制理論得到了極大的發展。國內外專家學者做出了許多有益的嘗試，取得了豐碩的成果。然而，大多數控制方法需要合適的數學模型。但由于機器人動力學的非線性、時變性、多關節強藕合及變慣量等復雜性，不僅其數學模型的參數，就連數學模型的類型都很難準確確定。由在線進行系統辨識的方法確定的動態數學模型將隨著負載和機器人型位的變化而不斷變化。其巨大的計算量使這種方法根本無法應用到實際中去。因此在實際應用中，我們看到最多的應用還是Pl，PD和PID控制。另一方面，人類的操作員在執行相似任務的時候，并不需要知道什么數學模型，卻能夠執行得很好。因此，采用一種方式模擬人類的行為而不需要大量的數計算的控制方法自然而然地被提出來，這就是所謂的智能控制。智能控制涉及到人工智能的多個領域，包括專家系統、神經元網絡以及模糊控制等。機械工程不斷重視新型的計算機人才和智能技術的發展。 科學發展的最終目的就是由理論科學轉化為技術。而計算機科學就 是信息理論發展的最終應用成果。目前的研究重點就是計算機與人 工智能的結合，并將其應用機械工程制造中。企業通過智能化的實 現可以有效的提高企業生產水平，改善生產模式，提高質量，降低 成本等，進而提高企業在國際市場中的競爭力。

3、工程機械智能化發展主要體現的方面

3.1工程機械單機集成化操作及智能控制

工程機械單機集成化操作及智能控制主要包括以下內容：電液控制自動換擋變速器技術，機電液一體化控制技術，負荷傳感全功率控制技術和可編程控制與無人操作技術等。微機或微處理器為核心的電子控制系統目前在國外工程機械上的應用已相當普及，并已成高性能工程機械不可缺少的組成部分。

3.2網絡機群集成控制與智能化管理

智能化工程機械中的機群智能化是為了工程的施工項目更好的完成，實現資源配置的最優化、工作效率的最高化、工作質量的最佳化為最終目標而進行的智能化組合。通過對各種工程機械在單機狀態下對工作質量、位置、進度等進行在線檢測和故障診斷的智能化。主控站對施工任務的完成狀態、機群的動態組織以及施工的動態優化進行調度管理，達到資源的最佳利用效果和施工效果的最優化。機群智能化是利用單機的高適用性以及高可靠性的性能，進行智能的實時監控、自動調度，把最大的作業效率當成目標，把施工對象當成車間里的加工零件，完成了生產的高質量和高效率。機群智能化的靈活和應變能力非常能夠適應變幻萬化的現代市場形勢。機群智能化把傳統的工程機械的制造企業改變其單純追求高性能的思路，能夠實現了機械的聯合智能化作業、施工質量最佳化、企業綜合效益最大化。機群智能化技術還處在研究的階段，但廣闊的市場前景已經得到國內外的廣泛關注。

4、結語

目前，在工程機械里已經越來越多的使用智能化的技術。可以說在工程機械里智能化的技術使用水平高低直接影響工程機械的自動化水平高低。智能化技術逐漸成為工程機械實現現代化程度的重要標志。研究工程機械的智能化技術，進行推廣應用，不僅能夠加快施工的進度，符合現代化安全、節能、環保等施工要求，有著非常重要的作用，而且還能滿足我國在構建社會主義資源循環型的社會要求，所以應該重視智能化技術的研發，促進社會經濟的發展進步。