智能機(jī)械制造和加工模式的創(chuàng)新研究

李 濤

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東德州 253034）

0 引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國制造業(yè)也得到了快速發(fā)展，為滿足當(dāng)前的市場需求，相關(guān)企業(yè)必須對傳統(tǒng)的機(jī)械制造與加工模式加以轉(zhuǎn)型。基于當(dāng)下信息化時(shí)代的生產(chǎn)要求，傳統(tǒng)的機(jī)械制造與加工模式正在逐步被智能化制造所取代。而智能化生產(chǎn)作為一種新時(shí)代所特有的生產(chǎn)模式，能夠基于當(dāng)代電子信息技術(shù)之上，在制造業(yè)的各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中發(fā)揮著重要作用，從而推動我國機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化、科技化發(fā)展，不斷提高我國的機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)水平。

1 智能機(jī)械制造與加工模式的應(yīng)用現(xiàn)狀

就我國智能化機(jī)械制造業(yè)的實(shí)踐過程而言，向自動化設(shè)計(jì)方向發(fā)展是必然的趨勢，同時(shí)數(shù)字化制造工藝的成熟，也為我國智能化機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)提供了源源不斷的動力，在各領(lǐng)域的機(jī)械制造中，其應(yīng)用也十分廣泛。

所謂“現(xiàn)代化”發(fā)展，也是基于當(dāng)代自動化技術(shù)的高效運(yùn)用，該技術(shù)在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，作為支柱型的重要產(chǎn)業(yè)，對國內(nèi)的現(xiàn)代化建設(shè)具有積極的促進(jìn)作用，通過與機(jī)械制造技術(shù)的融合，為行業(yè)整體發(fā)展提供力量。目前我國的智能機(jī)械制造水平正處于起步階段，但部分制造企業(yè)已經(jīng)初步具備智能制造的技術(shù)水平，雖然國內(nèi)整體行業(yè)仍然呈現(xiàn)出較為緩慢的發(fā)展趨勢，但在初期探索階段，國內(nèi)技術(shù)水平具有較大的發(fā)展空間。與美國、德國等發(fā)達(dá)國家的智能機(jī)械制造業(yè)相比，由于其研究時(shí)間較早，對該產(chǎn)業(yè)的探索時(shí)間較長，因此國內(nèi)水平與發(fā)達(dá)國家的核心技術(shù)尚存在一定差距，在生產(chǎn)效率方面仍有待提升。而且發(fā)達(dá)國家對于應(yīng)用推廣方面的工作也較為注重，多年來不斷將智能制造技術(shù)普及各個(gè)行業(yè)的加工領(lǐng)域，這都是我國與其之間的客觀差距。

目前我國的機(jī)械制造業(yè)水平停留在集成化的機(jī)械制造層面，智能化與數(shù)據(jù)化程度出現(xiàn)了嚴(yán)重的滯后現(xiàn)象，而虛擬化機(jī)械制造生產(chǎn)的目標(biāo)更是遙不可及。另外，關(guān)于我國的機(jī)械制造業(yè)的結(jié)構(gòu)層次，由于行業(yè)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)市場需求之間的矛盾，逐漸產(chǎn)生失衡現(xiàn)象，這對于我國制造業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展非常不利。隨著近幾年國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的推動，我國制造業(yè)也逐漸意識到技術(shù)革新的重要性，在智能制造方面，我國的技術(shù)革新主要體現(xiàn)在產(chǎn)品定制化與智能控制系統(tǒng)優(yōu)化的方面，其創(chuàng)新體現(xiàn)在以下4個(gè)方面。

（1）傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造設(shè)備正在被智能制造系統(tǒng)所取代，而生產(chǎn)系統(tǒng)的智能性與集成性特征也較為明顯，相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)制造商在發(fā)展過程中，也創(chuàng)新了自身的理念，對于工業(yè)服務(wù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，始終朝向智能制造的目標(biāo)進(jìn)步，在設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的各個(gè)過程中逐步實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型，但是核心技術(shù)仍有待加強(qiáng)。

（2）在政府部門的大力扶持下，智能制造發(fā)展理念得到了有效推廣，我國機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)格局有了一定程度的提高，完成了對傳統(tǒng)制造業(yè)的技術(shù)改革與升級。

（3）受技術(shù)與資金的限制，部分企業(yè)的生產(chǎn)效率仍然未能得到提升，不過在數(shù)控技術(shù)的發(fā)展下，精細(xì)化制造與集成化制造的目標(biāo)得到了進(jìn)步性的發(fā)展，使行業(yè)整體的制造水平有所提升。但是智能化產(chǎn)品多種多樣，企業(yè)無法忽視技術(shù)不足或資金投入不足的問題，因此企業(yè)仍然需要不斷探究智能化制造的應(yīng)用基礎(chǔ)與發(fā)展規(guī)劃。

（4）雖然部分企業(yè)已經(jīng)完成了傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型，但智能制造的產(chǎn)品類型較多，圍繞市場需要，對產(chǎn)品生產(chǎn)的加工工藝與設(shè)備革新都需要大量的資金投入，而逐步縮小傳統(tǒng)機(jī)械加工設(shè)備需要漫長的時(shí)間去完成，這就需要企業(yè)通過技術(shù)過渡的方式，逐步縮小傳統(tǒng)機(jī)械加工生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，樹立智能化生產(chǎn)的理念，在技術(shù)領(lǐng)域上不斷取得突破。只有從多個(gè)方面入手，才能縮小與國外智能化機(jī)械制造之間的差距。

2 智能機(jī)械制造與加工模式的作用與影響

為提升制造行業(yè)的市場競爭力，依靠數(shù)字化與智能化的生產(chǎn)技術(shù)，能夠完成對傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型。相比與以往的傳統(tǒng)型制造行業(yè)，機(jī)械制造與加工的生產(chǎn)模式主要是通過工業(yè)設(shè)備與人工操作共同完成，而傳統(tǒng)工業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備，一旦發(fā)生原料及負(fù)荷值的變化，整體運(yùn)行過程就會受到影響，通過人工的方式也很難改變其誤差，這種形式對于實(shí)際生產(chǎn)需求來說，始終存在缺陷與不足。并且，由于誤差的存在，生產(chǎn)過程中也必然存在成本浪費(fèi)，造成企業(yè)在機(jī)械制造中生產(chǎn)成本偏高。而當(dāng)代節(jié)能減排理念的落實(shí)，使企業(yè)在這方面的意識逐步加強(qiáng)，通過智能化機(jī)械制造設(shè)備的引入，能夠有效的節(jié)約生產(chǎn)中的能源，并提升產(chǎn)品的成品率，對監(jiān)控管理成本也能夠個(gè)有效的降低。由于生產(chǎn)工藝流程的優(yōu)化，對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也能夠做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，且在產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，利用數(shù)字化技術(shù)的支持，管理者能夠通過不同時(shí)段的設(shè)備情況作出具體的分析，從而采取科學(xué)的決策與管理措施。

在制造與加工環(huán)節(jié)中，智能化技術(shù)也能發(fā)揮重要的作用。現(xiàn)代化信息技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能化機(jī)械制造與加工模式的基礎(chǔ)，具有低能耗、低成本與高質(zhì)量等優(yōu)勢，并且在大數(shù)據(jù)環(huán)境的影響下，現(xiàn)代化信息技術(shù)能夠依靠自身優(yōu)勢，對市場的信息實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值的發(fā)掘，從而提高企業(yè)在市場中的核心競爭力。

3 智能機(jī)械制造與加工模式的創(chuàng)新研究

3.1 宏觀調(diào)控引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向

首先，在機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的智能化發(fā)展中，政府有關(guān)部門的宏觀調(diào)控作用不容忽視。加強(qiáng)政府的引導(dǎo)工作，提高政策的扶持力度，完成長期且系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，需要政府部門作為“領(lǐng)路人”。其次，在生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的資金問題，政府應(yīng)制定明確的政策，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展劃分階段，規(guī)劃階段性目標(biāo)，切實(shí)帶動機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型。由于國內(nèi)外制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展差距始終存在，許多零部件制造在核心技術(shù)的層次，仍需要政府投入資金以加大扶持力度，借助技術(shù)等方面的優(yōu)勢，發(fā)揮龍頭企業(yè)的帶動作用，并在此技術(shù)上，加強(qiáng)企業(yè)間的技術(shù)合作，強(qiáng)化高校及科研機(jī)構(gòu)的技術(shù)研究力度，實(shí)現(xiàn)科技成果的快速轉(zhuǎn)化，將其應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。

3.2 信息數(shù)據(jù)時(shí)代的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新

隨著信息時(shí)代的來臨，數(shù)據(jù)成為各行業(yè)發(fā)展的手游分析對象，在國內(nèi)外制造產(chǎn)業(yè)的智能化發(fā)展浪潮中，為解決信息集成的問題，各國家在機(jī)械制造業(yè)轉(zhuǎn)型的過程中都應(yīng)盡快建立行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)體系，才能夠?yàn)槿驅(qū)崿F(xiàn)智能化生產(chǎn)提供基礎(chǔ)的保障。我國應(yīng)盡早設(shè)立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，在全球智能化發(fā)展中提高影響力，為行業(yè)發(fā)展提供促進(jìn)作用。此外，在機(jī)械制造與加工業(yè)中引入智能化制造技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的加工化，可通過發(fā)展模式及理念等其他方面尋求轉(zhuǎn)型升級的輔助條件。如智能化信息系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?yàn)楫a(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)鏈信息的融合起到積極作用，對市場信息價(jià)值的充分挖掘，也能彰顯出現(xiàn)代機(jī)械制造與加工生產(chǎn)的智能化優(yōu)勢。

3.3 可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃產(chǎn)業(yè)前進(jìn)方向

現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展為環(huán)境也帶來諸多困擾，我國雖幅員遼闊、地大物博，但人均資源占有率卻非常低，因此傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式下的工業(yè)發(fā)展對環(huán)境的破壞問題必須引起重視，而環(huán)保問題與資源問題又與制造業(yè)的發(fā)展相互制約，落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是未來機(jī)械加工行業(yè)智能化發(fā)展的必然。對現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的轉(zhuǎn)型，有關(guān)部門應(yīng)發(fā)揮引導(dǎo)作用，促使相關(guān)企業(yè)向綠色型的方向改革，以此加強(qiáng)智能制造生產(chǎn)與生態(tài)化發(fā)展的相得益彰。

4 智能機(jī)械制造與加工模式的發(fā)展前景

要想完成傳統(tǒng)制造行業(yè)的技術(shù)升級，首先需要核心生產(chǎn)技術(shù)與其他技術(shù)研究成果進(jìn)行融合，并將制造技術(shù)正確的應(yīng)用于實(shí)際制造中。納米技術(shù)的發(fā)展，推動了制造業(yè)的進(jìn)步，從精度方面，我國做到了世界的頂尖水平，對于我國的現(xiàn)代化機(jī)械制造行業(yè)無疑帶來了積極的影響。為進(jìn)一步提升精度要求，我國自主研發(fā)了掃描隧道工程及分子束生長技術(shù)等，將加工精度提升至0.000 1 μm，使加工精度達(dá)到移動原子級。近年來，我國智能化發(fā)展使微型機(jī)器人技術(shù)得到空前發(fā)展，電子技術(shù)以敏捷制造與CIMS（Computer/contemporary Integrated Manufacturing Systems，計(jì)算機(jī)/現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)）為代表，在加強(qiáng)生產(chǎn)工藝的環(huán)保性同時(shí)，又使產(chǎn)品的開發(fā)成本與周期得以有效縮減。而我國有關(guān)部門對于機(jī)械制造業(yè)的政策扶持力度也不斷加大，為推動智能制造技術(shù)的落實(shí)，縮小國內(nèi)外技術(shù)差距，提高國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的世界競爭力，新時(shí)代的制造技術(shù)一直被視作市場戰(zhàn)略的核心。總體上，我國智能機(jī)械制造與加工的發(fā)展方向主要可歸納為以下3 個(gè)方面。

（1）精密成形技術(shù)，包括精密焊接切割、鍛壓與塑性成形等。精密成形技術(shù)是我國制造業(yè)發(fā)展中的重要技術(shù)，設(shè)計(jì)塑性加工與焊接鑄造等方面，其精密鍛壓技術(shù)中的精密沖裁與冷濕精密成性以及精密鑄造中的高密度造芯技術(shù)，都能夠?yàn)槲覈F(xiàn)代機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的智能化發(fā)展提供技術(shù)幫助。

（2）在機(jī)械加工工業(yè)中，無形切削技術(shù)必然得到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)不僅優(yōu)化了機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的切割工藝的煩瑣性，還合理地避免了廢液回收與排放等問題。

（3）利用累積與添加的原則，快速成形技術(shù)，即RPM（Rapid Prototyping Manufacturing，快速原型制造）技術(shù)在機(jī)械制造中取代了傳統(tǒng)加工模式中的無處材料原則，從設(shè)計(jì)的角度講，以FDM（Fused Deposition Modeling，工藝熔融沉積制造）與LOM（Laminated Object Manufacturing，疊層實(shí)體制造或分層實(shí)體制造）為典型技術(shù)應(yīng)用。

5 結(jié)束語

現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步密切相關(guān)，借助現(xiàn)代智能化技術(shù)的提高，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工領(lǐng)悟的生產(chǎn)效率優(yōu)化，是未來行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。因此，我國制造行業(yè)的相關(guān)企業(yè)應(yīng)具備清晰的認(rèn)知，在制造與加工中不斷融入現(xiàn)代信息技術(shù)，以智能化的生產(chǎn)模式解決傳統(tǒng)加工中存在的各項(xiàng)問題，推動機(jī)械制造與加工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為企業(yè)獲取更高的市場經(jīng)濟(jì)效益。