化工機械制造行業的智能化發展研究

劉紅亮，平 娟

（新鄉職業技術學院，河南 新鄉 453006）

作為化工企業市場競爭力決定因素的化工機械設備，其性能取決于化工機械的制造工藝、安裝工藝等[1]。因此，對于化工企業而言，化工設備的選擇對企業的經濟效益有很大的影響，特別是制造工藝和安裝工藝，直接影響企業的工作效率和安全性。

1 化工機械制造行業的發展現狀

眾所周知，我國目前正處于從制造大國向制造強國轉變的階段，化工機械制造行業作為機械制造行業的一個分支，扮演著非常重要的角色[2]。目前，化工機械制造行業的大部分企業已經實現了自動化技術在企業制造過程中的應用，部分企業正在嘗試智能制造在企業制造過程中的應用。盡管自動化技術的應用已經非常廣泛，但這只是制造行業開始邁向數字化制造的第一步，智能制造才是機械制造行業的發展方向。

從目前國內化工機械制造行業的運營狀況來看，因為起步較晚，所以化工機械制造行業整體發展緩慢，發展的速度和發達國家相比還有一定的差距[3]。西方發達國家在機械制造的集成化、數字化以及智能化3個方面的推廣時間非常早，因此，西方發達國家目前在智能化普及方面領先于眾多國內化工機械制造企業。

近年來，國內大型化工機械制造企業已經深刻認識到智能化領域的發展潛力，開始在智能化技術方面開展研究。從化工機械制造的產品定制化供應、數字化系統、智能化控制系統開始，逐步將智能化技術在機械制造過程中的應用當成企業發展的核心理念[4]。從產品設計的初期到生產過程中智能化技術的應用，輔以企業管理以及工業服務的各個環節，不僅要向裝備的智能化發展，還要向生產的智能化、產品設計的智能化等進行轉變，相信不久的將來，在政府的引導、政策的導向以及龍頭機械企業的帶領下，化工機械制造行業將會大力朝著智能制造的方向發展。

2 智能化制造對化工機械制造行業的影響

隨著智能化技術在各個行業的推廣應用，智能制造已經成為機械制造行業的共識[5]。在傳統的機械制造行業中，化工機械制造主要還是依靠非智能設備與人類勞動來實現產品的生產。因此，傳統的化工機械制造企業無法實時應對來自不斷發生變化的原材料以及制造設備的工作負荷，從而不能實時調整化工機械制造的設備來適應這種變化，最終會造成人工測定不精準以及其他方面的人工誤差，導致化工產品不能滿足實際的應用需求，增加生產產品的成本，造成很大的資源浪費，不能達到節能減排、綠色制造的目標[6]。在這種情況下，很多制造企業開始引進智能化設備來解決一線生產存在的高能耗問題，大量化工機械制造企業的實踐已經證實：智能制造技術的應用可以降低各種能耗。

除了在生產制造環節應用智能化技術有明顯的優勢外，在化工機械制造企業內部實現管理軟件的智能化，不僅能為企業的管理工作帶來極大的便利，還可以實現企業管理目標規范化、數字化，更有利于管理人員對企業運作各個環節的了解和把控[7]，通過數字化為企業帶來巨大紅利，比如產品成品率、產品質量、產品生產效率等方面的提升。另外，智能化管理軟件的應用大大降低了跨區域企業遠程監控和管理的難度，可以幫助企業高層人員在最短的時間內掌握設備資產和利用效率，預判產品生產過程中出現的問題，更加科學高效地管理機械制造設備和人員，提升企業的綜合實力[8]。

3 化工機械制造行業的智能化發展

3.1 化工機械制造行業的智能制造技術

智能制造其實來源于人工智能的研究，包括智能制造技術和智能制造系統，是一種由智能機器和人類專家組成的人機一體化智能系統。化工機械制造行業可能用到的智能制造技術較多。首先是新型傳感技術，主要指具備高傳感靈敏度、精度、可靠性以及環境適應性的傳感技術和微弱傳感信號提取技術，其中，納米聚合物傳感、光纖傳感等屬于采用新原理、新材料以及新工藝的傳感技術。其次是模塊化嵌入式控制系統設計技術，不同于傳統的模塊硬件設計技術，采用不同架構的模塊化硬件設計技術，實現了微內核操作系統和開放系統軟件技術以及語言和人機界面技術的融合統一。再次是先進的控制與優化技術，這種基于大數據的建模技術、多層次的性能評估技術可以實現大規模的性能多目標優化，可以通過大型復雜的裝備仿真系統技術來模擬電子傳動等精密運動的控制。最后是系統的協同技術、故障的診斷和維護技術、高可靠性的實時通信技術、嵌入式互聯網技術以及基于RFID芯片的識別技術等。

3.2 人機一體化

在智能制造系統中，高素質、高智能的人將發揮更大的作用，機器智能只有和人的智能真正結合在一起時，才能突出人類在智能制造系統中的核心地位，而完全以人工智能來全面取代化工機械產品制造過程中的人類專家智能是不現實的。因此，人機一體化就是在人類專家智能的基礎上，通過智能機器的配合，充分發揮人的潛能，使人機之間能夠表現出一種平等共事、相互理解、相互協作的關系，實現化工機械企業的智能化轉型。

3.3 虛擬現實技術

虛擬現實技術，即VR技術，是一種以計算機為基礎，集信號處理、動畫技術、智能推理、預測、仿真和多媒體技術于一體，借助各種音像和傳感裝置，虛擬展示現實生活中的各種過程、物件等。因此，在化工機械制造行業，可以利用VR技術來模擬制造的過程，同時也可以模擬未來要生產的產品，使人獲得如同真實的感受。特點是可以按照人的意愿進行調整，為制造出真正合適的產品作準備。因此，這種人機結合的新一代智能界面，是智能制造的一個顯著特征。

3.4 網絡化分布

智能制造系統的本質特征是個體制造單元的“自主性”與系統整體的“自組織能力”，基本格局是分布式多自主體智能系統。基于這一思想，同時考慮基于互聯網的全球制造網絡環境，可以提出適用于中小企業單位的分布式網絡化集成制造系統的基本構架。一方面通過計算機軟件的智能行為賦予各制造單元自主權，使其自治獨立、功能完善；另一方面，通過智能體之間的相互協同與彼此合作，賦予系統自組織的能力。基于上述構架，結合化工機械制造智能系統，開發分布式網絡化原型系統應包括系統經理、任務規劃、設計和生產者4個組成部分。

3.5 自主學習與維護

化工機械智能制造系統能夠在實踐中不斷地擴充知識庫，即具有自主學習的功能。同時，在運行過程中也要具備自我診斷故障的能力，并具備對故障自行排除、自行維護的能力。這種特征使化工機械智能制造系統能夠自我優化并適應各種復雜的環境。

4 結語

化工機械制造行業的智能化發展道路還很漫長，企業還需要結合自身的特點進行摸索，化工機械行業的智能制造技術是一種眾多新技術的集成體，融合了機械、電子、傳感器、計算機硬件、軟件、人工智能等許多學科的知識，涉及當今許多前沿領域的技術。眾所周知，當前社會已進入智能化時代，不少發達國家都將機械制造行業智能化作為技術發展的制高點。因此，要結合化工機械制造行業的真實現狀，積極主動地向機械制造行業智能化轉型升級。