人工智能在機械設計制造及其自動化中的應用探析

宋錦濤

中國航空工業集團公司西安航空計算技術研究所 陜西西安 710068

科學技術的快速發展使得機械生產領域具有了更多的發展機遇，也使得各種新型技術被投入運用到了機械生產當中，其中就包括機械自動化技術。機械的自動化生產制造已經成為了當前社會和生產領域的發展趨勢，而各個生產單位也應當緊跟這一趨勢，充分發揮機械自動化技術的優勢作用。

1 機械設計制造及其自動化的概念

機械設計制造及其自動化是機械制造的基礎組成部分，屬于新時期的新興行業與學科，在我國國民經濟結構中占據較為重要的地位，為國民經濟的發展奠定技術基礎，提供技術裝備，因此許多國家也將機械設計制造及其自動化的水平作為展示綜合實力的體現。一般來說，機械制造指的是對一些機械設備的生產制造過程，包括農業機械、化工機械、儀表器具、動力機械和工廠所用機械設施、航空航天所需機械設備等，運用原材料按照既定的設計要求與功能要求制作為機械設施成品。而機械設計制造及其自動化則是在此機械制造基礎上進行了拓展和完善，其中包括機械制造與機械設計、機械自動化，指的是在機械制造之前對其進行相應的設計工作，之后利用自動化技術開展機械制造工作，是對機械制造過程的優化與改進[1]。并且，自動化技術應用前提下，制造操作更加便捷、精準和迅速，具有較好的優勢作用。

2 自動化技術在機械設計制造中的作用

2.1 降低資源成本

傳統的機械設計和制造技術很廣泛，在實際的制造工序中會浪費掉很多的一些制作材料，這樣會直接的增加機械制作的成本，不能很好的有助于企業的發展。那么推動機械設計制造的自動化技術的應用，可以有效地提高機械設計制造工序的精細化，同時合理利用機械設計和制造工序中的廢棄物，削減生產成本，提高企業的經濟利益。同時，合理使用自動化技術有助于改善機械設計和制造的所有環節，完善機械裝置的原材料適應性，減少材料損失和廢棄物。所以應用自動化技術可以有效減輕員工負擔，節省能源，節省人力資源和物質資源[2]。

2.2 提高生產效率

在機械設計和制造中應用自動化技術可以有效地改善機械設計和制造的智能水平，提高生產效率和產品的質量，還可以提高企業的核心競爭力，擴大市場份額，實現進一步的發展。在機械制造中應用自動化技術是可以很快的提高整個的制造水平的，并且還可以促進企業生產的利益和產品的質量，另外，合理使用自動化技術可以優化和提高機械設計和制造的各個方面，彌補傳統的機械設計和制造的缺點，改善產品質量，促進機械設計和制造業在更好的方向上的發展。

2.3 改善機械使用情況

合理利用機械設計制造中的自動化技術，可以有效改善機器的使用，還可以加強機械設備的監控和管理，促進企業的迅速發展和提高生產效率。首先，自動化技術基于計算機技術，可以通過設置程序正確的控制機器裝置的操作。在某種程度上，可以避免機械的人工損傷，延長機械的使用年限，減少機械設計的制造成本，改善企業的經濟利益。其次，合理應用自動化技術可以加強機械設計和制造過程的監督，可以在第一時間內將出現的問題及時的改善。通過對監控數據的詳細分析，可以有效的掌控機器的正常運轉和對相關設備的維護。

3 自動化技術在機械設計制造中的應用原則

自動化技術手段具備智能化、模塊化以及虛擬化等優勢，但在具體應用中仍需遵循以下幾點原則：

（1）注重創新的全面性。機械設計制造以技術作為支撐，因此，為夯實機械設計制造基礎，需不斷從智能化、信息化以及自動化等方面進行創新，以保證生產效益最大化。

（2）注重匹配機械功能之需求。機械自動化設計制造以最大程度地發揮機械設備產品功能為核心，因此，需不斷優化機械設備產品質量與功能，加速產品生產效率，以確保其作用得到最大程度的發揮。

（3）注重操作的便捷性。機械設備結構復雜，在具體的操作過程中，極易出現人為因素所致誤差甚至事故，因此，實現機械設計制造自動化需要高度重視機械設計制造的可操作性，確保操作便捷[3]。

4 自動化技術在機械設計制造中的應用

4.1 智能化技術的應用

在當前的機械設計制造行業中，智能化技術是應用最為廣泛的自動化技術之一。具體而言，其應用主要包括以下三個方面：

（1）生產管理環節中應用，常以智能化機械制造管理軟件應用為其主要表現。應用多種智能化管理軟件管控產品質量及整體生產質量，全面反映機械制造生產問題并通過相應智能化系統及時給出管理方案，切實提高企業生產管理水平。

（2）生產設備應用，主要表現為智能生產設備應用。智能設備內部所帶有的智能化系統可全面控制各個生產環節，分析生產所需人力物力，在設備運行過程中通過自身檢測發現設備問題并做出預警與處理，實現生產線零人員參與，切實提高企業產品生產效率。如在機械設計制造現場采用傳感器、數控機床、AGV智能物流設備以及工業機器人等智能生產設備，即可以借助設備本身所帶有的機械控制器完成設備生產制造控制及工廠內物聯網建設工作，實現機械設備的自動化控制與智能化制造。

（3）生產產品應用。智能化技術的不斷發展直接推高了大眾對于智能化技術設備的應用要求。在該形勢之下，企業通過將智能化系統應用于產品，從而很好地滿足了用戶使用需求并有力推動了相關產業發展，智能手機與智能家居的應用與普及即為一例[4]。

4.2 自動化技術在機械設計智能化制造中的應用

現如今，自動化技術正在逐漸滲透到機械設計當中，對這些技術進行整合和利用不僅能夠促進機械化的發展，同時還能夠有效提高機械設備的整體運行效率和質量。應用智能化技術主要是為了將相應的思維能力傳輸到機械設備中，使其具備特定的判斷能力，讓設備能夠執行多樣化的操作，做到機械設備生產自動化。為了能夠充分顯現精神活動的主要特征，需要將其與現實生活結合在一起，并通過合理的方法來調整技術工具使其變得更加具體合理化，能夠按照相應的指示來執行各種任務。所以，自動化技術在機械設備制造過程中的應用，還能夠有效減少機械工業和制造業方面人才資源短缺的情況。此外，自動化技術自身獨特的優勢可以提高設計和生產過程中的機制效率，也能夠使機械設備在生產過程中提高生產效率，在開發并制造智能能源應用程序過程中，自動化機械設備通常被認作為人工智能系統。在實踐應用方面，這一系統具有較為理性的科學應用，能夠利用一些先進的高科技設備和相關軟件對機械制造的過程進行控制。在此作用下，不僅可以將自動化技術應用的合理化充分發揮出來，同時還能夠保證最基本的自動化機械設備發展

4.3 機械自動化技術應用于虛擬化應用

虛擬化技術的應用在機械行業方面得到了很好的評價，因此，虛擬化在機械的設計和制造中有著非常大的效果和作用。在生產中，虛擬化技術和自動化技術一相結合的話那么在機器對產品的設計效果上面就會達到非常明了的分析和洞察能力，可以及時的發現里面的不足，并且可以及時的加以修正。還有就是在不生產實際產品的時候，那么我們使用虛擬化技術就可以直接減少成本，促進生產計劃可以達到及時的調整和及時完成。總之，虛擬化技術是可以在提升生產管理效率和節約生產時間方面有著非常大的作用的，通過使用虛擬化技術可以在實際的生產中避免很多的不合理的情況。例如，吉利汽車裝配車間，基本都是利用的感應裝置的設計來對自動控制生產線的。它的主要設備以智能的控制器，傳感器和數字感應為主的，這樣的話在在生產的時候可以及時的對出現的問題進行非常有效的監測，然后可以把監測的結果在第一時間傳遞給智能的控制平臺，最后這個制作平臺會把傳過來的問題報告進行詳細的分析后及是的做出處理的辦法。通過這種自動化的監控系統，大大的提升了生產車間的效率，縮短了生產的時間。

4.4 自動化技術在機械設計制造數控中的應用

在機械制造過程中應用自動化技術，如果缺少了數字的控制和影響，那么就無法順利應用到實踐當中。從實際應用情況來看，數控實際上使機械制造過程中的重要組成部分，從這一點來看，數字控制技術就與傳統的手動控制技術大有不同。在實踐應用過程中的數字控制技術主要能夠將計算機技術、數字技術以及兼容技術充分發揮出來。這不僅能夠將不同技術之間的優勢進行協調，同時還能夠從整體上提高機械設備的運行效率。數控技術在機械制造中的具體應用不僅可以帶來良好的結果，還能夠將數控技術作為未來機械制造的主要趨勢。從目前情況來看，芯片控制技術在當前的應用中最具有研究價值，尤其是機械自動化技術的具體應用，能夠將這部分價值充分發揮出來。但是需要重點注意的是，即使數字控制技術具備一定的自動化特征，但是仍然需要人工的方法進行控制，進行這一過程的目的就是為了一旦出現了誤差和缺陷的情況，就可以利用數控技術在第一時間進行解決。

5 新形勢下我國機械制造自動化的新趨勢

5.1 機械制造技術全面數字化

由于通信技術和計算機應用技術的不斷發展和數字制造的快速應用，企業的生產和經營管理分別受到了全球規模的變化。世界機械制造業的使用者開始利用網絡平臺公開信息，機械制造企業也利用網絡開拓和發展市場。在這樣的數字制造環境中，機械制造自動化技術在發展中利用這個平臺，在產品開發階段發現了虛擬的數字平臺，因此利用這個平臺對產品的生產和處理進行了模擬，并對所有內容的過程進行了測試，從而來檢驗產品的性能和市場適應性。

5.2 綠色環保發展趨勢

伴隨著技術發展，資源問題和環境問題也越來越突出，在許多生產過程中都存在資源浪費現象和資源污染現象，導致整個生態環境都面臨著十分險峻的困境，對人類的生存發展也產生了嚴重不良影響，因此在這樣一種發展背景下，社會對生產活動的開展提出了更高標準的綠色環保要求，強調生產工業中需重視對資源的節約和對環境的保護。機械設計制造及其自動化的未來發展也應該堅持這一發展要求和發展原則，積極樹立綠色發展理念，倡導環保意識和環保行動，在機械設計、機械制造和自動化技術義應用中充分考慮到環保性，如可以將所設計的機械產品中增加綠色環保技術，以最小資源消耗量滿足機械制造需求，并提高資源的二次重復利用率，對于生產中所產生的污染物進行規范處理，避免對周圍環境產生危害，從而達到綠色發展的環保目標，推動社會的綠色發展[5]。

6 結語

總之在新形勢下，機械制造與自動化技術的相結合，不僅保證了生產中的高品質，還可以提高整體機械制造技術，確保技術的高水平和低成本并促進產業的發展。新時代對世界經濟的發展有重大意義，只有靠先進的機械制造自動化技術的開發，國家才能積極發展經濟，讓國家的生產效益在當前的世界形勢下更加穩固。人的生活和生產與機械設計產業是不可分割的，為了促進機械設計制造領域的實用化，應該開發機械自動化技術促進中國的機械產業實現現代化發展，推動中國的工業事業。