基于質量提升的智能化技術在機械設備制造中的應用

張 勇，王曉萍

（西安思源學院，陜西 西安 710038）

促進社會快速發展、機械設備制造業現代化科學化發展以及產品質量全面提升的重要因素是機械設備制造技術的開發及應用。智能化技術和人工智能在機械設備制造中的應用是機械自動化發展的必然產物和必然階段，為機械制造行業的發展和產品質量的提升指明了方向，對機械設備制造生產效率的提升、生產成本的降低、產品質量和市場競爭力的提高，具有極大的促進作用。

1 智能化技術在機械設備制造中應用的必要性分析

1.1 智能化技術在機械設備制造中的獨特優勢

1）轉化能力強。在智能化技術下，計算機直接將復雜的零件圖中的切削量、進給量等圖形語言轉換成數據語言，或者直接將圖形進行簡化，這樣操作者對生產要求一目了然，便于理解識圖和按圖加工制造。2）智能化系統精度高、運行速度快。CPU、RISC芯片內部集成了多項高科技技術，運行速度非常快，是智能化系統最為重要的組成部分，再和其他技術相結合，對加工設備的控制精度也顯著提升[1]。3）多系統協調運行。智能化加工制造系統改變了傳統制造系統和制造方式的孤立狀態，利用智能化傳感系統、高性能信息傳輸技術將各系統緊密連接到一起，形成完整的有機整體。產品從設計到生產成型，各系統間信息實時傳輸，實現流水線生產流程。智能化技術將電子技術和機械技術有效結合，在智能化生產過程中可以將多種專業生產技術有效融合。

1.2 智能化制造與裝配技術在大型風洞制造中的重要意義

大型風洞設備內外部結構非常復雜、制造加工精度和質量要求高、建造難度極大，有些零部件因超大尺寸且加工精度和表面質量要求高，必須在大型風洞建設現場完成加工制造，所以只能建造針對風洞大型結構部件特點的現場智能加工系統，才能保證這些高要求的零部件的加工精度和質量。另外，風洞的某些大型部段因尺寸大、重量重，必須單件產品研發制造，在設計、制造、加工、裝配、運輸及組裝調試等方面均有極大難度，任何環節出現偏差和問題，將給企業和國家造成重大損失，因此，應采用智能化虛擬裝配技術來提高制造裝配的精度[2]。

1.3 滿足智能系統的靈活性及工藝多元化的要求

在多領域、多方位、多元化集成發展的基礎上，機械設備制造智能化技術將管理、加工制造、質量檢測、通信聯系、遠程控制等多方面進行靈活性轉化，從而實現機械設備制造數據化、信息化、動態化、智能化發展。

1.4 智能化技術可匹配人類的思維理念

在機械設備制造中應用智能化技術，可以將設計人員的理念和思維融入到產品設計中并輸出其所需要表達的內容。通過三維立體模型對設計人員所構思的三維立體狀的機械設備產品進行分析模擬，能更深入全面地得到產品完善的數據屬性。科學有效地利用機械設備制造智能化技術和其他相應先進技術，將機械設備設計人員的思想理念在機械設備制造生產工程中進行完美的表達，并對機械設備制造進行實時控制。

2 智能化技術在機械設備制造中的具體應用2.1生產管理模式智能化

在機械設備制造過程中，智能化技術的便捷性逐漸突現出來，它要求機械設備制造企業管理模式智能化，改變傳統管理模式下人工管理存在的滯后性和隨意性，從而通過智能化技術實現管理系統的高效性與準確性，便于全面整理和收集生產管理數據；同時，基于機械設備制造企業的實際制造能力，合理地調整生產方案。巧妙利用智能化關聯管理體系，能全面實現生產、加工、銷售與服務的良好對接；在充分發揮網絡共享功能的基礎上，建立互聯網信息共享管理平臺，從而實現管理的高效性，防范錯誤出現，最終提升生產效率和產品質量，實現企業生產效益最大化[3]。

2.2 風洞運行控制技術智能化

1）風洞控制技術智能化。基于大型風洞的動態復雜性和高運行能耗的特征，遇到復雜多變的運行環境和條件時，利用智能化技術，包括模糊優化控制、神經網絡優化控制、專家控制、機器學習控制、分級遞階控制等智能控制技術和方法，使風洞的控制系統實現自主調節、智能決策和自主優化，實現風洞的高效運行和精確控制，從而提升產品質量。2）壓縮機運行技術智能化。大型風洞壓縮機系統運行的常見故障是不平衡和不對中，為此必須采用先進的智能化平衡技術和智能化自動對中技術，即基于對軸系振動參數的準確感知，借助壓縮機時序運行數據庫、先進的人工智能算法及專家決策系統，準確高效地辨識出激勵源，利用相應位置自動施加補償量的方法，實現壓縮機在不停機狀態下的智能平衡和自動對中。

2.3 新型智能生產機器人

1）在機械設備制造生產過程中，產品設計圖紙中所標注的各種類型、規格、性能和材質的物料，可以借助新型智能生產機器人的識別系統進行辨別，進而根據該企業實際的加工制造條件和加工步驟，科學合理地安排和制定加工工藝方案和制造流程[4]。2）在機械設備生產加工工程中的各個制造工序，可借助新型生產智能機器人極強的自動化監控功能進行積極有效的監控。通過對生產過程中的有效信息的收集、分析和研究，發現錯差和異常情況時立刻停止全部制造加工工作，中心控制系統的預警裝置提醒相關技術和維修人員實行系統檢測及維修，或者及時改正和優化異常和錯差，從而實現各道生產工序的智能化控制。3）利用新型智能生產機器人在生產過程中超強的靈敏反應和環境適應能力，可以有效防止發生不安全事故，減少企業的投資成本，促使企業健康良性發展。

2.4 柔性制造技術

該技術在當前市場和用戶需求多元化和差異化情況下得到較多應用和較大發展，它是在數字控制的基礎上，根據產品的生產需求和生產計劃，自動化地進行多品種、多批量產品的加工、制造、裝配和檢測等操作，既涉及計算機網絡、檢測、生產仿真、質量控制和生產管理技術，又融入人工智能等更為先進的技術。柔性制造技術可以加工復雜型面的工件，還能提高加工精度和重復定位精度，很多過程不需要人員參與，基本實現智能化控制，既保證了零部件的加工制造精度，又極大地提高了生產效率和產品質量。柔性制造技術通過技術人員編程精確地控制裝卸零件、準備刀具、觀測加工狀態等一系列操作，能夠快速定位車床的主軸轉速、進給速度，能夠精確地控制切削用量，大幅度減少零部件的加工制造時間和輔助工作時間。柔性制造技術的應用還優化了企業的生產管理，對整個生產任務進行把控，有利于均衡生產及對產量進行預估；同時，利用動態管理模式和遠程協助等方式，進一步提高了產品質量、企業的管理水平及決策能力。

3 智能化技術在機械設備制造中的應用發展趨勢分析

3.1 在體系結構上的發展趨勢

未來智能化機械設備制造體系結構的主要發展趨勢是集成化、模塊化、綠色化。1）應用集成CPU、專用電路、RISC芯片以及具備編程功能的集成系統，能夠提高機械加工制造設備的數控系統的集成度及系統軟硬件的運行速度，從而在體系結構上形成集成化。2）在機械制造控制系統中，根據不同功能、不同屬性對模塊進行劃分，并將這些劃分好的模塊在體系結構上串聯在一起，構成機械制造控制系統的整體性功能，以便在體系結構上形成模塊化[5]。3）在綠色環保的大背景和時代發展的主旋律下，由于機械制造企業的高污染性和高能耗性，綠色化是其轉型升級的關鍵。在智能化技術的應用過程中，綠色化就是從節約、環保等領域對機械設備制造與加工過程進行改良，促進綠色設計、綠色生產、綠色制造加工、綠色銷售、綠色維護、綠色回收等一系列程序的建設和完善。機械設備制造企業要秉承長遠發展的準則，就必須貫徹綠色環保理念，降低和避免機械設備制造企業對周邊生態環境造成的不良影響，保持產品質量和可持續穩定發展。

3.2 基于網絡化實現閉環控制

隨著“互聯網+”技術和模式在世界范圍內蓬勃發展，智能化技術在不同行業和領域得到大量應用和推廣。在機械設備制造過程中，來自不同行業和領域的企業和機構通過網絡等相關技術和設備聯結起來，實現信息及數據共享；對機床等制造加工設備進行聯網操作，完成網絡化設計、制造、銷售、維護、技術服務等活動；優化和完善多個目標，嚴格控制各種變量，以閉環模式為主，根據實際狀況制定針對性策略，從而實現基于網絡化的閉環控制，為產品質量的提升提供保障。

4 結語

智能化技術成為機械設備制造領域的主流和重要發展方向，為產品質量的提升提供技術保障，在機械設備制造領域的許多方面得到廣泛應用。機械設備制造智能化技術在提高制造精度、速度及效率方面效果顯著，使制造過程變得更加智能化、科學化和人性化，在提高生產自動化水平的同時降低生產成本，為機械制造業的發展提供了良好的發展條件。