機械工程自動化中智能化技術的應用研究

王金鵬

摘 要：機械工程在現代工業發展中占據著十分重要的地位，經過長時間的創新與發展，機械工程自動化水平顯著提高，有效促進了工業經濟的進步。基于現代機械工程的支持，能夠將十分精巧、復雜的機械與機械裝置創造出來，為人類社會的發展提供了無限可能。近些年來，隨著智能化技術的日趨成熟，在機械工程自動化領域也開始深入、廣泛地應用智能化技術，機械工程的自動化、智能化水平得到進一步提高。在未來發展中，要持續拓展機械工程自動化中智能化技術的應用深度與廣度，全面發揮智能化技術的優勢與作用。

關鍵詞：機械工程;自動化;智能化技術

中圖分類號：TH164? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）06-0047-03

0 引言

過去雖然機械工程自動化發展較快，但人腦與神經系統在很大程度上限制到其反應速度與操作精度，依然要由人來操作與控制各種機械。而通過在機械工程自動化中引入智能化技術，這一限制問題得到有效消除，可推動機械工程自動化的進一步發展。機械工程與人工智能和人腦與手的關系類似，區別在于需借助于機械制造生產人工智能的硬件。隨著機械工程自動化與人工智能的持續發展，機械工程自動化與智能化技術的結合將會更加緊密，隨之推動機械工程自動化與人工智能的高速發展。

1 機械工程與智能化概述

1.1 機械工程

在機械生產實踐中，機械工程發揮著十分關鍵的作用。只有依托各類機械設備，社會規模化生產方可以得到實現。基于機械工程的支持，能夠持續擴大機械設備的應用范圍，頻繁、高效地開展規模化生產活動。其中，機械與控制技術是機械工程的主要內容，對機械開發、維修、使用等各個方面進行了有效覆蓋，被廣泛應用于產品生產各個環節，顯著推動了社會各個領域的發展與進步[1]。通常情況下，可從機械設備、產品與系統研發、生產與使用等方面劃分機械工程的組成。

1.2 智能化

隨著現代科技的快速發展，逐漸產生了智能化技術，顯著拓展了智能化的深度與廣度，對社會生產發展起到了突出的推動作用。具體來講，智能化指的是將人工智能、大數據、物聯網以及網絡信息等一系列先進技術綜合運用過來，促使人的各種需求得到滿足。通常可從兩個方面進行分析：一方面是在信息與問題處理過程中，對人工智能的理論、方法與技術進行運用。另一方面指的是對人的智能進行模擬，自校正、自協調、自修復等皆為智能化技術的具體應用。以無人駕駛汽車為例，其融合了大數據技術、移動互聯網、傳感器物聯網等多項技術，汽車控制系統能夠和人腦一樣收集、分析、處理與操作各類信息，促使人們的實際出行需求得到滿足。

1.3 機械工程智能化

機械工程智能化指的是在機械設備、系統、機群中應用人工智能技術，促使設備產品的智能化、系統運行的自動化以及管理方式的系統化得到實現。相較于常規機械工程，智能化機械工程具備這些特點：

第一，品質與效率更高。通過將智能化技術應用于機械工程中，可在極大程度上降低生產能耗，產品的生產質量與效率也可得到提高，促使人們對高品質產品的需求得到滿足。同時，企業生產成本得到控制，有助于企業經濟效益的提高。進入新時期后，人們日趨關注機械工程生產產品的質量與品質，對機械工程發展起到了倒逼作用。只有持續拓展智能化技術的應用深度，消費者的多元化需求方可以得到滿足，企業的創新改革速度才能夠有效加快。

第二， 四流交匯與四維集成。和傳統機械工程相比，智能化機械工程的主要特點是智能化，人、機械、硬件與軟件的交流與集成得到實現[2]。通過發揮智能化技術的控制、協調等功能，可促使機械工程行業的智能化、現代化發展得到實現。

第三，節能環保。在機械工程快速發展過程中，雖然人類的物質文明與生活水平得到大幅度提高，但也嚴重破壞到自然環境，資源消耗與環境污染阻礙到人類社會的可持續發展。面對這種情況，人們日趨關注機械工程的能耗及污染問題。而通過應用智能化技術，能夠更加高效地利用各類資源，降低生產過程中的能源消耗及環境污染，節能與環保優勢較為顯著，有助于推動社會的長遠發展。

2 我國機械工程智能化的發展歷程

2.1 國外引進

改革開放初期，我國機械工程對國外進口較為依賴。企業工廠在機械設備生產中主要采用進口系統和技術，且需要國外技術人員進行指導下操作與使用機械系統。當時國內一些人員雖然能夠對簡單的機械工程軟件硬件等進行設計，但發達國家壟斷著先進的指導技術。

2.2 技術開發

為推動機械工程的發展，我國于1986年推出了863計劃，機械工程技術人員依據發達國家的智能化技術二次研發引進的設備主機或主系統，機械設備的生產效率、質量得到顯著提升，國內的設計生產需求得到很大程度的滿足。

2.3 模仿優化

為提升我國綜合競爭力，我國積極研發機械工程智能化技術，企業、高校等投入大量的資源，模仿國外的先進智能技術，將一系列智能產品與系統成功仿制出來。通過研究人機交互界面、控制器等進口設備與技術，成功將智能手機、智能機器人等智能產品、人機交互系統等自主開發出來。

2.4 自主創新

進入新時期后，我國高度重視自主創新，企業、科研機構等深入自主研發與設計機械工程智能技術，且在社會生產領域投放了一系列研發成果，包括智能監控系統、無人駕駛汽車等。通過自主研發與自主創新，顯著提升了機械生產的自動化、智能化水平，進一步完善了機械工程智能化知識體系。

3 機械工程自動化中智能化技術的應用

3.1 管理與智能化相結合

過去在機械工程管理過程中，人力需參與到各個管理環節，存在著較高的人力成本，整體管理效率不高，且容易出現各種各樣的人為失誤，影響到機械工程的管理效果。而通過將智能化技術應用于機械工程管理過程中，借助設備終端即可完成相應的管理操作，這樣不但工作效率得到大幅度提高，整體人力成本也得到了降低。

3.2 生產與智能化相結合

傳統機械生產由人工進行控制，工作人員要具備較高的技術水平與良好的體力體質，這樣方可以順利實施機械工程生產活動。當持續一段時間的生產操作之后，工作人員將會出現不同程度的疲憊狀態，導致失誤率明顯增加，難以充分保證產品的生產質量。而在機械工程生產環節應用智能化技術，可促使機械自動加工得到順利實現。在智能化生產過程中，工作人員借助于終端設備、機械臂等即可快速完成產品的生產任務。和傳統生產模式相比，不但生產效率得到大幅度提高，精準性也能夠顯著增強，可以有效控制每一批產品的差異，充分保證產品生產質量。同時，智能化生產不會受到人的精力的影響，工作人員只需設定相應的生產程序，即可持續開展生產活動，這樣機械生產效率可以得到顯著提升[3]。

3.3 檢測與智能化相結合

檢測與生產之間存在著十分密切的聯系，當完成產品生產后，需依據相關的質量規范進行嚴格檢測，確認沒有問題后，方可以向市場中投入。產品檢測工作的開展情況，直接影響到產品質量與企業聲譽，關系到企業的長遠持續發展。如果檢測工作沒有嚴格開展，將會向市場中投入不合格的產品，這樣將會降低企業的社會信譽與整體效益。而通過將智能化技術應用于檢測環節，能夠充分保證檢測質量，避免產品出現缺陷或問題。以汽車零部件為例，如果零部件存在著質量問題，將會影響到汽車行駛的穩定性與安全性，增大各類安全事故的發生率，威脅到社會民眾的生命財產安全。因此，要借助于智能化檢測儀器認真檢測各類汽車零部件，保證與相應的質量安全標準所符合。

3.4 產品與智能化相結合

產品設計關系到產品的最終性能，通過在設計環節引入智能化技術，可促使產品性能得到優化與創新，有助于人們多元化、個性化需求的滿足。近些年來，在生產生產的各個方面與領域開始普及應用智能化技術，增強了人們生產生活的便捷性。為充分滿足人們的使用需求，需將智能化技術融入到產品的設計與生產過程中。以手機為例，通過將智能化系統加入進來，手機的功能日趨豐富，顯著改變了人們的生活。在購物消費過程中，人們借助于手機即可快速完成支付行為，不需要和以往一樣再攜帶大量的現金，不但民眾生活便捷性得到增強，資金安全性也得到了提升。從機械工程角度來講，智能化元素在產品設計與生產領域具有較大的應用價值。以操作控制為例，基于智能化技術的支持，可以更加簡便、高效地完成操作控制任務。例如，通過將電控系統、GPRS以及人工智能等先進技術融入到塔吊設計中，人員在操作時不需要局限于駕駛室內，在地面即可完成塔吊設備的操作任務，這樣能夠增強塔吊設備操作使用的靈活性，開闊操作人員的整體視野，有效規避各類安全隱患。隨著智能化技術的逐漸成熟以及應用深度的拓展，人們在家中甚至即可遠程操作設備，這樣不良天氣因素的影響也可得到規避。

3.5 故障診斷與智能化相結合

通過在故障診斷領域運用智能化技術，可促使故障診斷效率得到大幅度提高，更加高效地排查與解決故障問題。過去主要利用人工手動操作的方式排查與診斷故障，不但不具備較高的診斷效率，還容易有一定的安全隱患出現于故障診斷過程中，導致操作人員的人身安全受到威脅。同時，人工故障診斷方式對人員的主觀經驗與水平提出了較高的要求，容易受到主觀因素的不利影響。而通過將智能化故障診斷方式應用過來，上述問題能夠得到有效規避，促使機械故障問題得到快速消除與解決。和傳統人工故障診斷方式相比，智能化故障診斷的便捷性較強，人員不需要于危險區域開展排查工作，有助于保證故障診斷人員的人身安全[4]。例如，部分零件于高溫環境中生產制造，如果在制造過程中出現異常或故障，要想順利排查和解決故障，人們就需要進入到高溫環境中，這樣不但故障排查效率得不到保證，人員的操作安全也會受到威脅。而基于智能化技術的支持，如果有異常或故障出現，只需將檢測程序加入進來，系統即可自動檢測與診斷故障，向人們快速反饋故障發生部位、發生原因等，有助于故障診斷效率的提高。此外，部分故障具有較強的隱蔽性，處于狹小的空間，限制到人工診斷方式的應用。面對這種情況，可將智能化技術為基礎的小機器人應用過來，由小機器人于狹小區域內查找設備故障，這樣能夠更加便捷、高效地診斷設備故障問題。

3.6 人員與智能化相結合

智能化技術雖然能夠模擬人的大腦，但依然離不開人的操作與控制。機械工程人員只有具備較高的技術素養與能力水平，方可以將智能化技術更加深入地應用于機械工程中，切實體現智能化技術的優勢和作用。因此，要將智能化知識教育、培訓活動等全方位地開展起來，不斷提高人員的專業水平，熟練掌握智能化技術的應用要點與注意事項，深度融合“人”與“智能化”。

4 機械工程智能化的發展趨勢

為更加有效地結合智能化技術與機械工程自動化，需對機械工程智能化的發展趨勢進行深入了解，以便在機械工程自動化中更好地應用智能化技術。

4.1 性能發展趨勢

從領域角度來講，高效化、柔性化以及實時智能化是機械工程的主要發展趨勢。通過將高科技應用于智能化機械工程中，可更加高速、高精度地完成生產任務。依托智能化技術構建控制管理系統，則可結合場景、生產條件以及生產需求的差異，動態開展調整工作，促使企業生產需求得到滿足。此外，利用智能化系統有效控制生產機床，多道工序能夠同時完成，復合加工得到順利實現，有助于生產效率的提高。

4.2 功能發展趨勢

一般來講，可從這些方面分析智能化機械工程的功能發展趨勢：第一，用戶界面改良。通過將虛擬現實、計算可視化等一系列先進技術應用過來，能夠有效改良用戶界面，降低人員的操作控制能力。第二，計算可視化。基于智能化系統的支持，科學計算可視化得到實現，有助于產品生產質量的提高以及產品生產周期的縮短。第三，插補和補償方式多樣化。通過將智能化技術應用于機械工程中，能夠有效拓展插補圖形的選擇空間。同時，基于編程語言的支持，產品設計的人性化可以得到提升[5]。

5 結語

綜上所述，智能化技術在機械工程的生產、設計以及故障診斷等各個領域得到深度應用，顯著促進了機械工程行業的整體發展。為進一步凸顯智能化技術的優勢，相關人員要持續深化對智能化技術的研究工作，結合機械工程的實際特點與需求，更加全面、深入地應用智能化技術。

參考文獻

[1] 趙一瀟.機械工程自動化中智能化技術的應用[J].湖北農機化，2021（4）：44-45.

[2] 董志強.新時期下智能化技術在機械工程自動化中的應用研究[J].湖北農機化，2020（2）：90.

[3] 王德占.探究智能化技術在農業機械工程自動化中的應用[J].農業工程技術，2020（27）：54.

[4] 杜鵬.智能化技術在機械工程自動化中的應用研究[J].中國設備工程，2021（21）：32-34.

[5] 于海鵬.智能化技術在機械工程自動化中的應用探討[J].黑龍江科學，2021（22）：112-113.