我國機械工程智能化現狀與發展方向

□ 徐晨輝

上海公路橋梁(集團)有限公司 上海 200435

1 時代背景

當前,技術高速發展,創新成為推動經濟發展、提高核心競爭力的主要因素之一,智能化技術得到普遍應用。作為社會發展運行的重要組成部分,機械工程同樣在進行智能化革新和創新性發展。機械工程的智能化發展具有重要性與必要性。一方面,智能化機械工程已取得一定成果,生產出的高質量產品成為相關領域開展工程活動的重要保證。另一方面,機械工程的智能化發展代表未來的方向,有利于進一步提高產品質量和生產效率。筆者介紹我國機械工程智能化現狀與發展方向。

2 機械工程智能化概述

2.1 機械工程

機械設備是社會生產的必要工具和基礎保證,機械工程則是基于對相關技術和市場需求進行研究,為客戶制造和提供所需機械設備的工程,是體現機械設備應用價值的條件,也是與機械生產效率和水平密切相關的組成部分。隨著科學技術的進步,機械設備也在不斷更新換代。同時,市場對機械設備的運行效率和產品質量也提出了更高的要求。為了合理運用先進技術和機械設備,保證機械生產活動的正常推進,應當結合實踐經驗加強機械工程的相關研究,提高生產效率和質量,促進經濟持續、穩定發展。

2.2 智能化

作為現代科學技術的主要產物和重要體現,智能化技術對于生產質量、生產效率、操作便利具有大幅度提升作用,在各行各業中發揮著越來越重要的作用,并且與不同行業、不同領域的結合不斷深入,受到較高認可。進一步促進智能化技術的發展和完善,可以使其繼續發揮獨特的應用價值,便利人們的日常生活。與此同時,在工業生產、機械制造等領域進一步推動社會生產力提高和科學技術進步,應當繼續以發展智能化技術作為主要方向,以開發更大的潛力。

3 機械工程智能化特點

實踐經驗表明,機械工程智能化主要有節能環保、產品質量高、生產效率高幾大特點。

首先,機械工程智能化有利于同步提高產品質量和工作效率。機械工程在日常生活和工業生產中都具有重要作用,將智能化技術與機械工程相融合,有利于提高生產設備的自動化水平。具體而言,作為智能化技術的核心優勢,將操作人員、設備硬件、程序軟件相結合,有利于突破傳統模式禁錮,發揮智能化技術的各方面優勢。例如,在農業生產、化工生產領域應用智能化技術,有利于克服技術屏障、提高生產效率,從而實現經濟效益的增長。

其次,機械工程智能化有利于節約能源。在傳統機械工程生產中,人們對于節約能源理念不夠重視,或者對于節能手段不夠熟悉,往往無法以最佳方案和配比進行生產,造成大量資源浪費,不利于實現機械工程生產的可持續性。通過機械工程智能化,有利于優化資源配比,提升對資源的利用效率,進而節約資源,實現綠色經濟目標。

再次,機械工程智能化有利于保護環境。我國環境污染嚴重的現狀在很大程度上是由工業生產造成的,為了改變這一現狀,需要追求工業生產的綠色環保和可持續性,同時日益提高人們對環保的重視程度。不同于傳統生產過程中排放大量污染物及有害物質的特點,機械工程智能化技術能夠通過對污染物進行智能化處理,控制污染物的排放量,同時降低污染物的危害程度,進而實現企業的健康、綠色、可持續發展。

4 機械工程智能化發展現狀

第一,智能化核心技術的引進和創新有階段性成果。機械工程智能化技術最初起源于國外,我國在改革開放之后,為了滿足工業生產需求,開始與國際先進企業進行合作,引進包括智能化技術在內的大量高新科學技術,在當時時代背景下對推動我國經濟建設和社會發展,提高人們生活水平和生活質量起到了重要作用。隨著我國綜合國力的不斷提升和科學技術水平的不斷進步,我國的工業生產也得到了迅猛發展,這其中有機械工程智能化的積極作用,同時也推動機械工程智能化的進一步發展和應用。在機械工程智能化技術的發展過程中,我國不斷向合作企業學習,引進和改造智能化技術。為了進一步發揮機械工程智能化的應用價值,我國在越來越廣泛的范圍內進行實踐探索和研究,逐漸實現了中國特色工業智能化階段性成果,形成了完善的機械工程智能化知識體系,擁有了具有競爭力的機械工程智能化核心技術。為了滿足智能化技術日益擴大的市場需求,我國在當前經濟發展進入高質量發展階段的背景下,以機械工程智能化作為發展重心和方向,加強對智能化技術的研究和探索,促進機械工程智能化融入更多行業和領域,在機械生產、物流運輸、信息管理等領域發揮更大價值和作用,進而提升綜合國力。在這一過程中,應當明確創新性發展道路,從以引進和改造為主轉向自主創新和個性化定制,促進我國智能化核心技術的創新和發展。應當將培養高質量專業人才作為主要手段,通過開設相關專業,對相關專業投入更多人力物力,完善人機交互智能系統等方式,優化我國高校的機械工程智能化人才培養體系,進而加速我國機械工程智能化發展。

第二,企業通過機械工程智能化獲得核心競爭力。市場競爭是和平年代的主戰場,隨著我國持續對外開放,國內企業面臨的競爭不僅來自于國內企業,而且來自于國外尖端企業。為了在激烈競爭中擁有立足之地,獲得經濟效益,企業必須通過技術創新和升級、體制優化和發展,獲得核心競爭力。在機械生產行業,技術的先進性是核心競爭力的重要保障。首先,應當正視技術研發工作的重要性。其次,應當理論結合實踐,從實踐中暴露的問題、市場發展規律、消費者訴求等方面出發,不斷優化升級技術水平,改革創新組織模式和管理體制,以保證智能化技術在機械工程中發揮重要作用,進而提高企業產品質量和工作效率,提高企業的核心競爭力,以應對市場競爭壓力。

第三,智能化技術瓶頸有待突破。隨著我國科學技術的不斷進步,機械工程智能化已經初具成果和規模,相關技術也獲得了一定積累和發展。但在實踐中不難發現,由于我國基礎性研究相對落后于發達國家,基礎性技術水平的不足在一定程度上限制了機械工程智能化技術的應用和提高。例如,科研單位或企業在進行機械工程智能化設備的加工生產時,部分關鍵零部件的加工生產受技術所限無法獨立完成,還需要在不同程度上依賴于產品進口或技術進口。這些關鍵零部件包括但不限于電子控制器、高壓液壓元件、變速器等。為了解決上述問題,真正實現智能化技術和生產的獨立與提升,應當全面深入基礎性研究工作,著力突破現有技術瓶頸和難關,不斷加強短板領域的研究,進而促進機械工程智能化水平的全面提升。

第四,機械工程信息化管理有待完善。實踐經驗表明,在實際應用機械工程智能化技術過程中,高效的信息管理有利于智能化技術優勢的發揮。但在現階段,部分企業由于戰略規劃不詳盡、發展目標不清晰、信息化管理水平不足,造成無法實現發展的可持續和市場份額的維持。為了解決上述問題,企業應當正視技術更新和信息化管理的重要性,合理配置資源,在實現企業可持續發展的同時推動信息化管理水平的提高。機械工程信息化管理有利于降低工作人員的工作量,便利用戶使用,滿足用戶需求。機械工程的智能化可以促進用戶界面實現圖形化發展,通過圖形化界面進行系統與用戶的交流,有利于更好地滿足用戶不同需求,便利用戶操作使用,同時還能降低工作人員的工作負擔和壓力,提升工作效率和質量。機械工程信息化管理還有利于實現科學計算的可視化。通過科學計算的可視化發展,提升數據處理的速度,進而滿足人們對于信息交流質量和速度的需求,在日常生活和工業生產中發揮重要作用。

第五,生產設備及系統的智能化。在目前機械工程智能化的進程中,生產設備及管理系統的智能化發展是重要環節,也是很多生產企業設備和系統的發展方向。智能化技術應用于生產設備及系統中,有利于提高企業生產效率。通過智能化技術在機械工程企業中的廣泛應用,并結合實踐經驗進行不斷完善和改進,智能化技術能及時向工作人員反映設備參數,提供設備運行狀況等。工作人員可以根據參數隨時進行調整,以保證設備運行處于正常、最優狀態。一旦設備出現故障,智能化系統能夠根據客觀情況進行分析,及時采取有效措施,將損失降至最低,同時保障工作人員安全。

5 機械工程智能化發展方向

5.1 網絡化與信息化

進入信息時代后,互聯網信息技術得到了長足發展,機械工程智能化的發展同樣應當順應時代潮流。應當不斷推動機械工程與計算機技術和互聯網技術的融合,實現信息技術、網絡技術、數字技術的同步提升,進而實現智能化發展目標。在現階段的實踐中,機械工程智能化的網絡化與信息化發展受到各種因素的阻礙和限制。經過深入研究發現,人才匱乏是阻礙技術可持續發展的主要原因。為了解決上述問題,企業和院校應當注重人才培養和培訓工作,引進計算機技術,推動人工智能技術結合,保證與技術研究和升級匹配的人才儲備,同時通過組建技術研究部門對技術難關和瓶頸進行攻關,實現機械工程的網絡化與信息化。

5.2 集成化與自動化

實現集成化與自動化,同樣是機械工程智能化未來發展的方向之一,有利于提高我國機械工程的生產效率和質量。近年來,我國汽車行業發展迅猛,市場迅速擴大,為了滿足市場需求,把握市場機遇,車企加強對核心發動機技術的創新和改革。在研發生產汽車自動換擋系統時,通過應用智能化技術,有利于優化零部件的配合和性能,進而減少零部件的磨損,提升汽車駕駛體驗和耐用性。除了集成化與自動化方向外,智能化技術在未來還可能朝診斷技術、監控技術、遠程控制技術等方向發展,進一步優化資源配置,升級技術和系統,提高生產效率和質量,實現機械工程智能化水平的突飛猛進。

5.3 產品人工智能化

實現機械工程產品人工智能化,有利于更好滿足市場需求,也有利于提升機械工程行業整體水平。基于對市場調研結果的整合和市場發展方向的分析,人工智能產品符合市場消費趨勢,既能作為工作輔助,又具有娛樂、養生等功能。通過設定合理目標,深入挖掘智能化技術,合理應用信息化技術,可以實現產品的智能化和自動化。

5.4 智能調平控制系統

建立和完善機械工程智能調平控制系統,有利于實現信息的快速共享傳遞,提高機械設備的即時定位能力,充分發揮系統應用價值,優化整體工作效率。智能調平控制系統由傳感器、接收器、處理器等部分組成,用于在生產不同機械設備時根據不同需求和技術參數進行智能化設備調平,進而提高生產質量和工作效率。在進行汽車機械設備的安裝加工時,通過智能調平系統進行仿真模擬駕駛,有利于充分、及時收集數據,基于對數據的分析和判斷下達計算機指令。進行汽車發動機與變速器的程序連接時,應用智能調平控制系統進行調平,有利于保證安裝質量和平穩駕駛。

5.5 設備故障智能化檢測

隨著機械工程智能化的不斷發展,設備故障檢測技術的智能化水平和檢測質量不斷提高,人工智能故障檢測技術實際應用會產生重要成果。目前,實踐中主要有專家系統、神經元網絡系統兩種模式。應用專家系統時,通過前期對系統的重復性訓練,獲得數據指標。神經元網絡系統主要用于模擬人腦,通過構建和完善診斷網絡,引導網絡圖譜深度學習,實現檢測。設備故障智能化檢測有利于提高檢測質量和效率,提高機械設備運行的安全性和可靠性,應當大力發展。

6 結束語

隨著智能化技術的引進和創新,我國企業通過推動機械工程智能化發展提高自身核心競爭力,同時促進相關行業取得階段性成果。但是,我國機械工程行業目前仍面臨技術瓶頸有待突破,信息化和智能化管理有待完善。對此,筆者認為應當在明確機械工程智能化重要性與必要性的前提下,把握發展方向,集中優勢力量,通過強化機械工程的網絡化與信息化、集成化與自動化,以及控制和檢測系統智能化等,助力實現工業強國目標。