基于人工智能的機械設計制造及其自動化實踐研究★

張司穎，劉 秀

（江蘇航空職業技術學院，江蘇 鎮江 212134）

引言

在現代人工智能化的時代背景下，我國越來越重視基于人工智能化的機械設計制造技術研究。人工智能技術是一種新興技術，在人們日常生活中的運用已十分普及，各類人工智能設備隨處可見，如智能汽車、智能機器人、智能家電等，而這些設備的核心技術均為人工智能。隨著人工智能技術的進一步發展，已經能夠模仿人類的思維和意識，因此，被廣泛應用到各個領域。機械制造是現代工業實現自動化不可或缺的重要基礎。要想實現機械設計制造自動化，必然要高度重視人工智能在機械設計領域的運用。但由于我國機械設計制造及自動化領域發展晚于發達國家，加之相關技術不成熟，導致機械設計制造的自動化發展過程尚有諸多問題有待解決。為了推動我國機械制造業穩定發展，需要找到問題所在，并積極采取適當的解決策略，這樣才能夠提高人工智能在機械制造及自動化領域中的應用水平[1-2]。基于人工智能的機械設計制造主要是對機械零件進行加工，能夠有效保證機械零件的外形、尺寸和性能的準確性，從而有效推動我國機械制造業更加穩定地發展。

1 人工智能在機械設計制造及其自動化中應用現狀

我國機械設計制造行業正處于快速發展的階段，人工智能技術逐漸被應用到機械設計制造領域中。因市場的長期推動，機械設計制造企業數量明顯增多。通過對2019年與2017年的有關數據進行比較，不但機械設計制造企業數量呈現出50%以上的增幅，而且人工智能技術的應用范圍得到了有效拓展。傳統手工作業方式已無法滿足當代企業的發展需求，取而代之的是基于人工智能的自動化操作，大幅提升了機械生產制造技術的水平。因此，智能化發展已成為當代機械設計制造行業必然的發展趨勢。

積極將人工智能技術運用到傳統的機械制造、機械設計以及自動化生產領域中，不僅能提升機械制造的精度，而且還能夠保證機械生產的質量和效率。針對部分存在高風險和高污染的制造工業，如果采用人工智能技術來代替，便能夠在保證機械制造生產質量的同時避免工人的人身受到損害，這無疑是制造業的福音。

從成本引進的角度來看，由于在機械制造領域中引進人工智能技術及相關設備需要大量的資金投入，對經濟水平一般的企業存在一定的難度，因此，當前人工智能技術僅在大型企業的生產過程中應用。除此之外，由于一般的機械設計制造企業尚未普及運用人工智能技術，加之相關管理及配套設施也尚未呈現出大規模的發展趨勢，較國外發達國家，我國無論是在產業發展或是人工智能運用等各方面仍然存在著較大的發展空間。

2 人工智能在機械設計制造及自動化實踐中的應用

由于我國目前機械設計制造自動化技術發展還不成熟，機械設計制造本身的難度較高，這樣便導致機械制造設計的精準度和針對性不夠，因此，將人工智能應用到機械設計制造及自動化實踐過程中，能夠有效提升機械設計制造的效率，企業可從中獲取較高的經濟利益。

為了在機械設計制造及自動化實踐中充分發揮人工智能的作用，要確保機械設計制造與自動化研發的現實意義，不斷改進現有技術，以便在降低生產資源消耗的同時促進我國工業穩步發展。人工智能在機械設計制造及自動化實踐中的應用具體表現在以下方面：一是基于自動化的機械設計制造能保障生產安全，這便意味著將人工智能合理應用到機械設計制造及自動化實踐中，能夠從根源上杜絕因生產事故所導致的人員傷亡。以往的機械設計制造技術落后是導致人員傷亡事故的主要原因，員工的人身安全無法得到保障，增加了危險發生的概率。用人工智能來代替傳統的人工操作方式，再合理安裝24 h運行的監控系統，這樣一旦有危險情況發生，便可以啟動應急處理方案，從而有效解決機械設計制造過程中的人員傷亡問題，切實保障機械設計制造的安全性和穩定性。二是基于自動化技術的機械設計制造極大地促進了效率的提升。回顧過往的工業生產可以發現，在機械設計制造過程中由人工操作的一些復雜性環節，容易出現各種各樣的問題，直接影響機械設計制造的生產效率。同時，由于機械設計制造具有復雜性和精確度高的特點，利用人工智能來執行機械設計制造操作，能夠有效避免因人工操作失誤而影響機械設計制造的質量。此外，將人工智能應用到機械設計制造及自動化實踐過程中，還能夠提前模擬并分析生產的全過程，確保所生成的機械產品的外形、質量或者是其他各方面的條件都能夠滿足設計的要求，保證生產順利進行，從而避免因實際生產時間超出預定的生產周期。

3 人工智能在機械設計制造及自動化實踐中的應用途徑

3.1 人工智能在機械設計中的應用

當前機械設計制造及其自動化已經實現了較大的發展[3]。相較于傳統的設計工藝及理念，機械設計制造及自動化已經有了明顯進步。人工智能在機械設計中的應用范圍也得到了不斷擴大，這主要是以計算機技術作支撐，能夠更好地滿足人們對日常生產生活的需求。因此，為了有效提升人工智能在機械設計中的應用實效性，要保證機械設計的合理性，更好地滿足人們對機械產品設計的需求。

如圖1所示，為減輕主觀設計因素對機械設計的影響，機械設計也需始致力于自身自動化水平的提升。雖然當前的機械設計已經實現了自動化，有效減少了人工資本的投入，但在人工智能時代背景下，對機械設計提出了更高的要求。因此，為切實滿足人工智能時代的發展需求，機械設計要打破傳統機械設計的思維局限，讓機械設計更具靈活性，有效提升機械設計的質量。

圖1 人工智能在機械中的應用

3.2 應用在機械制造中

通過將人工智能技術合理應用到機械制造過程中，讓機械制造實現自動化的目標，既能有效促進機械制造生產效率的提升，又能保證理想的生產質量。同時，通過對人工智能在機械制造過程進行精準、嚴密的控制，能夠將影響機械制造質量的因素控制在一定的范圍內，從根源上提高機械制造的生產水準及效力。基于人工智能技術的智能調整、分析等功能，還能讓生產過程無限貼近于不同行業對產品的不同需求，充分突出人工智能的多線程操作，保證機械制造的穩定性，有效提升機械制造的經濟效益。

3.3 將人工智能技術應用到神經網絡中實現計算和數據存儲

當前，通過將人工智能應用到機械設計制造及其自動化實踐中，其神經網絡發揮著重要的作用[4-5]。神經網絡是一種類似于人類神經系統的信息化系統，不僅功能齊全，而且具有明顯的優勢。例如，在信息存儲方面，神經網絡有著極為突出的功效。不僅如此，相較于傳統的數據處理，神經網絡不僅更加智能，且在單位時間內，神經網絡還能對比分析更多信息數據，以此確保計算的準確度，從而更好地滿足機械設計制造及其自動化發展過程對計算部分的高精準度要求，如圖2所示。

圖2 人工智能在神經網絡中的應用

基于神經網絡系統的先進性，在諸多領域均得到了廣泛運用，并廣受應用者的認可。如今，神經網絡系統更是被日本、瑞士等國家列入了重點研究對象，并運用到了電加工領域，以此賦予了電加工技術更加強大的組織及計算功能。相信在不久的將來，神經網絡系統各方面功能還將得到進一步加強。屆時，該系統的運用領域也將得到擴充，并切實發揮其積極功效，滿足社會日益增長的生產需求。

4 結語

雖然機械設計制造及其自動化目前已在我國諸多領域得到了較為廣泛的運用，如農業、工業和虛擬設計等方面。在機械設計制造及其自動化的促進下，我國各行各業均得到了長足、穩定的發展。但不可否認的是，機械設計制造及其自動化尚有諸多不足，因此，為了促進我國機械設計制造業的穩定發展，相關企業及研究者更需關注人工智能與機械設計制造及其自動化的結合，在優化技術的同時，為各行業提供更加優質的服務，切實維護我國經濟的穩定增長。