數(shù)控技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用及發(fā)展分析

楊升，呂愛英

（棗莊職業(yè)學(xué)院，山東 棗莊 277800）

近些年隨著工業(yè)4.0 概念的提出，智能制造作為其中的關(guān)鍵因素被越來越多的人重視起來，智能制造業(yè)也成為了國民經(jīng)濟(jì)體系中一個較為重要的組成部分。而要想進(jìn)一步實現(xiàn)智能制造的快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)，尤其是先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的提升變得尤為重要，伴隨著數(shù)控技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用和發(fā)展，為我國工業(yè)進(jìn)步創(chuàng)造了必要的條件。筆者結(jié)合多年數(shù)控工作經(jīng)驗，先是對我國智能制造的基本概念和綜合特征以及當(dāng)前數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了論述，并重點分析了數(shù)控技術(shù)在智能制造中的技術(shù)優(yōu)勢、注意問題及發(fā)展前景。

1 智能制造的基本概念和綜合特征

智能制造是由工業(yè)4.0 進(jìn)一步提出的概念，是智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)的統(tǒng)稱。具體地說是一種有智能機(jī)械和專業(yè)人員共同組成的人機(jī)一體化制造系統(tǒng)，它完美的融合在制造的各個環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性和集成的方式，借由計算機(jī)模擬專業(yè)人員操作的自動化活動，在其運(yùn)行過程中自主的進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，全面取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，同時，又可以進(jìn)行收集、存儲、完善、改進(jìn)、共享、繼承和發(fā)展專業(yè)人員的制造能力。這種制造模式，有效突出了知識在制造活動中的價值地位，是未來制造業(yè)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，直接影響未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中制造業(yè)的重要生產(chǎn)模式。智能制造與傳統(tǒng)制造業(yè)相比具有以下特征：一是，智能制造具有非常強(qiáng)的自律能力，即收集和理解自身和周邊環(huán)境信息，并針對性的分析判斷進(jìn)而規(guī)劃自身行為的能力。在一定程度上表現(xiàn)高速獨立、自主且具有個性，強(qiáng)有力的知識庫和知識的模型讓其有著非同一般的自律能力。二是，人機(jī)一體化的和諧統(tǒng)一，基于現(xiàn)在的計算機(jī)水平，完全智能化還不能實現(xiàn)，需要將智能機(jī)器的超強(qiáng)邏輯思維和形象思維與人類專家的靈感思維有機(jī)的結(jié)合起來，突出人在智能制造系統(tǒng)中的核心地位，利用智能機(jī)械的配合，更好的發(fā)揮出人的潛能，使兩者在不同層次上各顯其能，相輔相成。三是，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，在智能制造中虛擬制造是前期產(chǎn)品設(shè)計和創(chuàng)新的重要步驟，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，融合信號的處理、動畫技術(shù)、智能推理和預(yù)測等多媒體技術(shù)融為一體，借助各種傳感設(shè)備，虛擬展示現(xiàn)實中的各種生產(chǎn)過程和物品，按照人們的意愿進(jìn)行任意變化，這種人機(jī)結(jié)合的智能操作方式，是智能制造發(fā)展的一個顯著特征。四是，自主學(xué)習(xí)和維護(hù)能力，智能制造系統(tǒng)能夠在實際工作中不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)更新和補(bǔ)充，具有一定的自我學(xué)習(xí)能力，同時，在自動運(yùn)行過程中，智能機(jī)械具有自行故障檢測的能力，具備對故障自行排除、自行維護(hù)的能力。這個特征可以使智能制造系統(tǒng)適應(yīng)更加復(fù)雜的工作環(huán)境，提高實際工作和生產(chǎn)的效率。

2 當(dāng)今數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)控技術(shù)是國家現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，其技術(shù)水平的優(yōu)劣直接表現(xiàn)出國家基礎(chǔ)制造能力的高低。我國數(shù)控技術(shù)的起步較晚，其發(fā)展經(jīng)歷不同于其他國家，前后共經(jīng)歷了五個階段，在這過程中我國逐漸克服了諸如技術(shù)封鎖、不平等購買協(xié)議等等問題，可以說已經(jīng)掌握了數(shù)控領(lǐng)域的現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)，并且在不斷的發(fā)展中積累了大量不同層次的專業(yè)數(shù)控技術(shù)人員，初步形成了我國自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)鏈條。但是，從現(xiàn)有的數(shù)控技術(shù)來看，我國的數(shù)控技術(shù)與國外先進(jìn)國家相比還是存在著較大的差距。如，在產(chǎn)品性能上，國外先進(jìn)數(shù)控技術(shù)穩(wěn)定性更好，單位時間內(nèi)的效率更高，占有國內(nèi)數(shù)控產(chǎn)品的大量份額。所以說，當(dāng)前雖然我國的數(shù)控機(jī)床數(shù)量是全世界最多的，但是在機(jī)床的數(shù)控化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上美國、德國等發(fā)達(dá)國家。另外，我國數(shù)控技術(shù)整體表現(xiàn)為缺乏創(chuàng)新能力，對現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)的創(chuàng)新和開發(fā)能力較差，始終落后于其他發(fā)達(dá)國家。總的來說，我國雖然已經(jīng)熟練掌控數(shù)控技術(shù)，但是還有很大的提升和發(fā)展空間，我們需要不斷努力創(chuàng)新，為提高我國數(shù)控技術(shù)，增加高端數(shù)控成果做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

3 數(shù)控技術(shù)在智能制造中的技術(shù)優(yōu)勢

當(dāng)前，現(xiàn)代制造業(yè)中數(shù)控技術(shù)是智能制造的重要基礎(chǔ)，而智能制造又是數(shù)控技術(shù)的拓展延伸，兩者是相互依存共同發(fā)展的。在智能制造中數(shù)控技術(shù)有著非常突出的技術(shù)優(yōu)勢，在具體的應(yīng)用中，合理的應(yīng)用數(shù)控技術(shù)可以將我國智能制造系統(tǒng)提升到一個新的高度，更進(jìn)一步的提升其智能化的水平。另外，智能制造中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)必須滿足一些特定的標(biāo)準(zhǔn)要求，由此才能使智能制造的整體智能化水平快速提升。而數(shù)控技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用效果突出的表現(xiàn)為以下幾個方面：首先，數(shù)控技術(shù)可以進(jìn)行高度靈活的操控，在各種智能操作系統(tǒng)中均可以有效應(yīng)用，保障智能系統(tǒng)內(nèi)部處理、分析、采集和模擬信息數(shù)據(jù)的高效性。其次，數(shù)控技術(shù)極大的簡化了操作流程，工作人員只需要數(shù)控程序提前預(yù)設(shè)好，便可以使用數(shù)控機(jī)床自主工作，保證其在生產(chǎn)和控制過程中開充分發(fā)揮其自主性，進(jìn)一步實現(xiàn)管控集中化，極大的減少操作人員的工作量，提升工作效率。最后，數(shù)控技術(shù)有利于提升制造加工的工作效率。在智能制造的全過程中，數(shù)控技術(shù)應(yīng)用非常普及，在具體機(jī)床操控上，數(shù)控技術(shù)可以結(jié)合智能系統(tǒng)使機(jī)床做到自主工作、自主判斷、自主診斷問題、自主數(shù)據(jù)分析等工作，使得智能制造的效率極大的提升。同時，在高自動化生產(chǎn)過程中降低了那些高精度加工的難度，縮短了制造生產(chǎn)的時間，確保了高精度零件的質(zhì)量。另外，數(shù)控技術(shù)的另一應(yīng)用就是可以結(jié)合計算機(jī)虛擬技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)過程的可視化，在產(chǎn)品研發(fā)和升級中有著巨大的積極作用?？傊?，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高智能制造的生產(chǎn)效率，為實現(xiàn)人類工業(yè)4.0 打下良好基礎(chǔ)。

4 數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在智能制造中的需要注意的要點

4.1 合理應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢

數(shù)控技術(shù)在具體的機(jī)械加工方面表現(xiàn)出的優(yōu)點是加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定，這是智能制造中非?？粗氐哪芰?。所以，在搭建智能制造系統(tǒng)和平臺時，應(yīng)該合理應(yīng)用數(shù)控技術(shù)優(yōu)勢，集中應(yīng)用在高精度要求和高質(zhì)量要求的工序中，在加上對數(shù)控技術(shù)加工標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)苛控制，數(shù)控技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用價值就可以全面發(fā)揮出來，進(jìn)而保障智能制造的高效率。

4.2 數(shù)控技術(shù)對人員專業(yè)水平要求較高

數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在智能制造中雖然具有較高的生產(chǎn)效率，但是在開始的信息輸入方面對操作人員的專業(yè)水平要求較高，需要操作人員非常熟練和靈活的運(yùn)用計算機(jī)來進(jìn)行數(shù)控編程。所以，在未來智能制造平臺搭建時，需要重視優(yōu)化數(shù)控技術(shù)的操控流程，避免讓信息輸入效率限制產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。只有進(jìn)一步的優(yōu)化數(shù)控操作流程，減少人員輸入難度，才能保證生產(chǎn)產(chǎn)品過程中能夠提高其準(zhǔn)確率，更加合理的應(yīng)用生產(chǎn)資源，并將其作用充分發(fā)揮出來。

4.3 需要不斷的升級現(xiàn)有的機(jī)械數(shù)控機(jī)床

現(xiàn)如今，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到智能制造中，但是在這其中大部分都是低端的經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床，高精尖的數(shù)控機(jī)床依舊屬于少數(shù)。所以，國家和企業(yè)應(yīng)該重視數(shù)控技術(shù)的創(chuàng)新和升級，在不斷引進(jìn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上，利用新技術(shù)來升級原有的低端數(shù)控機(jī)床，進(jìn)而使我國的智能機(jī)械制造加工產(chǎn)業(yè)升級換代。另外，在這全面改造升級過程中，企業(yè)可以通過不斷摸索來控制精密零件的制作成本，提高制作效率，進(jìn)而有效的拉升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

5 數(shù)控技術(shù)在智能制造中的發(fā)展方向

要想加快智能制造全面化的進(jìn)程，需要對數(shù)控技術(shù)進(jìn)一步的研究，在未來數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方面主要有以下幾點：首先，向高速度、高精度方向發(fā)展。速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個重要指標(biāo)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、和在市場上同類產(chǎn)品的競爭力。其次是向柔性化、功能集成化方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床需要更高效的進(jìn)行復(fù)雜加工，原本單一的性能需要高度集成，現(xiàn)在出現(xiàn)的多軸加工中心就是其具體表現(xiàn)。第三是向智能化方向發(fā)展。隨著人工智能在計算機(jī)領(lǐng)域不斷的滲透，數(shù)控系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展的需求逐漸增大，這對提升產(chǎn)品加工效率及新產(chǎn)品的研發(fā)有著非常重要的作用。最后就是想可靠性方向發(fā)展，即采用更高集成度的控制芯片，采用更大規(guī)模的集成電路，以減少電器元件數(shù)量來有效提高機(jī)械的可靠性。

6 結(jié)語

綜上所述，從我姑當(dāng)前工業(yè)發(fā)展趨勢來看，智能制造的大力推行是必然的結(jié)果，對現(xiàn)有各大工業(yè)體系實行智能化改造，可以有效的提升產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。所以必須要對數(shù)控技術(shù)更加合理的應(yīng)用和開發(fā)，不斷深入研究，力求發(fā)揮出其功能的優(yōu)勢，確保智能制造超更好的方向發(fā)展。