智能化機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展探究

陳 蓉 苗喜榮 莊瑞蓮

（江蘇省淮陰商業(yè)學(xué)校，淮安 223005）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，智能化技術(shù)受關(guān)注程度越來(lái)越高，尤其是機(jī)械工程行業(yè)，提高機(jī)械工程智能化，不僅能夠滿(mǎn)足制造行業(yè)各項(xiàng)需求，還能夠提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量與效率，對(duì)現(xiàn)代機(jī)械工程建設(shè)起到了積極促進(jìn)作用。自動(dòng)化、信息化技術(shù)是其智能化的重要組成部分，但我國(guó)機(jī)械制造業(yè)對(duì)相關(guān)智能化技術(shù)的研究，仍處于摸索性階段，有較大的完善空間，因此本文的研究?jī)?nèi)容是具有重要的理論與實(shí)踐意義的。

1 智能化機(jī)械制造技術(shù)研究意義

機(jī)械工程行業(yè)，屬于理論與實(shí)踐相結(jié)合的應(yīng)用型工程，在實(shí)踐中，必須貫徹國(guó)家提倡的高效、節(jié)能、環(huán)保生產(chǎn)要求，如工業(yè)廢液處理、減少資源浪費(fèi)等。智能化技術(shù)的融入，可優(yōu)化與完善機(jī)械生產(chǎn)工序，提升機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量與效率，實(shí)現(xiàn)資源合理利用，將對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響降到最低。信息時(shí)代下，機(jī)械工程行業(yè)改革之路無(wú)比寬闊，智能化技術(shù)不僅改變了傳統(tǒng)機(jī)械工程生產(chǎn)模式，而且降低了勞動(dòng)力強(qiáng)度，機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)效率也隨之提升。

2 智能化機(jī)械制造技術(shù)內(nèi)容

2.1 智能化產(chǎn)品

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整是機(jī)械企業(yè)在智能化時(shí)代背景下急需完善的工作。新時(shí)期，機(jī)械工業(yè)部門(mén)直接面向市場(chǎng)，這要求機(jī)械生產(chǎn)部門(mén)既要生產(chǎn)產(chǎn)品，又要考慮市場(chǎng)需求。對(duì)此，在調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)時(shí)，無(wú)論是消費(fèi)品或是市場(chǎng)需求，都會(huì)優(yōu)先選擇智能化機(jī)械制造模式[1]。

2.2 智能化制造與管理

信息技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，推動(dòng)了制造業(yè)的進(jìn)步。但一些制造企業(yè)仍難突破發(fā)展瓶頸，究其原因是其制造模式無(wú)法適應(yīng)市場(chǎng)環(huán)境需求，如產(chǎn)品更新慢、生命周期短、顧客需求無(wú)法滿(mǎn)足，促進(jìn)制造業(yè)更新管理方式與生產(chǎn)模式勢(shì)在必行。因此機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)積極引進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息化管理模式，圍繞市場(chǎng)需求，提升服務(wù)質(zhì)量，優(yōu)化勞動(dòng)力與資本投入，向知識(shí)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變。

另外，機(jī)械制造企業(yè)在智能化背景下，要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的單品固定式、流水線(xiàn)式生產(chǎn)模式，向多品種并行式與柔性的集約生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變，將以往的分級(jí)遞階、多層次管理模式，向人本、精細(xì)化管理模式轉(zhuǎn)變，充分發(fā)揮頭腦風(fēng)暴，及時(shí)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求，最終設(shè)立分布式網(wǎng)絡(luò)合作、智能化生產(chǎn)管理體系。

總之，先進(jìn)的制造模式是集智能化、網(wǎng)絡(luò)化與信息化為一體的系統(tǒng)，機(jī)械制造業(yè)必然會(huì)向著集約生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，使知識(shí)成為主要生產(chǎn)要素，發(fā)揮職能制造生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，在以人為本的理念基礎(chǔ)上，不斷向著智能化生產(chǎn)與管理方向發(fā)展。

3 智能化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 性能發(fā)展

智能化機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展一大趨勢(shì)就是性能智能化，即向著高精度、高效率的趨勢(shì)發(fā)展，例如各種精密元件（RISC、CPU芯片等）、先進(jìn)交流伺服系統(tǒng)以及機(jī)床改善動(dòng)靜系統(tǒng)等。此外，性能智能化還包括柔性化、多軸化以及實(shí)時(shí)智能化功能：柔性化是指數(shù)控系統(tǒng)與群拉系統(tǒng)的柔性處理，模塊化設(shè)計(jì)加之功能全覆蓋，可顯著優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)的性能，具體來(lái)說(shuō)就是根據(jù)產(chǎn)流程動(dòng)態(tài)調(diào)整料流、信息流，可最大程度地優(yōu)化群拉系統(tǒng)的性能；多軸化是指復(fù)合加工的工序與輔助時(shí)間減少，并不斷向著多系列、多軸化的控制功能方向進(jìn)步，例如復(fù)合化的數(shù)控機(jī)床工藝就是多軸化智能系統(tǒng)的代表，機(jī)床裝夾工件后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)主軸頭、自動(dòng)換刀等操作，可實(shí)現(xiàn)工件多角度、多工序的復(fù)合加工；實(shí)時(shí)智能化是對(duì)傳統(tǒng)的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，傳統(tǒng)系統(tǒng)只能在相對(duì)簡(jiǎn)單的環(huán)境中完成任務(wù)調(diào)度，而利用智能則試圖，能夠通過(guò)計(jì)算模型，對(duì)人類(lèi)行為進(jìn)行模擬，人工智能、實(shí)時(shí)系統(tǒng)間相互帶動(dòng)與影響，拓展了人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域與性能，如實(shí)時(shí)響應(yīng)功能，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)智能控制這一控制功能[2]。

3.2 功能發(fā)展

智能化機(jī)械制造技術(shù)的另外一大發(fā)展趨勢(shì)就是功能智能化，主要包括了圖形用戶(hù)界面智能化、信息可視化、插補(bǔ)與補(bǔ)償智能化、PLC應(yīng)用以及多媒體技術(shù)：圖形用戶(hù)界面智能化主要是利用多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與可視化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，使得用戶(hù)界面圖形化，能夠滿(mǎn)足各用戶(hù)的操作需求。使用者在操作數(shù)控系統(tǒng)時(shí)，可通過(guò)操作窗口、菜單，實(shí)現(xiàn)圖形模擬、編程、圖形仿真等功能；信息可視化主要是指在數(shù)據(jù)處理、解釋過(guò)程中，通過(guò)可視化技術(shù)使結(jié)果分析更加豐富，其中包括文字、圖形與動(dòng)畫(huà)等，結(jié)合虛擬環(huán)境技術(shù)，可應(yīng)用在無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等領(lǐng)域，使產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量、設(shè)計(jì)周期與產(chǎn)品成本隨之優(yōu)化。除此之外，可視化技術(shù)還可用于刀具補(bǔ)償、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)處理、加工過(guò)程仿真演示以及自動(dòng)編程設(shè)計(jì)等領(lǐng)域；插補(bǔ)與補(bǔ)償智能化，在機(jī)械制造技術(shù)中引入NANO、圓柱、圓弧、直線(xiàn)以及多項(xiàng)式等插補(bǔ)方式，使測(cè)量系統(tǒng)誤差、垂直度以及速度前饋等補(bǔ)償方式更加多元化；PLC的應(yīng)用，PLC控制模塊在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，可通過(guò)高級(jí)語(yǔ)言、梯形圈編程實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)輔助與調(diào)試，修改標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶(hù)程序，能夠快速建立新的應(yīng)用程序；多媒體技術(shù)，包括通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理圖像技術(shù)、音頻制作技術(shù)等功能，同時(shí)多媒體技術(shù)適用于數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)信息智能化、綜合化處理，還具備參數(shù)監(jiān)測(cè)、設(shè)備故障診、實(shí)施監(jiān)控等功能。

3.3 體系結(jié)構(gòu)

目前機(jī)械制造體系結(jié)構(gòu)正向著集成化、模塊化與網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)發(fā)展。從集成化角度分析，機(jī)械制造專(zhuān)業(yè)應(yīng)借助集成電路，如ASIC芯片、CPLD和FPGA等技術(shù)，優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)軟件、提升硬件運(yùn)動(dòng)速度。同時(shí)結(jié)合LED技術(shù)，加強(qiáng)顯示器性能，實(shí)現(xiàn)顯示器大尺寸，低耗能目標(biāo)。最后還要借助先進(jìn)連接技術(shù)，引進(jìn)先進(jìn)的封裝技術(shù)，減少連接長(zhǎng)度，使機(jī)械制造技術(shù)更加智能。

從模塊化角度看，數(shù)控系統(tǒng)的智能化、集成化，離不開(kāi)硬件模塊化。根據(jù)機(jī)械數(shù)控系統(tǒng)的功能，具體模塊種類(lèi)也存在差異，但PLC、存儲(chǔ)器、位置伺服以及通信等基本模塊是必不可少的。優(yōu)良的數(shù)控系統(tǒng)，會(huì)利用積木方式，確定模塊數(shù)量，同時(shí)對(duì)功能進(jìn)行優(yōu)化裁剪，確保各數(shù)控系統(tǒng)滿(mǎn)足不同檔次的使用要求。

最后從網(wǎng)絡(luò)化角度看，數(shù)控系統(tǒng)智能化離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的幫助，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，機(jī)械化制造實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)化操作以及機(jī)床編程等操作，使得機(jī)械制造更加便利與精準(zhǔn)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，基床屏幕能夠?qū)崟r(shí)顯示機(jī)床畫(huà)面，對(duì)故障診斷、維護(hù)管理等提供了更加準(zhǔn)確的參考依據(jù)[3]。

總之，智能化機(jī)械制造技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，應(yīng)加強(qiáng)實(shí)用性、人工性以及操作性功能，并且要注重與其他先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)綜合運(yùn)用功能，提高機(jī)械制造整體效益與效能。智能化技術(shù)對(duì)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展影響巨大，需要不斷加強(qiáng)核心技術(shù)研發(fā)力度，注重智能化技術(shù)運(yùn)用程度，切實(shí)拓展與優(yōu)化機(jī)械工程的性能、功能及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

4 總結(jié)

智能化機(jī)械制造技術(shù)要緊跟時(shí)代發(fā)展潮流，將機(jī)械工程智能化建設(shè)放在首要位置，加大創(chuàng)新力度，與時(shí)俱進(jìn)，提高市場(chǎng)占有率。機(jī)械制造技術(shù)的智能化發(fā)展進(jìn)程復(fù)雜且繁瑣，相關(guān)企業(yè)應(yīng)遵循“引進(jìn)來(lái)、走出去”的原則，積極借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)智能化發(fā)展進(jìn)程。