機械加工領(lǐng)域中智能制造技術(shù)與系統(tǒng)可行性研究

羅華進

（廣西理工職業(yè)技術(shù)學校， 廣西 南寧 530000）

引言

所謂智能制造技術(shù)（IMT），是指利用計算機模擬、分析，對智能信息收集、存儲、完善、共享的先進技術(shù)，它在機械加工領(lǐng)域中的應(yīng)用，既有利于營造一個智能化機械加工環(huán)境，又有利于提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)高度集成化、高度柔性化地生產(chǎn)加工目標。以下就是對智能制造技術(shù)（IMT）與系統(tǒng)可行性方面問題的詳細闡述。

1 我國機械加工領(lǐng)域智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

智能制造是“中國制造2025”主攻方向，在現(xiàn)代化社會快速發(fā)展背景下，國家政府機構(gòu)先后頒布了《中國制造2025》和《國家智能制造標準體系建設(shè)指南（2015年版）》，以柔性化、智能化生產(chǎn)模式建立了多個智能制造試點示范項目。我國智能制造起步較晚，對于工業(yè)傳感器、數(shù)字伺服電機等關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)不太理想，智能設(shè)備應(yīng)用種類較少，且運行可靠性不強，制約了機械加工領(lǐng)域智能制造的發(fā)展步伐[1]。進入到21世紀以后，我國機械加工行業(yè)初步建立了智能制造技術(shù)（IMT）與系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化體系，推行了一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能制造裝備。在智能制造行業(yè)扶持方面，國家部署了一系列戰(zhàn)略，并在這個方面投入了一定量的研究資金。

2 IMT與系統(tǒng)的特點、內(nèi)容與目標

2.1 特點

我國機械加工領(lǐng)域中智能制造技術(shù)（IMT）與系統(tǒng)有著人機一體化、自學能力、自組織、自律能力和模擬加工技術(shù)等多個特點。人機一體化，是指智能制造技術(shù)（IMT）與系統(tǒng)是人機一體化智能系統(tǒng)，它能夠運用自身具備的形象思維、邏輯思維和敏銳靈感，從而獨立分析、判斷、決策任務(wù)。在人機一體化運行環(huán)境下，人與機械之間保持著互相協(xié)作的關(guān)系，可通過相互配合更好地完成加工制造任務(wù)。而智能制造技術(shù)（IMT）與系統(tǒng)的自學能力主要體現(xiàn)于智能制造加工設(shè)備會不斷進行自主學習，完善系統(tǒng)知識庫，利用知識庫對系統(tǒng)故障進行診斷、修復(fù)，排除錯誤信息，達到設(shè)備自維護目的。自組織，是指智能制造技術(shù)（IMT）與系統(tǒng)會根據(jù)工作任務(wù)將控制系統(tǒng)中各個單元組成最優(yōu)的結(jié)構(gòu)和運行方式，以便于實現(xiàn)高效率的智能制造[2]。自律能力，是指智能制造技術(shù)（IMT）與系統(tǒng)具備自我分析、反饋、判斷、監(jiān)測、處理的功能，以人性化的運行方式科學控制系統(tǒng)作業(yè)情況。模擬加工技術(shù)，是指智能制造技術(shù)（IMT）與系統(tǒng)在產(chǎn)品生產(chǎn)加工之前，將借用計算機技術(shù)和圖形處理軟件，模擬真實的加工過程，不斷優(yōu)化產(chǎn)品制造方案，降低機械加工中的次品率。

2.2 研究內(nèi)容

本文關(guān)于機械加工領(lǐng)域中智能制造技術(shù)（IMT）與系統(tǒng)可行性研究內(nèi)容主要是智能設(shè)計、智能工藝過程編制和智能監(jiān)測等等。從智能設(shè)計上來看，在機械加工中，可利用IMT，建構(gòu)一個以“機械制造”為主的資源共享中心，用數(shù)據(jù)模擬生產(chǎn)過程[3]。同時，在控制器中設(shè)置標識單元，主要用于存儲生產(chǎn)鏈中供應(yīng)商提供的批次分析運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)，當信號感應(yīng)指示燈由綠變?yōu)榧t時，安排專業(yè)人員及時對設(shè)計方案作出調(diào)整，待信息反饋恢復(fù)正常之后，繼續(xù)進行智能設(shè)計。在機械加工智能設(shè)計環(huán)境下，工作人員可利用智能系統(tǒng)上電子機械操控板塊分析產(chǎn)品質(zhì)量，監(jiān)控產(chǎn)品設(shè)計過程，模擬產(chǎn)品制造工藝。這種智能設(shè)計方式將進一步提高機械加工領(lǐng)域整體生產(chǎn)水平。從智能工藝過程編制角度來看，在機械加工中，可利用IMT技術(shù)優(yōu)化設(shè)計智能工藝過程。以空心軸加工為例，可利用3D打印(增材制造)技術(shù)與銑削加工技術(shù)的結(jié)合，編制智能化生產(chǎn)中零件工藝，確定定位基準、裝夾方式、表面加工方法、機床選擇、刀具選擇、切削用量、工藝路線、加工順序、工藝卡片、工藝過程和數(shù)控加工工序等等步驟，通過智能工藝過程的編制提升機械加工質(zhì)量。

2.3 研究目標

關(guān)于機械加工領(lǐng)域中智能制造技術(shù)（IMT）與系統(tǒng)可行性研究目標是用智能取代部分腦力勞動，以人機一體化的智能加工優(yōu)化制造過程。俗話說：“工欲善其事，必先利其器”[4]。在機械加工領(lǐng)域中把智能制造作為載體，以智能化、網(wǎng)絡(luò)分布式管理方式管控機械加工過程，用高檔數(shù)控機床與機器人、增材制造裝備（3D打印機）等智能設(shè)備進行生產(chǎn)管理，可促進各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的協(xié)同加工。同時，因計算機設(shè)備具備工程物理仿真、工藝仿真等功能，可降低機械加工中次品率。

關(guān)于機械加工領(lǐng)域中智能制造技術(shù)（IMT）與系統(tǒng)可行性的研究目標還在于構(gòu)建一個可適應(yīng)市場，有著經(jīng)濟性、集成性、開放性、兼容性的生產(chǎn)系統(tǒng)。

3 機械加工領(lǐng)域中智能制造面臨的問題

在機械加工領(lǐng)域智能制造中仍然將面臨一些問題。首先，從市場應(yīng)用角度來看，在機械加工領(lǐng)域?qū)嶋H發(fā)展過程中，為了真正實現(xiàn)對智能制造技術(shù)（IMT）與系統(tǒng)的應(yīng)用，既需要在前期投入大量資金，又對人員專業(yè)技能提出了更高的要求。因而，投資者更傾向于傳統(tǒng)成熟且穩(wěn)定機械加工行業(yè)的投資，對投入產(chǎn)出比例不高的智能制造興趣不大，機械加工領(lǐng)域智能制造需要進行進一步的完善。其次，從技術(shù)上來看，機械加工領(lǐng)域?qū)⒚媾R著利用先進制造技術(shù)提高原料訂購、產(chǎn)品加工、產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品開發(fā)等各個環(huán)節(jié)集成自動化水平的問題。再次，從研究方向角度來看，對于智能決策、智能加工系統(tǒng)等的研究將成為機械加工行業(yè)智能制造發(fā)展最大挑戰(zhàn)，這是一個非常值得深思的問題。

智能制造與傳統(tǒng)機械加工行業(yè)相比，有著獨特的優(yōu)勢，可實現(xiàn)高效化、高質(zhì)化、智能管控目標，但其前期投入要比傳統(tǒng)機械加工行業(yè)高。在這一背景下，我國機械加工領(lǐng)域應(yīng)圍繞這一問題積極探求可行性的問題解決措施，迎合現(xiàn)今信息化時代發(fā)展趨勢，不斷優(yōu)化機械加工中的智能系統(tǒng)，努力營造一個良好的智能制造環(huán)境，讓人們更加青睞智能制造。

4 結(jié)語

在21世紀背景下，智能制造技術(shù)（IMT）將成為機械加工領(lǐng)域賴以行進的基本軌道。而如何在機械加工智能制造中融合計算機技術(shù)、制造加工技術(shù)、信息技術(shù)等，將成為亟待解決的問題。在未來，機械制造領(lǐng)域應(yīng)投入更多的精力研究智能制造技術(shù)（IMT）與系統(tǒng)可行性，不斷增強實踐生產(chǎn)中的智能制造水平，提高機械加工領(lǐng)域整體競爭實力。