經(jīng)濟視角下智能化技術(shù)在機械工程自動化中的應(yīng)用探討

（北京水木源泉科技有限公司，北京 100071）

1 智能化機械工程的概述

1．1 智能化機械工程

所謂智能化機械工程，就是將新的智能化技術(shù)與傳統(tǒng)意義上的機械制造相結(jié)合所形成的的一種新型的綜合性的機械制造技術(shù)，該技術(shù)將生產(chǎn)過程中的加工、設(shè)計和管理等環(huán)節(jié)有效地融為一體，并且具有高度的柔性和集成性?，F(xiàn)階段，智能化機械工程較機械工程自動化更為前沿，是適應(yīng)整個社會智能化需求的產(chǎn)物，同時有效地推動了機械生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進步。

1．2 機械工程自動化與機械工程智能化的關(guān)系

目前，機械生產(chǎn)行業(yè)中最核心的內(nèi)容就是機械工程自動化及智能化，其自動化及智能化的水平直接體現(xiàn)了國民經(jīng)濟乃至國家工業(yè)的發(fā)展水平。機械工程自動化主要是指產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)和設(shè)備的自動化運行。自動化作為一種生產(chǎn)條件被應(yīng)用在機械生產(chǎn)過程中，顯著提升了工作效率，但是機械工程自動化的運行仍然需要借助大量的人力和物力，產(chǎn)品的銷售和生產(chǎn)計劃的制定等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，仍然離不開人為的控制與操作。而機械工程智能化的出現(xiàn)則使機械生產(chǎn)在一定程度上完全脫離人工，利用智能化系統(tǒng)對生產(chǎn)過程中的一系列過程進行自動采集、分析和處理，實現(xiàn)生產(chǎn)效率最大程度上的提高。機械工程智能化最終將取代機械工程自動化。

2 機械工程智能化應(yīng)用特點

2．1 高精度和高效率

現(xiàn)在納米技術(shù)在機械工程中應(yīng)用已經(jīng)很多了。目前，納米技術(shù)的出現(xiàn)以及在機械工程領(lǐng)域的應(yīng)用，使得機械工程在精密化和微型化方向的發(fā)展成為現(xiàn)實。同時，納米技術(shù)的實踐應(yīng)用結(jié)果，也充分肯定地證明了該技術(shù)在機械工程發(fā)展過程中所起的積極的推動作用，并逐步推動機械工程朝著更加微型、高速和高精度的方向發(fā)展。

2．2 更高的自動化和智能化程度

機械工程智能化對于提高生產(chǎn)效率和優(yōu)化生產(chǎn)質(zhì)量等，起到的作用是毋庸置疑的。同時，對于一些工作性質(zhì)比較惡劣、工作環(huán)境比較艱苦的工作來說，機械工程智能化可以逐步代替人工操作，降低生產(chǎn)事故的發(fā)生。智能化機械所能實現(xiàn)的工作逐步從簡單向復(fù)雜過渡，使得機械工程自動化的應(yīng)用范圍逐步擴大。

2．3 高層次的復(fù)合多軸化程度

智能化典型的特征表現(xiàn)之一，就是高層次的復(fù)合多軸化程度。因此，機械工程智能化的復(fù)合加工能力相比較與以往的機械生產(chǎn)具有顯著提升，這對于機械生產(chǎn)各方面的提升具有關(guān)鍵性的作用。同時，為了滿足社會各個行業(yè)的生產(chǎn)需求，相關(guān)人員需要進一步加強多軸化的研究。例如，對于數(shù)控機床的智能化應(yīng)用，就是在同一臺機床上通過自動換刀、轉(zhuǎn)臺、旋轉(zhuǎn)主軸頭等多種工序的自動切換，來實現(xiàn)對工件的復(fù)合加工，整個加工制造過程只需要進行一次裝夾即可完成。

2．4 更高的圖形化程度

機械工程生產(chǎn)過程中需要借助一定的圖形手段來實現(xiàn)機械數(shù)控系統(tǒng)和用戶之間的溝通，圖形化的用戶界面使得機械生產(chǎn)加工操作控制更加方便清晰。通常情況下，操作人員只需要對其中的關(guān)鍵按鍵進行控制，就可以準(zhǔn)確地把控生產(chǎn)流程，完成相應(yīng)的生產(chǎn)工作。圖形化的界面使得生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息更為完善，并在計算機的作用下進行合理分析與利用。圖形化的手段更加有利于生產(chǎn)操作和管控，即使是非專業(yè)人士也可以熟練靈活地掌握機械工程生產(chǎn)。

2．5 高層次的科學(xué)計算可視化程度

科學(xué)計算可視化是在計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用圖形學(xué)的基本原理實現(xiàn)對機械工程的科學(xué)運算，其運算結(jié)果不僅僅局限于文字這種單一的表達方式，通過將圖形、圖像以及動畫等可視信息運用到科學(xué)運算結(jié)果中，使信息的表達方式更加豐富直觀，方便理解與溝通?？茖W(xué)計算的可視化可以被應(yīng)用到不同的領(lǐng)域，如CAD制圖、環(huán)境技術(shù)等。機械工程科學(xué)計算的可視化，有利于工作人員在機械工程的設(shè)計和生產(chǎn)過程中進行全面而又實際的管控，能夠有效減少設(shè)計周期、降低生產(chǎn)成本投入以及提高生產(chǎn)產(chǎn)量等，具有積極的管控作用。

2．6 機械工程的柔性化

人們?nèi)找嬖鲩L的社會需求使得社會企業(yè)需要不斷調(diào)整產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)業(yè)內(nèi)容，以滿足社會的發(fā)展需求和人們的生活需求。機械工程作為一個生產(chǎn)系統(tǒng)必須具有一定的柔性，以不斷調(diào)整適應(yīng)加工制造的自由度。同時，機械工程中的生產(chǎn)人員也要具有一定的柔性，即能夠適應(yīng)不同程度的生產(chǎn)任務(wù)，并保證能夠按時按質(zhì)地完成生產(chǎn)任務(wù)。所謂智能柔性，就是根據(jù)實際的生產(chǎn)需求來調(diào)整相應(yīng)的生產(chǎn)流程，以將機械工程生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)成效最大程度地發(fā)揮出來。

2．7 機械工程的集成化模塊化

機械工程智能化很大一部分取決于控制系統(tǒng)所使用的CPU、芯片和集成電路等。而機械工程的集成化和模塊化，主要是針對機械工程的數(shù)控系統(tǒng)而言。集成化就是將半導(dǎo)體與表面安裝技術(shù)進行有機的結(jié)合，這樣就能夠使集成電路的密度有效降低，進而在提升產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上降低產(chǎn)品成本，同時，也能在一定程度上壓縮產(chǎn)品體積，提升產(chǎn)品空間的有效利用率。模塊化是將復(fù)雜的系統(tǒng)有效組合和分解成多個模塊，模塊的劃分是按照系統(tǒng)屬性進行有機組合，以完成系統(tǒng)功能。每個模塊均具有自身的接口、功能、邏輯和狀態(tài)，以將模塊的有效特性充分地反映出來。不同模塊的組合方式可以實現(xiàn)不同的系統(tǒng)功能。因此，數(shù)控系統(tǒng)的集成化和模塊化程度決定了數(shù)控系統(tǒng)的品質(zhì)水平，進而體現(xiàn)了機械工程的智能化水平。

2．8 機械工程的網(wǎng)絡(luò)化

隨著網(wǎng)絡(luò)化在社會各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，機械工程也需要充分利用網(wǎng)絡(luò)化這種先進的科學(xué)工具。以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，將機械工程中的各個子計算機以及相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)等，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有機地組合在一起，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)資源信息的有效共享，便于機械生產(chǎn)系統(tǒng)的管理與控制，也為機械產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)和銷售等方面拓寬了渠道，顯著提升了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

3 智能化技術(shù)在機械工程中的應(yīng)用價值

3．1 生產(chǎn)設(shè)備智能化

機械工程生產(chǎn)過程從人工操作逐步發(fā)展成流水線的生產(chǎn)形式，在降低人工成本的同時提高了生產(chǎn)效率，而且也降低了生產(chǎn)質(zhì)量事故發(fā)生的概率，有效保障了產(chǎn)品質(zhì)量。而機械工程智能化的應(yīng)用，使得整個機械生產(chǎn)流水線完全采用智能化的管理系統(tǒng)，流水線上各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的的生產(chǎn)數(shù)據(jù)被管理系統(tǒng)自動的收集、分析和處理，進而相應(yīng)地調(diào)整生產(chǎn)流程，以提升生產(chǎn)效率。智能化的生產(chǎn)流水線大部分生產(chǎn)內(nèi)容完全由機械設(shè)備自行生產(chǎn)與調(diào)度，只需要個別技術(shù)人員在必要的時候進行技術(shù)調(diào)整。同時，智能化的機械工程設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性具有顯著提高，這是因為機械設(shè)備在智能系統(tǒng)的控制下能夠自行采取相應(yīng)的措施來排除故障或者報警，避免生產(chǎn)事故的擴大化，能夠在最短的時間內(nèi)保證智能流水線的順利進行。

3．2 生產(chǎn)管理智能化

企業(yè)的發(fā)展和完善離不開成功的企業(yè)管理，而傳統(tǒng)的機械生產(chǎn)管理中，產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)和銷售等環(huán)節(jié)都是需要管理人員來進行決策操作的，同時，管理人員還需要負責(zé)市場調(diào)研和售后管理等生產(chǎn)內(nèi)容。因此，管理人員所負責(zé)的內(nèi)容和所需要承擔(dān)的責(zé)任都相當(dāng)大。此外，一般情況下需要人員參與的工作往往會出現(xiàn)滯后的現(xiàn)象，一旦生產(chǎn)過程中需要調(diào)整生產(chǎn)計劃，很難做到及時有效的處理，以至于影響產(chǎn)品的生產(chǎn)與銷售。而智能化的管理系統(tǒng)對于產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售等環(huán)節(jié)，都能夠自行收集產(chǎn)品數(shù)據(jù)并作出及時有效的調(diào)整，同時，智能化的管理系統(tǒng)是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，具有資源共享的特性，因此，智能化的管理更加公開透明，而且高效。

3．3 機械產(chǎn)品智能化

機械產(chǎn)品的智能化是指機械工程產(chǎn)品不再僅僅只是單純的物品，它能夠根據(jù)用戶的使用需要來發(fā)揮自身的使用性能，同時，智能化產(chǎn)品最終是一種服務(wù)設(shè)備，可以根據(jù)用戶的需求進行個性化定制，進而增強用戶的體驗效果。

4 結(jié)語

智能化機械工程不僅能夠推動其他相關(guān)的社會行業(yè)的進步與發(fā)展，而且能夠改善現(xiàn)有工業(yè)環(huán)境污染，過度消耗能源的現(xiàn)狀。智能化機械工程在社會各個領(lǐng)域的應(yīng)用，有效地推動了企業(yè)乃至整個社會的可持續(xù)發(fā)展。同時，相關(guān)人員也需要進一步加強智能化技術(shù)的研究應(yīng)用，以提升國民經(jīng)濟水平，提升國家的綜合實力。