智能化技術(shù)在機(jī)械工程自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

劉曉東

摘 要：現(xiàn)在，越來越多的地方政府和制造企業(yè)將智能制造確定為重要的戰(zhàn)略發(fā)展機(jī)遇，開始規(guī)劃與實(shí)施智能制造工程，促進(jìn)制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。以數(shù)控機(jī)床機(jī)器人為代表的自動(dòng)化，可以很大程度的減少對(duì)人的依賴，將人們從重復(fù)、枯燥的生產(chǎn)中解放出來，人們可以從事更有價(jià)值的工作，明顯提升工作品質(zhì)與生活質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：智能化;機(jī)械自動(dòng)化;工程應(yīng)用

智能化技術(shù)是一項(xiàng)科技含量較高的新興技術(shù)，使用的范圍及領(lǐng)域都是比較廣泛的。與信息化發(fā)展的速度成正比，智能化技術(shù)在先進(jìn)的生產(chǎn)領(lǐng)域得到了很好的運(yùn)用。尤其是機(jī)械工程中，運(yùn)用了智能化技術(shù)的機(jī)械工程不但提高了產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率。智能化機(jī)械是一種在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)與智能化技術(shù)相結(jié)合，可以比機(jī)械自動(dòng)化更好的完成生產(chǎn)計(jì)劃。智能化技術(shù)促進(jìn)機(jī)械工程行業(yè)的發(fā)展，極大程度上提高了生產(chǎn)的安全性和效率，產(chǎn)品的合格率。

一 智能機(jī)械化與機(jī)械自動(dòng)化

機(jī)械自動(dòng)化是在傳統(tǒng)人工手動(dòng)操作機(jī)械的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，運(yùn)用機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)取代人工操作，機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)明結(jié)合了生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)理論，是科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。機(jī)械自動(dòng)化的生產(chǎn)方法脫離了人工操作帶來的不確定因素，使生產(chǎn)效率有很大的提升。

不同于機(jī)械自動(dòng)化主要由自動(dòng)化的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)加工，智能機(jī)械化是通過智能化技術(shù)把生產(chǎn)設(shè)備、人工和信息軟件結(jié)合起來進(jìn)行統(tǒng)一管理，使得生產(chǎn)更進(jìn)一步的加大生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品合格率，智能化技術(shù)讓機(jī)械自動(dòng)化得到了優(yōu)化，在設(shè)備互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上，通過MES在車間范圍內(nèi)打通人、機(jī)、物之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)制造新模式。

二、智能化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與優(yōu)勢

（一）機(jī)床等生產(chǎn)設(shè)備是企業(yè)進(jìn)行智能制造的主要工具，通過設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在設(shè)備、服務(wù)器、信息化系統(tǒng)之間自由有序流動(dòng)。通過專業(yè)的設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，將數(shù)控機(jī)床、熱處理設(shè)備、機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線等各類數(shù)字化設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通，發(fā)揮設(shè)備集群控制的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)集約化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化的生產(chǎn)模式。通過對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)采集，可采集到每臺(tái)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)透明化的、實(shí)時(shí)化的管理。在設(shè)備出現(xiàn)故障之前就得到及時(shí)預(yù)警、保養(yǎng)、維修，為設(shè)備健康、經(jīng)濟(jì)、高效的運(yùn)行提供保障。

（二）對(duì)于生產(chǎn)過程效率提高。為了提高機(jī)械工程的精準(zhǔn)度和效率，在機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上加入智能化技術(shù)，對(duì)于傳統(tǒng)系統(tǒng)的芯片進(jìn)行升級(jí)替換。由CPU芯片和RISC芯片組成的智能化芯片，系統(tǒng)處理能力得到了很大改善。機(jī)械工程自動(dòng)化系統(tǒng)也添加多個(gè)CPU來進(jìn)行操控，與智能化技術(shù)結(jié)合，使得數(shù)據(jù)得到快速的處理。對(duì)于數(shù)據(jù)的分析能更加精確，智能化技術(shù)使得生產(chǎn)效率在自動(dòng)化基礎(chǔ)上有了非常大的提升。

（三）在技術(shù)快速進(jìn)步的今天，智能制造又可以很好的促進(jìn)精益生產(chǎn)的落地與進(jìn)一步發(fā)展。維持與改善是精益生產(chǎn)實(shí)踐過程中兩個(gè)永恒的主題。比如識(shí)別浪費(fèi)是精益改善的重要組成部分，除了傳統(tǒng)的精益方法，通過設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)采集設(shè)備稼動(dòng)率、待機(jī)原因等，能夠準(zhǔn)確的識(shí)別出設(shè)備利用等方面的浪費(fèi)，通過MES對(duì)物料、工具等進(jìn)行精益化庫存管理，可以明顯減少庫存的浪費(fèi)。此外，對(duì)生產(chǎn)優(yōu)化、均衡化，品質(zhì)穩(wěn)定性等都有相關(guān)的技術(shù)，精益生產(chǎn)的理念與手段也隨著智能制造的發(fā)展而發(fā)展。

三、機(jī)械工程自動(dòng)化中的智能化技術(shù)的運(yùn)用

（一）生產(chǎn)設(shè)備的智能化。生產(chǎn)設(shè)備是指直接參與生產(chǎn)過程的設(shè)備，在車間中，常見的數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備主要有數(shù)控機(jī)床、熱處理設(shè)備、3D打印設(shè)備、自動(dòng)生產(chǎn)線、柔性生產(chǎn)線等。作為智能制造的重要一環(huán)，智能的設(shè)備及系統(tǒng)就應(yīng)該能做到“四能”即“能聽話、能說話、能思考、能執(zhí)行”，即通過數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備的分布式網(wǎng)絡(luò)化通信、程序集中管理、設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、大數(shù)據(jù)分析與可視化展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在設(shè)備與信息化系統(tǒng)之間的自由流動(dòng)，使“聾啞傻”設(shè)備變得“耳聰目明”，充分發(fā)揮數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集群化的協(xié)同工作優(yōu)勢。

（二）生產(chǎn)管理的智能化。實(shí)現(xiàn)設(shè)備的集中管理與控制，設(shè)備由以前的信息孤島轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒐?jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化管理。節(jié)約固定資產(chǎn)投資，減少計(jì)算機(jī)等方面的頻繁投資。生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)加工程序的跟蹤管理，提高加工程序的規(guī)范化管理水平，提高生產(chǎn)狀況透明度程度，企業(yè)管理者可實(shí)時(shí)獲知設(shè)備是在開機(jī)中、空閑中、還是在故障中，以及正在生產(chǎn)的產(chǎn)品種類及數(shù)量，便于企業(yè)及時(shí)、準(zhǔn)確制定和調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃。對(duì)于工人來說，明顯降低相關(guān)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，操作者不用離開機(jī)床就能完成程序的遠(yuǎn)程調(diào)用、遠(yuǎn)程上傳等工作，明顯降低了操作者因程序傳輸東奔西走的辛苦。

（三）生產(chǎn)的產(chǎn)品智能化。工業(yè)4.0智能制造時(shí)代是一個(gè)智能化系統(tǒng)支撐下的個(gè)性化定制時(shí)代，消費(fèi)者挑選余地增多以及消費(fèi)者需要解決特定需求等情況，消費(fèi)者個(gè)性化需求也相應(yīng)明顯增多。這種新的制造模式，從需求端看是個(gè)性化，從供應(yīng)端看就是定制化。比如對(duì)于安裝了自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)等數(shù)字化裝置的拖拉機(jī)，駕駛員操縱更舒適，通過精準(zhǔn)控制方向、深度和間距等，工作質(zhì)量變得更高，效率更高。再比如在設(shè)備上安裝各種采集傳感器來檢測土壤的成分?jǐn)?shù)據(jù)，在云端對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析后，可以計(jì)算出每一塊土地中的土壤成分、所需化肥品種、適合種植的植物種類，以及灌溉計(jì)劃等。

四、預(yù)測計(jì)算機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化行業(yè)在未來的發(fā)展趨勢

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國的科技水平也在不斷的提高，尤其是在機(jī)械制造業(yè)以及自動(dòng)化生產(chǎn)這兩方面，但是相對(duì)于西方的一些發(fā)達(dá)國家來說，起步比較晚，基于此，我國在這方面就處于一直在追趕先進(jìn)國家的狀態(tài)，為了能夠達(dá)到理想化的計(jì)算機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化行業(yè)的運(yùn)行狀態(tài)，就要在這方面花費(fèi)大量的精力，投入大量的專業(yè)人才去進(jìn)行探究。

在未來計(jì)算機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展過程中需要遵循以下幾個(gè)方面的基本理念，首先要遵循制造物品重量輕，更加輕便的理念，在任何機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展過程中，都只有一個(gè)共同的理念就是體積更小、更輕;其次要遵循智能化以及自動(dòng)化的理念，隨著計(jì)算機(jī)水平不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們更加追求智能化以及自動(dòng)化給人們生活以及生產(chǎn)過程所帶來的便利;最后要積極的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)集成化，同樣的，這也是在未來信息社會(huì)人們生產(chǎn)以及生活的重要需求，可以說是社會(huì)的大勢所趨。

五、結(jié)束語

中國制造業(yè)面臨巨大的壓力，對(duì)外，面臨著高端制造業(yè)回歸美國等發(fā)達(dá)國家，低端制造業(yè)向東南亞等低成本國家轉(zhuǎn)移的“雙重?cái)D壓”;對(duì)內(nèi)，面臨著人力成本快速上升，人口紅利逐漸消失、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理以及粗放型發(fā)展模式不可持續(xù)等問題。尋找經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，是中國經(jīng)濟(jì)迫在眉睫的大事，“中國制造2025”是我國實(shí)現(xiàn)制造大國向制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變、中國制造向中國創(chuàng)造的轉(zhuǎn)變、中國產(chǎn)品向中國品牌轉(zhuǎn)變的國家級(jí)戰(zhàn)略。智能化技術(shù)與機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的完美結(jié)合，使得機(jī)械工程企業(yè)得到了良好的發(fā)展前景，通過智能化的思維與手段，在技術(shù)、管理、產(chǎn)品、營銷、服務(wù)、生態(tài)等方面進(jìn)行創(chuàng)新，提升企業(yè)的競爭層次與競爭力。

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