機(jī)械工程智能化的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)

郝超 馮世達(dá) 侯彥帥

摘 要：科技的進(jìn)步，促進(jìn)工程建設(shè)事業(yè)得到快速發(fā)展。隨著當(dāng)前社會(huì)的不斷的發(fā)展，以往的機(jī)械工程生產(chǎn)工作方式已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展是機(jī)械工程領(lǐng)域發(fā)展的必由之路。提升機(jī)械工程的智能化水平不僅可以滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展對(duì)于機(jī)械工程領(lǐng)域生產(chǎn)工作效率以及質(zhì)量提升的客觀要求，同時(shí)也能提升生產(chǎn)工作過(guò)程中的安全性，對(duì)于機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。本文就機(jī)械工程智能化的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程;優(yōu)勢(shì);智能化;發(fā)展趨勢(shì)

在智能化技術(shù)的輔助下，機(jī)械工程工作人員的工作壓力以及工作難度都能夠得到有效緩解，可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制智能設(shè)備的方式進(jìn)行工程操作，避免產(chǎn)生較高的人生安全威脅。并且，智能化技術(shù)的實(shí)施具備較高的精準(zhǔn)性以及準(zhǔn)確性，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工操作中，由于疏忽而產(chǎn)生的施工問(wèn)題，有效提高整體的工程質(zhì)量，強(qiáng)化工程效益。

1 機(jī)械工程智能化發(fā)展的優(yōu)勢(shì)

1）提升生產(chǎn)質(zhì)量和效率。機(jī)械工程的智能化發(fā)展就是利用各項(xiàng)智能化技術(shù)和設(shè)備替代傳統(tǒng)的人工操作，同時(shí)將生產(chǎn)工作的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，形成有機(jī)的整體，從而便于進(jìn)行管理和控制。機(jī)械工程的智能化發(fā)展可以極大的解放勞動(dòng)力，以智能化操作代替人工操作，可以有效降低生產(chǎn)工作過(guò)程中的失誤，提升生產(chǎn)工作質(zhì)量。同時(shí)智能化發(fā)展相較于傳統(tǒng)的生產(chǎn)工作模式，其效率更高，對(duì)于機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展具有極大的積極意義。

2）提高制造企業(yè)的生產(chǎn)效益。隨著機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化程度越來(lái)越高，很多機(jī)械設(shè)備對(duì)加工工藝和加工流程能夠進(jìn)行有效監(jiān)督和分析，通過(guò)相關(guān)智能傳感器對(duì)于產(chǎn)品的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行一定的檢測(cè)，從而判斷產(chǎn)品在該環(huán)節(jié)的加工制造是否達(dá)到相關(guān)的要求。很多由于加工設(shè)備精度問(wèn)題使得產(chǎn)品加工存在著一定的誤差，但是通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析這些誤差背后的規(guī)律，制定科學(xué)合理的誤差插補(bǔ)算法，在加工過(guò)程中對(duì)于這些誤差進(jìn)行一定的補(bǔ)償，從而保障產(chǎn)品每一個(gè)環(huán)節(jié)都能得到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。另外通過(guò)應(yīng)用相關(guān)機(jī)器視覺(jué)的技術(shù)將產(chǎn)品維護(hù)以及檢測(cè)通過(guò)相關(guān)智能算法進(jìn)行判斷，這樣不僅可以有效避免人為誤差，同時(shí)還能提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。目前很多產(chǎn)品加工制造環(huán)節(jié)都可以通過(guò)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行完成，但是在一些產(chǎn)品加工環(huán)節(jié)串聯(lián)過(guò)程中還需要人的參與，然而隨著自主機(jī)器人不斷發(fā)展，未來(lái)這些工作都可以通過(guò)機(jī)器人來(lái)完成，通過(guò)自主導(dǎo)航技術(shù)和三維重建技術(shù)，機(jī)器人可以輕松完成這些工作，那么這樣就可以進(jìn)一步提高產(chǎn)品加工生產(chǎn)效率。

3）節(jié)能降耗。由于環(huán)境問(wèn)題日益突出，節(jié)能降耗已經(jīng)成為一種共識(shí)，我國(guó)政府也在積極倡導(dǎo)各行各業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗。機(jī)械工程的智能化發(fā)展可以提升生產(chǎn)工作過(guò)程中各項(xiàng)資源的使用效率，降低能源消耗，從而實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，這與我國(guó)當(dāng)前的發(fā)展理念高度契合，也是機(jī)械工程領(lǐng)域發(fā)展的重要方向。

2 機(jī)械工程智能化的發(fā)展現(xiàn)狀

在當(dāng)前的社會(huì)中，我國(guó)對(duì)于機(jī)械工程智能化發(fā)展的關(guān)注程度比較高，不僅投入了較大的資金，同時(shí)也會(huì)對(duì)國(guó)外的相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行借鑒以及學(xué)習(xí)，也引進(jìn)了一些科學(xué)有效的先進(jìn)設(shè)備以及先進(jìn)技術(shù)。此外，在我國(guó)很多相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高校中，也紛紛建立了與機(jī)械工程相關(guān)的仿真實(shí)訓(xùn)中心以及智能化研究實(shí)驗(yàn)中心，整體的科研力度在不斷提高。總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)屬于一個(gè)工業(yè)大國(guó)，機(jī)械行業(yè)對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也會(huì)形成至關(guān)重要的影響。近年來(lái)，隨著全球經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的不斷變化，我國(guó)機(jī)械工程領(lǐng)域工作人員的壓力以及工作難度都出現(xiàn)了較大的提高。在這樣的狀態(tài)下，工作人員們?nèi)粝胍訌?qiáng)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，穩(wěn)固行業(yè)的發(fā)展地位，就需要對(duì)傳統(tǒng)的工作方式以及技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，將工業(yè)與機(jī)械行業(yè)的實(shí)際發(fā)展需求進(jìn)行有機(jī)融合，對(duì)內(nèi)部的一些問(wèn)題進(jìn)行處理。雖然當(dāng)前我國(guó)對(duì)機(jī)械工程所進(jìn)行的研究已經(jīng)呈現(xiàn)出了一定的成績(jī)，也取得了大部分的進(jìn)步，但由于起步較晚，研究時(shí)間較短，所以相比于其他發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)仍舊存在著較大的缺陷。例如在應(yīng)用高端機(jī)械設(shè)備時(shí)，技術(shù)無(wú)法形成滿(mǎn)足，在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品加工時(shí)，產(chǎn)品精度無(wú)法得到保障等等，這些問(wèn)題的存在導(dǎo)致我國(guó)機(jī)械工程智能化的發(fā)展受到了嚴(yán)重的制約。

3 工程機(jī)械智能化發(fā)展未來(lái)趨勢(shì)

1）智能化和信息化。隨著工業(yè)4.0的發(fā)展，要求在工業(yè)界需要建立工業(yè)以太網(wǎng)，未來(lái)工業(yè)機(jī)械發(fā)展朝著信息化和智能化發(fā)展，很多操作都是在上層進(jìn)行操作即可，不需要太注重于低層發(fā)展，很多應(yīng)用會(huì)以上位機(jī)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)和監(jiān)控，這種模式和傳統(tǒng)模式相比具有很大優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)工程機(jī)械發(fā)展是以加工制造為主，各項(xiàng)設(shè)計(jì)、加工、維護(hù)以及檢測(cè)主要依靠人的經(jīng)驗(yàn)，工人經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰Υ笮Q定了最終加工精度和加工質(zhì)量。但是隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)被廣泛應(yīng)用機(jī)械制造行業(yè)，使得很多的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)逐步被工業(yè)機(jī)器人和相關(guān)先進(jìn)技術(shù)所代替，這樣就保障了機(jī)械行業(yè)不斷朝著智能化和信息化方向發(fā)展。另外智能化技術(shù)快速發(fā)展使得相關(guān)軟件和硬件技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，智能化硬件出現(xiàn)擺脫了傳統(tǒng)集總線(xiàn)系統(tǒng)弊端，很多信息沒(méi)有必要上傳到終端進(jìn)行分析，然后發(fā)布決策最終到達(dá)末端，但是這種效率及其低下，同時(shí)系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成很大的干擾。但是目前智能化硬件將信息搜集以及決策都集成在裝置上，這樣就保證了決策的及時(shí)性和有效性。隨著5G通信技術(shù)快速發(fā)展，為工業(yè)機(jī)械行業(yè)通信發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，使得設(shè)備通信以及設(shè)備和終端通信速度和效率大大提高，保障信息傳遞高效快速。另外，軟件技術(shù)也獲得了空前發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)為軟件數(shù)據(jù)處理奠定了堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。尤其隨著EDA工具智能化發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真水平越來(lái)越高，新型工業(yè)化產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用的周期不斷被縮短，大大促進(jìn)了工業(yè)化進(jìn)度推進(jìn)。未來(lái)智能化、信息化發(fā)展是工程機(jī)械發(fā)展必然趨勢(shì)。

2）集成化。機(jī)械工程智能化發(fā)展的重要特點(diǎn)之一就是高度的集成化，智能化機(jī)械工程所涉及的不僅僅是一種技術(shù)和設(shè)備，而是需要自動(dòng)化、遠(yuǎn)程編程、信息技術(shù)等多種技術(shù)設(shè)備的協(xié)調(diào)配合。集成化發(fā)展就是實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械工程中所涉及的各項(xiàng)技術(shù)設(shè)備協(xié)調(diào)管理，使各項(xiàng)技術(shù)設(shè)備在協(xié)調(diào)統(tǒng)一的基礎(chǔ)上高效運(yùn)行，從而促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升，此外，集成化的發(fā)展趨勢(shì)也便于實(shí)現(xiàn)智能化管理，可以有效減少人為管理造成的失誤。

3）虛擬化。注重虛擬化和機(jī)群控制的多技術(shù)融合，有利于獲得理想?yún)?shù)，制定出最優(yōu)方案。促進(jìn)工程機(jī)械技術(shù)向智慧化和信息化方向發(fā)展，有利于提高機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率和精準(zhǔn)率。

4）智能化。機(jī)械設(shè)備的智能化技術(shù)本身代表著特殊意義，它意味著機(jī)械可以在一定程度上進(jìn)行自主處理問(wèn)題或信息。智能化技術(shù)的關(guān)鍵對(duì)于信號(hào)和數(shù)據(jù)信息的處理，智能化技術(shù)本身有著一定的分析手段可以對(duì)于信息進(jìn)行分析和加工，而且在工作模式和工作效率上有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在，各個(gè)領(lǐng)域系統(tǒng)都已經(jīng)廣泛采取了智能化處理技術(shù)，這為機(jī)械領(lǐng)域進(jìn)行智能化改革提供了寶貴的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。從目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，智能化技術(shù)必然能夠在機(jī)械領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，在機(jī)械設(shè)備中融入智能化技術(shù)能大幅提高工作效能，發(fā)揮重要的作用，也是未來(lái)的研究方向和發(fā)展方向。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械工程的智能化發(fā)展是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，智能化的發(fā)展可以改變機(jī)械工程領(lǐng)域生產(chǎn)工作的模式，促使機(jī)械工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更好的發(fā)展。雖然我國(guó)在這方面的起步較晚，但是通過(guò)近幾年的發(fā)展，機(jī)械工程領(lǐng)域的智能化水平得到了大幅的提升，未來(lái)必然還會(huì)獲得更大的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介

郝超，男，漢，山東省鄒城市，鄭州大學(xué)。

馮世達(dá)，男，漢，河南省長(zhǎng)垣市，鄭州大學(xué)。

侯彥帥，男，漢，河南省焦作市溫縣，鄭州大學(xué)。