基于人工智能的機械設(shè)計制造及其自動化實踐

李世文 張翔宇 王力強

摘要：人工智能在現(xiàn)代化生產(chǎn)生活中應(yīng)用愈發(fā)廣泛，影響性也越來越突出，在現(xiàn)代化信息技術(shù)快速更新趨勢下，未來人工智能技術(shù)也會隨之不斷優(yōu)化，并應(yīng)用于社會各個領(lǐng)域，尤其是機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域。而機械設(shè)計制造及其自動化相關(guān)工作具備重復(fù)性、高負荷性、高危險性等特性，引進人工智能可有效防止這些特性對相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的阻礙，因此機械設(shè)計制造及其自動化必然會朝向人工智能化方向發(fā)展。據(jù)此，本文主要對基于人工智能的機械設(shè)計制造及其自動化實踐進行了深入探究。

關(guān)鍵詞：人工智能;機械設(shè)計制造;自動化

1? 人工智能概述

人工智能不僅是計算機科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，也是計算機領(lǐng)域的典型性技術(shù)，以其深入了解智能化的本質(zhì)，基于人類思維與意識模擬仿真制作智能機器。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)、仿真技術(shù)、語音識別技術(shù)等都屬于人工智能研究領(lǐng)域，所以人工智能是一項多學(xué)科交叉的綜合性技術(shù)。在人工智能萌芽時期，即計算機技術(shù)階段，計算機技術(shù)剛衍生，只實現(xiàn)了在局部領(lǐng)域的應(yīng)用，尚未實現(xiàn)廣泛普及。在此時期，社會生產(chǎn)方式依舊是手工，人工智能技術(shù)雖已出現(xiàn)，但在日常生產(chǎn)生活中并未有效發(fā)揮作用。在電子信息技術(shù)快速發(fā)展時期，在日常學(xué)習生活工作中網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用隨處可見。人們對于人工智能的了解依舊處于表層，認知程度較淺，此時還未實現(xiàn)在各個領(lǐng)域的深層運用。而隨著人們的精神需求不斷強化，已逐漸意識到了人工智能的重要作用，從而在一定程度上推動了人工智能技術(shù)的發(fā)展。人工智能技術(shù)實現(xiàn)廣泛普及的時期，雖在生產(chǎn)生活中得以普遍應(yīng)用，但技術(shù)尚不成熟[1]。

2? 機械設(shè)計制造及其自動化

機械設(shè)計制造及其自動化基于滿足人們多元化需求，還需具備信息能量轉(zhuǎn)換功能，這時獲取所需信息的必經(jīng)流程。機械設(shè)計及自動化系統(tǒng)從設(shè)計制造到功能整個過程，都始終具備此核心要求，其促使產(chǎn)品與技術(shù)有機融合，構(gòu)成了相對完善的自動化系統(tǒng)。機械自動化系統(tǒng)主要包括兩項相關(guān)內(nèi)容，即機電一體化與機電一體化產(chǎn)品。其中還包括設(shè)計制造功能，如此便可滿足人們的多元化使用需求，且決定其功能的關(guān)鍵在于內(nèi)部有機關(guān)聯(lián)組成的結(jié)構(gòu)。市場上各式各樣的機械產(chǎn)品都具備各自優(yōu)勢特性，在科學(xué)技術(shù)更新發(fā)展趨勢下，機械自動化創(chuàng)新在占據(jù)市場份額與擴大產(chǎn)品占有率層面發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。而科學(xué)技術(shù)投入不斷增加，機械設(shè)備功能也越來越完善。所以，機械設(shè)計制造技術(shù)發(fā)展需以科學(xué)技術(shù)為載體，在既有基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新優(yōu)化[2]。

3? 基于人工智能的機械設(shè)計制造及其自動化實踐分析

3.1 機械設(shè)計中的應(yīng)用

人們通過人工智能設(shè)計體現(xiàn)自身思維與創(chuàng)造能力，在社會逐漸進步趨勢下，現(xiàn)代化設(shè)計理念與傳統(tǒng)設(shè)計理念在不同層面有所分歧。尤其是在現(xiàn)代化機械設(shè)計中，設(shè)計與制造乃至營銷、售后服務(wù)等所有層面，都引進了計算機技術(shù)。據(jù)此可知，傳統(tǒng)設(shè)計模式早已不能滿足現(xiàn)代化社會發(fā)展需要，所以有效解決，機械設(shè)計領(lǐng)域必須根據(jù)實際情況引進人工智能技術(shù)。多元化人工智能技術(shù)可在一定程度上推動機械設(shè)計方式方法趨向于多元化，由于屬于智能系統(tǒng)，在整個設(shè)計中，致力于實現(xiàn)過程自動化，并在最大程度上減少設(shè)計中主觀因素的影響。此外，不同于傳統(tǒng)設(shè)計模式，現(xiàn)代化機械設(shè)計中引進人工智能技術(shù)，具有顯著優(yōu)勢，其既能夠長時間處于工作狀態(tài)，又能夠有效節(jié)約人工時間與成本，還能夠為工作人員提供多樣信息存儲方式，以便于日后查詢學(xué)習。由此可以看出，隨著人工智能的加入，機械設(shè)計領(lǐng)域獲得更多新發(fā)展機遇，且有效突破了傳統(tǒng)設(shè)計局限性。

3.2 機械制造中的應(yīng)用

在機械制造中積極引進人工智能技術(shù)，不僅可提升生產(chǎn)效率與能力，還可有效保障產(chǎn)品質(zhì)量?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)，機械制造過程可以實現(xiàn)自動化控制與處理相關(guān)功能。所以，利用人工智能技術(shù)可更精確化控制機械制造過程，避免受到外界要素與環(huán)境的影響，從而顯著提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。與此同時，人工智能技術(shù)的引進，還可以自動化處理分析與調(diào)整生產(chǎn)過程，以此更大程度上滿足人們對不同產(chǎn)品的個性化需要。此外，人工智能可以通過技術(shù)實現(xiàn)，明確評估設(shè)備故障點，如果在某階段系統(tǒng)出現(xiàn)故障，人工智能技術(shù)便可通過發(fā)揮自身功能，實時檢測分析客觀數(shù)據(jù)信息，以快速準確定位故障，發(fā)現(xiàn)故障原因，以便于工人及時采取措施加以診斷解決[3]。

3.3 信息處理中的應(yīng)用

機械設(shè)計制造及其自動化主要依賴于電子信息的信息傳輸體系實現(xiàn)信息傳送，然而此過程極易發(fā)生各種各樣的問題。尤其是在輸入或輸出海量信息的時候，經(jīng)常會發(fā)生一些不可預(yù)估的錯誤，從而引發(fā)嚴重影響。這主要是由于機械電子系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性與可靠性相對不足，為有效解決此問題，必須在信息處理環(huán)節(jié)切實引進人工智能技術(shù)。由于人工智能技術(shù)可準確全面監(jiān)測信息傳輸過程中電子信息系統(tǒng)的具體狀態(tài)與穩(wěn)定性，所以可有效保障信息輸入或輸出的準確性與可靠性。這樣一來，才能夠更順利地開展信息處理工作，進而為機械設(shè)計制造及其自動化實踐奠定堅實的基礎(chǔ)，發(fā)揮有效的輔助作用。

3.4 故障診斷中的應(yīng)用

機械設(shè)計制造及其自動化整個過程具備一定的復(fù)雜性，且在此過程中需處理計算海量數(shù)據(jù)，即建模與論證過程便需通過大量公式進行計算推導(dǎo)，而此過程如果完全依賴于人工進行計算處理，不僅極易發(fā)生計算失誤，還會耗費更多時間和精力，這會直接影響整個生產(chǎn)過程。因此，需積極引進人工智能技術(shù)，以自動化分類歸納信息，提高計算精確度，從而防止后續(xù)環(huán)節(jié)失誤或故障發(fā)生。與此同時，通過人工智能還能夠?qū)C械故障進行有效評估診斷，先把機械監(jiān)測數(shù)據(jù)信息基于人機界面?zhèn)鬏斢谙到y(tǒng)，然后推理機基于正向推理機制與規(guī)則獲取診斷結(jié)果，提出專家意見，最后基于檢索獲得歷史類似案例，根據(jù)案例計算分析相似度，以實現(xiàn)機械故障診斷。

3.5 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算存儲數(shù)據(jù)

在機械設(shè)計制造及其自動化中人工智能技術(shù)應(yīng)用最具代表性的就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)即通過人類神經(jīng)系統(tǒng)仿真，構(gòu)建的電子信息系統(tǒng)，主要特性在于存儲量較大，能保障數(shù)據(jù)存儲的精確性與安全性。具體來講，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實際上就是通過模擬結(jié)構(gòu)分析局部數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果獲得參與值。就結(jié)構(gòu)角度而言，神經(jīng)元結(jié)構(gòu)具備緊密性與穩(wěn)定性，所以，可促使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)智能化。因此，即使是需要處理海量數(shù)據(jù)信息，神經(jīng)元系統(tǒng)也能夠在一定程度上保障精確性，而在機械設(shè)計制造及其自動化中，涉獵的數(shù)據(jù)信息都能夠基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)加以計算分析與儲存[4-5]。

4? 結(jié)語

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)快速更新發(fā)展趨勢下，社會生產(chǎn)與人們?nèi)粘Ｉ顡?jù)此衍生了巨大變化，生產(chǎn)效率與質(zhì)量不斷提高，生活節(jié)奏逐步加快。在機械設(shè)計制造及其自動化中科學(xué)應(yīng)用人工智能技術(shù)，即在機械設(shè)計、機械制造、信息處理、故障診斷等層面的應(yīng)用，不僅可顯著提升工作效率與水平，還可推動各領(lǐng)域朝向智能化方向發(fā)展。而且從其他角度看，機械設(shè)計制造及其自動化也在很大程度上為人工智能技術(shù)提供了實踐平臺，二者彼此推動與發(fā)展。

參考文獻：

[1]程洪巖.機械設(shè)計制造及自動化發(fā)展方向探究[J].黑龍江科技信息，2016（14）：66.

[2]趙紅杰.基于機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向探究[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，201917（6）：103.

[3]楊明卓.淺談機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展趨勢之人工智能方向[J].福建質(zhì)量管理，2019（16）：136.

[4]榮鴻飛.人工智能在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用研究[J].科學(xué)與信息化，2018（32）：41.

[5]王禹博.人工智能在機械設(shè)計制造及自動化領(lǐng)域的應(yīng)用[J].信息記錄材料，2019，20（8）：79-80.