化工機(jī)械制造行業(yè)的智能化發(fā)展研究

劉紅亮，平 娟

（新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453006）

作為化工企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力決定因素的化工機(jī)械設(shè)備，其性能取決于化工機(jī)械的制造工藝、安裝工藝等[1]。因此，對(duì)于化工企業(yè)而言，化工設(shè)備的選擇對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有很大的影響，特別是制造工藝和安裝工藝，直接影響企業(yè)的工作效率和安全性。

1 化工機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

眾所周知，我國(guó)目前正處于從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的階段，化工機(jī)械制造行業(yè)作為機(jī)械制造行業(yè)的一個(gè)分支，扮演著非常重要的角色[2]。目前，化工機(jī)械制造行業(yè)的大部分企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化技術(shù)在企業(yè)制造過(guò)程中的應(yīng)用，部分企業(yè)正在嘗試智能制造在企業(yè)制造過(guò)程中的應(yīng)用。盡管自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，但這只是制造行業(yè)開(kāi)始邁向數(shù)字化制造的第一步，智能制造才是機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展方向。

從目前國(guó)內(nèi)化工機(jī)械制造行業(yè)的運(yùn)營(yíng)狀況來(lái)看，因?yàn)槠鸩捷^晚，所以化工機(jī)械制造行業(yè)整體發(fā)展緩慢，發(fā)展的速度和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定的差距[3]。西方發(fā)達(dá)國(guó)家在機(jī)械制造的集成化、數(shù)字化以及智能化3個(gè)方面的推廣時(shí)間非常早，因此，西方發(fā)達(dá)國(guó)家目前在智能化普及方面領(lǐng)先于眾多國(guó)內(nèi)化工機(jī)械制造企業(yè)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)大型化工機(jī)械制造企業(yè)已經(jīng)深刻認(rèn)識(shí)到智能化領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿Γ_(kāi)始在智能化技術(shù)方面開(kāi)展研究。從化工機(jī)械制造的產(chǎn)品定制化供應(yīng)、數(shù)字化系統(tǒng)、智能化控制系統(tǒng)開(kāi)始，逐步將智能化技術(shù)在機(jī)械制造過(guò)程中的應(yīng)用當(dāng)成企業(yè)發(fā)展的核心理念[4]。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期到生產(chǎn)過(guò)程中智能化技術(shù)的應(yīng)用，輔以企業(yè)管理以及工業(yè)服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，不僅要向裝備的智能化發(fā)展，還要向生產(chǎn)的智能化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的智能化等進(jìn)行轉(zhuǎn)變，相信不久的將來(lái)，在政府的引導(dǎo)、政策的導(dǎo)向以及龍頭機(jī)械企業(yè)的帶領(lǐng)下，化工機(jī)械制造行業(yè)將會(huì)大力朝著智能制造的方向發(fā)展。

2 智能化制造對(duì)化工機(jī)械制造行業(yè)的影響

隨著智能化技術(shù)在各個(gè)行業(yè)的推廣應(yīng)用，智能制造已經(jīng)成為機(jī)械制造行業(yè)的共識(shí)[5]。在傳統(tǒng)的機(jī)械制造行業(yè)中，化工機(jī)械制造主要還是依靠非智能設(shè)備與人類(lèi)勞動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)。因此，傳統(tǒng)的化工機(jī)械制造企業(yè)無(wú)法實(shí)時(shí)應(yīng)對(duì)來(lái)自不斷發(fā)生變化的原材料以及制造設(shè)備的工作負(fù)荷，從而不能實(shí)時(shí)調(diào)整化工機(jī)械制造的設(shè)備來(lái)適應(yīng)這種變化，最終會(huì)造成人工測(cè)定不精準(zhǔn)以及其他方面的人工誤差，導(dǎo)致化工產(chǎn)品不能滿足實(shí)際的應(yīng)用需求，增加生產(chǎn)產(chǎn)品的成本，造成很大的資源浪費(fèi)，不能達(dá)到節(jié)能減排、綠色制造的目標(biāo)[6]。在這種情況下，很多制造企業(yè)開(kāi)始引進(jìn)智能化設(shè)備來(lái)解決一線生產(chǎn)存在的高能耗問(wèn)題，大量化工機(jī)械制造企業(yè)的實(shí)踐已經(jīng)證實(shí)：智能制造技術(shù)的應(yīng)用可以降低各種能耗。

除了在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)應(yīng)用智能化技術(shù)有明顯的優(yōu)勢(shì)外，在化工機(jī)械制造企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)管理軟件的智能化，不僅能為企業(yè)的管理工作帶來(lái)極大的便利，還可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理目標(biāo)規(guī)范化、數(shù)字化，更有利于管理人員對(duì)企業(yè)運(yùn)作各個(gè)環(huán)節(jié)的了解和把控[7]，通過(guò)數(shù)字化為企業(yè)帶來(lái)巨大紅利，比如產(chǎn)品成品率、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品生產(chǎn)效率等方面的提升。另外，智能化管理軟件的應(yīng)用大大降低了跨區(qū)域企業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理的難度，可以幫助企業(yè)高層人員在最短的時(shí)間內(nèi)掌握設(shè)備資產(chǎn)和利用效率，預(yù)判產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，更加科學(xué)高效地管理機(jī)械制造設(shè)備和人員，提升企業(yè)的綜合實(shí)力[8]。

3 化工機(jī)械制造行業(yè)的智能化發(fā)展

3.1 化工機(jī)械制造行業(yè)的智能制造技術(shù)

智能制造其實(shí)來(lái)源于人工智能的研究，包括智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)，是一種由智能機(jī)器和人類(lèi)專(zhuān)家組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)?；C(jī)械制造行業(yè)可能用到的智能制造技術(shù)較多。首先是新型傳感技術(shù)，主要指具備高傳感靈敏度、精度、可靠性以及環(huán)境適應(yīng)性的傳感技術(shù)和微弱傳感信號(hào)提取技術(shù)，其中，納米聚合物傳感、光纖傳感等屬于采用新原理、新材料以及新工藝的傳感技術(shù)。其次是模塊化嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，不同于傳統(tǒng)的模塊硬件設(shè)計(jì)技術(shù)，采用不同架構(gòu)的模塊化硬件設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了微內(nèi)核操作系統(tǒng)和開(kāi)放系統(tǒng)軟件技術(shù)以及語(yǔ)言和人機(jī)界面技術(shù)的融合統(tǒng)一。再次是先進(jìn)的控制與優(yōu)化技術(shù)，這種基于大數(shù)據(jù)的建模技術(shù)、多層次的性能評(píng)估技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的性能多目標(biāo)優(yōu)化，可以通過(guò)大型復(fù)雜的裝備仿真系統(tǒng)技術(shù)來(lái)模擬電子傳動(dòng)等精密運(yùn)動(dòng)的控制。最后是系統(tǒng)的協(xié)同技術(shù)、故障的診斷和維護(hù)技術(shù)、高可靠性的實(shí)時(shí)通信技術(shù)、嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及基于RFID芯片的識(shí)別技術(shù)等。

3.2 人機(jī)一體化

在智能制造系統(tǒng)中，高素質(zhì)、高智能的人將發(fā)揮更大的作用，機(jī)器智能只有和人的智能真正結(jié)合在一起時(shí)，才能突出人類(lèi)在智能制造系統(tǒng)中的核心地位，而完全以人工智能來(lái)全面取代化工機(jī)械產(chǎn)品制造過(guò)程中的人類(lèi)專(zhuān)家智能是不現(xiàn)實(shí)的。因此，人機(jī)一體化就是在人類(lèi)專(zhuān)家智能的基礎(chǔ)上，通過(guò)智能機(jī)器的配合，充分發(fā)揮人的潛能，使人機(jī)之間能夠表現(xiàn)出一種平等共事、相互理解、相互協(xié)作的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)化工機(jī)械企業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。

3.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，即VR技術(shù)，是一種以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，集信號(hào)處理、動(dòng)畫(huà)技術(shù)、智能推理、預(yù)測(cè)、仿真和多媒體技術(shù)于一體，借助各種音像和傳感裝置，虛擬展示現(xiàn)實(shí)生活中的各種過(guò)程、物件等。因此，在化工機(jī)械制造行業(yè)，可以利用VR技術(shù)來(lái)模擬制造的過(guò)程，同時(shí)也可以模擬未來(lái)要生產(chǎn)的產(chǎn)品，使人獲得如同真實(shí)的感受。特點(diǎn)是可以按照人的意愿進(jìn)行調(diào)整，為制造出真正合適的產(chǎn)品作準(zhǔn)備。因此，這種人機(jī)結(jié)合的新一代智能界面，是智能制造的一個(gè)顯著特征。

3.4 網(wǎng)絡(luò)化分布

智能制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征是個(gè)體制造單元的“自主性”與系統(tǒng)整體的“自組織能力”，基本格局是分布式多自主體智能系統(tǒng)?；谶@一思想，同時(shí)考慮基于互聯(lián)網(wǎng)的全球制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可以提出適用于中小企業(yè)單位的分布式網(wǎng)絡(luò)化集成制造系統(tǒng)的基本構(gòu)架。一方面通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件的智能行為賦予各制造單元自主權(quán)，使其自治獨(dú)立、功能完善；另一方面，通過(guò)智能體之間的相互協(xié)同與彼此合作，賦予系統(tǒng)自組織的能力?；谏鲜鰳?gòu)架，結(jié)合化工機(jī)械制造智能系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)分布式網(wǎng)絡(luò)化原型系統(tǒng)應(yīng)包括系統(tǒng)經(jīng)理、任務(wù)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)者4個(gè)組成部分。

3.5 自主學(xué)習(xí)與維護(hù)

化工機(jī)械智能制造系統(tǒng)能夠在實(shí)踐中不斷地?cái)U(kuò)充知識(shí)庫(kù)，即具有自主學(xué)習(xí)的功能。同時(shí)，在運(yùn)行過(guò)程中也要具備自我診斷故障的能力，并具備對(duì)故障自行排除、自行維護(hù)的能力。這種特征使化工機(jī)械智能制造系統(tǒng)能夠自我優(yōu)化并適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境。

4 結(jié)語(yǔ)

化工機(jī)械制造行業(yè)的智能化發(fā)展道路還很漫長(zhǎng)，企業(yè)還需要結(jié)合自身的特點(diǎn)進(jìn)行摸索，化工機(jī)械行業(yè)的智能制造技術(shù)是一種眾多新技術(shù)的集成體，融合了機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)硬件、軟件、人工智能等許多學(xué)科的知識(shí)，涉及當(dāng)今許多前沿領(lǐng)域的技術(shù)。眾所周知，當(dāng)前社會(huì)已進(jìn)入智能化時(shí)代，不少發(fā)達(dá)國(guó)家都將機(jī)械制造行業(yè)智能化作為技術(shù)發(fā)展的制高點(diǎn)。因此，要結(jié)合化工機(jī)械制造行業(yè)的真實(shí)現(xiàn)狀，積極主動(dòng)地向機(jī)械制造行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。