人工智能在機(jī)械制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用分析

丁樞新

（山東壽光巨能特鋼有限公司，山東 壽光 262700）

0 引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，制造行業(yè)在其中發(fā)揮了很重要的推動(dòng)作用，可以說(shuō)制造業(yè)發(fā)展水平的高與低會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)帶來(lái)較大的影響。特別是最近幾年，信息化技術(shù)高速發(fā)展，智能化、自動(dòng)化成為當(dāng)今社會(huì)非常熱鬧的話(huà)題，將人工智能融入到機(jī)械制造中，帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展步伐，促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)不斷升級(jí)與轉(zhuǎn)型，在優(yōu)化中將自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)突出，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)前人工智能已經(jīng)覆蓋了各行各業(yè)，作為前沿技術(shù)其應(yīng)用的范圍也越來(lái)越廣，但是機(jī)械制造所涉及到的環(huán)節(jié)非常復(fù)雜多變，新技術(shù)的融入依然需要不斷磨合，怎樣將人工智能作用充分利用，推動(dòng)制造業(yè)水平以及質(zhì)量的提高，成為了當(dāng)前此行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。本次通過(guò)對(duì)人工智能在機(jī)械制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，從不同層面的應(yīng)用情況闡述，進(jìn)而揭示人工智能對(duì)于制造業(yè)發(fā)展中所產(chǎn)生的積極影響[1]。

1 人工智能在機(jī)械制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 提高生產(chǎn)安全水平

機(jī)械制造企業(yè)會(huì)涉及到很多設(shè)備，而此時(shí)安全生產(chǎn)便成為了重點(diǎn)，所以要給予高度重視。如果出現(xiàn)安全問(wèn)題不但會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)對(duì)人員生命造成威脅。事故發(fā)生的主要因素是機(jī)械技術(shù)問(wèn)題，再加上操作中安全意識(shí)的缺乏，自我防護(hù)未做到位，操作不當(dāng)?shù)榷紭O易引發(fā)安全問(wèn)題。所以機(jī)械制造中自動(dòng)化技術(shù)融入實(shí)現(xiàn)了無(wú)人操作，將人員操作失誤風(fēng)險(xiǎn)降低。同時(shí)機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)較為全面且完善，能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)運(yùn)行情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障可以及時(shí)控制，使生產(chǎn)安全系數(shù)提高。一直以來(lái)機(jī)械制造企業(yè)都將安全第一作為核心，進(jìn)而開(kāi)展生產(chǎn)活動(dòng)，而自動(dòng)化無(wú)需人員操縱，就能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制，安全性提高的同時(shí)，事故發(fā)生幾率降低。

1.2 提升生產(chǎn)速度

對(duì)于機(jī)械制造企業(yè)而言，生產(chǎn)環(huán)節(jié)會(huì)涉及到諸多復(fù)雜的系統(tǒng)，操作流程多，要求每個(gè)工作人員都要配合密切，若有不規(guī)范的操作行為，極易影響到生產(chǎn)效率。而自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，使得生產(chǎn)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單化，生產(chǎn)高效率，減少了由于人為因素而造成的意外事故。機(jī)械制造以及自動(dòng)化設(shè)計(jì)合理，優(yōu)化了生產(chǎn)系統(tǒng)，確保產(chǎn)品質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)相和，經(jīng)濟(jì)價(jià)值增加。企業(yè)發(fā)展最終目的就是實(shí)現(xiàn)效益的最大化，這與生產(chǎn)效率緊密相聯(lián)，如果提高了生產(chǎn)效率，那么便會(huì)增加產(chǎn)量，提高效益。比如雙十一購(gòu)物節(jié)，對(duì)于物流效率提出高要求，而自動(dòng)化可以在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)包裹的分揀，確保了效率的同時(shí)，精準(zhǔn)度更高。機(jī)械自動(dòng)化將人力取替，其在生產(chǎn)效率方面的優(yōu)勢(shì)更加突出。

1.3 改善檢修效果

社會(huì)快速發(fā)展，客戶(hù)需求多樣化、個(gè)性化，這對(duì)于生產(chǎn)系統(tǒng)而言要求也越來(lái)越高。機(jī)械制造及其自動(dòng)化根據(jù)客戶(hù)需求，優(yōu)化設(shè)備，確保產(chǎn)品更加符合客戶(hù)需求。特別是在檢測(cè)產(chǎn)品中成效較為突出，能夠快速檢測(cè)出質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)而采取有產(chǎn)措施，保證了質(zhì)量。對(duì)于企業(yè)而言，質(zhì)量是制勝的法寶，若質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，客戶(hù)便會(huì)流失，經(jīng)濟(jì)損失難以估量。機(jī)械制造及其自動(dòng)化功能齊全，能夠使多種產(chǎn)品生產(chǎn)需求得到滿(mǎn)足，進(jìn)而使客戶(hù)更加滿(mǎn)意，抓住機(jī)遇，搶占市場(chǎng)。如果系統(tǒng)存在故障，其會(huì)自動(dòng)化進(jìn)行保護(hù)，停轉(zhuǎn)故障設(shè)備，不僅將損失降到最低，而且避免出現(xiàn)人員傷亡。自動(dòng)化能夠?qū)崟r(shí)全面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，快速查找故障部位，在分析過(guò)程中找原因，找方法，減少損失，能夠確保較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)生產(chǎn)[2]。

2 人工智能在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

社會(huì)快速發(fā)展，時(shí)代的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的機(jī)械制造理念已經(jīng)難滿(mǎn)足當(dāng)前生產(chǎn)的多樣化需求。當(dāng)前很多機(jī)械制造企業(yè)將先進(jìn)設(shè)施設(shè)備引進(jìn)，不斷是設(shè)計(jì)方面，還是制造與營(yíng)銷(xiāo)方面都發(fā)生了較變化，而傳統(tǒng)的理念必然會(huì)被現(xiàn)代化創(chuàng)新理念所代替。為此機(jī)械制造企業(yè)要以實(shí)際情況為重要的依據(jù)，借助人工智能技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)機(jī)械制造逐漸向著多樣化發(fā)展。由于其屬于新興智能系統(tǒng)，所以應(yīng)用時(shí)應(yīng)該涵蓋于整個(gè)制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)，全過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，將設(shè)計(jì)中因主觀意識(shí)而造成的影響降到最低?，F(xiàn)代機(jī)械制造中人工智能技術(shù)的應(yīng)用和傳統(tǒng)模式對(duì)比，前者優(yōu)勢(shì)更加突出，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)間斷長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)性的工作，而且將人工成本降低，同時(shí)使得工作人員信息存儲(chǔ)方法更國(guó)多樣化，以便于更好的進(jìn)行學(xué)習(xí)與信息的查詢(xún)。當(dāng)前我國(guó)很多汽車(chē)、飛機(jī)等制造企業(yè)開(kāi)始將人工智能技術(shù)引入，那些全部都要?jiǎng)?chuàng)造創(chuàng)新的機(jī)械設(shè)施設(shè)備零部件，在設(shè)計(jì)的時(shí)候由系統(tǒng)完成，不會(huì)再受到設(shè)計(jì)師思維約束的影響?？偠灾?，人工智能的引入，機(jī)械制造企業(yè)發(fā)展機(jī)遇會(huì)更多，有產(chǎn)的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的缺陷。

3 人工智能在機(jī)械制造中的應(yīng)用

當(dāng)前人工智能在機(jī)械制造中應(yīng)用也非常廣泛，不但可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高，而且所生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量也較高。如果站在人工智能角度，機(jī)械制造中可以借助其強(qiáng)大的功能性，進(jìn)行自動(dòng)化的處理與相應(yīng)的控制，不僅可以確保制造中精準(zhǔn)度提高，而且減少了外界環(huán)境造成的不必要干擾，使生產(chǎn)水平得到了大幅度提升，產(chǎn)品質(zhì)量得到了保證。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)用人工智能可以實(shí)現(xiàn)智能化的處理與調(diào)整，充分考慮到當(dāng)前市場(chǎng)中多樣化的需求，滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品個(gè)性化的要求。在機(jī)械制造中，機(jī)器人、機(jī)械手應(yīng)用較為普遍，其中人工智能在其中發(fā)揮了重要的作用，使最初的機(jī)械化逐漸向智能化轉(zhuǎn)變。機(jī)械制造中人工智能的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人效率的增強(qiáng)，將大量人工操作代替，多線(xiàn)任務(wù)都是由機(jī)器人來(lái)完成，所具備的多項(xiàng)功能性是人工無(wú)法取代的[3]。

4 人工智能在機(jī)械制造信息處理中的應(yīng)用

在機(jī)械制造及其自動(dòng)化中，關(guān)于信息的有效傳遞主要是借助電子信息傳輸系統(tǒng)，但是傳輸中也并非是毫無(wú)漏洞的，特別是在多樣化信息傳輸中，極易存在較為嚴(yán)重的問(wèn)題，主要是由于機(jī)械電子系統(tǒng)本身就有缺陷，不穩(wěn)定性因素較多，所以將人工智能融入到信息處理環(huán)節(jié)，充分利用先進(jìn)技術(shù)的精準(zhǔn)度特點(diǎn)對(duì)信息傳輸進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，確保電子信息系統(tǒng)能夠安全動(dòng)作，使信息的輸入與輸出更加精準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)信息高效處理，為后續(xù)機(jī)械制造及其自動(dòng)化更好的運(yùn)行提供保障，奠定基礎(chǔ)。

5 人工智能在機(jī)械制造故障診斷中的應(yīng)用

機(jī)械制造及其自動(dòng)化涉及到的環(huán)節(jié)非常多，而且復(fù)雜多變，計(jì)算流程繁瑣，比如建模以及論證中，會(huì)包含著諸多細(xì)小的計(jì)算公式，同時(shí)還會(huì)涉及到一些推理及原則，如果僅僅依靠人工進(jìn)行計(jì)算，不僅工作量較大，而且極易出錯(cuò)，投入的精力以及時(shí)間較多，也未必能夠達(dá)到預(yù)期的效果，反而會(huì)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程造成影響。所以，將人工智能應(yīng)用到機(jī)械制造故障診斷中，能夠?qū)⒑Ａ康男畔⑦M(jìn)行自動(dòng)收集、整理以及歸類(lèi)，確保計(jì)算的結(jié)果更加精準(zhǔn)，避免故障頻繁發(fā)生。另外，機(jī)械故障診斷的時(shí)候應(yīng)用人工智能，可通過(guò)人機(jī)界面監(jiān)測(cè)機(jī)械數(shù)據(jù)的傳輸情況，然后由推理機(jī)采用正向推理規(guī)則、機(jī)制將診斷結(jié)果展示出來(lái)，同時(shí)系統(tǒng)還能夠給予具備較為專(zhuān)業(yè)的建議。以上操作完成以后針對(duì)原來(lái)相似案例進(jìn)行快速檢索，以案例為基礎(chǔ)，準(zhǔn)確的計(jì)算出相似度，對(duì)機(jī)械故障完成正確診斷。每一年全球范圍內(nèi)都會(huì)有很多企業(yè)因?yàn)楣收显蚨斐赏．a(chǎn)，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失是龐大的，所以機(jī)械制造企業(yè)在日常生產(chǎn)中已經(jīng)開(kāi)始重視人工智能的應(yīng)用，對(duì)一些潛在故障設(shè)計(jì)了相應(yīng)的預(yù)警體系，同時(shí)會(huì)對(duì)機(jī)械使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，以此為依據(jù)，確保制定的維護(hù)計(jì)劃更具科學(xué)性、合理性。例如美國(guó)海軍在1967年的時(shí)候就在故障診斷技術(shù)方面有了較為顯著的成果，在戰(zhàn)斗機(jī)、軍艦等大型軍事設(shè)備中應(yīng)用了故障診斷系統(tǒng)；而我國(guó)也此方面也進(jìn)行了深入的研究，2006年上海交大研發(fā)了中小型收割機(jī)智能化系統(tǒng)，2013年清華研發(fā)了鍋爐故障診斷設(shè)備，同年，華中理工也研發(fā)出了汽輪故障檢測(cè)智能化的系統(tǒng)。

6 運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)計(jì)算和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

機(jī)械制造及其自動(dòng)化中，人工智能應(yīng)用最為突出的優(yōu)勢(shì)便是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其構(gòu)建的電子信息系統(tǒng)主要模仿的是人類(lèi)神經(jīng)系統(tǒng)，最大的特點(diǎn)便是龐大的存儲(chǔ)功能，同時(shí)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較高。總而言之，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)用的是模擬結(jié)構(gòu)法對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析，然后將分析后獲得的結(jié)果完成參與值的計(jì)算。如果站在結(jié)構(gòu)層面而言，由于神經(jīng)元結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，而且密實(shí)，使得系統(tǒng)智能水平提高，所以即使對(duì)一些大量數(shù)據(jù)以及信息進(jìn)行處理，此系統(tǒng)仍然能夠?qū)?zhǔn)確性?xún)?yōu)勢(shì)突出。在機(jī)械制造及其自動(dòng)化中涉及到的所有數(shù)據(jù)都可以通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)存與計(jì)算。目前日本以及瑞士在此方面的應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，在不斷研究與優(yōu)化中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)有效結(jié)合，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能更加完善，電加工智能系統(tǒng)龐大的組織功能也越來(lái)越優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了電加工技術(shù)智能化發(fā)展，其智能化水平與人的智力非常接近，形成了既安全又高效加工智能化綜合性質(zhì)的體系。

7 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的速度非?？欤圃煨袠I(yè)在其中發(fā)揮了非常重要的促進(jìn)作用。在社會(huì)快速發(fā)展進(jìn)程中，機(jī)械制造及其自動(dòng)化面臨著較大的挑戰(zhàn)，要想得到長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展就要緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，充分利用人工智能技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在不斷創(chuàng)新中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，積極迎接挑戰(zhàn)，借助人工智能等一些先進(jìn)的技術(shù)，尋求更好的發(fā)展路徑，一方面實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造行業(yè)盡快升級(jí)與轉(zhuǎn)型，另一方面也能夠?yàn)槲覈?guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)再創(chuàng)新高[4]。