人工智能技術(shù)在機械設(shè)計制造自動化中的創(chuàng)新應(yīng)用

孫后法

（徐州開放大學(xué)，江蘇 徐州 221000）

0 引言

機械設(shè)計制造自動化作為工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，在先進制造理念、技術(shù)、設(shè)備等方面的支持下，機械設(shè)計制造可以真正契合到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進程中，提高生產(chǎn)制造精度與效率。人工智能技術(shù)的應(yīng)用，則是通過人們思維與智能控制體系的融合，進一步深化機械設(shè)計制造上的安全性、高效性，滿足機械生產(chǎn)制造，為工業(yè)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)[1]。從學(xué)科角度來講，人工智能技術(shù)具有多學(xué)科綜合的屬性，例如科學(xué)、心理學(xué)、控制學(xué)、神經(jīng)學(xué)等，在“人工”與“智能”的融合框架下，內(nèi)部數(shù)據(jù)信息在運行過程中具有一定的邏輯特征，提高數(shù)據(jù)運行精度，保證在數(shù)據(jù)聯(lián)動處理模式下，可更為精準(zhǔn)的闡釋出數(shù)據(jù)信息的運行本質(zhì)，保證系統(tǒng)頂層與操作終端的對接性。本文則是針對人工智能技術(shù)在機械設(shè)計制造自動化中的應(yīng)用進行探討，以供參考。

1 基于人工智能的機械設(shè)計制造自動化運行特點

從技術(shù)角度來看，機械設(shè)計制造相關(guān)功能的實現(xiàn)，是以機械設(shè)計制造工藝及其發(fā)展訴求為主，在多功能操控模式下，對技術(shù)基準(zhǔn)提出更高要求，只有這樣，才可確保技術(shù)應(yīng)用的安全性與持續(xù)性。在人工智能技術(shù)的應(yīng)用下，機械設(shè)計制造自動化運行效率及安全性能得到顯著提升，這也是目前機械設(shè)計制造運行的主要特點。

運行效率方面。人工智能支持下的機械設(shè)計制造工序，可通過智能操控系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的人工操控系統(tǒng)，可最大限度的節(jié)省指令轉(zhuǎn)換及工序切換期間所消耗的時間，且依據(jù)智能操控系統(tǒng)，可自動依據(jù)數(shù)據(jù)信息的傳輸模式設(shè)定出具有預(yù)期性、規(guī)劃性的數(shù)據(jù)指令，且此類指令優(yōu)化是全過程落實到整個操控系統(tǒng)中的，科學(xué)性的降低資源配置率，提高實際操控精度[2]。此外，從機械設(shè)備的外界操縱環(huán)境來講，機械設(shè)備的運行及操作，無需經(jīng)過校對與細(xì)則了解，便可通過智能化調(diào)控，將人工智能技術(shù)與自動化操控系統(tǒng)進行整合，按照內(nèi)部指令，完成相對應(yīng)的信息傳輸及操控，規(guī)避其它數(shù)據(jù)信息傳輸過程中的冗余性問題，提高機械設(shè)備的自動化運行效率。

安全性方面。機械設(shè)備在運行過程中是按照內(nèi)部指令的下達(dá)，完整中央操控系統(tǒng)與終端部件之間的有效對接，但是受到加工環(huán)境、設(shè)備部件穩(wěn)定性、人工操控等方面的影響，將造成機械設(shè)備運行過程中產(chǎn)生數(shù)據(jù)碰撞問題，進而產(chǎn)生運行風(fēng)險的嚴(yán)重現(xiàn)象。人工智能技術(shù)的支撐下，可以通過機械設(shè)備內(nèi)部操控系統(tǒng)組建出更為完整的數(shù)據(jù)運行框架，最大限度脫離傳統(tǒng)人工操控的范疇，保證每一類數(shù)據(jù)指令的下達(dá)，可直接作用于終端操控機構(gòu)中，進而降低因為人員誤操作所帶來的誤差影響，提高機械設(shè)備運行的安全性。除此之外，人工智能技術(shù)可建設(shè)具有關(guān)聯(lián)特征的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合專家系統(tǒng)，實時監(jiān)測當(dāng)前機械設(shè)計制造中存在的隱性問題，并制定出補救方案，保證整個操控系統(tǒng)運行的可持續(xù)性及可靠性。

2 人工智能技術(shù)在機械設(shè)計制造自動化中的創(chuàng)新應(yīng)用

2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

基于人工智能技術(shù)實現(xiàn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是以人類思維及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為主體，建設(shè)出具有全域化、網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字模型，然后通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間節(jié)點的關(guān)聯(lián)性，對具有復(fù)雜特征的數(shù)據(jù)信息進行處理。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理手段相比，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制下的數(shù)據(jù)體系具備更為完整的邏輯性，可對內(nèi)部系統(tǒng)運行提供數(shù)據(jù)支撐，提高系統(tǒng)運行質(zhì)量。

在機械設(shè)計制造自動化運行體系中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用及實現(xiàn)大致可歸納為下列三點：

通過對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的運行節(jié)點為主導(dǎo)，建設(shè)出神經(jīng)元的數(shù)據(jù)模型，這樣在數(shù)據(jù)及神經(jīng)元的聯(lián)動處理下，可保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運行中的數(shù)據(jù)傳輸效率及質(zhì)量，滿足機械設(shè)備的精細(xì)化操控需求[3]。

第二，依托于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的動態(tài)化、實時化處理，保證數(shù)據(jù)在對接過程中的精準(zhǔn)性，達(dá)到操控頂層與底層的數(shù)據(jù)共通、指令對接等。

第三，依托于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的神經(jīng)元節(jié)點的反射特性，可以對機械設(shè)備運行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進行精準(zhǔn)化提取，進而查證出在不同數(shù)據(jù)操控視域下，機械設(shè)備指令輸入與輸出是否存在隱患問題。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)，可確保機械設(shè)計制造過程中，每一項數(shù)據(jù)采集的規(guī)范性，進而為后續(xù)指令的下達(dá)提供數(shù)據(jù)支撐，滿足機械設(shè)計制造的多元化操控訴求。

2.2 模糊控制理論的應(yīng)用

模糊控制理論可以看成是“人工”+“智能”的實現(xiàn)載體，針對數(shù)據(jù)信息進行模糊控制，可以最大限度模仿人類思維對當(dāng)前操控中存在的問題及預(yù)期規(guī)劃路徑進行解析，提高系統(tǒng)運行精度?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的模糊控制理論運行原理，是針對系統(tǒng)復(fù)雜化、專業(yè)化運行模式采取的語言分析與轉(zhuǎn)換，令系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的自然語言可以轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C系統(tǒng)可識別的算法語言，這對于系統(tǒng)內(nèi)部的知識庫可以真正建設(shè)出具有語言變量的非線性、時變性的描述功能，保證內(nèi)部系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)可維系在系統(tǒng)的容錯性、魯棒性范疇之內(nèi)。在實際運行過程中，通過模糊控制理論可保證機械設(shè)計制造過程中產(chǎn)生的一系列數(shù)據(jù)信息不再局限于固有的數(shù)據(jù)傳輸框架之上，而是通過系統(tǒng)運行過程中的自然語言范疇，對系統(tǒng)運行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行多方位分析，輔助決策單元的運行，提高機械設(shè)備及自動化系統(tǒng)運行的可靠性。

2.3 故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

機械設(shè)計制造自動化體系在實際運行過程中，由于長時間高負(fù)荷的運行，將令機械設(shè)備組件面臨著持續(xù)性損耗的問題，一旦磨損值超出組件固有的承受指標(biāo)時，將造成機械設(shè)備無法運行，降低企業(yè)的運營收益。故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用，則是全過程作用于機械設(shè)計制造中的，通過故障診斷系統(tǒng)與機械設(shè)備數(shù)據(jù)系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，以數(shù)據(jù)信息監(jiān)測為核心，可以更為真實的反映出設(shè)備當(dāng)前的運行工況，及時依據(jù)系統(tǒng)查找出系統(tǒng)運行存在的安全隱患，為監(jiān)測與運維工作的開展提供數(shù)據(jù)支撐[4]。在實際應(yīng)用過程中，故障診斷系統(tǒng)主要是由內(nèi)部診斷數(shù)據(jù)庫為基準(zhǔn)，在內(nèi)部診斷數(shù)據(jù)庫中的各類機械故障指標(biāo)的對比下，監(jiān)測出機械設(shè)備在當(dāng)前運行工況下，是否存在相對應(yīng)的故障信息，如果運行信息與故障類型信息相匹配的話，則將自動觸發(fā)報警系統(tǒng)，令工作人員了解到系統(tǒng)運行中存在的故障。此外，故障診斷系統(tǒng)與專家系統(tǒng)的聯(lián)合應(yīng)用，可令系統(tǒng)在實現(xiàn)相關(guān)操作時，自動對數(shù)字故障進行識別與處理，此過程可以迅速修復(fù)故障，無需工作人員參與。

2.4 自主識別系統(tǒng)的應(yīng)用

人工智能技術(shù)的實現(xiàn)需要搭載系統(tǒng)及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，才可將人工智能技術(shù)進行實體化表達(dá)，基于人工智能技術(shù)的自主識別系統(tǒng)在具體驅(qū)動過程中，也需要搭載傳感器設(shè)備，實時將機械設(shè)計制造自動化運行過程中的反饋信息進行采集與分析，通過采集信息與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫信息基準(zhǔn)之間的比對，可以識別出當(dāng)前系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的異常問題。此外，自動識別系統(tǒng)還可通過超聲波、無損檢測等技術(shù)對機械設(shè)備運行工況進行分析，從多個方面識別出系統(tǒng)及系統(tǒng)存在的問題，為整個運維工作的開展奠定堅實基礎(chǔ)。

3 人工智能機械設(shè)計制造自動化的發(fā)展方向

從技術(shù)更新角度來看，人工智能技術(shù)正處于研發(fā)與應(yīng)用的過渡階段，其在不同階段對于機械設(shè)計制造自動化所產(chǎn)生的支撐效果具有差異性，且伴隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃下，人工智能機械操控模式也必須遵循技術(shù)、工藝、市場的客觀發(fā)展規(guī)律，才可最大限度提高我國機械工藝的制造水平。為此，在后續(xù)發(fā)展過程中，必須以下列方向為主，才可全面化提高機械設(shè)計制造質(zhì)量，提高我國在國際工業(yè)產(chǎn)業(yè)中的競爭力。

第一，虛擬化方向。基于人工智能技術(shù)的虛擬化體系，將整個操控體系獨立在機械運行模式之外，進而確保前期設(shè)計與中期制造中的獨立性，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，達(dá)到節(jié)約資源的效用。

第二，網(wǎng)絡(luò)化方向。計算機網(wǎng)絡(luò)與智能生產(chǎn)的結(jié)合，可以真正實現(xiàn)以技術(shù)為驅(qū)動的制造體系[5]。為進一步深化人工智能技術(shù)的應(yīng)用，則必須拓展機械設(shè)計制造的網(wǎng)絡(luò)化功能，通過提高網(wǎng)絡(luò)化程度，從技術(shù)、管理、運維等方面，打造出一體化的操控體系，滿足機械設(shè)計制造的智能化運行訴求。

4 結(jié)語

綜上所述，人工智能技術(shù)支持下的機械設(shè)計制造，儼然成為科學(xué)技術(shù)驅(qū)動下的一種必然發(fā)展方向，真正實現(xiàn)以數(shù)據(jù)信息為核心的多元化操控功能，保證各項操控指令下達(dá)及執(zhí)行的精準(zhǔn)性。從技術(shù)具體實現(xiàn)角度而言，機械設(shè)計及制造自動化功能是依據(jù)數(shù)據(jù)信息在控制系統(tǒng)中的自動化、智能化運行，實現(xiàn)數(shù)字信號、數(shù)據(jù)信息之間的轉(zhuǎn)換，機械設(shè)備在現(xiàn)場操作過程中，可通過集成系統(tǒng)對繁雜的指令信息予以羅列、傳輸?shù)?，真正實現(xiàn)一體化操控，滿足系統(tǒng)的多元化運行訴求。為此，在實際拓展過程中，必須加強對先進科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用及管理，結(jié)合工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，打造出技術(shù)化與專業(yè)化相結(jié)合的發(fā)展體系，提高機械生產(chǎn)制造水平，加速我國機械制造產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)精度，滿足高質(zhì)量、高速率的發(fā)展訴求。