人工智能在機械自動化中的運用

努麗亞·艾拉木江

（阿克蘇地區(qū)庫車中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇地區(qū)庫車市 842000）

人工智能在機械自動化領(lǐng)域應(yīng)用屬性的顯現(xiàn)，主要是基于我國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級背景下，機械制造業(yè)的技術(shù)升級改革運動。倡導(dǎo)通過在機械自動化過程中融入人工智能技術(shù)，來促使機械自動化可以更好的與電子技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)實現(xiàn)功能與知識方面深度融合，使機械自動化系統(tǒng)中一些容易出現(xiàn)的故障性問題得到更好的改善，降低機械自動化故障的發(fā)生率，促進(jìn)機械生產(chǎn)效率的提升。

1 相關(guān)概述

1.1 人工智能

人工智能英文簡稱AI，又稱作機器智能、智械。指的是在對計算機程序進(jìn)行不斷模擬開發(fā)的基礎(chǔ)上，通過功能的延伸，使機器在邏輯思維、行為方式上表現(xiàn)出人類所具有的智慧?；谌斯ぶ悄苣繕?biāo)要求，其研究領(lǐng)域已經(jīng)從計算機科學(xué)拓展到了心理學(xué)、語言學(xué)、哲學(xué)、生物學(xué)、等學(xué)科領(lǐng)域。在人工智能強大的機器學(xué)習(xí)作用下，一些繁雜而困難的工作可以由人工智能替代人力，這樣不僅可以大大減輕人力工作負(fù)擔(dān)，更有助于工作效率的提升。在倡導(dǎo)以計算機技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新時代背景下，人工智能作為一門新興技術(shù)形式，憑借自身強大的功能優(yōu)勢，已經(jīng)成為了如今互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的熱點話題，是引領(lǐng)社會信息化升級發(fā)展的潮流所在。

1.2 機械自動化

自動化即在無人干預(yù)的狀態(tài)下，機器裝置依然可以按照預(yù)定的指令，進(jìn)行自動化操控。機械自動化是在自動化的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，指的是機器裝置以機械的形式來呈現(xiàn)出自動化控制。作為自動化的一個重要分支，機械自動化概念的提出，將機械生產(chǎn)從人工操控提升到了一個更高的層次，可以在自動化控制系統(tǒng)的作用下，實現(xiàn)機械的無人操控?？勺畲蟪潭冉档蛣趧訌姸?，實現(xiàn)機械生產(chǎn)效率的提升。如今在產(chǎn)業(yè)升級的助力下，機械自動化已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在了工業(yè)制造、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品設(shè)計等多個方面，并結(jié)合電氣工程、電子技術(shù)實現(xiàn)了功能上的拓展。

2 智能型機械自動化的顯著優(yōu)勢

智能型機械自動化是在社會經(jīng)濟(jì)、科技迅猛發(fā)展背景下應(yīng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的迫切需求而逐漸產(chǎn)生和發(fā)展起來的，是時代發(fā)展的結(jié)果，代表了如今機械制造領(lǐng)域最前沿科技成果。在傳統(tǒng)的機械自動化基礎(chǔ)上，加入人工智能的強大輔助效用，能夠有效彌補傳統(tǒng)機械自動化技術(shù)上的一些缺陷和弊端，使操作人員能夠在一系列計算機固定程序的作用下，對機械發(fā)送運行指令，進(jìn)而確保機械能夠充分按照操作人員要求進(jìn)行運轉(zhuǎn)。具體而言，相比較傳統(tǒng)機械自動化，智能型機械自動化在實踐中所顯現(xiàn)出來的主要優(yōu)勢有以下幾點：

2.1 有助于解放生產(chǎn)力，實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升

機械自動化與互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化、信息化、智能化等先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，能夠在技術(shù)優(yōu)勢的作用下賦予機械自動化更為強大的生產(chǎn)力。不僅能夠依托機械各部件智能單元作用的發(fā)揮，保障機械可以按照相關(guān)規(guī)定自動運行，降低由人為不良操作產(chǎn)生的各種失誤情況的發(fā)生，實現(xiàn)機械生產(chǎn)效率的提高。此外，智能化技術(shù)的加入還可以使機械可以完成一些復(fù)雜性、危險性較高的操作，進(jìn)而完全替代人工，切實保障生產(chǎn)人員的生命安全。

2.2 擁有高度的集成性

智能型機械自動化之所以擁有顯著的功能優(yōu)勢，是由于其結(jié)構(gòu)由眾多擁有多種自動化優(yōu)勢的電氣設(shè)備組合而成，在這些設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢的集成作用下，智能型機械自動化才可以按照預(yù)先程序設(shè)定完成相應(yīng)的工作。與此同時，高度集成性特征的存在，也為智能型機械自動化后期部件整合、系統(tǒng)升級等奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2.3 擁有較強的適應(yīng)力

相比較而言，智能型機械擁有以往任何一種機械都不具備的自適應(yīng)能力。在生產(chǎn)實踐過程中，可依托自身配置的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、計算機智能系統(tǒng)以及系統(tǒng)配置的大數(shù)據(jù)庫，對工作環(huán)境、對象等相關(guān)信息進(jìn)行智能化記錄、采集，在對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行集中化分析、處理的基礎(chǔ)上，形成系統(tǒng)反饋機制，由此來反作用于機械本身，使其能夠?qū)崿F(xiàn)潛在新功能的不斷挖掘。從而促使機械可以在最短的時間內(nèi)，融入到工業(yè)制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、服務(wù)業(yè)等社會各領(lǐng)域當(dāng)中。

3 我國智能型機械自動化發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 主要成績

近年來受我國科技制造業(yè)迅猛發(fā)展的影響，我國機械自動化發(fā)展程度日益加深。與以往相比，我國人工智能與機械自動化融合程度不斷加深，智能型機械自動化發(fā)展水平已經(jīng)上升到了一個新的臺階。從技術(shù)層面來看，為追趕世界制造業(yè)發(fā)展的腳步，我國一些企業(yè)在近年來，不斷加大技術(shù)攻堅力度，突破了伺服電機、伺服控制、減速機等核心零部件技術(shù)難題。這為核心零部件生產(chǎn)、應(yīng)用的國產(chǎn)化奠定了堅實的基礎(chǔ)，使我國的機械自動化開始脫離對國外核心技術(shù)的依賴；從產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建角度來看，如今隨著我國智能型機械自動化需求市場的逐漸擴大化，人工智能機械設(shè)備下游需求商為滿足自身迅速膨脹的采購規(guī)模，開始向智能機械自動化設(shè)備生產(chǎn)商轉(zhuǎn)型。而智能型機械自動化設(shè)備龍頭企業(yè)則將自身發(fā)展的重點放在了新技術(shù)的研發(fā)方面。由此我國已經(jīng)基本形成了由零部件企業(yè)、系統(tǒng)集成商、本體制造企業(yè)所共同組成的一個完整產(chǎn)業(yè)鏈。

3.2 存在的不足

雖然目前我國在智能型機械自動化領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著的成績，逐漸向著國際化水平靠近，成為了國際公認(rèn)的機械制造大國。但受各方面現(xiàn)實影響，我國在許多方面仍存在一定的發(fā)展空間，相比較英美等智能型機械自動化制造強國而言，未來要走的路還很長?？v觀我國當(dāng)前在智能型機械自動化發(fā)展綜合情況來講，現(xiàn)階段存在的顯著性問題主要可以歸結(jié)為以下幾點：

（1）智能型機械自動化管理技術(shù)缺乏充足的實踐經(jīng)驗，在各方的共同努力下雖然已經(jīng)形成了一套完整的技術(shù)管理體系，但這些內(nèi)容多存在于理論層面，未能夠在市場上得以廣泛普及和推廣。這不僅不利于智能型機械自動化規(guī)范化發(fā)展，更難以為技術(shù)管理理論的更新、調(diào)整提供充足的空間

（2）智能型機械自動化在協(xié)調(diào)性方面的發(fā)展顯現(xiàn)出了薄弱性的一面。雖然在人工智能技術(shù)的作用下，機械自動化擁有了顯著的環(huán)境適應(yīng)能力，能夠被很好的應(yīng)用于多種作業(yè)場景當(dāng)中。但基于工業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜性，不同場景中往往會涉及到多種機械設(shè)備，需要在這些機械設(shè)備的綜合協(xié)調(diào)之下來共同完成生產(chǎn)作業(yè)工作。但從以往的實踐來看，我國的智能型機械設(shè)備在協(xié)調(diào)作業(yè)方面表現(xiàn)較差，不能按照生產(chǎn)計劃進(jìn)行協(xié)調(diào)、支持作業(yè)。此種情況的存在，不僅會導(dǎo)致生產(chǎn)工期的延長，還會因機械之間協(xié)調(diào)低效而導(dǎo)致生產(chǎn)作業(yè)成本的增加，最終違背了智能型機械自動化產(chǎn)生發(fā)展的最終目的。

（3）對于智能型機械自動化的生產(chǎn)加工，目前仍然缺少一套全面、詳細(xì)的智能監(jiān)管系統(tǒng)，大多數(shù)企業(yè)仍然通過人力監(jiān)管作用的發(fā)揮，來對其生產(chǎn)加工進(jìn)行監(jiān)督管控。殊不知智能型機械自動化涉及到了復(fù)雜的機械元件以及運行系統(tǒng)，這些都是人力無法有效掌控的，長此以往只會大大增加智能型機械自動化設(shè)備生產(chǎn)問題的發(fā)生，導(dǎo)致其系統(tǒng)漏洞的存在。這些對設(shè)備使用壽命的延長都是極為不利的。

4 人工智能在機械自動化中的運用

4.1 人工智能在機械自動化中效能的發(fā)揮

伴隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，當(dāng)前基于機械自動化轉(zhuǎn)型發(fā)展的迫切需要，人工智能已經(jīng)被廣泛運用到了機械的設(shè)計、制造、信息處理、故障診斷等過程當(dāng)中，人工智能效用的發(fā)揮，極大的促進(jìn)了機械自動化功能的提升。具體來講，人工智能在機械自動化中效能的發(fā)揮主要體現(xiàn)在以下幾點：

（1）人工智能在機械自動化設(shè)計中的運用。時代的巨變，使得傳統(tǒng)的機械設(shè)計理念不再適用于當(dāng)今行業(yè)需求。人工智能技術(shù)的采用，賦予了機械設(shè)計多元化發(fā)展的可能。使原本依靠人力操控的機械自動化，能夠在智能系統(tǒng)的輔助下，脫離人員操控，實現(xiàn)充分的自動化、自主化。在提高機械生產(chǎn)運作效率，減少人力、物力成本投入的情況下，促使企業(yè)實現(xiàn)了生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

（2）人工智能在機械制造中的運用。機械生產(chǎn)制造涉及環(huán)節(jié)較為繁復(fù)且存在一定的難度，尤其是涉及到精密器件的生產(chǎn)還對產(chǎn)品的精準(zhǔn)度提出了較為苛刻的要求。將人工智能技術(shù)引入到機械制造當(dāng)中，以器械人操作來替代人工，可最大程度保障機械生產(chǎn)的按規(guī)完成，能夠有效避免因人員操作不當(dāng)所帶來安全、質(zhì)量問題。

（3）人工智能在信息處理中的運用。無論是過去還是當(dāng)前，機械要想實現(xiàn)自動化這一目標(biāo)，在生產(chǎn)制造過程中都會涉及到大量的信息傳遞，這些信息是支撐機械實現(xiàn)自動化功能的基礎(chǔ)所在。但以往的信息傳遞主要依靠電子信息傳輸系統(tǒng)來進(jìn)行，礙于系統(tǒng)本身的局限性以及承載量問題，使得信息傳輸過程中時長出現(xiàn)信息漏傳、誤傳等情況，對機械自動化生產(chǎn)造成了極大的阻礙作用。人工智能技術(shù)的引入，使得機械自動化信息傳輸能夠時刻處于人工智能的監(jiān)測下進(jìn)行，一旦出現(xiàn)問題便于及時解決和處理，能夠最大程度確保所傳輸信息的完整性，保障機械制造活動的順利開展。

（4）人工智能技術(shù)在機械故障診斷中的運用。機械設(shè)計制造本身就是一個龐大的工程，加之各種自動化功能，該項目更是成為了一個涉及到大量數(shù)據(jù)計算的復(fù)雜度極高的工作。在機械的生產(chǎn)制造以及后期維護(hù)保養(yǎng)過程中，如若單純的依靠人工測算的辦法進(jìn)行故障查詢。不僅診斷效率不高，且容易出現(xiàn)計算誤差，由此而對故障點的準(zhǔn)確研判造成一定的阻礙作用。人工智能技術(shù)的加入，可以結(jié)合日常機械監(jiān)測數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的錄入，依照系統(tǒng)固定的故障推理機制來準(zhǔn)確找尋到故障點。并在大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的作用下，使檢修人員可以快速找尋到以往相關(guān)故障案例，并將其故障解決方案顯示出來。這樣有助于機械故障的及時排除與處理。

4.2 智能型機械的實際運用領(lǐng)域

隨著智能型機械優(yōu)勢功能的逐漸顯現(xiàn)，智能型機械在如今社會各領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用。如，大型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域都可以看到智能型機械的身影。

（1）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用。繼歐美等發(fā)達(dá)國家后，我國也正在朝著智能型農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)邁進(jìn)。以農(nóng)業(yè)激光平地機為例，該機械在定位農(nóng)業(yè)機械的基礎(chǔ)上，融合了人工智能、激光技術(shù)、GPS 等先進(jìn)技術(shù)。不僅能夠準(zhǔn)確定位作業(yè)目標(biāo)位置、對象，還可以在激光信號的作用下實現(xiàn)自我作業(yè)功能、行為的不斷優(yōu)化；而智能旋耕機的出現(xiàn)，可以在多傳感器融合技術(shù)、北斗導(dǎo)航技術(shù)的作用下，使機械可以全自主作業(yè)，大大降低了農(nóng)民勞動強度。如今隨著5G 時代的到來，2020年9月國家農(nóng)機裝備創(chuàng)新中心正式向外公布了由其研發(fā)的我國首臺氫燃料智能5G 拖拉機，可在5G 通信技術(shù)、攝像頭以及雷達(dá)的作用下，實現(xiàn)自動化駕駛作業(yè)。

（2）在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著我國制造業(yè)的崛起，目前我國已經(jīng)真正成為世界制造大國。在生產(chǎn)構(gòu)造日漸復(fù)雜化的背景下，人工操作已經(jīng)難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，智能型機械自動化設(shè)備的采用，可大大提高工業(yè)生產(chǎn)效率。越來越多的企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識到人工智能+產(chǎn)線機器人將其未來很長一段時間內(nèi)，我國工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢。機器人的介入不僅可以充分替代人工勞動，在高速運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上充分達(dá)到流水線重復(fù)性工作任務(wù)要求。并且相比較高昂的人工成本而言，機器人投入較低、可靠性、使用壽命都表現(xiàn)較好，可以滿足如今機械自動化生產(chǎn)需要。在 “十三五”規(guī)劃當(dāng)中，機器人成為了會議出現(xiàn)頻率最高的詞匯，被視為推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要一環(huán)。《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》的推出，更是為機器人在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用與發(fā)展提供了政策保障及引導(dǎo)效用。

（3）在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用。智能型機械自動化更是早已成為了我國醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域發(fā)展必不可少的一個重要因素。智能型機械自動化設(shè)備的采用，使得醫(yī)護(hù)人員可以突破自身局限，對各種病癥進(jìn)行檢測和臨床處理，這不僅是機械自動化領(lǐng)域的發(fā)展，更是醫(yī)學(xué)界的一大發(fā)展。如我國常見的腹腔鏡手術(shù)、機器人心臟微創(chuàng)手術(shù)等都屬于極具代表性的智能型機械自動化，能夠在人工智能的作用下起到一種“化繁為簡”的作用，使大型手術(shù)變?yōu)榱藦V大醫(yī)生都可以普遍操作的小手術(shù)，大大提高了手術(shù)的成功率。為進(jìn)一步提升我國智慧醫(yī)療水平，我國衛(wèi)健委于2019年3月國發(fā)布了《醫(yī)院智慧服務(wù)分級評估標(biāo)準(zhǔn)體系（試行）》，指出在未來的發(fā)展中，我國各地醫(yī)院要將智慧醫(yī)療服務(wù)正式納入到智慧醫(yī)院建設(shè)目標(biāo)任務(wù)當(dāng)中，在信息技術(shù)的作用下，不斷提高醫(yī)院醫(yī)療服務(wù)智慧化水平。

5 小結(jié)

綜上所述，人工智能在機械自動化中的運用顯現(xiàn)出了強大的功能優(yōu)勢，有助于機械自動化生產(chǎn)效率的大幅度提升，這對于我國的社會發(fā)展而言意義重大，是我國走向世界制造強國的關(guān)鍵一步。在未來的工作中，我們要繼續(xù)加大對智能型機械自動化的研究力度，結(jié)合市場發(fā)展需要，對其潛在功能、優(yōu)勢進(jìn)行深入的挖掘，由此來推動智能型機械自動化在社會各領(lǐng)域的廣泛運用。使社會越來越多的人能夠看到、感受到人工智能機械自動化為社會所帶來的新變化。