人工智能在機(jī)械設(shè)計制造及其自動化中的應(yīng)用

徐帥

（青島高新城維實(shí)業(yè)有限公司，山東 青島 266000）

引言

當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)可以為各個工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)提供了大量的設(shè)備和相關(guān)的零部件。因此，在機(jī)械制造為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和工業(yè)自動化提供了相應(yīng)的基礎(chǔ)。因此，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化水平的全面提升，就需要將人工智能等應(yīng)用到其中，也就為機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展提供動力，也就使得行業(yè)的發(fā)展速度大大提升。但是從人工智能發(fā)展和應(yīng)用的角度進(jìn)行分析，我國的發(fā)展與一些先進(jìn)的國家還存在著差距，需要正確分析和看待當(dāng)前工作中存在著的一系列問題，也就使得機(jī)械制造行業(yè)獲得更為強(qiáng)勁的發(fā)展動力，切實(shí)提升人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域的工作能力。

一、人工智能與自動化

智能化技術(shù)是在計算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)以及仿真模擬技術(shù)、智能控制技術(shù)等多種現(xiàn)代信息化技術(shù)而開發(fā)和應(yīng)用的一種智能化技術(shù)，在多項(xiàng)技術(shù)的協(xié)同作用和長期的應(yīng)用之下形成了人工智能技術(shù)，在當(dāng)前的發(fā)展中也有著很好的應(yīng)用。對于人工智能技術(shù)而言的特點(diǎn)是明顯的綜合性，結(jié)合了語音識別技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的突出優(yōu)勢等進(jìn)行全方位的應(yīng)用。它的研究還涉及各學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域的知識交叉，具有高度的復(fù)雜性。在人工智能技術(shù)誕生的時期屬于計算機(jī)的高速發(fā)展階段。各項(xiàng)技術(shù)的綜合性發(fā)展的工作階段中實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)的大規(guī)模提升，在這一時期的發(fā)展中人們的生產(chǎn)生活方式和社會方式都發(fā)生了極大程度的變化，信息建設(shè)和發(fā)展的水平不斷提升，這也就使得人工智能技術(shù)在生產(chǎn)生活中有著更加廣泛的應(yīng)用。人們的日常生活中已經(jīng)被人工智能技術(shù)包圍，這些技術(shù)的應(yīng)用也就使得智能家居和電器的控制等為人們的生活提供了極大的便利程度，也就人工智能軟件也就成為人們生活中的一部分。因?yàn)楫?dāng)前技術(shù)方面的一系列限制，后續(xù)的整體性能提升還需要不斷努力。

二、機(jī)械設(shè)計制造及其自動化特點(diǎn)

（一）綠色生態(tài)

現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計制造改變了以往人們對專業(yè)人員的依賴和要求，大部分的操作生產(chǎn)都通過自動化機(jī)械來完成，有效避免了因?qū)I(yè)人員的操作失誤 而影響到生產(chǎn)的精準(zhǔn)度，減少了人為因素對生產(chǎn)的干擾，使得回收和低檔次產(chǎn)品數(shù)量大幅度降低，實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用。目前的機(jī)械生產(chǎn)制造主要依靠電能，與我國可持續(xù)發(fā)展理念相吻合。現(xiàn)代化的機(jī)械 設(shè)計制造弱化了對專業(yè)人員的依賴，借助于電腦程 序來控制機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)量，規(guī)避了因機(jī)械設(shè)計制造的 出錯率，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時，也避免了企業(yè)能源 的浪費(fèi)。此外，由于機(jī)械設(shè)計的設(shè)計原則是綠色、生 態(tài)和人性化，從設(shè)計之初便對傳統(tǒng)的制造模式做出 改變，確保機(jī)械產(chǎn)品功能的環(huán)保性，以及機(jī)械制造中 具有綠色生態(tài)特征，這在很大程度上減少了產(chǎn)品對 生態(tài)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)了綠色可持續(xù)的發(fā)展理念。即 設(shè)計決定生產(chǎn)，設(shè)計理念改革帶動生產(chǎn)變化。

（二）高效利用

高效主要體現(xiàn)在生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)材質(zhì)、資源和能耗兩個方面。對于傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)來說，工作人員需要在依據(jù)生產(chǎn)規(guī)則和規(guī)范的基礎(chǔ)上進(jìn)行操作和監(jiān) 督，會花費(fèi)大量時間；而現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計制造只需要通過機(jī)械和電腦程序?qū)ιa(chǎn)進(jìn)行控制，有效降低人 工成本的同時，還可體現(xiàn)出生產(chǎn)操作的規(guī)范性水平，有效縮短了生產(chǎn)時間，使得機(jī)械自動化生產(chǎn)效率得到了提升。此外，通過先進(jìn)的自動化技術(shù)連接網(wǎng)絡(luò)處 理各種信息，相較于傳統(tǒng)人工操作，其處理速度和準(zhǔn) 確率均得到了提升。由于網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)具有較高的技術(shù)水平，將各種先進(jìn)的信息技術(shù)應(yīng)用到自動化生產(chǎn)中，可以有效提升自動化水平，確保機(jī)械制造產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量及效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品的精準(zhǔn)化，進(jìn)而推 動機(jī)械設(shè)計制造及其自動化實(shí)現(xiàn)高效發(fā)展。

（三）品質(zhì)安全

對于傳統(tǒng)機(jī)械制造生產(chǎn)來說，因其主要以手工機(jī)械操作為主，人工操作過程中有較大的失誤率，且容易發(fā)生安全方面的事故，存在較大的安全隱患，嚴(yán) 重影響著工業(yè)發(fā)展。當(dāng)前，在機(jī)械生產(chǎn)的過程中對現(xiàn) 代科學(xué)技術(shù)進(jìn)行了充分利用，工作人員借助于電腦 程序控制，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械生產(chǎn)的自動化。同時將各種信 息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相結(jié)合，實(shí)時監(jiān)控機(jī)械制造情況，可在第一時間發(fā)現(xiàn)安全隱患，并采取科學(xué)有效的處理方法。此外，自動化生產(chǎn)還改變了工作環(huán)境，在實(shí)時監(jiān)控體系的基礎(chǔ)上確保了機(jī)械生產(chǎn)的連續(xù)性，解 決了機(jī)械設(shè)計過程出現(xiàn)的各種問題，進(jìn)一步保障了 生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)安全。

三、人工智能在機(jī)械設(shè)計制造和自動化中的應(yīng)用

智能機(jī)械設(shè)計制造及其自動化是當(dāng)前機(jī)械行業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一，融入了人工智能相關(guān)技術(shù)，機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展程度進(jìn)一步提升，也就在行業(yè)的整體發(fā)展中起到了促進(jìn)作用。機(jī)械制造專業(yè)中需要相關(guān)基礎(chǔ)機(jī)械知識和技能，還需要進(jìn)行多學(xué)科的有效應(yīng)用的工作，也就在計算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)、仿真技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)和理論的知識的支撐下開始工作。因此，在當(dāng)前快速發(fā)展的背景之下，機(jī)械設(shè)計制造及其自動化需要應(yīng)用更多的人工智能技術(shù)，不斷提升自身的技術(shù)水平，也就提升了相應(yīng)的工作能力，更好地為人們提供更加便利和優(yōu)質(zhì)的生活條件。當(dāng)前，我國機(jī)械設(shè)計與制造整體處于行業(yè)快速發(fā)展的階段，對于智能技術(shù)的應(yīng)用程度不斷提升，在市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展和需求的推動之下，機(jī)械制造行業(yè)的企業(yè)數(shù)量已經(jīng)呈現(xiàn)了快速增長的方式。智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造及其自動化的設(shè)計中程度也不斷提升，范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，而智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造中的應(yīng)用完善程度不斷提升，也就使得以往人工控制和進(jìn)行發(fā)展的時代已經(jīng)成為過去式，應(yīng)用了更加智能和更加有效的控制方式等，機(jī)械生產(chǎn)和制造技術(shù)的發(fā)展不斷提升。人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造及其自動化的應(yīng)用是提升其生產(chǎn)精度、進(jìn)度和有效性的重要方式之一。尤其是對于一些操作有風(fēng)險、高污染、地下作業(yè)的機(jī)械設(shè)計制造及其自動化部分而言，人工智能技術(shù)的應(yīng)用還大大提升了作業(yè)的安全性和質(zhì)量。在當(dāng)前的人工智能技術(shù)的整體發(fā)展過程中，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)水平、裝備質(zhì)量、成本等多方面分析，人工智能技術(shù)的應(yīng)用依然集中于工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域，也是出于相對比較限制的水平，發(fā)展呈現(xiàn)了不平衡性，在大城市和大型的生產(chǎn)領(lǐng)域有著比較高的應(yīng)用程度，而一般的機(jī)械設(shè)計制造及其自動化普遍而言智能化水平依然比較低，管理系統(tǒng)和相應(yīng)的配套設(shè)施方面并不全面，大規(guī)模的生產(chǎn)和發(fā)展依然受到了影響。

四、智能技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造與自動化的實(shí)踐

（一）計算機(jī)輔助設(shè)計的智能化分析

智能CAD 的應(yīng)用是機(jī)械制造中人工智能的一個應(yīng)用實(shí)例，傳統(tǒng)機(jī)械制造行業(yè)中CAD 技術(shù)的應(yīng)用是設(shè)計產(chǎn)品和進(jìn)行參數(shù)設(shè)計的重要途徑之一，進(jìn)行點(diǎn)線之間的聯(lián)合關(guān)系的確定性工作來進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計等。而智能CAD 技術(shù)的應(yīng)用則是結(jié)合了專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等進(jìn)行相關(guān)工作領(lǐng)域的收集和提升，對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的問題進(jìn)行過程分析，并把它們編寫成計算機(jī)語言，在產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中。如有問題可以用計算機(jī)協(xié)助解決好相關(guān)的工作問題，提出優(yōu)質(zhì)的解決方案。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法則是利用了人工神經(jīng)元的特殊性進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計和相關(guān)制造過程中的非線性關(guān)聯(lián)的斷點(diǎn)數(shù)據(jù)，使得機(jī)械性和自動組合的能力大大增加。在當(dāng)前的智能CAD 技術(shù)的應(yīng)用中已經(jīng)將多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了融合和有效的發(fā)展，為機(jī)械設(shè)計制造及其自動化的提升做出了保證。

（二）機(jī)械制造計劃的應(yīng)用分析

在大型機(jī)械重工行業(yè)的發(fā)展中，人工智能技術(shù)是推動其行業(yè)升級改造的重要途徑之一，也提供了更多的發(fā)展機(jī)會。但是在行業(yè)涉及面交廣的技術(shù)發(fā)展中，仍然面臨著工作方面的不足，如大多數(shù)企業(yè)、機(jī)構(gòu)對機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展趨勢認(rèn)識不清，依然停留在傳統(tǒng)工藝技術(shù)的應(yīng)用中，對于新技術(shù)和新理論、新方法的認(rèn)識程度低，也就導(dǎo)致了機(jī)械設(shè)計制造及其自動化行業(yè)的發(fā)展速度受到了阻礙。在新理論和技術(shù)的應(yīng)用過程中應(yīng)用的靈活程度不高，只采用照搬照抄的形式，也就導(dǎo)致了機(jī)械行業(yè)的信息化進(jìn)程受到了影響。因此，在機(jī)械制造方面還需要結(jié)合實(shí)際的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行科學(xué)的結(jié)構(gòu)更新和技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的應(yīng)用。

（三）機(jī)械自動化技術(shù)應(yīng)用分析

以某工段熱模鍛壓力機(jī)械故障診斷進(jìn)行分析，人工智能機(jī)械制造的應(yīng)用上經(jīng)常在實(shí)際的工作過程中出現(xiàn)了故障問題，人工智能技術(shù)的有效應(yīng)用可以對于故障診斷系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和參數(shù)進(jìn)行有效的分析和匹配的工作，在設(shè)備正常使用的過程中做好實(shí)時的參數(shù)對比和分析，一旦發(fā)生故障可以及時找出問題的原因。人工智能系統(tǒng)在預(yù)設(shè)問題的故障分析和相應(yīng)的操作上都進(jìn)行了控制，這就是在人工操作和可視的情況下進(jìn)行了熱模鍛壓力機(jī)械故障的自動診斷，設(shè)備因此獲得了更好的工作性能，在實(shí)際的工作過程中提升了實(shí)際的效率和質(zhì)量。

結(jié)語

隨著技術(shù)的升級和不斷改造，機(jī)械設(shè)計制造及其自動化的傳統(tǒng)化發(fā)展已經(jīng)很難適應(yīng)當(dāng)前快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會的需要，需要機(jī)械制造和自動化的配套技術(shù)體系等進(jìn)行全方面創(chuàng)新和有效發(fā)展等，也就使得工作的能力和有效性等大大提升。本文對于人工智能的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，也對于人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造及其自動化方面的應(yīng)用做了介紹可以從設(shè)計、制造方案、控制技術(shù)等方面提升工作的能力和有效性。當(dāng)前技術(shù)的接納性依然有限，需要從多方面做好分析，AI 產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，是推動產(chǎn)業(yè)升級的一把利器，需要我們摒棄傳統(tǒng)觀念，虛心接受人工智能技術(shù)，從而推動產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。