基于質(zhì)量提升的智能化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備制造中的應(yīng)用

張 勇，王曉萍

（西安思源學(xué)院，陜西 西安 710038）

促進(jìn)社會(huì)快速發(fā)展、機(jī)械設(shè)備制造業(yè)現(xiàn)代化科學(xué)化發(fā)展以及產(chǎn)品質(zhì)量全面提升的重要因素是機(jī)械設(shè)備制造技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。智能化技術(shù)和人工智能在機(jī)械設(shè)備制造中的應(yīng)用是機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的必然產(chǎn)物和必然階段，為機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品質(zhì)量的提升指明了方向，對(duì)機(jī)械設(shè)備制造生產(chǎn)效率的提升、生產(chǎn)成本的降低、產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的提高，具有極大的促進(jìn)作用。

1 智能化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備制造中應(yīng)用的必要性分析

1.1 智能化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備制造中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

1）轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)。在智能化技術(shù)下，計(jì)算機(jī)直接將復(fù)雜的零件圖中的切削量、進(jìn)給量等圖形語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)語(yǔ)言，或者直接將圖形進(jìn)行簡(jiǎn)化，這樣操作者對(duì)生產(chǎn)要求一目了然，便于理解識(shí)圖和按圖加工制造。2）智能化系統(tǒng)精度高、運(yùn)行速度快。CPU、RISC芯片內(nèi)部集成了多項(xiàng)高科技技術(shù)，運(yùn)行速度非常快，是智能化系統(tǒng)最為重要的組成部分，再和其他技術(shù)相結(jié)合，對(duì)加工設(shè)備的控制精度也顯著提升[1]。3）多系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行。智能化加工制造系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)制造系統(tǒng)和制造方式的孤立狀態(tài)，利用智能化傳感系統(tǒng)、高性能信息傳輸技術(shù)將各系統(tǒng)緊密連接到一起，形成完整的有機(jī)整體。產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)成型，各系統(tǒng)間信息實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)流水線(xiàn)生產(chǎn)流程。智能化技術(shù)將電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)有效結(jié)合，在智能化生產(chǎn)過(guò)程中可以將多種專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)有效融合。

1.2 智能化制造與裝配技術(shù)在大型風(fēng)洞制造中的重要意義

大型風(fēng)洞設(shè)備內(nèi)外部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜、制造加工精度和質(zhì)量要求高、建造難度極大，有些零部件因超大尺寸且加工精度和表面質(zhì)量要求高，必須在大型風(fēng)洞建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)完成加工制造，所以只能建造針對(duì)風(fēng)洞大型結(jié)構(gòu)部件特點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)智能加工系統(tǒng)，才能保證這些高要求的零部件的加工精度和質(zhì)量。另外，風(fēng)洞的某些大型部段因尺寸大、重量重，必須單件產(chǎn)品研發(fā)制造，在設(shè)計(jì)、制造、加工、裝配、運(yùn)輸及組裝調(diào)試等方面均有極大難度，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差和問(wèn)題，將給企業(yè)和國(guó)家造成重大損失，因此，應(yīng)采用智能化虛擬裝配技術(shù)來(lái)提高制造裝配的精度[2]。

1.3 滿(mǎn)足智能系統(tǒng)的靈活性及工藝多元化的要求

在多領(lǐng)域、多方位、多元化集成發(fā)展的基礎(chǔ)上，機(jī)械設(shè)備制造智能化技術(shù)將管理、加工制造、質(zhì)量檢測(cè)、通信聯(lián)系、遠(yuǎn)程控制等多方面進(jìn)行靈活性轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備制造數(shù)據(jù)化、信息化、動(dòng)態(tài)化、智能化發(fā)展。

1.4 智能化技術(shù)可匹配人類(lèi)的思維理念

在機(jī)械設(shè)備制造中應(yīng)用智能化技術(shù)，可以將設(shè)計(jì)人員的理念和思維融入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中并輸出其所需要表達(dá)的內(nèi)容。通過(guò)三維立體模型對(duì)設(shè)計(jì)人員所構(gòu)思的三維立體狀的機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品進(jìn)行分析模擬，能更深入全面地得到產(chǎn)品完善的數(shù)據(jù)屬性?？茖W(xué)有效地利用機(jī)械設(shè)備制造智能化技術(shù)和其他相應(yīng)先進(jìn)技術(shù)，將機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)人員的思想理念在機(jī)械設(shè)備制造生產(chǎn)工程中進(jìn)行完美的表達(dá)，并對(duì)機(jī)械設(shè)備制造進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

2 智能化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備制造中的具體應(yīng)用2.1生產(chǎn)管理模式智能化

在機(jī)械設(shè)備制造過(guò)程中，智能化技術(shù)的便捷性逐漸突現(xiàn)出來(lái)，它要求機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)管理模式智能化，改變傳統(tǒng)管理模式下人工管理存在的滯后性和隨意性，從而通過(guò)智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)的高效性與準(zhǔn)確性，便于全面整理和收集生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)；同時(shí)，基于機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)的實(shí)際制造能力，合理地調(diào)整生產(chǎn)方案。巧妙利用智能化關(guān)聯(lián)管理體系，能全面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、加工、銷(xiāo)售與服務(wù)的良好對(duì)接；在充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)共享功能的基礎(chǔ)上，建立互聯(lián)網(wǎng)信息共享管理平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)管理的高效性，防范錯(cuò)誤出現(xiàn)，最終提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)效益最大化[3]。

2.2 風(fēng)洞運(yùn)行控制技術(shù)智能化

1）風(fēng)洞控制技術(shù)智能化?；诖笮惋L(fēng)洞的動(dòng)態(tài)復(fù)雜性和高運(yùn)行能耗的特征，遇到復(fù)雜多變的運(yùn)行環(huán)境和條件時(shí)，利用智能化技術(shù)，包括模糊優(yōu)化控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化控制、專(zhuān)家控制、機(jī)器學(xué)習(xí)控制、分級(jí)遞階控制等智能控制技術(shù)和方法，使風(fēng)洞的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自主調(diào)節(jié)、智能決策和自主優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)風(fēng)洞的高效運(yùn)行和精確控制，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。2）壓縮機(jī)運(yùn)行技術(shù)智能化。大型風(fēng)洞壓縮機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的常見(jiàn)故障是不平衡和不對(duì)中，為此必須采用先進(jìn)的智能化平衡技術(shù)和智能化自動(dòng)對(duì)中技術(shù)，即基于對(duì)軸系振動(dòng)參數(shù)的準(zhǔn)確感知，借助壓縮機(jī)時(shí)序運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)、先進(jìn)的人工智能算法及專(zhuān)家決策系統(tǒng)，準(zhǔn)確高效地辨識(shí)出激勵(lì)源，利用相應(yīng)位置自動(dòng)施加補(bǔ)償量的方法，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)在不停機(jī)狀態(tài)下的智能平衡和自動(dòng)對(duì)中。

2.3 新型智能生產(chǎn)機(jī)器人

1）在機(jī)械設(shè)備制造生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙中所標(biāo)注的各種類(lèi)型、規(guī)格、性能和材質(zhì)的物料，可以借助新型智能生產(chǎn)機(jī)器人的識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行辨別，進(jìn)而根據(jù)該企業(yè)實(shí)際的加工制造條件和加工步驟，科學(xué)合理地安排和制定加工工藝方案和制造流程[4]。2）在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)加工工程中的各個(gè)制造工序，可借助新型生產(chǎn)智能機(jī)器人極強(qiáng)的自動(dòng)化監(jiān)控功能進(jìn)行積極有效的監(jiān)控。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的有效信息的收集、分析和研究，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)差和異常情況時(shí)立刻停止全部制造加工工作，中心控制系統(tǒng)的預(yù)警裝置提醒相關(guān)技術(shù)和維修人員實(shí)行系統(tǒng)檢測(cè)及維修，或者及時(shí)改正和優(yōu)化異常和錯(cuò)差，從而實(shí)現(xiàn)各道生產(chǎn)工序的智能化控制。3）利用新型智能生產(chǎn)機(jī)器人在生產(chǎn)過(guò)程中超強(qiáng)的靈敏反應(yīng)和環(huán)境適應(yīng)能力，可以有效防止發(fā)生不安全事故，減少企業(yè)的投資成本，促使企業(yè)健康良性發(fā)展。

2.4 柔性制造技術(shù)

該技術(shù)在當(dāng)前市場(chǎng)和用戶(hù)需求多元化和差異化情況下得到較多應(yīng)用和較大發(fā)展，它是在數(shù)字控制的基礎(chǔ)上，根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)需求和生產(chǎn)計(jì)劃，自動(dòng)化地進(jìn)行多品種、多批量產(chǎn)品的加工、制造、裝配和檢測(cè)等操作，既涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、檢測(cè)、生產(chǎn)仿真、質(zhì)量控制和生產(chǎn)管理技術(shù)，又融入人工智能等更為先進(jìn)的技術(shù)。柔性制造技術(shù)可以加工復(fù)雜型面的工件，還能提高加工精度和重復(fù)定位精度，很多過(guò)程不需要人員參與，基本實(shí)現(xiàn)智能化控制，既保證了零部件的加工制造精度，又極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。柔性制造技術(shù)通過(guò)技術(shù)人員編程精確地控制裝卸零件、準(zhǔn)備刀具、觀測(cè)加工狀態(tài)等一系列操作，能夠快速定位車(chē)床的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度，能夠精確地控制切削用量，大幅度減少零部件的加工制造時(shí)間和輔助工作時(shí)間。柔性制造技術(shù)的應(yīng)用還優(yōu)化了企業(yè)的生產(chǎn)管理，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行把控，有利于均衡生產(chǎn)及對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)估；同時(shí)，利用動(dòng)態(tài)管理模式和遠(yuǎn)程協(xié)助等方式，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品質(zhì)量、企業(yè)的管理水平及決策能力。

3 智能化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備制造中的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1 在體系結(jié)構(gòu)上的發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)智能化機(jī)械設(shè)備制造體系結(jié)構(gòu)的主要發(fā)展趨勢(shì)是集成化、模塊化、綠色化。1）應(yīng)用集成CPU、專(zhuān)用電路、RISC芯片以及具備編程功能的集成系統(tǒng)，能夠提高機(jī)械加工制造設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)的集成度及系統(tǒng)軟硬件的運(yùn)行速度，從而在體系結(jié)構(gòu)上形成集成化。2）在機(jī)械制造控制系統(tǒng)中，根據(jù)不同功能、不同屬性對(duì)模塊進(jìn)行劃分，并將這些劃分好的模塊在體系結(jié)構(gòu)上串聯(lián)在一起，構(gòu)成機(jī)械制造控制系統(tǒng)的整體性功能，以便在體系結(jié)構(gòu)上形成模塊化[5]。3）在綠色環(huán)保的大背景和時(shí)代發(fā)展的主旋律下，由于機(jī)械制造企業(yè)的高污染性和高能耗性，綠色化是其轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵。在智能化技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，綠色化就是從節(jié)約、環(huán)保等領(lǐng)域?qū)C(jī)械設(shè)備制造與加工過(guò)程進(jìn)行改良，促進(jìn)綠色設(shè)計(jì)、綠色生產(chǎn)、綠色制造加工、綠色銷(xiāo)售、綠色維護(hù)、綠色回收等一系列程序的建設(shè)和完善。機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)要秉承長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的準(zhǔn)則，就必須貫徹綠色環(huán)保理念，降低和避免機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成的不良影響，保持產(chǎn)品質(zhì)量和可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

3.2 基于網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)和模式在世界范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展，智能化技術(shù)在不同行業(yè)和領(lǐng)域得到大量應(yīng)用和推廣。在機(jī)械設(shè)備制造過(guò)程中，來(lái)自不同行業(yè)和領(lǐng)域的企業(yè)和機(jī)構(gòu)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)和設(shè)備聯(lián)結(jié)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息及數(shù)據(jù)共享；對(duì)機(jī)床等制造加工設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)操作，完成網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售、維護(hù)、技術(shù)服務(wù)等活動(dòng)；優(yōu)化和完善多個(gè)目標(biāo)，嚴(yán)格控制各種變量，以閉環(huán)模式為主，根據(jù)實(shí)際狀況制定針對(duì)性策略，從而實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)化的閉環(huán)控制，為產(chǎn)品質(zhì)量的提升提供保障。

4 結(jié)語(yǔ)

智能化技術(shù)成為機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域的主流和重要發(fā)展方向，為產(chǎn)品質(zhì)量的提升提供技術(shù)保障，在機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域的許多方面得到廣泛應(yīng)用。機(jī)械設(shè)備制造智能化技術(shù)在提高制造精度、速度及效率方面效果顯著，使制造過(guò)程變得更加智能化、科學(xué)化和人性化，在提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平的同時(shí)降低生產(chǎn)成本，為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展條件。