機(jī)械加工領(lǐng)域中智能制造技術(shù)與系統(tǒng)可行性分析

關(guān)東方

（云科智能制造（沈陽(yáng)）有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110000）

機(jī)械加工主要是指將被加工工件利用加工機(jī)械將其外形、尺寸及性能進(jìn)行改變的過(guò)程。機(jī)械加工行業(yè)能夠?yàn)槠渌I(yè)企業(yè)生產(chǎn)出其所需的零件、機(jī)械設(shè)備或其他產(chǎn)品，其為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。自2000年以來(lái)，受多方面因素的影響，我國(guó)的工業(yè)化也得到了迅猛發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的數(shù)量與種類均有明顯遞增，并遠(yuǎn)超歐盟，以及日本、俄羅斯等國(guó)，從而占據(jù)世界領(lǐng)先地位。機(jī)械加工行業(yè)的不斷進(jìn)步與發(fā)展在我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程中發(fā)揮了至關(guān)重要的地位。但是，在我國(guó)傳統(tǒng)機(jī)械的制造當(dāng)中，大多是采取人工與機(jī)械相結(jié)合的模式，該過(guò)程因受人員素質(zhì)水平、制造工藝與技術(shù)條件等的多方限制，導(dǎo)致機(jī)械制造的精密度相對(duì)較低，機(jī)械制造的整體質(zhì)量與效率也無(wú)法得到有效保障。智能技術(shù)則是可對(duì)機(jī)械制造技術(shù)進(jìn)行模擬、分析及決策等的先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)將該技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)，能夠使機(jī)械制造的自動(dòng)化水平得到明顯提高，同時(shí)，降低因人工操作而帶來(lái)的不利影響，提高機(jī)械制造的精密度，對(duì)該行業(yè)的發(fā)展也具有積極的推動(dòng)作用。

1 機(jī)械加工領(lǐng)域中智能制造的出現(xiàn)背景

針對(duì)先進(jìn)的加工制造設(shè)備而言，若沒(méi)有數(shù)據(jù)信息輸入的有效支撐，則其運(yùn)轉(zhuǎn)情況就無(wú)法得到保證。近年來(lái)，伴隨先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得傳統(tǒng)的機(jī)械加工行業(yè)所面臨的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也更加嚴(yán)峻。若要想在當(dāng)前的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中謀求生存與發(fā)展，首先需從產(chǎn)品的時(shí)間、質(zhì)量及成本等方面進(jìn)行自身競(jìng)爭(zhēng)力的提升，以此方可適應(yīng)日益激烈的市場(chǎng)變化。受上述情況的影響，使得機(jī)械加工領(lǐng)域內(nèi)的制造技術(shù)與系統(tǒng)不僅具備柔性，同時(shí)還要兼有智能化，而智能制造也是在該背景下出現(xiàn)并得到了迅猛發(fā)展的。在現(xiàn)代制造業(yè)中，單純憑借傳統(tǒng)方法與技術(shù)無(wú)法使相關(guān)問(wèn)題得到有效解決，而采用何種方法將傳統(tǒng)制造、計(jì)算機(jī)與人工智能等多種技術(shù)進(jìn)行有效集成是目前人們所面臨的重要問(wèn)題。智能制造技術(shù)與系統(tǒng)則是在該背景下出現(xiàn)并得到發(fā)展的一種新型的機(jī)械加工制造方法。

2 智能制造技術(shù)與系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 人機(jī)一體化

在機(jī)械加工領(lǐng)域當(dāng)中，智能制造技術(shù)主要是對(duì)大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及人工智能等多種先進(jìn)技術(shù)的綜合性應(yīng)用。借助該項(xiàng)技術(shù)，能夠?qū)θ祟惞こ處煹难芯糠治龅纫幌盗械乃季S活動(dòng)進(jìn)行有效模擬，進(jìn)而建立智能化的制造系統(tǒng)。操作者可借助智能制造技術(shù)與系統(tǒng)的幫助，對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行更好的研究與分析，之后，只需將有關(guān)指令下達(dá)給工業(yè)機(jī)器人，則可開(kāi)展相關(guān)的機(jī)械加工流程，因此，智能制造技術(shù)與系統(tǒng)具備明顯的人機(jī)一體化特點(diǎn)。

2.2 自學(xué)與自組織能力

就智能制造技術(shù)與系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，因其具備開(kāi)放性的特征，從而要求其各個(gè)單元也需依據(jù)機(jī)械加工的實(shí)際任務(wù)而進(jìn)行靈活調(diào)整，并選取最優(yōu)的方式運(yùn)行。借助該項(xiàng)自組織行為，能夠需求最為合適的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，進(jìn)而有效完成不同的機(jī)械加工任務(wù)與目標(biāo)，自組織行為也是智能制造技術(shù)與系統(tǒng)的重要標(biāo)志。與此同時(shí)，智能制造技術(shù)還具備一定的自學(xué)功能，通過(guò)過(guò)對(duì)之前的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)化總結(jié)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并掌握其內(nèi)在規(guī)律，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自我更新與升級(jí)，使得該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠適應(yīng)未來(lái)機(jī)械加工的更新升級(jí)。

2.3 自律能力

智能制造系統(tǒng)能夠依據(jù)自身的工作情況及時(shí)進(jìn)行分析、判斷、反饋及處理，同時(shí)，根據(jù)處理結(jié)果，進(jìn)行合理的調(diào)整與控制，進(jìn)而能夠獲得更加優(yōu)質(zhì)的加工處理方案。自律能力的應(yīng)用及實(shí)施使得智能制造技術(shù)與系統(tǒng)在應(yīng)用期間的人性化功能得到凸顯。

2.4 模擬加工

該項(xiàng)技術(shù)主要是以計(jì)算機(jī)技術(shù)作為主要的應(yīng)用基礎(chǔ)，借助專業(yè)化的圖形處理軟件，對(duì)機(jī)械加工的制造過(guò)程與產(chǎn)品進(jìn)行模擬，使得操作技工能夠在視覺(jué)方面對(duì)真實(shí)的加工過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確了解，從而達(dá)到降低次品率的目的。

3 機(jī)械制造領(lǐng)域中智能制造技術(shù)的應(yīng)用

3.1 在機(jī)械加工設(shè)備中的應(yīng)用

在機(jī)械加工當(dāng)中，機(jī)械加工設(shè)備是其重要的組成部分，是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工制造的關(guān)鍵所在，因此，該設(shè)備運(yùn)行的好壞與企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。但是，受多方面因素的影響，使得機(jī)械加工設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行期間極易出現(xiàn)較多問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)其正常運(yùn)行產(chǎn)生了諸多不利影響。而借助現(xiàn)代化的智能制造技術(shù)與系統(tǒng)，則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備系統(tǒng)的全面性掃描，并能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備當(dāng)中存在的問(wèn)題，進(jìn)而減少甚至避免其故障情況的發(fā)生。通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢查，能夠做到防患于未然，使得企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失降至最低，智能技術(shù)的利用價(jià)值也可得到充分體現(xiàn)。另外，在目前的加工制造過(guò)程當(dāng)中，設(shè)備問(wèn)題是無(wú)法避免的，借助智能制造技術(shù)的應(yīng)用，則能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行有效監(jiān)督，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決其存在的問(wèn)題，以便保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.2 在機(jī)械加工控制期間的應(yīng)用

在加工機(jī)械加工當(dāng)中，通過(guò)對(duì)智能制造技術(shù)的有效應(yīng)用，不僅使遠(yuǎn)程化操作得以實(shí)現(xiàn)，還能夠使工作效率得到明顯提高，從而逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)智能化的操作。近年來(lái)，伴隨機(jī)械加工制造領(lǐng)域的不斷進(jìn)步與發(fā)展，智能制造技術(shù)的應(yīng)用能夠達(dá)到縮減企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本、提高其整體效益的目的，因此，該技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于機(jī)械加工領(lǐng)域的發(fā)展具有關(guān)鍵性作用。將智能制造技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)械加工領(lǐng)域內(nèi)，使得該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，并能夠?yàn)闄C(jī)械加工領(lǐng)域內(nèi)的多元化發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)模式的不斷轉(zhuǎn)變，使得機(jī)械加工領(lǐng)域也需進(jìn)行內(nèi)部資源的不斷優(yōu)化，而智能制造技術(shù)的應(yīng)用則可使部分傳統(tǒng)加工環(huán)節(jié)得以優(yōu)化，使得相關(guān)員工的勞動(dòng)量明顯減少，經(jīng)濟(jì)效益得到較大程度的提升。在機(jī)械加工領(lǐng)域內(nèi)，智能制造技術(shù)主要是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制與模糊控制兩方面的應(yīng)用。在對(duì)智能制造技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用期間，技術(shù)人員可借助該技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械加工工藝的遠(yuǎn)程操作，同時(shí)，借助信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)督與管理。

3.3 在機(jī)械加工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

與國(guó)外比較，我國(guó)的機(jī)械加工技術(shù)發(fā)展相對(duì)較晚，且發(fā)展緩慢，以致部分設(shè)備因加工設(shè)計(jì)的不規(guī)范而使其在應(yīng)用中存在較多問(wèn)題。智能制造技術(shù)的應(yīng)用則可使上述問(wèn)題得到有效解決，且加工設(shè)備規(guī)格的規(guī)范性得到明顯提升。另外，智能化控制也是機(jī)械加工的核心所在，通過(guò)采取智能控制與智能制造技術(shù)相結(jié)合的方法，能夠使得傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式得到有效轉(zhuǎn)變，相關(guān)工作人員的工作量也會(huì)得到相應(yīng)遞減。

4 智能制造技術(shù)與系統(tǒng)在機(jī)械加工領(lǐng)域中的發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題

4.1 智能制造技術(shù)與系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

就當(dāng)前而言，智能制造技術(shù)與系統(tǒng)在機(jī)械加工領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在以下幾方面。（1）我國(guó)針對(duì)智能制造技術(shù)與系統(tǒng)方面的研究相對(duì)較晚，但在近幾年的發(fā)展速度相對(duì)較快，已實(shí)現(xiàn)了高速發(fā)展，在部分大型機(jī)械加工企業(yè)當(dāng)中已具備一定規(guī)模。（2）伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能制造技術(shù)與系統(tǒng)在廣度及深度方面均得到了較大程度的提升，我國(guó)的科研人員也研究出了具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)械加工制造設(shè)備，初步形成了一定的產(chǎn)業(yè)化體系。（3）近年來(lái)，我國(guó)的戰(zhàn)略部署中，針對(duì)機(jī)械加工領(lǐng)域內(nèi)的智能制造技術(shù)與系統(tǒng)的應(yīng)用均給予了較多的資金與政策支持，更多的研究項(xiàng)目均已著手實(shí)施。

4.2 智能制造技術(shù)與系統(tǒng)發(fā)展期間存在的問(wèn)題

4.2.1 勞動(dòng)強(qiáng)度較大，技術(shù)性人才流失嚴(yán)重

機(jī)械加工行業(yè)在長(zhǎng)期發(fā)展期間，自動(dòng)化程度較低是限制該行業(yè)發(fā)展的重要因素。因機(jī)械加工行業(yè)當(dāng)中的自動(dòng)化程度較低，致使大多數(shù)的生產(chǎn)活動(dòng)均需借助人工來(lái)完成，生產(chǎn)線上的操作人員不僅需具備一定的技術(shù)操作技能，還需在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行體力勞動(dòng)。同時(shí)，該行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)工作強(qiáng)度相對(duì)較大，生產(chǎn)期間還存在較為嚴(yán)重的噪聲污染，受勞動(dòng)環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度較大及勞動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)等多方面因素的影響，導(dǎo)致機(jī)械加工行業(yè)內(nèi)的勞動(dòng)者所面臨的工作壓力也相對(duì)較大。與此同時(shí)，伴隨機(jī)械加工行業(yè)內(nèi)各企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，導(dǎo)致企業(yè)的整體性收益逐漸遞減，從而無(wú)法給予操作人員及技術(shù)人員較多的薪資報(bào)酬，導(dǎo)致相關(guān)人才流失情況較為嚴(yán)重，行業(yè)發(fā)展也處于惡性循環(huán)的狀態(tài)中。

4.2.2 智能制造技術(shù)的含量相對(duì)較低，生產(chǎn)成本較大

通過(guò)對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的機(jī)械加工大多仍以粗加工方式為主，精加工雖取得一定進(jìn)展，但與國(guó)外部分發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在一定差距。我國(guó)的機(jī)械加工產(chǎn)品主要是以重復(fù)生產(chǎn)的同質(zhì)化產(chǎn)品居多，其產(chǎn)品所蘊(yùn)含的技術(shù)含量相對(duì)較低，致使智能制造技術(shù)融合的需求度及難度均相對(duì)較低。此外，機(jī)械加工行業(yè)的整體發(fā)展仍處于較低水平，其經(jīng)濟(jì)收益也相對(duì)較低，若要引入全面化的智能制造技術(shù)與系統(tǒng)，所需的成本仍較高，且并不能取得較為理想的應(yīng)用效果。同時(shí)，我國(guó)機(jī)械加工產(chǎn)品在質(zhì)量方面仍無(wú)法取得有效保障，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，對(duì)外出口的難度較大。就具體的生產(chǎn)活動(dòng)來(lái)說(shuō)，我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)在生產(chǎn)期間，能源消耗量較大，金屬材料浪費(fèi)情況嚴(yán)重，普遍存在能源的利用率與轉(zhuǎn)化率均較低的情況，生產(chǎn)期間浪費(fèi)情況較為嚴(yán)重，以致其生產(chǎn)速度與產(chǎn)品質(zhì)量均無(wú)法超越國(guó)外先進(jìn)的機(jī)加工企業(yè)。

5 機(jī)加工領(lǐng)域內(nèi)智能制造技術(shù)與系統(tǒng)的可行性

在機(jī)械加工領(lǐng)域內(nèi)，無(wú)論是從生產(chǎn)加工效率還是產(chǎn)品質(zhì)量方面來(lái)看，智能制造技術(shù)與系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展而言均具有積極的推動(dòng)作用，因此，將智能制造技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)加工行業(yè)當(dāng)中是該行業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)。但是，智能制造技術(shù)與系統(tǒng)在應(yīng)用期間仍面臨較多問(wèn)題，而生產(chǎn)成本控制則是其面臨的首要難點(diǎn)。當(dāng)前，在智能制造技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用期間，會(huì)面臨較大的成本開(kāi)銷，且對(duì)于技術(shù)研發(fā)人員的專業(yè)程度也具備較高要求。因此，若要實(shí)現(xiàn)智能制造技術(shù)與系統(tǒng)的全面應(yīng)用，對(duì)于企業(yè)而言，需具備豐厚的資金支持，以此承擔(dān)高額的智能技術(shù)引進(jìn)與研發(fā)方面的成本支出。與此同時(shí)，還要對(duì)有關(guān)的技術(shù)人員開(kāi)展長(zhǎng)期的技術(shù)培訓(xùn)，從而實(shí)現(xiàn)智能制造技術(shù)與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的密切結(jié)合，最終達(dá)到對(duì)企業(yè)生產(chǎn)模式的變革。受生產(chǎn)成本限制的影響，使得部分機(jī)加工企業(yè)不敢貿(mào)然采用智能制造技術(shù)與系統(tǒng)，在生產(chǎn)期間仍是以傳統(tǒng)的工作模式為主，進(jìn)而不利于生產(chǎn)效益與產(chǎn)品質(zhì)量的提升。為了使得上述情況得到有效轉(zhuǎn)變，需采取以下方案。

（1）進(jìn)一步加大對(duì)智能制造技術(shù)的宣傳與普及力度，借助實(shí)際數(shù)據(jù)證明該生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用的穩(wěn)定性，消除企業(yè)負(fù)責(zé)人不必要的顧慮，使其能夠積極參與到智能制造技術(shù)與系統(tǒng)的應(yīng)用中來(lái)。

（2）從技術(shù)發(fā)展的角度分析，我國(guó)目前的智能制造技術(shù)雖已相對(duì)完善，但在生產(chǎn)細(xì)節(jié)方面仍存在較多問(wèn)題與限制。加之整個(gè)行業(yè)發(fā)展的市場(chǎng)環(huán)境較為復(fù)雜，在機(jī)械加工、原材料生產(chǎn)及產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)與銷售等方面均是由不同機(jī)構(gòu)進(jìn)行負(fù)責(zé)，若其中一個(gè)環(huán)節(jié)存在問(wèn)題，則會(huì)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成不利影響。因此，企業(yè)需以宏觀的角度尋求新發(fā)展模式方面的突破，通過(guò)對(duì)智能技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行針對(duì)性分析，進(jìn)而及時(shí)對(duì)上下游產(chǎn)業(yè)開(kāi)展科學(xué)化的總結(jié)與分析，促使企業(yè)發(fā)展成為面向整個(gè)市場(chǎng)的智能制造化企業(yè)。

（3）積極打造專業(yè)化的智能人才隊(duì)伍。若要實(shí)現(xiàn)對(duì)智能制造技術(shù)與系統(tǒng)的有效應(yīng)用，使其功能得到充分發(fā)揮，則需注重對(duì)高素質(zhì)復(fù)合型人才的發(fā)展及應(yīng)用。作為企業(yè)及有關(guān)政府部門，需對(duì)智能制造人才的培養(yǎng)引起高度重視，注重對(duì)其學(xué)習(xí)能力、想象力、研發(fā)力及創(chuàng)造力等的培養(yǎng)，從而打造一支具備專業(yè)化的技術(shù)人才與管理人才隊(duì)伍。此外，還需對(duì)高級(jí)操作人員的培養(yǎng)引起高度重視，借助考核及培訓(xùn)等多種方法，促進(jìn)企業(yè)內(nèi)全體工作人員綜合能力的提升，進(jìn)而為企業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

（4）當(dāng)前，我國(guó)的大多數(shù)智能制造設(shè)備均是經(jīng)由國(guó)外進(jìn)口，進(jìn)而導(dǎo)致智能生產(chǎn)系統(tǒng)在建設(shè)方面的成本明顯提高。因此，為了使智能生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的可行性得到全面提升，需不斷提升機(jī)械加工企業(yè)對(duì)于市場(chǎng)的敏感度與觀察力，高度重視智能制造技術(shù)的應(yīng)用規(guī)范。有關(guān)部門也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)智能設(shè)備在應(yīng)用期間存在問(wèn)題的進(jìn)行分析，并積極投入到智能制造設(shè)備的研究中，從而減少國(guó)外設(shè)備的進(jìn)口數(shù)量，這樣生產(chǎn)成本也可得到有效控制，進(jìn)而為機(jī)械加工行業(yè)的全面發(fā)展發(fā)揮其積極的推動(dòng)作用。

6 結(jié)語(yǔ)

在機(jī)械加工領(lǐng)域中，智能制造技術(shù)與系統(tǒng)的應(yīng)用是推動(dòng)我國(guó)機(jī)械領(lǐng)域全面發(fā)展的關(guān)鍵性內(nèi)容，企業(yè)及有關(guān)部門需引起高度重視，并將工作重心放在智能化機(jī)械加工企業(yè)的打造上，通過(guò)采用多種先進(jìn)化的技術(shù)，進(jìn)而促進(jìn)該目標(biāo)的快速實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，還要進(jìn)行積極的創(chuàng)新與優(yōu)化，進(jìn)而促使我國(guó)的機(jī)械領(lǐng)域能夠處于長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展的狀態(tài)當(dāng)中。智能制造技術(shù)與設(shè)備是21世紀(jì)機(jī)械制造行業(yè)得以迅猛發(fā)展的重要基礎(chǔ)，在當(dāng)前制造加工技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)迅猛發(fā)展的環(huán)境下，如何實(shí)現(xiàn)各種技術(shù)的相互配合與銜接是在未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間所面臨的重要問(wèn)題。伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)模式的轉(zhuǎn)變與創(chuàng)新，也會(huì)有更多的科研工作者投入到該研究領(lǐng)域之內(nèi)，智能制造技術(shù)與系統(tǒng)的進(jìn)步與發(fā)展是機(jī)械加工領(lǐng)域進(jìn)步與發(fā)展的必然趨勢(shì)。