人工智能技術在機械自動化中的應用

新鄉(xiāng)市職業(yè)教育中心 楊華君

在社會不斷進步的過程當中，人們獲取到了越來越多新的技術手段，例如科技手段、工業(yè)化生產(chǎn)等，這些手段促進了各行各業(yè)的飛速發(fā)展，且隨著信息化時代的到來，人們對于工業(yè)生產(chǎn)過程不再停留于傳統(tǒng)的以人力為主或者以機械制造為主，而是通過結(jié)合信息化技術、人工智能等技術實現(xiàn)機械自動化。本文從人工智能技術的發(fā)展歷程及人工智能技術在機械自動化中應用的優(yōu)勢出發(fā)，探討了人工智能技術與機械自動化的關系，并介紹了現(xiàn)階段人工智能技木在機械自動化中的應用，最后對人工智能技術在機械自動化中的優(yōu)質(zhì)應用提出了一些策略。

機械自動化能夠大幅度提升工業(yè)生產(chǎn)的效率，實現(xiàn)對生產(chǎn)成本的可持續(xù)優(yōu)化利用，人工智能技術在機械自動化中的應用也能夠節(jié)省大量的人力資源，在大幅度提升企業(yè)的經(jīng)濟效益的同時促進社會經(jīng)濟發(fā)展。因此對于人工智能技術在機械自動化當中的應用進行進一步的研究對于推動我國機械自動化技術領域的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義[1]。

1 人工智能技術的發(fā)展歷程

人工智能技術最早是美國計算機學者約翰·麥肯錫在1956年提出的，時至今日人工智能已經(jīng)經(jīng)歷了60多年的發(fā)展歷程，并在發(fā)展的過程當中經(jīng)歷了三次高潮和兩次低谷。人工智能技術第一次的研究熱潮在1965年到1975年之間，這一階段誕生了人工智能代表產(chǎn)物Eliza聊天機器人，這是人類首次將計算機程序當中的簡單推理放入到以人類作為外形的機器人當中，但由于其受到其他機能的制約并沒有被人們廣泛認可，因此人工智能技術在20世紀70年代后期出現(xiàn)了第一次低谷。此后，在20世紀80年代至90年代，計算機技術有了突破性進展，各種復雜的擬人化邏輯推理與算法在各個領域得以有效運用，人工智能技術的第二次研究高潮來臨。而人工智能技術的第三次高潮是2006年到至今，這一階段大數(shù)據(jù)、云計算以及人工智能算法等相繼涌現(xiàn)，人工智能技術迎來了前所未有的黃金時代，這一時期人工智能技術的代表作是家喻戶曉的AliphaGo[2]?，F(xiàn)階段的人工智能技術已經(jīng)越來越成熟，智能手機、智能家電等在生活當中隨處可見，人工智能技術的應用也向更大的領域進行擴展，被廣泛應用于機械工程、軍事工程、科技研發(fā)等各個領域。

2 人工智能技術在機械自動化中應用的優(yōu)勢

（1）將生產(chǎn)過程當中的結(jié)果數(shù)據(jù)化呈現(xiàn)：人工智能技術應用到機械自動化當中時可以對生產(chǎn)過程當中的各項數(shù)據(jù)進行收集和處理并且處理非常高效準確。同時人工智能技術可以將整個生產(chǎn)情況以智能化圖表和文字的形式呈現(xiàn)出來，還可以根據(jù)操作者所要觀察的目的呈現(xiàn)出圖片與數(shù)據(jù)相結(jié)合的動態(tài)化模式，使生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析更加便捷、直觀。

（2）提高生產(chǎn)效率與控制精度：人工智能技術應用到機械自動化當中時采用的芯片是CPU芯片以及RISC芯片，這類芯片的控制精度更高，在生產(chǎn)過程當中可以利用多個CPU系統(tǒng)同時開展工作，使整個生產(chǎn)過程更加高效，控制精度的指標更高。

（3）控制系統(tǒng)更加簡潔完善：傳統(tǒng)的機械自動化控制系統(tǒng)比較繁瑣且操作比較復雜，而人工智能技術將多個操作系統(tǒng)集中于一個操作體系當中，使系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的調(diào)節(jié)變得更加簡單，使管理人員的操作更加便捷。并且人工智能技術能夠通過內(nèi)部的智能算法將機械自動化系統(tǒng)之間有機聯(lián)系起來，各個子系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)合作對缺失的功能進行補償，這也使傳統(tǒng)的機械自動化更加完善，加強了對整個生產(chǎn)過程的控制效果。

3 人工智能技術與機械自動化的關系

（1）人工智能技術在實踐當中的應用主要是以計算機技術為基礎應用到各種新興產(chǎn)業(yè)當中的。由于現(xiàn)階段計算機和信息技術在各個行業(yè)當中都得到了廣泛的應用，在推動各個行業(yè)發(fā)展的同時也取得了自身技術的不斷革新和進步，因此企業(yè)為了在市場競爭當中更具優(yōu)勢，紛紛通過應用科學技術、提升信息化建設來拓寬自己的發(fā)展渠道，為自己謀求更多的資金投入，在這樣激烈的市場競爭背景下比信息技術更加人性化的人工智能基礎應運而生。但總體而言，我國的人工智能技術在各個行業(yè)當中的實踐應用仍處于摸著石頭過河的階段，但這并不妨礙人工智能成為未來各個行業(yè)爭相追逐的“頂流”。

（2）機械自動化在實際應用過程當中主要包括機械化的發(fā)展與變革、自動化的應用以及其中搭載的電子信息技術。在應用的過程當中需要根據(jù)機械化工程的實際以及企業(yè)的生產(chǎn)情況為基礎，與電氣工程、電子信息等技術相互結(jié)合。而現(xiàn)階段隨著我國工業(yè)化發(fā)展的逐漸成熟和經(jīng)濟發(fā)展速度的提升，機械自動化應用的越來越廣泛，為我國工業(yè)生產(chǎn)提供了極大的便利，是國民經(jīng)濟增長過程當中不可或缺的助力。

從上文可以看出，機械自動化的過程離不開基于信息系統(tǒng)對產(chǎn)品生產(chǎn)信息、機械運作信息等進行輸入和輸出，進而通過編程實現(xiàn)機械的自動化，將這些信息傳遞到控制系統(tǒng)當中進而運用到實際生產(chǎn)操作過程中來達到提高生產(chǎn)效率的目的[3]。然而在實際操作中這一過程并不容易，因為在初期的編程過程、數(shù)據(jù)的輸入、機械的運行、操控的精準等各個環(huán)節(jié)都存在許多不穩(wěn)定因素，有可能出現(xiàn)信息時效性不強或者信息傳輸錯誤等一系列情況，對整個系統(tǒng)造成損害或者影響產(chǎn)品質(zhì)量。尤其對一些具有復雜生產(chǎn)工藝的產(chǎn)品進行機械自動化生產(chǎn)時，控制人員需要輸入龐大的數(shù)據(jù)并且對整個自動化控制程序進行精細的分析與處理，這些繁雜的數(shù)據(jù)極易出現(xiàn)傳輸錯誤的情況，這樣就無法實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的精準控制，甚至還會在系統(tǒng)當中遺留一些操作安全隱患。因此為了降低機械自動化的失敗率，提高操作的有效性和精準性，控制人員需要對整個機械自動化過程進行有效的檢測和控制，而人工智能技術就是解決這些問題的關鍵，人工智能技術能夠依托各種智能化技術對機械自動化全程進行“巡邏”，對系統(tǒng)當中的數(shù)據(jù)進行精準監(jiān)測或者基于以往故障對系統(tǒng)當中可能出現(xiàn)的隱患進行預測并及時發(fā)出提醒，一方面提升了繁雜信息輸入的準確性，另一方面降低了機械自動化運行風險。

4 人工智能技木在機械自動化中的應用

4.1 智能數(shù)控技術

智能數(shù)控技術指的是通過在機械運行的過程當中通過輸入各種數(shù)字代碼來對機械進行操控的過程，通過在生產(chǎn)過程當中使用電腦來控制機械生產(chǎn)程序來減少人力資源的消耗，控制人員只需要在生產(chǎn)開始之前設計好電腦程序即可。自工業(yè)革命發(fā)展至今，隨著我國生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，各行各業(yè)對于機械加工的需求量也在不斷增多，傳統(tǒng)的由人工操縱機械進行加工的方式已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)需求，并且人工的機械生產(chǎn)方式也無法實現(xiàn)許多高精度、高質(zhì)量的產(chǎn)品生產(chǎn)，因此許多生產(chǎn)已經(jīng)被機械自動化所取代。而智能數(shù)控技術作為機械自動化當中的核心技術，通過智能化的計算機編碼程序來更加精確的控制生產(chǎn)設備，只需要啟動計算機程序機械就能全程進行自動化生產(chǎn)，并且在生產(chǎn)過程當中控制人員還可以通過網(wǎng)絡調(diào)節(jié)設備參數(shù)達到不同要求、不同質(zhì)量產(chǎn)品的生產(chǎn)?？梢哉f智能數(shù)控在機械自動化當中的應用大力促進了我國工業(yè)由傳統(tǒng)化向現(xiàn)代化的轉(zhuǎn)變，也為社會各界的生產(chǎn)進步提供了有效的技術支撐。

4.2 生產(chǎn)管理當中的智能化和虛擬化

（1）機械自動化能夠為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟收益，使整個生產(chǎn)過程更加便利。但由于經(jīng)濟全球化的發(fā)展，企業(yè)在不斷的拓展業(yè)務，在這一背景下將人工智能技術應用到機械自動化當中能夠通過智能化程序?qū)⑸a(chǎn)環(huán)節(jié)與企業(yè)內(nèi)部各個業(yè)務環(huán)節(jié)智能聯(lián)通，便于提升生產(chǎn)、后續(xù)的銷售和管理環(huán)節(jié)的整體效率。即便在業(yè)務量激增的情況下，人工智能系統(tǒng)也能讓管理者在第一時間獲取到生產(chǎn)一線的實時數(shù)據(jù)，便于根據(jù)訂單隨時調(diào)整生產(chǎn)計劃，人工智能技術還可以對收集到的數(shù)據(jù)進行自動優(yōu)化和整理，依據(jù)當前市場的變動給出生產(chǎn)預測。（2）現(xiàn)階段人工智能技術還常常與電子信息技術以及多媒體技術結(jié)合起來，應用到虛擬技術當中。虛擬技術的原理就是對某一產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進行模擬和仿真然后結(jié)合人工智能技術進行編程應用到機械自動化當中。虛擬技術在機械自動化當中的優(yōu)勢主要是在進行實際生產(chǎn)之前，通過對生產(chǎn)全程的模擬來檢測生產(chǎn)過程當中可能存在的漏洞與故障，而后通過人工智能技術分析這些問題產(chǎn)生的原因并采取相應的解決措施，在最大程度上保證機械自動化在正式生產(chǎn)時的穩(wěn)定運行。

4.3 人工智能技術在故障診斷當中的應用

在社會進入工業(yè)化階段之后，各種各樣復雜的機械設備充斥在人們生產(chǎn)和生活當中，對于設備的故障檢修也成為了十分重要的研究課題。在機械自動化過程當中，從最開始的傳統(tǒng)單一參數(shù)診斷、單一故障檢修逐漸向多因素、綜合化診斷與檢修發(fā)展，而且隨著人工智能技術的應用對于機械自動化當中的診斷也越來越精確。首先人工智能技術的應用能夠為機械自動化提供更加智能的診斷方法，通過對運行參數(shù)、設備運行時間、生產(chǎn)過程當中的程序進行全面的分析能夠更加科學的對故障進行歸因并提出合理的解決方法。其次，現(xiàn)階段在人工智能技術當中人工神經(jīng)網(wǎng)絡的研究、模糊理論、模糊邏輯系統(tǒng)等也被應用于機械自動化的故障診斷中，通過將故障參數(shù)放置到人工智能信息化相關知識庫當中進行匹配能夠深層次的尋找設備故障的原理并不斷對設備進行優(yōu)化，不僅能做出風險預測還能集設備故障檢測與設備維護為一體，大大的提升了機械自動化設備的使用壽命[4]。

5 人工智能技術應用在機械自動化中的策略

5.1 進一步加強配套設施的建設

要想使人工智能技術在機械自動化當中發(fā)揮更好的效果，一方面要進一步加強配套的基礎機械設備，讓這些設備自身體系更好的輔助主要機械設備進行生產(chǎn)過程；另一方面也要加強人工智能系統(tǒng)的配備，使人工智能技術更好的配合機械自動化實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升[5]。并且要加強機械自動焊技術過程當中各個環(huán)節(jié)上零件設備、計算機技術等設施的配備，將整個自動化生產(chǎn)線不斷的改進，促進自動化控制系統(tǒng)的完善。

5.2 重視人工智能技術人才的培養(yǎng)

要想使人工智能技術在機械自動化當中應用的更加科學與專業(yè)，就離不開對專業(yè)人才團隊的建設與培養(yǎng)?，F(xiàn)如今隨著我國工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，在機械自動化當中人工智能類專業(yè)人才的需求量比較大，為了滿足各行各業(yè)的人才需求，首先機械自動化產(chǎn)業(yè)要與各大高校通力合作；一方面聘請更加專業(yè)的高素質(zhì)人工智能技術畢業(yè)生進入企業(yè)內(nèi)部工作，為機械自動化提供強有力的技術支持，另一方面企業(yè)可以為高校提供實訓基地，培養(yǎng)一批又一批實踐技能與專業(yè)技術融會貫通的人工智能技術人才。此外企業(yè)還可以聘請將人工智能技術應用到機械自動化應用當中，具有豐富經(jīng)驗的一線工人對本企業(yè)的技術人員和操作人員開展講座。

5.3 提升人工智能技術的柔性化與可視化

人工智能技術應用到機械自動化當中，大大提升了生產(chǎn)過程當中的自由度，機械自動化產(chǎn)品生產(chǎn)的方向越來越以市場需求為導向[6]。在未來發(fā)展的過程中，人工智能化技術應該更加人性化，根據(jù)市場需求以及消費者對產(chǎn)品性能的需求更加細化機械自動化生產(chǎn)過程，進一步促進生產(chǎn)過程的柔性化，結(jié)合實際需求完成生產(chǎn)過程中生產(chǎn)任務的調(diào)整，促進企業(yè)的發(fā)展更好的滿足市場需求。此外，人工智能技術在機械自動化當中的應用還應該大幅度提升可視化操作界面，在應用的過程當中借助更多的直觀數(shù)據(jù)及圖片對生產(chǎn)過程進行展示，在方便生產(chǎn)管理工作的同時提升操作效率。

5.4 不斷明確自身發(fā)展方向

當人工智能技術應用于機械自動化當中時，通過機械的力量和互聯(lián)網(wǎng)的操作取代人力，其終極目的是解放勞動力實現(xiàn)更加高效性和系統(tǒng)性的生產(chǎn)。如今隨著人工智能技術在機械自動化當中應用的越來越廣泛，人工智能技術應該基于機械工程學科的具體情況與特點，不斷發(fā)展人工智能技術，使機械自動化變得更加靈活，為機械工程行業(yè)的發(fā)展帶來更大的收益。人工智能技術研發(fā)人員也必須明確自身的發(fā)展方向，對我國機械自動化的發(fā)展歷史及各項技術原理進行深入研究，同時也應該吸取其他國家人工智能技術在機械自動化當種應用的經(jīng)驗，借鑒國外先進技術，在不斷豐富自身理論體系的同時培養(yǎng)對于機械自動化技術創(chuàng)新的意識，在實踐與理論相結(jié)合的過程中研發(fā)出更多適用于機械自動化的人工智能技術。

6 結(jié)語

綜上所述，人工智能技術在機械自動化當中的應用為我國生產(chǎn)行業(yè)提供了更加廣闊的發(fā)展前景。因此相關部門應該進一步加強人工智能技術在機械自動化當種應用的研發(fā)資金投入和政策支持，積極促進人工智能技術與機械自動化的融合。相關的技術人員也應該從技術角度不斷提升機械自動化系統(tǒng)的個性化與靈活性，不斷推動機械自動化的革新與優(yōu)化，助推整個行業(yè)的進步與發(fā)展。

引用

[1] 胡榮耀.人工智能在機械設計制造及其自動化中的實踐[J].中阿科技論壇(中英文),2020(11):76-78.

[2] 梁宗厚.機械自動化中人工智能的滲透與應用[J].信息記錄材料,2020,21(8):106-107.

[3] 孫后法.人工智能技術在機械設計制造自動化中的創(chuàng)新應用[J].新型工業(yè)化,2021,11(8):79-80.

[4] 苗壘.人工智能在機械設計制造及其自動化中的應用探析[J].當代化工研究,2021(9):175-176.

[5] 劉建軍.人工智能在機械設計制造及自動化中的應用[J].造紙裝備及材料,2021,50(3):43-45.

[6] 丁樞新.人工智能在機械制造及其自動化中的應用分析[J].新型工業(yè)化,2021,11(5):107-108.