基于創(chuàng)新轉(zhuǎn)變視角下的智能機械制造和加工模式研究

王 皓

(中北大學(xué)，山西 太原 030051)

0 引言

工業(yè)產(chǎn)業(yè)模式在經(jīng)歷了電氣化發(fā)展歷程之后，如今正在向著數(shù)字化的模式邁進，特別是在高科技技術(shù)的加持下，工業(yè)管理模式以及制造水平已經(jīng)具備了向著智能化轉(zhuǎn)型的條件。而智能機械制造作為一種新興的工業(yè)化生產(chǎn)模式，充分融合了智能化信息技術(shù)的優(yōu)勢，對機械制造的設(shè)計、生產(chǎn)以及服務(wù)等全過程進行智能化的升級和改造，這樣不僅可以提升我國機械制造行業(yè)的整體制造水平，而且對于推動我國工業(yè)領(lǐng)域向著智能化的方向發(fā)展也具有十分積極的意義。

1 智能機械制造概述

智能機械制造指的是利用現(xiàn)代化的計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)等先進技術(shù)和機械制造模式相結(jié)合，以實現(xiàn)機械制造智能化生產(chǎn)和加工的目的。從技術(shù)角度的層面上分析，智能機械制造技術(shù)可以劃分為制造技術(shù)和制造系統(tǒng)兩大部分。首先制造技術(shù)指的是以機械制造加工生產(chǎn)為基礎(chǔ)，綜合機械制造的經(jīng)濟效益、設(shè)備性能等方面來進行設(shè)計和研發(fā)的；而機械制造系統(tǒng)則是一種具體的機械制造行業(yè)內(nèi)終端應(yīng)用軟件，由于機械制造行業(yè)具有產(chǎn)能不固定的特點，而且工件的加工工藝都較為復(fù)雜，因此為了能夠滿足客戶的要求，機械制造系統(tǒng)也隨著科技的發(fā)展不斷的進行升級和優(yōu)化。機械制造系統(tǒng)不斷升級和優(yōu)化的依據(jù)是對其制造生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進行采集和匯總，并在對這些數(shù)據(jù)計算和分析的基礎(chǔ)之上，來對自身的系統(tǒng)進行優(yōu)化。

2 智能化模式對傳統(tǒng)機械制造行業(yè)的影響

智能制造模式采用的是人機一體化的機械制造系統(tǒng)，該種制造模式充分整合了機器智能和人類智慧的優(yōu)勢。在實際的使用過程中，智能化模式通過對機械制造系統(tǒng)的相關(guān)決策進行分析和判斷，來實現(xiàn)該過程中的智能加工，并在系統(tǒng)優(yōu)化升級以及系統(tǒng)研發(fā)等方面，最大限度地應(yīng)用人類現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)，不斷地對其進行改造，以適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的快節(jié)奏，推動我國的社會主義現(xiàn)代化建設(shè)。從大的方面來看，機械制造和加工模式的智能化是對我國工業(yè)領(lǐng)域機械化以及電氣自動化生產(chǎn)模式的改革和升級，是向著數(shù)字化工業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志。

在傳統(tǒng)的機械制造行業(yè)中，其加工模式主要利用的是傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)加工設(shè)備以及人工操作相結(jié)合的方式來開展對工件的加工和生產(chǎn)的[1]。在這種傳統(tǒng)的機械制造和加工模式中，如果生產(chǎn)過程中的原材料或者機械生產(chǎn)設(shè)備的參數(shù)發(fā)生了改變，操作人員是無法第一時間對加工系統(tǒng)進行調(diào)整的，這就會導(dǎo)致該制造加工系統(tǒng)出現(xiàn)了較大的偏差，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量不符合要求，造成原材料、人工成本等的巨大浪費，如此一來只能夠重新對系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)進行調(diào)整之后重新進行生產(chǎn)，但這樣無疑會大大提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本，降低了企業(yè)的經(jīng)濟效益。傳統(tǒng)機械制造的流程如圖1所示。

而采用智能化的機械加工制造模式，則能夠利用人工智能技術(shù)、信息化技術(shù)等先進的技術(shù)對機械制造加工系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)進行實時的監(jiān)控和測量，如此一來，就可以有效地避免因在生產(chǎn)過程中設(shè)備參數(shù)或者原材料出現(xiàn)變化而造成的生產(chǎn)浪費現(xiàn)象[2]。不僅如此利用智能化的模式來對機械加工制造過程中各個環(huán)節(jié)的調(diào)整和優(yōu)化，還可以在最大程度上降低機械制造過程中存在的各種偏差，有效提升產(chǎn)品的合格率，使得機械制造的質(zhì)量與效率都有了明顯的提升，進一步降低了企業(yè)進行加工制造的成本投入，大大提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

3 智能化制造在機械制造和加工模式中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 智能模式受資金和技術(shù)的掣肘

在不同的社會時期，其科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟水平的不同導(dǎo)致了生產(chǎn)力存在著很大的差異，而生產(chǎn)效率的決定性因素便是生產(chǎn)技術(shù)水平。在當(dāng)今信息化的社會，我國的機械制造與加工正在朝著更加精細(xì)化和智能化的方向發(fā)展，并將最終實現(xiàn)機械制造的完全智能化。但在該過程當(dāng)中，數(shù)控技術(shù)在機械制造行業(yè)中的應(yīng)用，推動了該行業(yè)的快速發(fā)展，而數(shù)控設(shè)備則是機械制造行業(yè)中一項十分重要的智能化產(chǎn)品，它可以有效地對機械制造以及信息化技術(shù)進行融合和統(tǒng)一，實現(xiàn)真正的智能化制造。但在實際的企業(yè)生產(chǎn)過程中，受限于自身資金和技術(shù)不足，在對機械制造進行智能化模式的升級和改造過程中，還存在著很大的阻力，尤其是在技術(shù)方面，還存在著很大的缺陷。

3.2 受傳統(tǒng)機械制造模式的影響較大

從本質(zhì)上來講，使用智能化機械制造與加工模式進行生產(chǎn)的產(chǎn)品既可以是工業(yè)產(chǎn)品，也可以是生產(chǎn)加工的資料[3]。隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，機械制造所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活當(dāng)中不可或缺的重要產(chǎn)品，而機械加工企業(yè)也會結(jié)合社會發(fā)展的實際需求來精準(zhǔn)地把握市場的發(fā)展方向，投入大量的資金和技術(shù)來對機械加工的生產(chǎn)工藝進行優(yōu)化和改造。但在對機械制造和加工模式進行智能化升級過程中，傳統(tǒng)的機械加工仍然占據(jù)著絕大部分的比例，這些企業(yè)在實際的生產(chǎn)過程中仍然會采用傳統(tǒng)的機械制造模式進行生產(chǎn)，這就直接導(dǎo)致了生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量無法得到有效保證，且該種模式下的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)漏洞百出，危險性也大大增加，因此很難實現(xiàn)對機械加工技術(shù)的密集型轉(zhuǎn)變，因此也就無法實現(xiàn)對智能機械制造和加工模式的有效推廣。

4 智能機械制造和加工模式的發(fā)展方向

在當(dāng)代信息化社會中，傳統(tǒng)的機械制造行業(yè)面臨著轉(zhuǎn)型升級的巨大挑戰(zhàn)，而機械制造只有在保留技術(shù)特征的同時，積極進行該行業(yè)與當(dāng)代的各種先進技術(shù)的融合，來對機械制造進行升級，才能夠?qū)崿F(xiàn)其未來的良好發(fā)展。而納米技術(shù)在機械制造行業(yè)中的應(yīng)用，在很大程度上提升了加工工件的精度，對于機械制造的發(fā)展起到了積極的推動作用，而隨之出現(xiàn)的納米加工技術(shù)以及納米裝配技術(shù)，使得納米技術(shù)的應(yīng)用范圍得到了很大的推廣[4]。對于當(dāng)前階段的機械制造技術(shù)來講，其主要向著精密工程技術(shù)、高度自動化機械制造等方向發(fā)展，前者的代表技術(shù)主要有納米技術(shù)、超精密加工技術(shù)等等，這些技術(shù)的應(yīng)用正在逐步的將機械加工制造推進微型機器人和電子技術(shù)時代中；而后者的代表技術(shù)則是敏捷制造和CIMS。在實現(xiàn)機械制造與加工模式智能化的過程中，原材料應(yīng)用與能源消耗之間的傳統(tǒng)矛盾得以解決，產(chǎn)品的開發(fā)成本以及生產(chǎn)周期都得到了大幅度的縮減，與此同時生產(chǎn)工藝的進步使得機械制造對于環(huán)境保護也更加的友好，突出了綠色生產(chǎn)的主題，從而更加利于企業(yè)的可持續(xù)化發(fā)展。智能機械制造和加工的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

4.1 精密成形技術(shù)

精密成形技術(shù)指的是和機械加工行業(yè)中的塑性加工以及焊接鑄造等相關(guān)的技術(shù)。具體來講，精密成形技術(shù)又可以細(xì)分為精密焊接切割、精密鍛壓、精密塑性等。

4.2 無形切削加工

在智能機械制造與加工模式下，該技術(shù)的廣泛應(yīng)用不僅可以對生產(chǎn)加工工藝進行優(yōu)化，而且還能夠隨之降低企業(yè)生產(chǎn)加工的成本，并同時規(guī)避因企業(yè)進行生產(chǎn)而產(chǎn)生的廢液、廢氣等方面的問題。

4.3 快速成形技術(shù)

RPM技術(shù)在智能機械制造和加工模式當(dāng)中的廣泛應(yīng)用，能夠充分發(fā)揮出累積與添加原則的優(yōu)勢，來取代傳統(tǒng)的機械制造加工過程中無處材料，這種模式下常用的有FDM、LOM等技術(shù)。

5 基于創(chuàng)新轉(zhuǎn)變視角下智能機械制造與加工模式的創(chuàng)新發(fā)展路徑

5.1 優(yōu)化和完善信息集成系統(tǒng)

站在全局的角度來看，當(dāng)前階段智能機械制造業(yè)已經(jīng)成為全球制造業(yè)發(fā)展的主要趨勢。而在西方等發(fā)達國家在推進智能化機械制造的過程中都多多少少的遭遇了信息集成方面的困擾，而作為智能機械制造行業(yè)中的一個核心問題，只有對其進行優(yōu)化和完善，建立起一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，才能夠徹底解決該問題[5]。因此，對于我國的智能機械制造與加工模式來講，也應(yīng)在建設(shè)的過程中給予信息集成問題更多的關(guān)注和重視，并結(jié)合我國制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢來科學(xué)、合理地制定符合我國社會發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)體系。

對于智能化的機械制造和加工模式的信息集成系統(tǒng)來講，我們對其進行優(yōu)化和完善的過程中應(yīng)從以下幾方面入手：首先，應(yīng)構(gòu)建起標(biāo)準(zhǔn)化的智能機械制造信息系統(tǒng)，積極推動機械制造企業(yè)各個環(huán)節(jié)之間的無縫對接，從而將智能機械制造的科研成果與信息系統(tǒng)進行充分的融合，以實現(xiàn)提升機械制造精度與質(zhì)量的目標(biāo)；其次，當(dāng)?shù)卣畱?yīng)積極牽頭，帶領(lǐng)不同行業(yè)內(nèi)的機械制造企業(yè)來進行相互配合，共同完成對互聯(lián)網(wǎng)信息平臺的搭建，并同時正確引導(dǎo)企業(yè)之間進行信息化資源的共享，在諸如智能機械制造的研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)加工等環(huán)節(jié)之中加強交流合作，充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢，實現(xiàn)智能化的加工制造；最后，在當(dāng)前市場經(jīng)濟中發(fā)展良好的制造企業(yè)應(yīng)積極和我國的互聯(lián)網(wǎng)信息企業(yè)建立合作關(guān)系，并共同完成對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系的構(gòu)建，通過強強聯(lián)合的方式來對智能制造和加工模式進行深入研究，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢來優(yōu)化和升級智能制造的集成系統(tǒng)，以便在市場當(dāng)中獲得優(yōu)勢。

5.2 堅持可持續(xù)發(fā)展原則

幾年來，我國政府堅持貫徹可持續(xù)化發(fā)展的原則，在發(fā)展經(jīng)濟的過程中也不忘對生態(tài)環(huán)境的保護，最終實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的和諧發(fā)展。而在智能機械制造和加工模式的創(chuàng)新發(fā)展過程中，我們不僅要關(guān)注生產(chǎn)工藝的升級以及生產(chǎn)質(zhì)量與效率的提升，同時也應(yīng)給予智能機械制造和加工模式下的資源節(jié)約以及生態(tài)環(huán)境保護。在此過程中我們應(yīng)始終堅持著綠色、環(huán)保、節(jié)能的原則，充分體現(xiàn)出智能機械制造和加工模式所具有的生態(tài)環(huán)保優(yōu)勢，實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)化發(fā)展。例如：在企業(yè)生產(chǎn)的過程中，應(yīng)利用智能機械制造技術(shù)的優(yōu)勢來最大程度上保證生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)之上降低企業(yè)的資源消耗和成本投入，實現(xiàn)機械制造企業(yè)的高效節(jié)能化發(fā)展[6]。這種模式也是在當(dāng)代節(jié)能減排大環(huán)境下，社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護對于智能機械制造和加工模式的要求。

5.3 加強創(chuàng)新和突破

智能機械制造和加工模式的創(chuàng)新發(fā)展是一個系統(tǒng)性的工程，并非一朝一夕就可以完成，而是一個漫長的發(fā)展過程，因此，機械制造企業(yè)只有不斷地在實際生產(chǎn)的過程中進行創(chuàng)新研究，才能夠取得最終的成功。具體來講，企業(yè)中的技術(shù)人員和科研人員首先應(yīng)具備投入該系統(tǒng)研究的準(zhǔn)備和思想，將對智能機械制造和加工模式的研究作為自身工作當(dāng)中的核心部分。其次，伴隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，在對其進行研究的過程中，還應(yīng)積極引入人工智能、信息化技術(shù)等先進的科學(xué)技術(shù)，通過利用企業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)鏈整合，信息數(shù)據(jù)的優(yōu)化分析等，來對智能機械制造和加工模式進行創(chuàng)新和優(yōu)化[7]。例如：在對智能機械制造和加工模式的創(chuàng)新發(fā)展中，采用新型的精密成形技術(shù)實現(xiàn)對該系統(tǒng)的創(chuàng)新。但從當(dāng)前我國機械制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來說，仍然具有很大的發(fā)展上升空間，因而只有不斷進行創(chuàng)新發(fā)展，才能夠?qū)崿F(xiàn)智能機械制造和加工模式的突破。

5.4 加強創(chuàng)新人才培養(yǎng)

對于企業(yè)來講，人才是其得以創(chuàng)新發(fā)展的根本，而對于智能機械制造和加工模式來講同樣如此，只有具有了足夠的高素質(zhì)專業(yè)技能人才，才能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)的良好發(fā)展。但從實際情況來看，我國大部分機械制造企業(yè)都存在著人才嚴(yán)重不足的情況，針對此問題，我們應(yīng)結(jié)合國家政府的政策指引和企業(yè)實際情況，通過采取和高校、科研機構(gòu)加強交流合作的方式來培養(yǎng)專業(yè)的技能型人才。一方面，相關(guān)的院校應(yīng)積極促進機械制造專業(yè)的跨學(xué)科融合發(fā)展，并構(gòu)建起完善的人才培養(yǎng)體系，重視在機械制造教學(xué)過程中對于信息化技術(shù)、計算機技術(shù)等學(xué)科的交流學(xué)習(xí)，以此來培養(yǎng)適合企業(yè)發(fā)展的復(fù)合型人才。另一方面對于企業(yè)來講，應(yīng)重視在職員工的職業(yè)教育工作，通過采取校企合作、產(chǎn)教融合的培訓(xùn)模式來建立起職業(yè)人才的發(fā)展通道，從而為企業(yè)進行智能機械制造和加工模式的創(chuàng)新發(fā)展培養(yǎng)專業(yè)的技能人才[8]。此外，還應(yīng)不斷對企業(yè)內(nèi)部的培訓(xùn)體系進行更新和完善，積極鼓勵企業(yè)內(nèi)部專業(yè)人才參與至智能機械制造的培訓(xùn)中來，以提升對于企業(yè)人才資源的優(yōu)化配置，提升人才的綜合素養(yǎng)，以便為企業(yè)的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息化技術(shù)高度發(fā)達的時代背景下，機械制造行業(yè)正在從傳統(tǒng)的人工制造模式向著智能化制造的模式轉(zhuǎn)變，這不僅能夠在很大程度上提升機械制造的質(zhì)量與效率，而且還可以極大地加快機械制造行業(yè)的發(fā)展速度。但從現(xiàn)階段來看，智能機械制造技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用還處在初期階段，未來還將有很大的發(fā)展空間，這就需要我們結(jié)合企業(yè)實際發(fā)展現(xiàn)狀，通過采取優(yōu)化信息集成系統(tǒng)、堅持可持續(xù)發(fā)展以及加強創(chuàng)新和人才培養(yǎng)等方式來有效解決在進行智能機械制造和加工模式建設(shè)過程中所遇見的問題，從而不斷推動我國制造業(yè)向前發(fā)展。