關(guān)于人工智能在機(jī)械制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用分析

張建兵

（山東新松工業(yè)軟件研究院有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

在科技與科研領(lǐng)域不斷進(jìn)步的今天，人工智能對(duì)我國(guó)的科技發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。它能夠模仿人類的思維，并將其運(yùn)用到生產(chǎn)中，從而提高自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)推理、全面分析、適應(yīng)和判斷等方面的技能。在此基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)械的外形、機(jī)械的特性進(jìn)行了全面的研究。當(dāng)前，我國(guó)的機(jī)械制造能夠?yàn)楦黝愋袠I(yè)的生產(chǎn)提供大批的設(shè)備及配套的配件。因此，在我國(guó)，機(jī)械制造業(yè)已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、智能化的重要手段。所以，在我國(guó)的機(jī)械工業(yè)中，要想從整體上提升其設(shè)計(jì)與制造的自動(dòng)化程度，必須運(yùn)用AI 技術(shù)，從而推動(dòng)整個(gè)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。然而，在我國(guó)的發(fā)展與應(yīng)用方面，與世界上其他發(fā)達(dá)地區(qū)的科技水平還存在一定的距離。因此，我國(guó)機(jī)械工業(yè)在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、自動(dòng)化等方面的工作中，應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行正確的剖析和解決，從而取得更大的發(fā)展動(dòng)力，從而有效地提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化的工作效率。

1 人工智能技術(shù)概述

隨著時(shí)間的推移，我國(guó)的現(xiàn)代化和發(fā)展建設(shè)已初見成效，而在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用也已初見成效。智能家居，智能汽車和智能腕表都是由智能科技所開發(fā)。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)用人工智能技術(shù)進(jìn)行了大量的研究。在相關(guān)的商品中植入了人工智能技術(shù)，使其具備了一定的人腦和仿真意識(shí)，實(shí)現(xiàn)了自主判斷、學(xué)習(xí)等功能。舉例來(lái)說(shuō)，日本豐田企業(yè)在這個(gè)十年初期就開始了對(duì)產(chǎn)品的細(xì)致設(shè)計(jì)，并且小型地對(duì)其產(chǎn)品的需求進(jìn)行了一些研究。在節(jié)省生產(chǎn)和人員的費(fèi)用的前提下，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的巨大的經(jīng)濟(jì)利益。目前，日本已經(jīng)將這種設(shè)計(jì)、制造和管理的方法運(yùn)用到汽車設(shè)計(jì)、制造和管理中，從而使日本汽車生產(chǎn)的總產(chǎn)值增加。以上的事例也進(jìn)一步表明了在生產(chǎn)實(shí)踐中，以人為中心的重要意義。在現(xiàn)代，智能技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性，它能夠促進(jìn)機(jī)械生產(chǎn)與自動(dòng)化向“人性化”方向發(fā)展。未來(lái)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及智能化都將向靈活的要求轉(zhuǎn)變，而人工智能則是適應(yīng)了人類發(fā)展的潮流。人工智能技術(shù)是由計(jì)算機(jī)技術(shù)所產(chǎn)生的產(chǎn)物，是新世紀(jì)發(fā)展與建設(shè)的一個(gè)重大象征，也是促進(jìn)機(jī)器工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前，在聲音辨識(shí)與虛擬實(shí)境中廣泛使用了人工智能技術(shù)。其技術(shù)原理是多個(gè)領(lǐng)域支撐起來(lái)的，科學(xué)而完整。在這個(gè)依賴計(jì)算機(jī)技術(shù)的人工智能時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用領(lǐng)域還很有限，而社會(huì)的生產(chǎn)方式大多是以手工方式進(jìn)行。盡管目前已有了一些關(guān)于人工智能技術(shù)的理論構(gòu)想，但要實(shí)現(xiàn)其實(shí)際運(yùn)用，還需相當(dāng)漫長(zhǎng)的一段路。

2 機(jī)械制造需要滿足的具體要求

2.1 滿足機(jī)械功能的實(shí)際需求

在機(jī)械加工過(guò)程中，各種機(jī)械的種類繁多，其性能需求也各有差別。為了保證其在實(shí)際工程中的應(yīng)用，必須在具體的工藝過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行不同的加工。根據(jù)國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況，機(jī)械裝備的制造必須滿足材料、能源和信息等方面的需求。為了保證總體的加工水準(zhǔn)得到進(jìn)一步的提升，并使其達(dá)到實(shí)際的使用要求。機(jī)器制造業(yè)和自動(dòng)化要求在處理信息、能源和物料的過(guò)程中，要保證有針對(duì)性地提供信息、能源和物料的成分。要全面、合理地運(yùn)用多種技術(shù)，才能保證機(jī)器自動(dòng)控制的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于不同的機(jī)器在不同的運(yùn)行階段所采用的不同的性能，需要對(duì)其進(jìn)行合理的研究，以保證其具備一定的性能，為以后的工作提供強(qiáng)有力的支撐。生產(chǎn)的機(jī)器和裝備也必須符合其產(chǎn)品的生產(chǎn)職能，以保證工作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 提高運(yùn)用尖端科技的能力

總體而言，分揀體系應(yīng)該以產(chǎn)品的功能性作為基本基礎(chǔ)，而核心要素是加工物料。加工機(jī)器是將物質(zhì)進(jìn)行加工與處理，使其變成另外一種形態(tài)與定位的產(chǎn)品，并最終實(shí)現(xiàn)輸出。在能源加工方面，可以利用動(dòng)力機(jī)械來(lái)實(shí)現(xiàn)信息與能源的合理轉(zhuǎn)換，這種方式可以傳輸各種能源，其中最重要的就是把熱量轉(zhuǎn)變成動(dòng)能。在信息轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，我們運(yùn)用信息機(jī)器，以理性的方法來(lái)加工能源與資訊，并將其以不同的形式，如聲像與影像，信息機(jī)器就是使用的傳真機(jī)或者計(jì)算機(jī)。創(chuàng)新推動(dòng)了企業(yè)的不斷發(fā)展，在我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)改革中，要加大對(duì)先進(jìn)技術(shù)的吸收，適時(shí)進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)觀念的革新，以提升其應(yīng)用技術(shù)。運(yùn)用現(xiàn)代科技，可以有效地克服各種問(wèn)題，改善機(jī)器的使用功能，達(dá)到更好的使用要求。

3 人工智能在機(jī)械制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 提升安全管理能力

在我國(guó)的大型機(jī)械制造業(yè)中，各類裝備種類繁多，其中的安全問(wèn)題是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。為此，有關(guān)部門要加強(qiáng)對(duì)這一問(wèn)題的關(guān)注，并進(jìn)行相應(yīng)的剖析。如果發(fā)生了安全事故，不僅會(huì)帶來(lái)巨大的財(cái)產(chǎn)損害，而且還會(huì)危及人民的生活。我們對(duì)大量的事故進(jìn)行詳細(xì)的研究，得出了造成這些問(wèn)題的根本因素是技術(shù)上的問(wèn)題。在實(shí)際工作中，員工的安全觀念不強(qiáng)，不能按照實(shí)際的情況進(jìn)行自我保護(hù)。如果不能正確地使用機(jī)械，很可能會(huì)導(dǎo)致安全性問(wèn)題。這樣，在將自動(dòng)技術(shù)與機(jī)器生產(chǎn)相結(jié)合的情況下，就可以達(dá)到無(wú)人作業(yè)的目的，而且人為失誤所造成的特殊危險(xiǎn)也可以降低到最小。所使用的機(jī)械自動(dòng)控制體系要求綜合而完美，可以對(duì)具體運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行有效的處理，以保證生產(chǎn)的安全性。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，安全問(wèn)題始終是機(jī)械生產(chǎn)的中心問(wèn)題。在實(shí)際的工作中，可以采用自動(dòng)化方式進(jìn)行無(wú)人操作作業(yè)，并采用遠(yuǎn)距離的方法進(jìn)行相應(yīng)的控制，從而減少安全事故的發(fā)生。

3.2 加快產(chǎn)品生產(chǎn)速度

在機(jī)械制造行業(yè)中，由于其生產(chǎn)過(guò)程中存在許多復(fù)雜的體系和運(yùn)行過(guò)程，因此要全體人員共同努力。若有不合理的作業(yè)，將會(huì)嚴(yán)重地降低工作的效能。由于采用了自動(dòng)控制技術(shù)，使得制造工藝更加簡(jiǎn)便、有效，從而降低了由于人工操作引起的意外。合理的機(jī)械加工和自動(dòng)控制，使生產(chǎn)體系得到了最優(yōu)的控制，保證了產(chǎn)品的品質(zhì)達(dá)到了要求，提高了經(jīng)濟(jì)效益。企業(yè)發(fā)展的終極目的就是實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)的最大化，這關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)力。若能提高生產(chǎn)率，則會(huì)使產(chǎn)出更多，收益也會(huì)更好。比如，在“雙11”購(gòu)物節(jié)上，人們需要更高效、更精確地完成快遞的自動(dòng)分類。機(jī)械自動(dòng)化替代人工，使其在提高生產(chǎn)率上具有明顯的優(yōu)越性。

3.3 改善檢修效果

在當(dāng)今世界飛速發(fā)展的今天，用戶的需求越來(lái)越趨向于個(gè)人化、多元化，對(duì)整個(gè)服務(wù)體系的要求也越來(lái)越高。機(jī)械制造與自動(dòng)化是針對(duì)用戶特定的需要而進(jìn)行的，以保證最終的產(chǎn)品的表現(xiàn)符合用戶的需要。尤其是在產(chǎn)品的試驗(yàn)中，效果很好。采用機(jī)械制造與自動(dòng)化技術(shù)，能迅速地進(jìn)行相關(guān)檢驗(yàn)，能在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并采取適當(dāng)?shù)拇胧ＷC產(chǎn)品的品質(zhì)符合要求。品質(zhì)是一個(gè)企業(yè)能否取得勝利的重要因素。若不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)對(duì)企業(yè)的聲譽(yù)產(chǎn)生一定的負(fù)面作用，從而使顧客喪失，從而失去重大的經(jīng)濟(jì)效益。企業(yè)擁有完善的機(jī)械制造與自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能夠有效地解決不同的生產(chǎn)運(yùn)作需要，提升顧客的滿意程度，并把握機(jī)遇，占領(lǐng)市場(chǎng)。當(dāng)系統(tǒng)在使用期間出現(xiàn)了問(wèn)題時(shí)，采用了自動(dòng)化的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的防護(hù)，使失效的裝置不能正常工作，從而防止事故的蔓延。這樣既能減少損失，又能減少人員的死亡。正確運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，能對(duì)全過(guò)程進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)，迅速找出問(wèn)題所在，并對(duì)其進(jìn)行合理的剖析，制定出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失降至最低，并迅速地恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)。

4 人工智能在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用

4.1 人工智能在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。與常規(guī)的設(shè)計(jì)過(guò)程及理念相比，二者有很大不同。當(dāng)今，為了適應(yīng)人類的生產(chǎn)和生活需求，計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中得到了越來(lái)越多的運(yùn)用。為了推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的發(fā)展，必須充分認(rèn)識(shí)現(xiàn)代機(jī)械的現(xiàn)實(shí)需求，重視設(shè)計(jì)的多樣化。把人工智能技術(shù)引入機(jī)器的設(shè)計(jì)中，可以對(duì)機(jī)械制造的方式進(jìn)行革新。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要重視提高機(jī)械的自動(dòng)化程度，降低人的主觀性。相對(duì)以往，機(jī)械的設(shè)計(jì)可以做到長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)工作，降低了對(duì)勞動(dòng)力的消耗，增加了儲(chǔ)存空間，可以儲(chǔ)存各種信息，同時(shí)也便于員工進(jìn)行日常的學(xué)習(xí)。目前，在汽車、航空航天等領(lǐng)域，人工智能技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用，在其機(jī)械裝備的設(shè)計(jì)上進(jìn)行了革新，突破了以往的機(jī)械設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械的柔性化。利用人工智能技術(shù)，可以使機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)得到更大的發(fā)展和革新。

4.2 人工智能技術(shù)在信息處理中的應(yīng)用

在機(jī)械制造及其自動(dòng)化中，信息傳遞是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，若要保證數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程中不會(huì)發(fā)生任何問(wèn)題，就需要合理地引進(jìn)和運(yùn)用人工智能技術(shù)。運(yùn)用人工智能技術(shù)，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理，保證了數(shù)據(jù)的正確性和安全性，避免了出現(xiàn)不可預(yù)知的問(wèn)題。在生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)效率的不斷提升，所產(chǎn)生的信息量也越來(lái)越大，因此，對(duì)電子數(shù)據(jù)的傳遞提出了更大的要求。為了保證各類信息的安全、有效地進(jìn)行，為以后系統(tǒng)的安全和平穩(wěn)運(yùn)營(yíng)，必須加大對(duì)人工智能的運(yùn)用力度。在制造工藝中，由于傳遞的數(shù)據(jù)有誤，必然會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的品質(zhì)下降。從這一點(diǎn)可以看出，人工智能技術(shù)在信息處理中起著十分關(guān)鍵的作用，在持續(xù)提高效率的同時(shí)，為了防止出現(xiàn)差錯(cuò)，還必須保證數(shù)據(jù)的安全和穩(wěn)定。

4.3 人工智能在機(jī)械故障診斷中的應(yīng)用

機(jī)械制造及其自動(dòng)化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，整個(gè)執(zhí)行程序是非常煩瑣的。比如，在進(jìn)行模型展示時(shí)，需要大量的計(jì)算公式、大量的原理以及大量的推論。若單純依靠人工進(jìn)行問(wèn)題的分析，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且存在多種誤差，嚴(yán)重的會(huì)對(duì)工藝流程造成不利的后果。這說(shuō)明了將人工智能技術(shù)用于機(jī)械設(shè)備的故障檢測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大量信息的采集、整理和歸類，保證了數(shù)據(jù)的精確度。另外，在機(jī)械的故障檢測(cè)中引入人工智能技術(shù)，采用計(jì)算機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械參數(shù)的正確傳遞。利用推理機(jī)可以對(duì)故障的診斷進(jìn)行正確的處理，這個(gè)體系能夠提出一些專業(yè)的意見。在此過(guò)程中，能夠迅速地提取出原有的類似實(shí)例，并根據(jù)實(shí)例進(jìn)行精確的相似性運(yùn)算，從而精確地判斷出機(jī)械的故障。許多機(jī)械生產(chǎn)單位由于生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題而導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，從而給生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損害。所以，在機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)中，越來(lái)越重視運(yùn)用人工智能技術(shù)。針對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，要對(duì)機(jī)械的使用年限進(jìn)行科學(xué)的預(yù)報(bào)，并據(jù)此制訂出與之相適應(yīng)的維修方案。

4.4 人工智能技術(shù)在計(jì)算與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的應(yīng)用

在運(yùn)算與數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等領(lǐng)域，人工智能典型的應(yīng)用領(lǐng)域就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)仿真人體的神經(jīng)行為來(lái)構(gòu)造的。該結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)勢(shì)，例如，有著優(yōu)秀的存儲(chǔ)能力。該系統(tǒng)能夠在人工智能的環(huán)境下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算、比較，并且能夠?qū)⒁酝鶖?shù)據(jù)與現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，既能夠處理海量數(shù)據(jù)，又能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)的精確度，機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化方面的某些需求與此網(wǎng)絡(luò)體系十分吻合。所以，目前，機(jī)器設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)工作者十分重視利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)資料儲(chǔ)存。同時(shí)，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的運(yùn)算性能，其在實(shí)際中的使用效果得到了極大的改善，保證了其穩(wěn)定和精度，為其在機(jī)械工業(yè)中的推廣與開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)的機(jī)械制造及其自動(dòng)化行業(yè)也遇到了一些新的問(wèn)題，要想順應(yīng)時(shí)代潮流，就要科學(xué)運(yùn)用人工智能，不斷地進(jìn)行技術(shù)革新，使之能夠在一定程度上推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)的轉(zhuǎn)變，從而保證整個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展。