机械加工智能化发展趋势

线澎湃

摘 要：科技是现代社会发展的主要源动力，科技已经深入到社会生产的各个环节，也包机械加工行业。在这个高度科技化、信息化的社会中，机械加工如何适应新时期发展的需要，不断加强其智能化和科技化水平，是每一位从业人员都应该关注的问题，对此进行探讨。

关键词：机械加工 智能化 发展趋势

中图分类号：TH164 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-054-02

1 前言

信息科学、材料科学、纳米科学和制造科学是21世纪的主流科学，现代科学技术催生下的高新技术将对全世界的制造业带来重要影响。中国加入世贸组织以来，机械加工产业面临着前所未有的竞争压力，经济社会的不断发展和进步对机械加工生产水平产生更高的要求，使用简单方便、外观美观大方、自动化程度高、价格适中的机械产品日益受到大众的欢迎，这就需要制造企业要采用先进的机械制造技术。与国际上发达的机械加工产业相比，中国的机械制造业一直处于落后水平，导致机械制造加工行业缺乏核心竞争力，影响着我国机械加工行业的国际竞争力。近年来，我国机械制造行业在新工艺、新技术上取得了长足的进步，机械工程发展日益呈现数字化、智能化、精密化等态势，其中智能化是机械加工中需要格外关注的，智能化是高科技水平的代名词，当前智能化产品已经广泛应用于现代人的生活、学习和工作中，机械加工行业也不例外，我们倡导的机械加工智能化是指利用计算机综合应用人工智能技术（如遗传算法、人工神经网络）、代理技术、现代管理技术及系统工程理论和方法等，实现机械加工的高标准、高要求、精细化以及高质量。使整个企业制造系统各子系统智能化，从而系统整体达到集成化、高度自动化。目前我国在机械加工智能化建设上有两种途径：（1）对国外比较成熟的产品技术进行引入，结合我国实际情况进行消化吸收和创新。（2）自主研发国内已经初具基础的机械加工技术，集成形成先进适用技术和产品，以智能化技术引领提升我国装备与设施智能化水平。

2 机械制造智能化发展的必然性

2.1 机械加工智能化决定着经济现代化水平和程度

马克思曾经说过，不同的社会时期之间的差别不在于到底生产了什么，而在于利用什么进行生产以及怎么生产，这才是主要的，也是说生产技术决定一切。近年来机械制造日益呈现智能化、精细化趋势，数控技术更是目前先进制造技术的代表，数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，是我国机械加工制造行业最核心的智能化生产技术。在我国生物技术产业、国防航空产业以及信息技术产业中都大行其道，数控技术引入到机械加工制造行业后也显著的提高了机械制造的能力和水平，增强了企业适应不断变化是市场竞争需要。很多发达国家都将数控技术和装备作为本国重要的战略能源，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，包括机械制造技术，信息处理、加工、传输技术，自动控制技术，伺服驱动技术，传感器技术，软件技术等。发达国家一方面保护本国的数控技术，控制技术服务出口。另一方面加强对数控产业和技术的投资，尤其在一些“高精尖”数控关键技术方面更是重中之重，也对其他国家实行封锁和限制政策，来使其该项技术能够一直占据科技的最前沿，为其带来丰厚的商业利益。对于我国而言，要充分认识到一点，机械加工智能化不仅仅关乎到机械产品质量和生产效率，更是关乎到国家制造产业的发展战略和发展前景，也是提高一个国家综合能力和国家地位的重要体现。

2.2 机械加工智能化满足市场的需要

机械加工行业生产的产品具有双重属性，既可以看作使得生产资料，也可以当作各种消费产品。消费者的消费需求是机械加工智能化的动力。当今社会，包括手机、电脑等智能化产品已经走入千家万户，作为机械加工企业要迅速适应这种变化，把握住市场消费动向，不断加强科技进步，对原有生产工艺和设备进行智能化改造，只有这样才能大大减少产品从研发到投入市场的时间，机械加工企业智能化可以使产业研发速度加快十几倍，对于追求消费个性化、多样化的消费者而言，具有很大的吸引力。另外，传统的机械加工行业主要是劳动密集型企业，需要大量的人力资源，随着我国人口红利的逐渐消失，工人工资大幅上涨，企业用工面临巨大的压力和挑战。而且机械加工环境比较危险，工伤事故难以避免，一旦出现事故，对工人的人身伤害以及对企业的社会形象力都带来恶劣影响，在此前提下，大力发展机械智能化加工就可以节约大量的劳动力，企业管理从低效率、多人力管理模式转变成智力，由劳动密集型企业向技术密集型企业过渡，企业生产过程也由单品种、自动线式转变为多品种、并行式、智能化模式。

3 机械加工智能化发展应该遵循的原则和应用

3.1 机械加工智能化发展应该遵循的原则

（1）价值产出原则。机械制造智能化不是形象工程，是机械加工企业提高效率、降低成本、提高企业利润的重要举措，因此企业在智能化建设过程中要充分考虑企业的实际情况，从投入和产出两方面进行考虑，本着遵循科技发展规律的原则，不断提高其智能化水平。（2）信息化原则。信息就是指资源，未来的机械加工是指智能化的集约生产，未来企业最主要的生产要素就是信息，信息化水平对机械制造企业智能化发展起着关键作用，信息技术就是对信息进行收集整理、存储传输、识别转换等各种处理的整合过程，智能化的实现为提高企业生产水平生产效率以及生产竞争力提供了重要保障。当前，人工智能研究的焦点就是人工智能和分布式计算相结合，用智能化来充实、改进、提升机械加工企业的信息化、网络化，实现高效率和高质量。

3.2 机械加工智能化发展的应用

下面以人工神经网络为例，对机械加工智能化的具体应用进行了分析。人工神经网络是由一些简单的元件及其层次组织的大规模并行连接构造的网络，在机械加工领域的应用十分广泛，已渗透到机械加工领域的方方面面，人工神经网络在机械加工中的具体应用有：

（1）应用人工神经网络选择零件定位基面。如何选择零件定位基面一直是工程设计中的难点所在，以前设计人员在确定零件定位基面时要认真研究零件的几何特征，然后根据几何特征来进行定位基面的选择，在这个过程中必须作为定量化分析、计算出具体数值。事实上，采用人工神经网络可以很好的解决这一难题，运用人工神经网络可以实现从几何形状到编码之间的影射。其次，对零件的几何特征进行编码。利用人工神经网络对机械零件几何特点进行编码可以起到重要作用。对应每一个位置码设置类型码和定位码的方法实现对零件的几何特征的编码。

（2）人工神经网络在加工参数优化中的应用。所谓加工参数就是在机械加工之前，设计人员根据工程加工要求以及各方面条件来确定机械加工参数。从以往经验来看，加工参数与加工之间呈现正相关关系，加工参数制定正确，可以有效的提高加工效果，而人工神经网络是解决加工参数优化的有效途径。

（3）变切削条件下钻头磨损的监控。在自动生产线上，为了实现在线连续监控，对刀具的磨损量不能采用停车直接检测法，而是采用在线间接检测法，即通过测量一系列反映加工状态的动态参数来推算刀具的磨损量。而动态参数和刀具磨损量之间存在着相当复杂的非线性关系，且无法用确切的数学模型加以描述。而人工神经网络正擅长处理这类输人输出关系不明确的映射关系，因而可用来实现刀具磨损量的在线监控。

总之，机械的发展与现代科学技术和整体工业水平息息相关，加强智能化制造是提高机械加工的效率和质量的保证，能极大地提高生产效率、生产技术和生产竞争力。作为机械加工行业要充分认识到这一点，通过有效运用计算机信息系统发展智能化技术，来克服传统加工制造中存在的弊端，促进机械加工产业化的发展。当然，这机械加工智能化是个系统工程，不是一蹴而就就可以完成的，还需要相关设计人员在工作实践中不断地研究和探讨。

参考文献：

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