机械制造智能化的发展趋势探析

邹 芳

（台州方林汽车检测有限公司，浙江 台州 318000）

引言

随着时代的发展和社会的进步，人类对机械制造、产品提出了越来越高的要求，如性能高、操作简单、节能耐用等，而人们对其中机械制造智能化的需求非常高，尤其是在以往劳动力密集型的产业中，这种需求尤为强烈。随着经济的不断发展，在制造业领域，劳动力成本不断上升，已经成为企业的很大的负担，而且也不利于我国产业结构的转型升级。得益于科学技术的不断发展，机械制造的智能化发展已经成为机械制造设计制造的主要趋势，尤其是电子信息技术、计算机数据处理技术、现代控制技术、传感技术等高新技术的发展更是为机械制造智能化发展打下了坚实的基础［1］。而机械制造的智能化水平不仅能够极大地提高生产效率，还能大大提高企业的品牌形象，能够产生巨大的经济与社会效益。

1 智能化对于机械制造的意义

1）推动转型升级，提高制造业水平。机械制造的智能化是从20世纪30年代的欧美开始发展的，我国的智能化发展较晚，在一些地方甚至还大量存在着传统的机械制造方式，尤其是一些中小企业，还是以劳动力密集型的生产方式为主，这无疑会影响企业的创新和发展，尤其是在经济全球化的背景下，单纯依靠传统制造方式已经无法适应当前的全球竞争，也势必会遭到淘汰。因此，我们要加大推动机械制造的智能化发展，不断创新，才能为我国经济产业的转型升级提供强劲的推动力，从整体上提高我国的制造业水平，提高我国产品在国际市场上的竞争力。

2）提高生产效率，减少人力成本。这也是机械制造智能化发展最直接的意义，因为对于机械制造业来说，人力资本正在超越原材料成本，甚至在一些行业，人力资本已经成为最大的成本支出，如果再不通过智能化发展道路，加快装备制造业的转型升级，那机械制造业的利润空间将会进一步缩水。而现代制造业中，通过发展数控设备和数控技术，开发出一系列相应的设备和系统，操作人员只需要将已经编写好的程序输入设备中，添加制造所需要的材料和零件，这台机器就开始自动运行，这样就不会再出现工厂里面长长的流水线上满是工人的场景，而是一个人可以操控多台设备，这样既提高了生产效率，也大大减少了人力成本［2］。

3）改造生产流程，提高制造精度。在生产加工环节，仅靠人力操作很难保证产品的质量和精度，即便操作工人技术再高，也无法加工出非常高精度的近乎完美的产品。机械行业要实现智能化，最直接的动作就是引入机器人，通过引入智能化的设备和智能化的软件，让机械代替人力来控制产品的制造和加工，只有这样才能达到人力所无法达到的制造精读，同时也能够让整个生产流程更加简洁、科学、合理。目前已经有很多企业大规模使用机器人来代替人工，尤其是一些高精尖的行业中，智能机器人的使用更为广泛。

4）实现多功能化，满足不同需求。智能化的机械制造可以借助计算机的数据处理技术，开发出多样化的功能，通过智能化理念的融入，使得机械制造的不同组件之间的构造关联形成统一的控制机制，从而既能摆脱人力操作的弊端，也能够使机械制造满足不同工序、不同产品的生产制造的要求，从而充分发挥机械制造的作用，实现价值最大化。

2 机械制造智能化的设计要求

关于机械制造智能化的设计，需要从两个大的方面入手：一是机械制造硬件与软件的智能化设计；二是机械制造故障诊断和修复的智能化，这两者缺一不可。

1）机械制造硬件与软件的智能化设计。基于智能化理念的机械制造，必然要建立在足够发达的硬件基础上，这是机械制造智能化这一命题得以成立的前提条件。同时，在机械制造的设计基础上，还要发展相应的软件技术，如数控技术、计算机数据分析技术等，要使机械制造的软硬件系统能够融为一体，协同运转，从而有利于机械制造操作水平的提高和系统的简易化。当然这对机械制造的设计提出了非常高的要求，首先就是进一步细化和完善机械技术的原有设计，选择配置相应的结构、材质以及功能，从而使其能够有效融合各种软件技术，也能通过软件技术的发展充分地发挥机械制造的功能。相比来说，计算机数据控制处理技术在智能化机械制造中发挥着核心的作用，它通过信息的处理和交换，对不同的数据及时分析和反馈，形成一系列的指令，使机械制造能够自动运行，完成对应相应指令［3］。因此这就对机械制造的自动控制技术和传感技术提出了更高的要求。智能化的机械制造在设计的时候要对控制系统的运行进行模拟实验，通过观察系统的运行情况和设备的操作情况，对相应的问题进行调试和修正，机械制造智能化的自动控制技术要求设备能够在系统自动控制的基础上实现自动定位、自动校正和自动控制。而在这其中，传感技术就像人的神经系统一样，是机械制造智能化不可或缺的一个组成部分，也是机械制造智能化的一个重要支撑。在相应设计中，为了提高设备的智能化水平，就要在设备的相应部位设置传感器，对设备的运行情况和自身质量进行传感检测，从而能收集关于设备运行的一系列相关信息，通过传感系统反馈到控制系统，控制系统再进行相应的修正，发出新的指令，从而使设备具有更高的智能化水平，也能够使机械制造不断发展。

2）机械制造故障诊断和修复的智能化。机械制造发生故障是无法避免的，很多时候由于设备硬件结构的限制，我们无法通过人工的方式对设备进行深入彻底有效的诊断和修复，而通过智能化技术的发展，机械制造故障的诊断和修复的智能化也不再是天方夜谭。通过智能化手段，能够使机械制造在工作工程中对内外信息进行分析，从而判断机械制造是否出现故障，发现故障以后，能够对照设备的内部系统对故障进行及时的分析，为故障修复奠定基础。在机械制造故障的智能化诊断和修复中，传感信号的强弱和信息的处理状态也决定了机械故障的处理的效率，所以，要进一步加强机械制造智能化传感系统、信号传输系统的完善，提高其运作的效率，从而为机械故障的及时校正提供强有力的前期保障。

3 机械制造智能化的发展趋势

1）人机互动更为完善，操作体验更为简便。也就是说随着机械制造智能化的发展，机械制造、机械设备将更加人性化，因为人是机械制造的最终操作者，智能化的机械设备通过计算机数据处理技术为人机交互提供了接口，而计算机的数据化、可视化、自动化也为操作人员提供了足够的信息，从而实现人机信息的交流，并且这种交流更加快捷和方便。机械设计还广泛采用CAD等软件，取代了传统的手工制图，这不仅能够极大地缩短设计周期，而且还能够有效保证设计的精度。多媒体技术强大的声像、图文信息处理技术使操作人员可以通过图形化的界面，对机械制造过程进行实时的监控和故障的实时检测修正，从而为机械制造的智能化处理提供了越来越多的技术支持，这也将使得企业在生产和管理方面具有越来越强的核心竞争力和先发优势。

2）结构设计更加集成，功能体现更加柔性。随着科学技术的进步，整个机械制造领域呈现出明显的模块化、集成化的趋势，智能化的机械设备体积越来越小，但是功能却越来越完善，所能实现的制造动作也越来越复杂，机械制造系统能够满足各种生产要求、条件的能力越来越强。应该说机械制造的模块化在一定程度上为机械制造企业指明了方向，而机械设备的微型化、柔性化则具有无可比拟的优势，更能满足生产和市场的需求。如集成化、柔性化的数控系统能够发挥多样性的功能，从而让产品的功能和可裁剪性得到极大的释放，并提高机械制造的灵活性和适应性，从而满足用户和市场的多样化需求。

3）制造性能更加高效，制造过程更加智能。现代机械制造智能化的发展离不开精密加工、微型机械等技术的发展。为了提高机械制造的精度和质量，机械制造的设备上往往安装有很多的传感器和单片机控制器，从而极大地发掘机械制造设备的性能。尤其是纳米技术获得了飞速发展，在机械、电子以及材料技术中都能够得到有效的应用，也极大地推动了机械制造智能化的飞速发展。而纳米技术与超精密加工技术的结合将成为未来机械制造的核心技术，也将大大提高机械制造的智能化和高效化水平［4］。同时，集成化芯片以及大规模可编程集成电路的发展为机械制造智能化提供了坚强的后盾，产品可靠性也将得到提高。随着计算机在数控机床中的运用，在人工智能技术的支撑下，机器能模仿出人的智能行为，实现对生产制造过程的动态控制；人工智能实时性的提高也必将促使机械制造过程中各处理环节实时性的提高。

除了上述趋势以外，机械制造的智能化发展也将更加的全面化和绿色化，通过计算机网络的发展，将各种相关的机械设备网络进行连接，形成集成系统，从而在机械制造领域能够推广开来，可以让更多的用户使用，也能提高智能化设备的利用率。同时，机械制造的环境也将越来越绿色化，改变了以往机械制造中的恶劣环境，既能够避免对于环境的污染，也能够保证操作人员的人身安全。

［1］ 韩春鸣.机械制造基础［M］.北京：化学工业出版社，2006.

［2］ 王世敬，温筠.现代机械制造技术及其发展趋势［J］.石油机械，2002（11）：21－24.

［3］ 田春光，姚锡凡，张毅.计算智能及其在机械制造中的应用研究［J］.组合机床与自动化加工技术，2003（6）：6－8.

［4］ 梁海东.基于智能化的机械设备设计［J］.装备制造技术，2014（8）：272－273.