基于人工智能技术在机械制造过程的技术应用研究

万长征　赖小龙

摘要：本文主要介绍人工智能的几种技术对现在机械制造过程的各个环节所产生的作用和影响，总结了预测未来的发展趋势。

关键词：机械制造;人工智能;深度学习

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）02-0077-01

0 引言

随着科技水平爆发式的发展，新一轮产业革命早已来临，信息技术迅速融入机器生产的各个方面，大大的推动和改变传统制造业，带来了挑战和机遇。在智能制造过程中，人工智能技术促进企业技术设备准确识别工作环境的内外变化，然后优化对比分析和决策实施管理、 制造工艺过程的改进，从而降低成本、提高运营效率，实现个性化产品定制、精准营销等得以完成。综上所述，人工智能技术已经成为现代生产制造的重要元素之一[1]。它的出现，成为了刺激智能制造并为该行业的转型和现代化做出贡献的关键。随着人工智能进入新的一轮技术爆发，通过将新的思维方式、技术方法和新的需求目标引入到智能制造研究中，不断提出并开发了深度学习算法以形成新的热点[2]。

1 机械制造过程与交互技术

人工智能技术可以通过分析、处理和学习数据的能力，不断学习制造系统的复杂调度处理和实践经验，从而自行设计制造系统。不断地学习、优化和自控制，为制造系统赋予智能化。而之所以能够实现这种智能化的原因，是因为人工智能多种技术融入到了各个环节，包括设计、生产实施和运营维护以及人机交互等，在此过程中融合了深度学习，虚拟现实，虚拟代理、自然语言生产、特征识别等AI技术，如图1所示。

为了实现系统主动和人的沟通交互，系统常采用的技术包括：自然语言生成、虚拟代理和生物特征识别技术。

生物识别技术：支持人与机器之间更贴近自然交互的功能，包括语言、图像、触觉感知和肢体语言。它目前主要用于市场研究。语音识别是将人类语音信号转换为应用软件识别的格式。

类人语言生成：使用计算机数据生成返回给用户的文本。它通常用于顾客应答服务，数据报告和智能综合分析。

虚拟代理：低级的如：聊天机器人;也有高级的如：可以深度学习、像人一样思考的高级系统。目前主要用作自动客户服务和高级智能家居管理服务平台。

2 在机械设计、制造、维护中的应用

2.1 虚拟现实技术

虚拟现实（VR）不仅仅是一个演示媒体，而且还是一个设计工具，已经在机器制造的各个方面都发挥着不可或缺的作用。VR技术将设计以三维模型的形式呈现出来，使设计和制造工程师能够直观地理解并及时调整每个部件的特性，质量或位置。使用VR技术，机器制造商可以模拟机器设计并降低设计成本。 机器生产测试特别复杂，虚拟现实技术可以简化系统测试，并且可以更轻松地缩小，添加或修改模块。既节约了时间，又节省了做模型的费用。

2.2 深度学习（Deep Learning）

可以视为机器学习的一种特殊（升级）类型，包括具有多层抽象的人工神经网络（Artificial Neural Networks， ANN）。 它目前主要用于大数据下支持的分类判决和模型识别领域。观察点可由多种形式表示，如不同位置的不同像素矢量值。

如对机械生产过程中大量实际数据的特点进行归纳总结，通过采用深度学习方法建立模型对机械设备的健康状况进行监测诊断，以取得监测诊断精度。

2.3 专家系统

用人工智能中的知识表示和知识推理技术来模拟通常由这个领域的专家才能解决的复杂问题。应用于一系列广泛的领域，协助或执行自动决策。使用实时监控制造过程中产生的时间序列数据：反馈设备性能参数、系统错误参数，从而主动预警系统的潜在异常，以及历史数据的聚类分析、诊断和定位异常原因，制定运营决策并执行预防性维护，从而提前消除隐患。如，根据机械设备海量故障特征，并设计分类器，实现故障模式分类;收集多种故障模式，设计逐级匹配形态分析方法，实现故障的准确诊断。

2.4 机器人技术

将生物识别、深度学习算法等技术整合至极小却高性能的传感器、制动器、以及其他硬件中，这就催生出符合工程生产需求的机器人，能够单独或者配合人类一起工作，能在各种未知环境中灵活处理不同的任务、提高生产制造效率。目前应用于人类不便执行的高危任务或成本太高。

3 发展趋势

3.1 大规模商用

随着AI产业和技术不断走向成熟，其成本必然降低，同时全球大厂进入该领域，市场竞争因素也将进一步拉低人工智能产品的成本。开发的平台吸引着更多开发者加入进来，开发出丰富产品功能和应用场景，促进应用技术的落地。相信商业领域的AI 技术很快迎来爆发期。

3.2 将达到人类专家顾问级别

随着性能更强的神经元网络、价格低廉的芯片以及大数据的几何增长和积累、机器深度学习能力的提升。使用人工智能的人越多，人工智能就越聪明，未来专家系统将覆盖我们这个世界，针对我们所有问题，给出所有专家级的解决方案。

3.3 改变全球经济生态

随着AI技术的发展，当技术成本低于雇傭劳动力的成本时，显然低效率的人工劳动力会被AI技术下的各种设计、制造、运维维护技术都将被机器人大部分或全部替代，未来世界的社会模式也将随之发生天翻地覆的改变。

参考文献

[1] 岳增，王飞.农业机械制造业中的现代制造技术分析[J].山东农业工程学院学报，2018（12）：33-34.

[2] 张洁，汪俊亮，等.大数据驱动的智能制造[J].中国机械工程，2019（02）：127-133+158.

Research on Technology Application of Artificial Intelligence Technology in Mechanical Manufacturing Process

WAN Chang-Zheng， LAI Xiao-long

（College of mobile Telecommunications Chongqing University of Posts and Telecom， Chongqing  401520）

Abstract：This paper mainly introduces the effects and effects of several techniques of artificial intelligence on various aspects of the current mechanical manufacturing process， and summarizes the future development trends.

Key words：mechanical manufacturing; Artificial intelligence; deep learning