数控技术在智能制造中的应用及发展分析

2020-01-19杨升吕爱英

中国设备工程 2020年5期

杨升，吕爱英

（枣庄职业学院，山东枣庄 277800）

近些年随着工业4.0 概念的提出，智能制造作为其中的关键因素被越来越多的人重视起来，智能制造业也成为了国民经济体系中一个较为重要的组成部分。而要想进一步实现智能制造的快速发展，数控技术，尤其是先进数控技术的提升变得尤为重要，伴随着数控技术在智能制造中的应用和发展，为我国工业进步创造了必要的条件。笔者结合多年数控工作经验，先是对我国智能制造的基本概念和综合特征以及当前数控技术的发展现状进行了论述，并重点分析了数控技术在智能制造中的技术优势、注意问题及发展前景。

1 智能制造的基本概念和综合特征

智能制造是由工业4.0 进一步提出的概念，是智能制造技术和智能制造系统的统称。具体地说是一种有智能机械和专业人员共同组成的人机一体化制造系统，它完美的融合在制造的各个环节中，以一种高度柔性和集成的方式，借由计算机模拟专业人员操作的自动化活动，在其运行过程中自主的进行分析、判断、推理、构思和决策，全面取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，同时，又可以进行收集、存储、完善、改进、共享、继承和发展专业人员的制造能力。这种制造模式，有效突出了知识在制造活动中的价值地位，是未来制造业发展的风向标，直接影响未来经济发展过程中制造业的重要生产模式。智能制造与传统制造业相比具有以下特征：一是，智能制造具有非常强的自律能力，即收集和理解自身和周边环境信息，并针对性的分析判断进而规划自身行为的能力。在一定程度上表现高速独立、自主且具有个性，强有力的知识库和知识的模型让其有着非同一般的自律能力。二是，人机一体化的和谐统一，基于现在的计算机水平，完全智能化还不能实现，需要将智能机器的超强逻辑思维和形象思维与人类专家的灵感思维有机的结合起来，突出人在智能制造系统中的核心地位，利用智能机械的配合，更好的发挥出人的潜能，使两者在不同层次上各显其能，相辅相成。三是，虚拟现实技术的应用，在智能制造中虚拟制造是前期产品设计和创新的重要步骤，以计算机技术为基础，融合信号的处理、动画技术、智能推理和预测等多媒体技术融为一体，借助各种传感设备，虚拟展示现实中的各种生产过程和物品，按照人们的意愿进行任意变化，这种人机结合的智能操作方式，是智能制造发展的一个显著特征。四是，自主学习和维护能力，智能制造系统能够在实际工作中不断进行数据更新和补充，具有一定的自我学习能力，同时，在自动运行过程中，智能机械具有自行故障检测的能力，具备对故障自行排除、自行维护的能力。这个特征可以使智能制造系统适应更加复杂的工作环境，提高实际工作和生产的效率。

2 当今数控技术的发展现状

数控技术是国家现代制造业的基础技术，其技术水平的优劣直接表现出国家基础制造能力的高低。我国数控技术的起步较晚，其发展经历不同于其他国家，前后共经历了五个阶段，在这过程中我国逐渐克服了诸如技术封锁、不平等购买协议等等问题，可以说已经掌握了数控领域的现代数控技术，并且在不断的发展中积累了大量不同层次的专业数控技术人员，初步形成了我国自己的数控产业链条。但是，从现有的数控技术来看，我国的数控技术与国外先进国家相比还是存在着较大的差距。如，在产品性能上，国外先进数控技术稳定性更好，单位时间内的效率更高，占有国内数控产品的大量份额。所以说，当前虽然我国的数控机床数量是全世界最多的，但是在机床的数控化程度远远比不上美国、德国等发达国家。另外，我国数控技术整体表现为缺乏创新能力，对现有数控系统的创新和开发能力较差，始终落后于其他发达国家。总的来说，我国虽然已经熟练掌控数控技术，但是还有很大的提升和发展空间，我们需要不断努力创新，为提高我国数控技术，增加高端数控成果做出应有的贡献。

3 数控技术在智能制造中的技术优势

当前，现代制造业中数控技术是智能制造的重要基础，而智能制造又是数控技术的拓展延伸，两者是相互依存共同发展的。在智能制造中数控技术有着非常突出的技术优势，在具体的应用中，合理的应用数控技术可以将我国智能制造系统提升到一个新的高度，更进一步的提升其智能化的水平。另外，智能制造中应用数控技术必须满足一些特定的标准要求，由此才能使智能制造的整体智能化水平快速提升。而数控技术在智能制造中的应用效果突出的表现为以下几个方面：首先，数控技术可以进行高度灵活的操控，在各种智能操作系统中均可以有效应用，保障智能系统内部处理、分析、采集和模拟信息数据的高效性。其次，数控技术极大的简化了操作流程，工作人员只需要数控程序提前预设好，便可以使用数控机床自主工作，保证其在生产和控制过程中开充分发挥其自主性，进一步实现管控集中化，极大的减少操作人员的工作量，提升工作效率。最后，数控技术有利于提升制造加工的工作效率。在智能制造的全过程中，数控技术应用非常普及，在具体机床操控上，数控技术可以结合智能系统使机床做到自主工作、自主判断、自主诊断问题、自主数据分析等工作，使得智能制造的效率极大的提升。同时，在高自动化生产过程中降低了那些高精度加工的难度，缩短了制造生产的时间，确保了高精度零件的质量。另外，数控技术的另一应用就是可以结合计算机虚拟技术实现生产过程的可视化，在产品研发和升级中有着巨大的积极作用。总之，数控技术的应用可以有效提高智能制造的生产效率，为实现人类工业4.0 打下良好基础。

4 数控技术应用在智能制造中的需要注意的要点

4.1 合理应用数控技术的优势

数控技术在具体的机械加工方面表现出的优点是加工精度高、加工质量稳定，这是智能制造中非常看重的能力。所以，在搭建智能制造系统和平台时，应该合理应用数控技术优势，集中应用在高精度要求和高质量要求的工序中，在加上对数控技术加工标准的严苛控制，数控技术在智能制造中的应用价值就可以全面发挥出来，进而保障智能制造的高效率。

4.2 数控技术对人员专业水平要求较高

数控技术应用在智能制造中虽然具有较高的生产效率，但是在开始的信息输入方面对操作人员的专业水平要求较高，需要操作人员非常熟练和灵活的运用计算机来进行数控编程。所以，在未来智能制造平台搭建时，需要重视优化数控技术的操控流程，避免让信息输入效率限制产品生产的效率。只有进一步的优化数控操作流程，减少人员输入难度，才能保证生产产品过程中能够提高其准确率，更加合理的应用生产资源，并将其作用充分发挥出来。

4.3 需要不断的升级现有的机械数控机床

现如今，数控技术已经广泛应用到智能制造中，但是在这其中大部分都是低端的经济性数控机床，高精尖的数控机床依旧属于少数。所以，国家和企业应该重视数控技术的创新和升级，在不断引进先进数控机床的基础上，利用新技术来升级原有的低端数控机床，进而使我国的智能机械制造加工产业升级换代。另外，在这全面改造升级过程中，企业可以通过不断摸索来控制精密零件的制作成本，提高制作效率，进而有效的拉升企业经济效益。

5 数控技术在智能制造中的发展方向

要想加快智能制造全面化的进程，需要对数控技术进一步的研究，在未来数控技术的发展方面主要有以下几点：首先，向高速度、高精度方向发展。速度和精度是数控机床的两个重要指标，直接关系到产品的质量、和在市场上同类产品的竞争力。其次是向柔性化、功能集成化方向发展。数控机床需要更高效的进行复杂加工，原本单一的性能需要高度集成，现在出现的多轴加工中心就是其具体表现。第三是向智能化方向发展。随着人工智能在计算机领域不断的渗透，数控系统向智能化方向发展的需求逐渐增大，这对提升产品加工效率及新产品的研发有着非常重要的作用。最后就是想可靠性方向发展，即采用更高集成度的控制芯片，采用更大规模的集成电路，以减少电器元件数量来有效提高机械的可靠性。