分析人工智能在机械设计制造及其自动化中的实践

练正胜

（江苏联合职业技术学院南京工程分院，江苏 南京 211135）

随着各种高新科技研究不断取得新成果，社会开始朝着机械化、智能化的方向发展，人工智能技术开始成为新时代背景下人们关注的重点和焦点。人工智能技术是一种具有代表性的现代化技术，它在各行各业中逐渐开始扮演重要角色，特别是在高新技术更新换代越来越快的今天，人工智能技术在未来的发展前景一片光明，其在机械设计制造及其自动化中的实践方向也会越来越清晰，在这种情况下对本课题进行深入研究，显然具有不可忽视的现实意义。

1 人工智能技术概述

现阶段中国的现代化建设已经初步取得了成果，人工智能技术开始在人们的生活中发挥作用，智能汽车、智能机器人、智能家居都是人工智能技术的延伸产物。实际上，将人工智能技术应用到机械设计制造当中也具有一定的可行性，产品将会因此具有人类思维和模拟意识，因此可以进行自主学习、分析、判断等能力。早在上个世纪初，日本的丰田汽车就提出了精细化生产的理念，并对多品种、小规模的生产需求进行了适应和分析，这一思想的提出，从根本上降低了该企业的生产成本和人力成本等，并在汽车产品设计、制造和管理中得到贯彻落实，这使得日本汽车工业快速超越美国、生产总值成为世界第一，而这恰恰体现出了“以人为中心”的必要性。在第四次工业革命即将到来的今天，人工智能这种极为特殊的技术，将会成为机械设计制造及自动化“以人为中心”的最大推动力，在今后的发展中根据柔性制造需求，对人工智能技术在机械设计制造及其自动化中的实践进行研究至关重要。人工智能技术是计算机技术的一种发展成果，同时也是新时期计算机技术不可分割的一部分，具有智能化特点、兼备人类的思维模式，能够实现机械设备的智能化模拟，比较常见的人工智能方向有语音识别技术以及虚拟现实技术等，它们分别由不同的学科组成，因此还具有一定的综合性。在人工智能尚未独立于计算机技术而存在的阶段中，计算机技术的应用范围并不大，此时社会生产方式大多为手工生产，虽然人工智能的概念已经初步出现，但距离实际应用还有很长的一段路，直至电子信息技术的普及和兴起，网络技术才开始在生产生活中发挥作用，人工智能技术的应用领域仍然比较稀少。随着网络技术和信息技术的发展，人工智能技术才开始真正为人们所知，并在生产生活中大规模地存在。

2 机械设计制造及其自动化的重要作用

机械设计制造工作本身有一定的难度，而自动化设计制造则能够提升工业生产效率、让企业获得更多的经济利润，就目前来说中国的机械设计制造及自动化还不够成熟，想要让机械设计的精准度和针对性更高、想要让机械制造的效率和质量更高，就必须要持续对机械设计制造及其自动化进行研究，同时考虑我国未来经济建设的方向，参考现阶段已有技术基础，保证研究的效率和有效性。只有做到这些，才能够确保机械设计制造及自动化的研发更具现实意义，从而让人工智能尽快在其中发挥作用，降低生产资源浪费、推动中国工业进一步发展。首先，机械设计制造及其自动化能够保障生产安全性。生产中最重要的、最不容忽视的一个目标就是安全稳定性，从机械化生产普及以后各种各样人员伤亡事故屡屡见诸报端，之所以出现这种问题，主要就是因为机械设计制造的技术略显落后，同时安全保证措施又不到位，导致人工参与度过高、危险几率自然而然也就水涨船高。而利用自动化机械设备代替传统人工操作，将人工从有可能有危险的岗位上撤出来，就能够从根本上避免人员伤亡事故。与此同时，机械设计制造及其自动化本身是可以二十四小时监控运行的，也就是说在发生特殊情况的时候能够根据应急处理预案自动进行故障控制，这样一来生产的稳定性也能得到保证。其次，机械设计制造及其自动化的应用有利于提高生产效率。回顾过去的工业化生产可以发现，很多复杂的环节都由人工进行操作，其出错率比较高，因此整体生产率就比较低。而利用机械设计制造及其自动化系统进行生产以后，所有具有难度、精确度要求比较高的生产环节都由计算机控制，其出现误差的可能性就会大幅度压缩。另外，机械设计制造及其自动化的优势还在于，其能够对生产过程进行提前分析和模拟，从而确保产品质量与预计要求相吻合，同时使一系列复杂的生产流程按部就班地完成，保证在预定生产周期内完成生产。实际上，现在机械设计制造及其自动化系统的应用已经非常普及，比如说现在越来越发达的网络购物背后，机械自动化技术就始终扮演着不可替代的积极作用，它正在与互联网技术一起，支撑着我国网络电商的支付和物流运输发展，为促进我国经济长足进步提供巨大的驱动力。

3 人工智能在机械设计制造及其自动化的实践

人工智能是计算机技术的一种延伸和发展产物，它是目前计算机领域最先进、最受关注的技术之一，主要的探讨要点在于“智能”的本质，希望能够通过计算机来模拟人类的思维和意识，并借此实现解放生产力、提高社会生产效率等目标。现阶段来看，虚拟现实技术、仿真技术、语音识别技术等人工智能技术正在生产生活的方方面面发挥作用，并为人们带来更多的便利和新奇体验。实质上，人工智能技术在机械设计制造及其自动化中，同样扮演着不可替代的重要角色。具体来说，人工智能在机械设计制造及其自动化的实践可从以下几方面来理解。

3.1 应用在机械设计中

在社会发展的过程中，过去的设计思路和现在的设计思路之间的差别越来越明显，尤其是在现代化机械设计工作中，这种差异变得越来越突出，计算机技术的应用使这一差距日益拉大，从中可以发现，过去的设计模式在今天已经不再具有可行性和有效性。因此机械设计工作者必须要根据实际发展进度，充分利用人工智能技术多方向发展的趋势，让机械设计的方法和思路越来越广泛。具体来说，在进行机械设计的过程中，除了要保证自动化效果之外，还应尽可能降低主观因素产生的一系列影响，让人工智能充分发挥应有的作用。和过去的机械设计模式比较起来，现阶段的机械设计工作因为人工智能技术的介入和使用而显得更加高效和优质，比如说现代机械能保持二十四小时不间断运行、运营成本比较低、信息储存效果更可观，最重要的是其应用范围远超传统机械设计模式，在汽车制造、飞机制造等行业扮演着重要角色，不再受到过去设计局限性的影响。实际上，人工智能技术的应用必将会掀起机械设计制造及自动化领域的一次发展狂潮，使过去的机械设计弊病得到有效处理。

3.2 应用在机械制造中

将人工智能技术运用到机械制造过程当中，除了能提升生产效率之外，还能提升生产质量，人工智能技术可以同时实现机械制造自动化和机械制造有效控制，保证制造过程的精确度，将可能导致机械制造质量问题的外在因素控制在一定范围内，从根本上提升生产水准，提升制造业的发展效果。除此之外，人工智能技术在机械制造中的应用，还具有智能调整、智能分析的功能，从而让生产制造过程更符合不同行业的产品需求，现阶段机械手正在成为机械制造车间最常见的设备，利用人工智能技术对机械手进行操控，就能使之实现机械自动化到智能化的跨越，并使机器人的运行效率更加可观，同时进行多线程操作，保证机械制造的稳定性和秩序性。

3.3 应用在信息处理中

人工智能在机械设计制造及其自动化的实践还可以体现在信息处理过程中，实际上其信息传输是以电子信息系统为渠道实现的，但是从实际经验来看，这种信息传输方式并不稳定，在输入信息或输出信息过多的情况下，可能发生信息传输失误、传输中断等问题，给后续的信息应用造成负面影响。而将人工智能应用到信息处理中以后，人工智能技术的精准监测功能就可以对信息传输进行全程式跟踪监控，确认信息输入输出的准确度，为机械设计制造及其自动化的发展打下坚实的基础。

3.4 应用在故障诊断中

机械设计制造及自动化本身具有一定的困难性，涉及到许多数据的计算传输等等，比如说在论证和建模的时候，就需要进行大量的运算推导，稍有不慎就可能出现错误，尤其是在人工计算的情况下，失误的几率往往比较高，而一旦某个数据失误后续的所有努力都会付诸东流，导致时间和精力的浪费，这对于机械设计制造及自动化显然十分不利。所以，充分利用人工智能技术开展自动化信息分类处理，能够有效提升计算推导的准确度，把存在的失误风险扼杀在摇篮里。另外，人工智能还在机械故障诊断中发挥作用，在人机交互中将机械检测数据输入到系统当中，而后利用推理机制获得针对结果，同时给出处理建议，而后将本次情况与案例库中的情况进行比对，根据诸多案例的相似度确定机械故障原因，即可实现人工智能自动化机械故障处理。在实际的全球工业生产当中，机械故障导致的经济损失高达6470亿美元，为了避免这种不必要的经济损失，很多大型生产企业都开始积极引进人工智能从而分析故障成因、对设备的剩余使用年限进行推定，从而确定符合实际情况的设备维护方案。我国在这方面的研究成果居于世界前列，早在十多年前就已经尝试将人工智能与机械设计制造故障诊断进行结合，目前故障检测智能系统已经开始在越来越多的领域得到实际应用。

3.5 运用神经网络实现计算和存储数据

人工智能在机械设计制造及其自动化的实践十分丰富，神经网络系统正是其中最具代表性的一个应用方向，从原理上来说，神经网络系统是模拟人类神经系统形成的电子信息系统，具有多种优势，比如说其存储能力非常突出、存储准确性有保障等等。换句话来说，神经网络系统可在结构人工智能化的情况下，实现对数据的分析计算比对，和过去的相应数据计算技术比较起来，神经网络系统的智能化程度更高，能够同时处理大批量的数据信息并准确不出错。这与机械设计制造及自动化的某些需求完全贴合，因此目前运用神经网络实现计算和存储数据也成为人们关注的一大课题。日本、瑞士等国家在这方面的研究比较深入，已经能够将神经网络系统运用到电加工领域中去，并通过其具有的巨大的数据组织计算能力，提升电加工技术的使用效果，在保证电加工稳定性的同时提升了它的准确度，这显然能够为未来机械设计制造及自动化领域的神经网络系统应用提供有力参考。

4 结语

时代在发展、社会在进步，现代化社会的生产力较过去有了巨大的提升，而各种新型生产技术显然起到了推动作用，比如说人工智能技术就是如此，它具有数据处理、数据传输等多方面的优势功能，在机械设计制造及自动化中扮演了十分关键的角色。根据目前的实践应用情况来看，人工智能在机械设计制造及其自动化的实践方向主要包括机械制造方向、机械设计方向、信息处理方向、故障诊断方向等等，给机械设计制造及自动化行业的发展带来了不可忽视的重要推动力。