人工智能在机械设计制造及其自动化中的应用探析

宋锦涛

中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 陕西西安 710068

科学技术的快速发展使得机械生产领域具有了更多的发展机遇，也使得各种新型技术被投入运用到了机械生产当中，其中就包括机械自动化技术。机械的自动化生产制造已经成为了当前社会和生产领域的发展趋势，而各个生产单位也应当紧跟这一趋势，充分发挥机械自动化技术的优势作用。

1 机械设计制造及其自动化的概念

机械设计制造及其自动化是机械制造的基础组成部分，属于新时期的新兴行业与学科，在我国国民经济结构中占据较为重要的地位，为国民经济的发展奠定技术基础，提供技术装备，因此许多国家也将机械设计制造及其自动化的水平作为展示综合实力的体现。一般来说，机械制造指的是对一些机械设备的生产制造过程，包括农业机械、化工机械、仪表器具、动力机械和工厂所用机械设施、航空航天所需机械设备等，运用原材料按照既定的设计要求与功能要求制作为机械设施成品。而机械设计制造及其自动化则是在此机械制造基础上进行了拓展和完善，其中包括机械制造与机械设计、机械自动化，指的是在机械制造之前对其进行相应的设计工作，之后利用自动化技术开展机械制造工作，是对机械制造过程的优化与改进[1]。并且，自动化技术应用前提下，制造操作更加便捷、精准和迅速，具有较好的优势作用。

2 自动化技术在机械设计制造中的作用

2.1 降低资源成本

传统的机械设计和制造技术很广泛，在实际的制造工序中会浪费掉很多的一些制作材料，这样会直接的增加机械制作的成本，不能很好的有助于企业的发展。那么推动机械设计制造的自动化技术的应用，可以有效地提高机械设计制造工序的精细化，同时合理利用机械设计和制造工序中的废弃物，削减生产成本，提高企业的经济利益。同时，合理使用自动化技术有助于改善机械设计和制造的所有环节，完善机械装置的原材料适应性，减少材料损失和废弃物。所以应用自动化技术可以有效减轻员工负担，节省能源，节省人力资源和物质资源[2]。

2.2 提高生产效率

在机械设计和制造中应用自动化技术可以有效地改善机械设计和制造的智能水平，提高生产效率和产品的质量，还可以提高企业的核心竞争力，扩大市场份额，实现进一步的发展。在机械制造中应用自动化技术是可以很快的提高整个的制造水平的，并且还可以促进企业生产的利益和产品的质量，另外，合理使用自动化技术可以优化和提高机械设计和制造的各个方面，弥补传统的机械设计和制造的缺点，改善产品质量，促进机械设计和制造业在更好的方向上的发展。

2.3 改善机械使用情况

合理利用机械设计制造中的自动化技术，可以有效改善机器的使用，还可以加强机械设备的监控和管理，促进企业的迅速发展和提高生产效率。首先，自动化技术基于计算机技术，可以通过设置程序正确的控制机器装置的操作。在某种程度上，可以避免机械的人工损伤，延长机械的使用年限，减少机械设计的制造成本，改善企业的经济利益。其次，合理应用自动化技术可以加强机械设计和制造过程的监督，可以在第一时间内将出现的问题及时的改善。通过对监控数据的详细分析，可以有效的掌控机器的正常运转和对相关设备的维护。

3 自动化技术在机械设计制造中的应用原则

自动化技术手段具备智能化、模块化以及虚拟化等优势，但在具体应用中仍需遵循以下几点原则：

（1）注重创新的全面性。机械设计制造以技术作为支撑，因此，为夯实机械设计制造基础，需不断从智能化、信息化以及自动化等方面进行创新，以保证生产效益最大化。

（2）注重匹配机械功能之需求。机械自动化设计制造以最大程度地发挥机械设备产品功能为核心，因此，需不断优化机械设备产品质量与功能，加速产品生产效率，以确保其作用得到最大程度的发挥。

（3）注重操作的便捷性。机械设备结构复杂，在具体的操作过程中，极易出现人为因素所致误差甚至事故，因此，实现机械设计制造自动化需要高度重视机械设计制造的可操作性，确保操作便捷[3]。

4 自动化技术在机械设计制造中的应用

4.1 智能化技术的应用

在当前的机械设计制造行业中，智能化技术是应用最为广泛的自动化技术之一。具体而言，其应用主要包括以下三个方面：

（1）生产管理环节中应用，常以智能化机械制造管理软件应用为其主要表现。应用多种智能化管理软件管控产品质量及整体生产质量，全面反映机械制造生产问题并通过相应智能化系统及时给出管理方案，切实提高企业生产管理水平。

（2）生产设备应用，主要表现为智能生产设备应用。智能设备内部所带有的智能化系统可全面控制各个生产环节，分析生产所需人力物力，在设备运行过程中通过自身检测发现设备问题并做出预警与处理，实现生产线零人员参与，切实提高企业产品生产效率。如在机械设计制造现场采用传感器、数控机床、AGV智能物流设备以及工业机器人等智能生产设备，即可以借助设备本身所带有的机械控制器完成设备生产制造控制及工厂内物联网建设工作，实现机械设备的自动化控制与智能化制造。

（3）生产产品应用。智能化技术的不断发展直接推高了大众对于智能化技术设备的应用要求。在该形势之下，企业通过将智能化系统应用于产品，从而很好地满足了用户使用需求并有力推动了相关产业发展，智能手机与智能家居的应用与普及即为一例[4]。

4.2 自动化技术在机械设计智能化制造中的应用

现如今，自动化技术正在逐渐渗透到机械设计当中，对这些技术进行整合和利用不仅能够促进机械化的发展，同时还能够有效提高机械设备的整体运行效率和质量。应用智能化技术主要是为了将相应的思维能力传输到机械设备中，使其具备特定的判断能力，让设备能够执行多样化的操作，做到机械设备生产自动化。为了能够充分显现精神活动的主要特征，需要将其与现实生活结合在一起，并通过合理的方法来调整技术工具使其变得更加具体合理化，能够按照相应的指示来执行各种任务。所以，自动化技术在机械设备制造过程中的应用，还能够有效减少机械工业和制造业方面人才资源短缺的情况。此外，自动化技术自身独特的优势可以提高设计和生产过程中的机制效率，也能够使机械设备在生产过程中提高生产效率，在开发并制造智能能源应用程序过程中，自动化机械设备通常被认作为人工智能系统。在实践应用方面，这一系统具有较为理性的科学应用，能够利用一些先进的高科技设备和相关软件对机械制造的过程进行控制。在此作用下，不仅可以将自动化技术应用的合理化充分发挥出来，同时还能够保证最基本的自动化机械设备发展

4.3 机械自动化技术应用于虚拟化应用

虚拟化技术的应用在机械行业方面得到了很好的评价，因此，虚拟化在机械的设计和制造中有着非常大的效果和作用。在生产中，虚拟化技术和自动化技术一相结合的话那么在机器对产品的设计效果上面就会达到非常明了的分析和洞察能力，可以及时的发现里面的不足，并且可以及时的加以修正。还有就是在不生产实际产品的时候，那么我们使用虚拟化技术就可以直接减少成本，促进生产计划可以达到及时的调整和及时完成。总之，虚拟化技术是可以在提升生产管理效率和节约生产时间方面有着非常大的作用的，通过使用虚拟化技术可以在实际的生产中避免很多的不合理的情况。例如，吉利汽车装配车间，基本都是利用的感应装置的设计来对自动控制生产线的。它的主要设备以智能的控制器，传感器和数字感应为主的，这样的话在在生产的时候可以及时的对出现的问题进行非常有效的监测，然后可以把监测的结果在第一时间传递给智能的控制平台，最后这个制作平台会把传过来的问题报告进行详细的分析后及是的做出处理的办法。通过这种自动化的监控系统，大大的提升了生产车间的效率，缩短了生产的时间。

4.4 自动化技术在机械设计制造数控中的应用

在机械制造过程中应用自动化技术，如果缺少了数字的控制和影响，那么就无法顺利应用到实践当中。从实际应用情况来看，数控实际上使机械制造过程中的重要组成部分，从这一点来看，数字控制技术就与传统的手动控制技术大有不同。在实践应用过程中的数字控制技术主要能够将计算机技术、数字技术以及兼容技术充分发挥出来。这不仅能够将不同技术之间的优势进行协调，同时还能够从整体上提高机械设备的运行效率。数控技术在机械制造中的具体应用不仅可以带来良好的结果，还能够将数控技术作为未来机械制造的主要趋势。从目前情况来看，芯片控制技术在当前的应用中最具有研究价值，尤其是机械自动化技术的具体应用，能够将这部分价值充分发挥出来。但是需要重点注意的是，即使数字控制技术具备一定的自动化特征，但是仍然需要人工的方法进行控制，进行这一过程的目的就是为了一旦出现了误差和缺陷的情况，就可以利用数控技术在第一时间进行解决。

5 新形势下我国机械制造自动化的新趋势

5.1 机械制造技术全面数字化

由于通信技术和计算机应用技术的不断发展和数字制造的快速应用，企业的生产和经营管理分别受到了全球规模的变化。世界机械制造业的使用者开始利用网络平台公开信息，机械制造企业也利用网络开拓和发展市场。在这样的数字制造环境中，机械制造自动化技术在发展中利用这个平台，在产品开发阶段发现了虚拟的数字平台，因此利用这个平台对产品的生产和处理进行了模拟，并对所有内容的过程进行了测试，从而来检验产品的性能和市场适应性。

5.2 绿色环保发展趋势

伴随着技术发展，资源问题和环境问题也越来越突出，在许多生产过程中都存在资源浪费现象和资源污染现象，导致整个生态环境都面临着十分险峻的困境，对人类的生存发展也产生了严重不良影响，因此在这样一种发展背景下，社会对生产活动的开展提出了更高标准的绿色环保要求，强调生产工业中需重视对资源的节约和对环境的保护。机械设计制造及其自动化的未来发展也应该坚持这一发展要求和发展原则，积极树立绿色发展理念，倡导环保意识和环保行动，在机械设计、机械制造和自动化技术义应用中充分考虑到环保性，如可以将所设计的机械产品中增加绿色环保技术，以最小资源消耗量满足机械制造需求，并提高资源的二次重复利用率，对于生产中所产生的污染物进行规范处理，避免对周围环境产生危害，从而达到绿色发展的环保目标，推动社会的绿色发展[5]。

6 结语

总之在新形势下，机械制造与自动化技术的相结合，不仅保证了生产中的高品质，还可以提高整体机械制造技术，确保技术的高水平和低成本并促进产业的发展。新时代对世界经济的发展有重大意义，只有靠先进的机械制造自动化技术的开发，国家才能积极发展经济，让国家的生产效益在当前的世界形势下更加稳固。人的生活和生产与机械设计产业是不可分割的，为了促进机械设计制造领域的实用化，应该开发机械自动化技术促进中国的机械产业实现现代化发展，推动中国的工业事业。