机械加工领域中智能制造技术与系统可行性分析

关东方

（云科智能制造（沈阳）有限公司 辽宁沈阳 110000）

机械加工主要是指将被加工工件利用加工机械将其外形、尺寸及性能进行改变的过程。机械加工行业能够为其他工业企业生产出其所需的零件、机械设备或其他产品，其为实现现代工业化奠定了坚实基础。自2000年以来，受多方面因素的影响，我国的工业化也得到了迅猛发展，工业产品的数量与种类均有明显递增，并远超欧盟，以及日本、俄罗斯等国，从而占据世界领先地位。机械加工行业的不断进步与发展在我国的工业化进程中发挥了至关重要的地位。但是，在我国传统机械的制造当中，大多是采取人工与机械相结合的模式，该过程因受人员素质水平、制造工艺与技术条件等的多方限制，导致机械制造的精密度相对较低，机械制造的整体质量与效率也无法得到有效保障。智能技术则是可对机械制造技术进行模拟、分析及决策等的先进技术，通过将该技术应用于机械制造领域内，能够使机械制造的自动化水平得到明显提高，同时，降低因人工操作而带来的不利影响，提高机械制造的精密度，对该行业的发展也具有积极的推动作用。

1 机械加工领域中智能制造的出现背景

针对先进的加工制造设备而言，若没有数据信息输入的有效支撑，则其运转情况就无法得到保证。近年来，伴随先进科学技术的迅猛发展，使得传统的机械加工行业所面临的市场竞争也更加严峻。若要想在当前的市场竞争中谋求生存与发展，首先需从产品的时间、质量及成本等方面进行自身竞争力的提升，以此方可适应日益激烈的市场变化。受上述情况的影响，使得机械加工领域内的制造技术与系统不仅具备柔性，同时还要兼有智能化，而智能制造也是在该背景下出现并得到了迅猛发展的。在现代制造业中，单纯凭借传统方法与技术无法使相关问题得到有效解决，而采用何种方法将传统制造、计算机与人工智能等多种技术进行有效集成是目前人们所面临的重要问题。智能制造技术与系统则是在该背景下出现并得到发展的一种新型的机械加工制造方法。

2 智能制造技术与系统的特点

2.1 人机一体化

在机械加工领域当中，智能制造技术主要是对大数据、网络技术及人工智能等多种先进技术的综合性应用。借助该项技术，能够对人类工程师的研究分析等一系列的思维活动进行有效模拟，进而建立智能化的制造系统。操作者可借助智能制造技术与系统的帮助，对相关内容进行更好的研究与分析，之后，只需将有关指令下达给工业机器人，则可开展相关的机械加工流程，因此，智能制造技术与系统具备明显的人机一体化特点。

2.2 自学与自组织能力

就智能制造技术与系统来说，因其具备开放性的特征，从而要求其各个单元也需依据机械加工的实际任务而进行灵活调整，并选取最优的方式运行。借助该项自组织行为，能够需求最为合适的应用结构，进而有效完成不同的机械加工任务与目标，自组织行为也是智能制造技术与系统的重要标志。与此同时，智能制造技术还具备一定的自学功能，通过过对之前的工作经验进行科学化总结，能够及时发现并掌握其内在规律，进而实现自我更新与升级，使得该项技术的应用能够适应未来机械加工的更新升级。

2.3 自律能力

智能制造系统能够依据自身的工作情况及时进行分析、判断、反馈及处理，同时，根据处理结果，进行合理的调整与控制，进而能够获得更加优质的加工处理方案。自律能力的应用及实施使得智能制造技术与系统在应用期间的人性化功能得到凸显。

2.4 模拟加工

该项技术主要是以计算机技术作为主要的应用基础，借助专业化的图形处理软件，对机械加工的制造过程与产品进行模拟，使得操作技工能够在视觉方面对真实的加工过程进行准确了解，从而达到降低次品率的目的。

3 机械制造领域中智能制造技术的应用

3.1 在机械加工设备中的应用

在机械加工当中，机械加工设备是其重要的组成部分，是对产品进行加工制造的关键所在，因此，该设备运行的好坏与企业的整体经济效益密切相关。但是，受多方面因素的影响，使得机械加工设备在实际运行期间极易出现较多问题，进而对其正常运行产生了诸多不利影响。而借助现代化的智能制造技术与系统，则能够实现对设备系统的全面性扫描，并能够及时发现设备当中存在的问题，进而减少甚至避免其故障情况的发生。通过对设备进行定期检查，能够做到防患于未然，使得企业的经济损失降至最低，智能技术的利用价值也可得到充分体现。另外，在目前的加工制造过程当中，设备问题是无法避免的，借助智能制造技术的应用，则能够对设备运行过程进行有效监督，从而及时发现并解决其存在的问题，以便保证设备的正常运行。

3.2 在机械加工控制期间的应用

在加工机械加工当中，通过对智能制造技术的有效应用，不仅使远程化操作得以实现，还能够使工作效率得到明显提高，从而逐渐转变为自动智能化的操作。近年来，伴随机械加工制造领域的不断进步与发展，智能制造技术的应用能够达到缩减企业运营成本、提高其整体效益的目的，因此，该技术的应用对于机械加工领域的发展具有关键性作用。将智能制造技术与系统应用于机械加工领域内，使得该技术的应用优势得到充分发挥，并能够为机械加工领域内的多元化发展奠定坚实基础。伴随我国经济模式的不断转变，使得机械加工领域也需进行内部资源的不断优化，而智能制造技术的应用则可使部分传统加工环节得以优化，使得相关员工的劳动量明显减少，经济效益得到较大程度的提升。在机械加工领域内，智能制造技术主要是在神经网络控制与模糊控制两方面的应用。在对智能制造技术进行应用期间，技术人员可借助该技术实现对机械加工工艺的远程操作，同时，借助信息技术，实现对加工环节的实时监督与管理。

3.3 在机械加工设计中的应用

与国外比较，我国的机械加工技术发展相对较晚，且发展缓慢，以致部分设备因加工设计的不规范而使其在应用中存在较多问题。智能制造技术的应用则可使上述问题得到有效解决，且加工设备规格的规范性得到明显提升。另外，智能化控制也是机械加工的核心所在，通过采取智能控制与智能制造技术相结合的方法，能够使得传统的生产模式得到有效转变，相关工作人员的工作量也会得到相应递减。

4 智能制造技术与系统在机械加工领域中的发展现状及问题

4.1 智能制造技术与系统的发展现状

就当前而言，智能制造技术与系统在机械加工领域内的发展现状主要体现在以下几方面。（1）我国针对智能制造技术与系统方面的研究相对较晚，但在近几年的发展速度相对较快，已实现了高速发展，在部分大型机械加工企业当中已具备一定规模。（2）伴随计算机技术的迅猛发展，智能制造技术与系统在广度及深度方面均得到了较大程度的提升，我国的科研人员也研究出了具备自主知识产权的机械加工制造设备，初步形成了一定的产业化体系。（3）近年来，我国的战略部署中，针对机械加工领域内的智能制造技术与系统的应用均给予了较多的资金与政策支持，更多的研究项目均已着手实施。

4.2 智能制造技术与系统发展期间存在的问题

4.2.1 劳动强度较大，技术性人才流失严重

机械加工行业在长期发展期间，自动化程度较低是限制该行业发展的重要因素。因机械加工行业当中的自动化程度较低，致使大多数的生产活动均需借助人工来完成，生产线上的操作人员不仅需具备一定的技术操作技能，还需在较长时间内进行体力劳动。同时，该行业内生产工作强度相对较大，生产期间还存在较为严重的噪声污染，受劳动环境恶劣、劳动强度较大及劳动时间较长等多方面因素的影响，导致机械加工行业内的劳动者所面临的工作压力也相对较大。与此同时，伴随机械加工行业内各企业间竞争的日益激烈，导致企业的整体性收益逐渐递减，从而无法给予操作人员及技术人员较多的薪资报酬，导致相关人才流失情况较为严重，行业发展也处于恶性循环的状态中。

4.2.2 智能制造技术的含量相对较低，生产成本较大

通过对整个行业的发展状况进行分析发现，我国的机械加工大多仍以粗加工方式为主，精加工虽取得一定进展，但与国外部分发达国家相比仍存在一定差距。我国的机械加工产品主要是以重复生产的同质化产品居多，其产品所蕴含的技术含量相对较低，致使智能制造技术融合的需求度及难度均相对较低。此外，机械加工行业的整体发展仍处于较低水平，其经济收益也相对较低，若要引入全面化的智能制造技术与系统，所需的成本仍较高，且并不能取得较为理想的应用效果。同时，我国机械加工产品在质量方面仍无法取得有效保障，产品质量参差不齐，对外出口的难度较大。就具体的生产活动来说，我国的机械制造业在生产期间，能源消耗量较大，金属材料浪费情况严重，普遍存在能源的利用率与转化率均较低的情况，生产期间浪费情况较为严重，以致其生产速度与产品质量均无法超越国外先进的机加工企业。

5 机加工领域内智能制造技术与系统的可行性

在机械加工领域内，无论是从生产加工效率还是产品质量方面来看，智能制造技术与系统的应用对整个行业的发展而言均具有积极的推动作用，因此，将智能制造技术与系统应用于机加工行业当中是该行业实现现代化的必然趋势。但是，智能制造技术与系统在应用期间仍面临较多问题，而生产成本控制则是其面临的首要难点。当前，在智能制造技术与系统应用期间，会面临较大的成本开销，且对于技术研发人员的专业程度也具备较高要求。因此，若要实现智能制造技术与系统的全面应用，对于企业而言，需具备丰厚的资金支持，以此承担高额的智能技术引进与研发方面的成本支出。与此同时，还要对有关的技术人员开展长期的技术培训，从而实现智能制造技术与企业生产实际的密切结合，最终达到对企业生产模式的变革。受生产成本限制的影响，使得部分机加工企业不敢贸然采用智能制造技术与系统，在生产期间仍是以传统的工作模式为主，进而不利于生产效益与产品质量的提升。为了使得上述情况得到有效转变，需采取以下方案。

（1）进一步加大对智能制造技术的宣传与普及力度，借助实际数据证明该生产系统应用的稳定性，消除企业负责人不必要的顾虑，使其能够积极参与到智能制造技术与系统的应用中来。

（2）从技术发展的角度分析，我国目前的智能制造技术虽已相对完善，但在生产细节方面仍存在较多问题与限制。加之整个行业发展的市场环境较为复杂，在机械加工、原材料生产及产品运营与销售等方面均是由不同机构进行负责，若其中一个环节存在问题，则会对整个生产线企业的经济效益造成不利影响。因此，企业需以宏观的角度寻求新发展模式方面的突破，通过对智能技术与大数据技术进行针对性分析，进而及时对上下游产业开展科学化的总结与分析，促使企业发展成为面向整个市场的智能制造化企业。

（3）积极打造专业化的智能人才队伍。若要实现对智能制造技术与系统的有效应用，使其功能得到充分发挥，则需注重对高素质复合型人才的发展及应用。作为企业及有关政府部门，需对智能制造人才的培养引起高度重视，注重对其学习能力、想象力、研发力及创造力等的培养，从而打造一支具备专业化的技术人才与管理人才队伍。此外，还需对高级操作人员的培养引起高度重视，借助考核及培训等多种方法，促进企业内全体工作人员综合能力的提升，进而为企业发展贡献一份力量。

（4）当前，我国的大多数智能制造设备均是经由国外进口，进而导致智能生产系统在建设方面的成本明显提高。因此，为了使智能生产系统实际应用的可行性得到全面提升，需不断提升机械加工企业对于市场的敏感度与观察力，高度重视智能制造技术的应用规范。有关部门也应加强对智能设备在应用期间存在问题的进行分析，并积极投入到智能制造设备的研究中，从而减少国外设备的进口数量，这样生产成本也可得到有效控制，进而为机械加工行业的全面发展发挥其积极的推动作用。

6 结语

在机械加工领域中，智能制造技术与系统的应用是推动我国机械领域全面发展的关键性内容，企业及有关部门需引起高度重视，并将工作重心放在智能化机械加工企业的打造上，通过采用多种先进化的技术，进而促进该目标的快速实现。与此同时，还要进行积极的创新与优化，进而促使我国的机械领域能够处于长期稳定发展的状态当中。智能制造技术与设备是21世纪机械制造行业得以迅猛发展的重要基础，在当前制造加工技术、计算机技术与信息技术迅猛发展的环境下，如何实现各种技术的相互配合与衔接是在未来较长时间所面临的重要问题。伴随我国经济模式的转变与创新，也会有更多的科研工作者投入到该研究领域之内，智能制造技术与系统的进步与发展是机械加工领域进步与发展的必然趋势。