关于人工智能在机械制造及其自动化中的应用分析

2023-10-22张建兵

中国设备工程 2023年18期

张建兵

（山东新松工业软件研究院有限公司，山东济南 250000）

在科技与科研领域不断进步的今天，人工智能对我国的科技发展起到了重要的推动作用。它能够模仿人类的思维，并将其运用到生产中，从而提高自主学习、主动推理、全面分析、适应和判断等方面的技能。在此基础上，对机械的外形、机械的特性进行了全面的研究。当前，我国的机械制造能够为各类行业的生产提供大批的设备及配套的配件。因此，在我国，机械制造业已成为实现工业化、智能化的重要手段。所以，在我国的机械工业中，要想从整体上提升其设计与制造的自动化程度，必须运用AI 技术，从而推动整个机械工业的发展。然而，在我国的发展与应用方面，与世界上其他发达地区的科技水平还存在一定的距离。因此，我国机械工业在机械设计、制造、自动化等方面的工作中，应对这些问题进行正确的剖析和解决，从而取得更大的发展动力，从而有效地提升机械设计制造和自动化的工作效率。

1 人工智能技术概述

随着时间的推移，我国的现代化和发展建设已初见成效，而在人工智能领域的应用也已初见成效。智能家居，智能汽车和智能腕表都是由智能科技所开发。在实际应用中，应用人工智能技术进行了大量的研究。在相关的商品中植入了人工智能技术，使其具备了一定的人脑和仿真意识，实现了自主判断、学习等功能。举例来说，日本丰田企业在这个十年初期就开始了对产品的细致设计，并且小型地对其产品的需求进行了一些研究。在节省生产和人员的费用的前提下，实现了企业的巨大的经济利益。目前，日本已经将这种设计、制造和管理的方法运用到汽车设计、制造和管理中，从而使日本汽车生产的总产值增加。以上的事例也进一步表明了在生产实践中，以人为中心的重要意义。在现代，智能技术具有明显的优越性，它能够促进机械生产与自动化向“人性化”方向发展。未来，机械设计制造及智能化都将向灵活的要求转变，而人工智能则是适应了人类发展的潮流。人工智能技术是由计算机技术所产生的产物，是新世纪发展与建设的一个重大象征，也是促进机器工业发展的必然趋势。目前，在声音辨识与虚拟实境中广泛使用了人工智能技术。其技术原理是多个领域支撑起来的，科学而完整。在这个依赖计算机技术的人工智能时代，计算机技术的使用领域还很有限，而社会的生产方式大多是以手工方式进行。尽管目前已有了一些关于人工智能技术的理论构想，但要实现其实际运用，还需相当漫长的一段路。

2 机械制造需要满足的具体要求

2.1 满足机械功能的实际需求

在机械加工过程中，各种机械的种类繁多，其性能需求也各有差别。为了保证其在实际工程中的应用，必须在具体的工艺过程中对其进行不同的加工。根据国内的实际情况，机械装备的制造必须满足材料、能源和信息等方面的需求。为了保证总体的加工水准得到进一步的提升，并使其达到实际的使用要求。机器制造业和自动化要求在处理信息、能源和物料的过程中，要保证有针对性地提供信息、能源和物料的成分。要全面、合理地运用多种技术，才能保证机器自动控制的平稳运转。由于不同的机器在不同的运行阶段所采用的不同的性能，需要对其进行合理的研究，以保证其具备一定的性能，为以后的工作提供强有力的支撑。生产的机器和装备也必须符合其产品的生产职能，以保证工作的正常运转。

2.2 提高运用尖端科技的能力

总体而言，分拣体系应该以产品的功能性作为基本基础，而核心要素是加工物料。加工机器是将物质进行加工与处理，使其变成另外一种形态与定位的产品，并最终实现输出。在能源加工方面，可以利用动力机械来实现信息与能源的合理转换，这种方式可以传输各种能源，其中最重要的就是把热量转变成动能。在信息转化的过程中，我们运用信息机器，以理性的方法来加工能源与资讯，并将其以不同的形式，如声像与影像，信息机器就是使用的传真机或者计算机。创新推动了企业的不断发展，在我国的机械制造业改革中，要加大对先进技术的吸收，适时进行机械生产观念的革新，以提升其应用技术。运用现代科技，可以有效地克服各种问题，改善机器的使用功能，达到更好的使用要求。

3 人工智能在机械制造及其自动化中的应用优势

3.1 提升安全管理能力

在我国的大型机械制造业中，各类装备种类繁多，其中的安全问题是其中的一个重要环节。为此，有关部门要加强对这一问题的关注，并进行相应的剖析。如果发生了安全事故，不仅会带来巨大的财产损害，而且还会危及人民的生活。我们对大量的事故进行详细的研究，得出了造成这些问题的根本因素是技术上的问题。在实际工作中，员工的安全观念不强，不能按照实际的情况进行自我保护。如果不能正确地使用机械，很可能会导致安全性问题。这样，在将自动技术与机器生产相结合的情况下，就可以达到无人作业的目的，而且人为失误所造成的特殊危险也可以降低到最小。所使用的机械自动控制体系要求综合而完美，可以对具体运行状况进行实时监测。当出现问题时，要及时进行有效的处理，以保证生产的安全性。在很长一段时间里，安全问题始终是机械生产的中心问题。在实际的工作中，可以采用自动化方式进行无人操作作业，并采用远距离的方法进行相应的控制，从而减少安全事故的发生。

3.2 加快产品生产速度

在机械制造行业中，由于其生产过程中存在许多复杂的体系和运行过程，因此要全体人员共同努力。若有不合理的作业，将会严重地降低工作的效能。由于采用了自动控制技术，使得制造工艺更加简便、有效，从而降低了由于人工操作引起的意外。合理的机械加工和自动控制，使生产体系得到了最优的控制，保证了产品的品质达到了要求，提高了经济效益。企业发展的终极目的就是实现利润的最大化，这关系到企业的生产力。若能提高生产率，则会使产出更多，收益也会更好。比如，在“双11”购物节上，人们需要更高效、更精确地完成快递的自动分类。机械自动化替代人工，使其在提高生产率上具有明显的优越性。

3.3 改善检修效果

在当今世界飞速发展的今天，用户的需求越来越趋向于个人化、多元化，对整个服务体系的要求也越来越高。机械制造与自动化是针对用户特定的需要而进行的，以保证最终的产品的表现符合用户的需要。尤其是在产品的试验中，效果很好。采用机械制造与自动化技术，能迅速地进行相关检验，能在短时间内发现问题，并采取适当的措施，保证产品的品质符合要求。品质是一个企业能否取得胜利的重要因素。若不能达到标准，会对企业的声誉产生一定的负面作用，从而使顾客丧失，从而失去重大的经济效益。企业拥有完善的机械制造与自动化控制系统，能够有效地解决不同的生产运作需要，提升顾客的满意程度，并把握机遇，占领市场。当系统在使用期间出现了问题时，采用了自动化的方法来实现对故障的防护，使失效的装置不能正常工作，从而防止事故的蔓延。这样既能减少损失，又能减少人员的死亡。正确运用自动化技术，能对全过程进行全方位的监测，迅速找出问题所在，并对其进行合理的剖析，制定出相应的应对措施，使企业的经济损失降至最低，并迅速地恢复到正常的工作状态。

4 人工智能在机械设计制造及其自动化中的应用

4.1 人工智能在机械设计中的应用

机械设计制造及自动化是现代工业发展的必然趋势。与常规的设计过程及理念相比，二者有很大不同。当今，为了适应人类的生产和生活需求，计算机技术在机械产品的设计中得到了越来越多的运用。为了推动机械设计制造及自动化的发展，必须充分认识现代机械的现实需求，重视设计的多样化。把人工智能技术引入机器的设计中，可以对机械制造的方式进行革新。在设计过程中，要重视提高机械的自动化程度，降低人的主观性。相对以往，机械的设计可以做到长时间的持续工作，降低了对劳动力的消耗，增加了储存空间，可以储存各种信息，同时也便于员工进行日常的学习。目前，在汽车、航空航天等领域，人工智能技术已经被广泛地运用，在其机械装备的设计上进行了革新，突破了以往的机械设计思路，实现了对机械的柔性化。利用人工智能技术，可以使机械产品的设计得到更大的发展和革新。

4.2 人工智能技术在信息处理中的应用

在机械制造及其自动化中，信息传递是一个非常关键的环节，若要保证数据传递过程中不会发生任何问题，就需要合理地引进和运用人工智能技术。运用人工智能技术，可以对网络的信息传递进行实时监测，及时地发现问题，并对存在的问题进行及时处理，保证了数据的正确性和安全性，避免了出现不可预知的问题。在生产中，由于生产效率的不断提升，所产生的信息量也越来越大，因此，对电子数据的传递提出了更大的要求。为了保证各类信息的安全、有效地进行，为以后系统的安全和平稳运营，必须加大对人工智能的运用力度。在制造工艺中，由于传递的数据有误，必然会导致产品的品质下降。从这一点可以看出，人工智能技术在信息处理中起着十分关键的作用，在持续提高效率的同时，为了防止出现差错，还必须保证数据的安全和稳定。

4.3 人工智能在机械故障诊断中的应用

机械制造及其自动化是一个复杂的过程，整个执行程序是非常烦琐的。比如，在进行模型展示时，需要大量的计算公式、大量的原理以及大量的推论。若单纯依靠人工进行问题的分析，不但费时费力，且存在多种误差，严重的会对工艺流程造成不利的后果。这说明了将人工智能技术用于机械设备的故障检测，能够实现对大量信息的采集、整理和归类，保证了数据的精确度。另外，在机械的故障检测中引入人工智能技术，采用计算机接口，实现了机械参数的正确传递。利用推理机可以对故障的诊断进行正确的处理，这个体系能够提出一些专业的意见。在此过程中，能够迅速地提取出原有的类似实例，并根据实例进行精确的相似性运算，从而精确地判断出机械的故障。许多机械生产单位由于生产过程中出现的问题而导致生产中断，从而给生产带来了巨大的经济损害。所以，在机械制造业的生产中，越来越重视运用人工智能技术。针对可能出现的问题，要对机械的使用年限进行科学的预报，并据此制订出与之相适应的维修方案。

4.4 人工智能技术在计算与数据存储中的应用

在运算与数据储存等领域，人工智能典型的应用领域就是神经网络。神经网络是通过仿真人体的神经行为来构造的。该结构有很多优势，例如，有着优秀的存储能力。该系统能够在人工智能的环境下，对数据进行分析、计算、比较，并且能够将以往数据与现有数据进行比较，既能够处理海量数据，又能够保持数据的精确度，机械设计制造和自动化方面的某些需求与此网络体系十分吻合。所以，目前，机器设计者和生产工作者十分重视利用神经网络进行计算机数据资料储存。同时，由于神经网络具有较强的运算性能，其在实际中的使用效果得到了极大的改善，保证了其稳定和精度，为其在机械工业中的推广与开发奠定了坚实的基础。