信息化背景下机械制造智能化技术研究

【摘 要】机械制造的智能化技术主要是指把现代科学技术结合到传统意义上的机械制造技术中去，通过对信息技术进行有效的渗透，在开发、研制、设计、制造、管理、销售新产品的各个领域中，逐渐形成以自动化技术、加工技术、系统管理技术、先进设计技术为主要特点的具有先进性的制造技术。

【关键词】信息化；机械制造；智能化

【中图分类号】TD406 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0150-01

智能制造系统是指基于智能制造技术，利用计算机综合应用人工智能技术（如人工神经网络、遗传算法等）、智能制造机器、代理技术、材料技术、现代管理技术和系统工程理论和方法，在国际标准化和互换性的基础上，使整个企业制造系统中的各个子系统分别智能化，并使制造系统形成又网络集成的、高度自动化的一种制造系统。通过对制造软件的各个系统、相关的知识工程、机器人视觉、制造工人的相关技能以及人类专家的先进知识进行一定的集成和建模，使得智能机器可以在没有任何人为因素干预的条件下进行小批量生产，这就是制造业智能化技术的主要目的。机械制造的智能化技术能够使得产品在生产效率、产量、制造精度方面得到大量提高，使得生产的过程更加具有现代化，有效降低生产的成本，提高企业的经济效益。

1、机械制造中智能化发展的必然性

数控技术是机械制造发展的必然。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体。要想实现上述目标，计算机信息技术的运用则是必不可少的。机械制造精密度发展的必然需要。现代的机械制造往往对具有高精度、高效率、柔性自动化等特点。这些特点在人工制造的过程中又容易产生一些必不可少的误差。正是基于这样的分析，计算机信息技术运用于机械制造中则是必不可少的。机械制造的整体效能性发展的需要。在机械制造过程中，为了不断提高机械制造的整体效能，需要对各项参数指标予以不断修正以及调整，以便能够进行在线诊断和智能化故障处理。计算机信息智能化则是上述运用的最好帮助。

2、机械制造智能化的发展现状

当前，国际机械制造智能化以计算机技术和网络技术为核心，结合新型的加工方法，实现了学科和专业的交叉融合。相比于国际机械制造智能化水平，国内机械制造也逐步向智能化的方向发展，如机电一体化产品的应用。诚然，与发达国家相比，我国的机械制造智能化仍处于起步阶段，仍然存在一系列的问题，主要表现在以下几个方面。

2.1. 我国智能化处理技术层面较低

相比于国外常用的数控机床以及柔性制造系统，我国机械制造仍处于单机智能化和刚性智能化的层面，并没有体现出技术的先进性。计算机辅助设计在机械设计中的运用并未普及，大多数机械设计人员在设计时仍采用图纸设计，很少有人使用 CAD 等机械制图软件，这严重制约了机械制造行业的生产效率，难以满足市场发展的需求。

2.2 我国机械制造智能化工艺和技术水平还很低和技术往往决定产品质量，我国机械加工还停留在精细加工阶段，智能化的加工手段还未能大规模地引进和尝试，在一定程度上制约了我国机械制造加工效率和工艺水平的提高。以占据机械制造技术体系核心地位的数控技术为例，现代数控技术融合了计算机、自动控制、信息技术等高新技术，呈现出高效率、高精度、自动化等特点，其智能化的趋势也尤为明显。当前，先进的数控技术已经实现了超小型化以及超薄化，并将模糊控制、计算机、智能计算等领域的最新研究成果引入数控技术的研究中，使得控制系统的精度、效率等有了明显提高，智能化诊断以及故障处理水平有了很大提高，但是，在中国，类似的应用还很少，还需进一步加快研发和应用步伐。

3、机械制造智能化技术的发展方向

机械制造智能化技术的发展趋势就是生产出质量高、效率高、柔性高、成本低、劳动力消耗低、规格全、品种多的产品。在未来，智能化的操作系统将呈现如下趋向：

3.1 高智能化、高自动化

近几年以来，自动化技术得到了不断的发展和应用，其生产的效率得到了很大提高，产品的质量不断得到保证。此外，越来越多的先进机械设备能够替代人类去进行危险的工作。在早期，机械制造业系统在很多情况下所针对的是那些比较简单的环境，其存在的主要目的是对调度任务进行有效实施，在规定期限内全面完成任务。而机械制造的自动化、智能化主要是指通过先进的计算机模型对人类智能行为进行模拟，实现人工智能和实时系统的有机结合。以确保其能够具有更现实、更实时的发展领域，更好的朝着智能行为、应用行为的方向进行发展。

3.2 柔性化

所谓柔性主要是指制造系统应该具有一定的能力来应对生产条件所出现的各种变化，它与人员、系统方案、设备密切相关。其中系统方案中的柔性则主要是指对不同零件进行加工的自由程度。人员具有柔性是指企业的操作人员应能够确保加工任务的完成，并且在完成的时间和数量方面具备一定的变换能力。设备具有柔性主要是指在短时期内机床能够对新零件的各种加工能力进行有效适应。机械制造的智能化技术应朝着柔性化的趋势进行发展，在发展的过程中进行模块化的设计，增加功能的覆盖范围，增强其可裁剪性，从而对不同用户的需求进行满足。根据生产流程中出现的不同要求，对信息流和物料流进行有效的动态化调整，使得群控系统效能得到最大化的发挥。

3.3人机交互将更加完善

机械智能化通过计算机提供人机交互的接口，计算机的可视化能方便数据处理，同时为操作人员提供必要的解释，使得信息的交流更加快捷和方便。机械设计逐步采用 CAD 等计算机软件制图技术取代传统的图纸设计方法，有效缩短了设计周期，同时还能保证设计精度。在多媒体技术不断发展的背景下，界面的图形化也是机械智能化的一个发展趋势，通过图形化的界面，设计者就可以很方便地与客户进行沟通，有效地提高了工作效率。此外，多媒体强大的声像、图文处理等功能，也为实时监控和故障检测等智能化处理提供了方便，在生产和管理方面具有很大的优势。

4 结束语

在未来，随着技术的进步，更多的新技术也必将应用到机械制造系统当中，比如上述案例中的 MES 系统，目前已经有众多学者开始研究Agent 在此系统中的应用，并且系统在自治性、柔性等多方面的性能都得到了极大提升，这也是未来的一种发展趋势。相信在不久的将来，制造业系统将达到一种“生物”智能化的程度，也将更好地服务于人类。制造的智能化技术是现代技术和工业创新的集成，是国家机械制造业的水平的重要标志，更是是国家工业的基础和支柱。因此，我们应在了解械制造的智能化技术发展趋势，让我国现代机械制造业与世界发达国家站在同一起跑线上。

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