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机械工程技术的智能化发展趋势及学科交融特点

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：周家栋

[导读] 摘要：伴随着我国科技水平的发展，我国机械领域也有了很大进步。

        湖南路桥建设集团有限责任公司湖南长沙 410000
        摘要：伴随着我国科技水平的发展，我国机械领域也有了很大进步。机械工程技术是现代化社会发展的基础，随着传统机械技术日渐成熟，机械工程技术也正向自动化和智能化方向发展。针对现阶段智能机械工程技术应用情况，总结了机械工程智能化发展的实践特点，指明了其主要发展趋势，结合传统机械专业与智能化发展相关众多学科之间的关系，说明了学科交融发展的必要性。
        关键词：机械工程技术；智能化；发展趋势；学科交融特点
        引言
        随着行业规模的扩大化，传统工程机械技术已经不足以支撑行业的整体发展，在很多层面与当前的工程技术应用相脱节。在这样充满矛盾的行业现状下，信息化技术的演进与智能化技术的开发，为工程机械业的进步发展提供了重要契机。
        1智能化机械工程特征
        1.1高品质、高效率
        通过实现机械工程的智能化，不仅可以有效的降低生产所需要的能耗，同时还能够使生产链得到延长。举例来说，通过应用智能化机械工程，可以将机械生产延伸到生产管理、产品管理等过程，提高产品的品质，同时还能够保证产品的生产效率。
        1.2增加机械行业的安全性
        由于机械产品制造的各个环节都实现了精确化的控制，机械产品的故障率显著降低，可靠性的提升保证了产品使用安全性的增强。同时，生产过程中人力资源的最小化降低了机械产品使用中对人身安全的威胁，使机械工程相关行业的运营安全性得到可靠保证。
        1.3节能和环保
        节能环保是当前社会发展的重要方向，也是机械工程发展的重要趋势，在应用传统的机械工程技术过程中，不仅能耗大而且会对环境造成污染，而通过应用智能化机械工程，由于其在设备、技术等方面都具有节能环保的特点，因此能够有效的降低生产过程中的污染物排放，更好的保护环境。
        2智能化工程机械的现状
        自动化工程机械通常可分为三类：遥操作工程机械、可编程控制工程机械和智能工程机械。遥操作工程机械通常用于危险或难以进入的工作环境，例如水下、高温、高压、核辐射等，操作员可以通过远程控制完成任务。可编程控制工程机械通过改变工程机械的控制程序完成不同的任务，适合在结构化环境中使用。一旦外部施工环境和施工对象发生变化，就需要重新编写控制程序。目前，大多数自动工程机械都是可编程的。智能工程机械主要是以信息化为基础的，并朝着产品以及技术的智能化方向发展。
        随着我国科技的不断进步，智能化渐渐渗透到了人们生活的方方面面。工程机械的智能化主要是依靠模仿人类大脑开展相关活动，替代诸多劳动，能较好地解放劳动力，大幅度提升劳动效率，从而在一定的程度上节省人力、物力，它是人类生产中的一个重大进步。
        工程机械智能化是我国国内诸多企业的发展目标，从实际的情况来看，目前的工程机械智能化发展依然存在一些问题，主要是因为企业内部运作模式较为传统，相关企业组织与智能化的契合度不高。这就代表着企业的信息管理以及组织机构需要加强，只有这样，才能提升企业的创新能力。不过，总体来说，工程机械智能化的发展前景十分良好，未来企业都将会是规模经济，市场会渐渐被智能化产品所替代，企业只有顺应经济以及市场的发展规律，才能持续发展。
        3机械工程智能化发展趋势
        3.1机械产品装备的智能化
        机械产品的智能化是现阶段机械相关企业的追求目标，以与我们生活最为相关的汽车行业为例，其技术的发展是日新月异的。传统的手动变速器汽车驾驶过程十分繁杂，驾驶员的手脚需要不断配合，而随之发展的自动变速器，使驾驶过程更为简单，在一定程度使汽车向半自动化进步，而未来的汽车产品利用信息技术、定位技术、网络技术将会实现高度安全的无人驾驶，这就使汽车产品实现了智能化要求。

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其他机械产品也是如此，工程机械、生产线机械、煤炭机械等机械产品和装备将会利用监测技术、信息技术、自动化技术实现无人作业，同时还实现便捷的故障检测与处理。在机械智能化批量生产的基础上，智能系统还能根据客户的需求提供模块化的服务，实现用户体验的显著提升。
        3.2机械工程生产管理的智能化
        机械工程生产中运用自动化技术进行加工与制造，能取得比以往更好的生产效益，但是也会加大管理难度。毕竟，以往管理都是遵循传统的步骤，基于市场调研收集足够的信息，为模型设计提供参考，然后调控机械设备进行生产、销售与售后服务等，这种管理按部就班，但对人员的依赖性很强。机械工程的自动化发展，减少了人员配置，生产速度也显著提升，一旦出现了错误决策，就会造成巨大的损失，为避免出现生产过剩以及生产不足等问题，应用智能化管理系统，既能从网络、媒体等多个渠道实现市场信息的多元化收集和处理，也能及时根据企业生产情况进行规划，以企业发展作为核心，选择有利于企业发展的产品实现高效生产。在保证企业生产效益的前提下，还能稳定市场环境，提升产品的时效性价值。
        3.3建立故障诊断数据集合
        故障诊断技术作为智能化技术系统中的重要一环，在工程机械施工的实际运作过程中对工程整体质量的提升与工程施工效率的提升起到了至关重要的作用。通过信息收集的方式，可以将工程机械施工过程中的故障与问题进行整理与汇总，形成具有前瞻性的故障信息数据库。一般而言在重点零件部位加装故障数据传感器的方式是目前常用的故障探测技术手段。例如对发动机在运转过程中进行油温检测和油压的检测等等，并检测液压和燃油等元素的参数。在故障信息收集的基础上，对不同类型的机械故障进行分类并且研发具有针对性的报警装置，可以对工程机械施工形成有效的监测系统，保障整体工程工作状态趋于平稳。通过信息记录，可以对发生故障的设备进行检修与排查，并且在以后的施工过程中对易故障设备提高关注，降低整体工程的施工故障率。
        3.4智能化调平控制系统
        工程机械调平是行驶的主要仿真，不同的机械系统有不同的动力传动线路。例如发动机与变速器的使用，首先需要使其连接，接着再与变矩器进行连接，只有这样才能较好地达到平稳行驶的目标。
        调平系统一般由传感器、处理器以及接收器组成，可以较好地现信息的自动传递，从而精确寻找程机械的施工位置，大幅度提升工程机械的工作效率。不同的工程机械对调平的要求不同，工程机械要朝着智能化调平控制的方向发展。
        4机械工程与多学科交融特点
        4.1光学与影像学的融合
        要实现机械产品的智能化，离不开对外界环境的感知，因此需要多种传感器技术和其他信息获取技术的加入。机械自动化技术依靠众多的光学传感器来实现，光学传感器能够用来判断零部件位置、统计数量、检测零件表面质量等，是机械使用过程信息获取的主要载体，随着技术的进步，要真正实现智能化，还必须在传统的传感器技术基础上融入视觉技术，帮助获取更丰富的影像，并结合计算机处理技术实现更复杂的动作执行。
        4.2信息技术与计算机技术的融合
        信息技术和计算机技术的融合形成了智能化控制的软件基础，对于机械工程而言，在机械装备使用过程中存在着大量的重要信息，例如颜色、形状、材质、功能、温度、强度等，这些信息的获取、处理、传输能有效掌握集聚的运动规律、实时状态，是机械工程技术向智能化发展所必需的。信息技术与计算机技术的融合，是信息获取、传输、处理之间的结合，有利于机械产品相关信息的识别、转换、处理、存储、共享。
        结语
        综上所述，新时代下机械工程自动化中应用智能化技术，既是时代发展下的必然选择，也是促进机械工程与我国工业发展的关键，智能化技术的应用不仅能提升机械工程自动化的程度，还能优化机械工程自动化的生产、管理效益，提升机械产品的市场价值。
        参考文献：
        [1]吾麦尔江•克依木.智能化工程机械及其关键技术研究[J].科学咨询（教育科研），2018（7）：18.
        [2]郭英训.工程机械装备智能化系统研究[J].建设机械技术与管理，2014，27（3）：124-129.