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人工智能在机械设计制造及其自动化中的实践韦科华1韦泉2

发表时间：2021/5/6 来源：《中国科技信息》2021年6月作者：韦科华1韦泉2

[导读] 在社会经济与科技不断发展的背景下，对机械制造产业生产能力提出新的挑战，为提高机械制造效率，实现机械制造技术自动化是必经之路。

1.柳州辉视科技有限公司，韦科华1，
2.柳州东侯生物能源科技有限公司韦泉2 545000

摘要：在社会经济与科技不断发展的背景下，对机械制造产业生产能力提出新的挑战，为提高机械制造效率，实现机械制造技术自动化是必经之路。基于此，本文首先阐述了机械自动化技术在机械制造中的意义，继而围绕机械自动化四个方面，即计算机辅助设计、计算机辅助制造、柔性制造系统、计算机集成制造系统，展开机械自动化技术在机械制造中的应用途径分析，提高自动化技术应用水平。
关键词：人工智能；机械；制造；自动化
        引言
        制造业作为国民经济发展的重要命脉，对于国家发展，产业协同发展都具有重要的意义，在经济发展高速的今天，制造业的水平直接决定了国家在世界经济中的地位，随着信息化技术的发展，以智能化为方向带动产业发展成为当前发展的主流趋势，如云数据、大数据等技术的发展，促使制造业也需快速迭代更新，保证我国制造业水平在国际上处于绝对优势。虽然人工智能技术在世界范围内已经成为众所周知的前沿技术，但由于我国装备制造业涉及面较广，对于新技术的应用以及成熟度仍有质疑，如何利用人工智能提高产品制造水平和质量，优化制造产品结构，仍处于迷惑状态。本文基于此现状通过对人工智能技术进行剖析，分析人工智能在机械制造及其自动化中应用限制，来进一步揭示人工智能在促使产业升级、优化产品结构方面具有积极影响。
        1人工智能
        什么是人工智能？人工智能设计的领域十分广泛，涵盖多个大学科和技术领域，如计算机视觉，自然语言理解与交流，认知与推理，机器人学，博弈与理论，机器学习，统计学，脑神经学等，这些领域和学科目前尚处于交叉发展，逐步走向统一的过程，所以很难给人工智能下一个全面，准确的定义。一般来说，人工智能是模拟实现人的抽象思维和只能行为的技术，即通过利用计算机软件模拟人类特有的大脑抽象思维能力和智能行为，如学习，思考，判断，推理，证明，求解等，以完成原本需要人的智力才可胜任的工作。从这个意义上看，人工智能既可以捕捉海量的信息和知识，又可以以极高速度进行思维和运算，是海量知识和高速思维的结合体。
        2机械自动化技术在机械制造中的意义
        机械自动化技术在发展过程中逐渐演变成集计算机辅助技术（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）为一体的先进技术集合，随着社会生产要求的不断提高，机械制造实现自动化已迫在眉睫，在现阶段机械制造产业发展中，自动化技术的应用将成为行业发展重点[1]。传统机械制造模式已无法完成社会高质量高效率目标，在近几年发展中，机械自动化技术实现了与计算机技术的充分融合，为机械制造发展注入新的活力，在此基础上，机械自动化在机械制造中体现出显著意义，具体表现在以下方面：①改变传统劳动力依赖现象，在传统机械制造模式下，主要依赖劳动力完成生产制造目标，虽在机械化生产中实现了生产技术的革新，但在现代信息技术环境下，机械自动化是促进机械生产制造进一步发展的有效方式；②促进机械生产规范化，在传统机械工程师实现生产设计时，受各种条件限制导致优化复杂，除机械制造设计外，继而实现机械制造操作优化；③提高市场竞争力，在现代国内外机械制造市场竞争逐渐尖锐的形势下，实现机械制造大规模自动化技术应用可提高机械制造生产水平与产业国际竞争力，促进社会经济增长。

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        3人工智能在机械制造及其自动化中应用实践
        3.1智能CAD应用分析
        人工智能在机械制造的应用案例之一就是智能CAD的应用，传统的机械制造CAD，通过测量产品数据的点线面，按照点线面之间的关联设计和制造产品，而智能CAD集合了专家系统、神经网络算法；如例专家系统通过收集领域专家对过程中所产生的问题进行过程分析并将其编制成计算机语言，在产品设计和制造过程中，如出现问题可靠计算机来辅助解决并提供对应的解决方案；神经网络算法利用人工神经元的特殊属性，可提供产品在制造和设计过程中由于非线性关联而造成的断点数据，且人工智能算法还具有记忆和计算机自组能力。目前智能CAD已经将神经网络算法和专家系统进行了集成，为制造业的发展提供的技术保障。
        3.2优化CAM人机交互制造
        计算机辅助制造简称CAM，在机械制造产业中，运用电子信息技术进行机械数据分析与运用，继而完成对机床等设备的自动化管理，CAM计算机辅助制造作为直接影响机械制造质量的核心技术，具备仿真加工、数控编程、生产流程控制与规范等多种功能，可与CAD自动化设计实现联合信息交互，由CAD自动化设计完成计算机标准G代码，实现设计模型后转换成为NG代码并运用CAM技术送至机床完成加工制造，并通过自动化处理形成制造轨迹，在机械制造产业发展中逐渐形成操作规范，进一步提高机械自动化应用水平。CAM相较于CAD而言，更加注重各类制造工艺过程数据控制，而非设计数据掌握，CAM通过自动化技术完成机械零件、工具设定等多项实际制造加工流程优化，不断降低机械制造误差。
        3.3集成化控制程序
        机械设计与制造，是一项精密度、以及技术性要求极高的生产操作环节，想要将这部分工作科学、规范的开展起来，应做好局部领域的管理与控制。自动化技术在机械设计制造中的运用，充分利用了其中集成化特点，按照机械设计与生产的实际需要，开展了宏观和微观之间的集成化管控。结合当前机械设计制造的现状，将新形势下集成化控制程序的系列要点概括为：①按照机械设计结构基本需求，结合机械设计与制造的基本情况，将各个部分切分为多个细小的操作模块，以确保机械设计与制造过程中，每一部分都有与之对应机械制造小指令。②机械设计活动开展期间，按照机械制造产品研发、生产、应用、以及测试等环节的整体态势运作需求，构建一个与产业模式相互承接的宏观自动化实现框架。集成化控制结构的建立，主要是依据当前信息手段的具体需求，以自动化技术为导向，适当的进行自动化生产技术方面的调节。
        3.4完善FMS柔性体系建设
        柔性制造系统简称FMS，是通过中央计算器完成机床与传统的控制，能够实现机械设备与零件的传输，实现机械制造与加工的准确化操作，运用FMS自动化技术可实现物料与加工零件的自动装卸与运输，通过机器指令操作实现全面机械化操作，实现了人工成本的降低，并有效提高装卸与运输过程的准确度。在机械制造过程中，FMS自动化技术主要体现在板类加工、箱体加工、轴类加工与盘类加工，但FMS最大价值体现在工件、刀具、毛坯等物料的储存与搬运过程中，通过托盘库与立体仓库完成物料存储，其中毛坯需生产制造工人将其放入FMS系统托盘夹具中，通过设定FMS指令完成指定位置运输与加工。
        结语
        综上所述，在机械自动化技术革新背景下，对于促进机械制造生产水平与效率提升具有显著效果，由此可见，机械制造中广泛应用机械自动化技术是顺应社会进步的必要要求。在研究过程中，本文围绕自动化技术四个方面展开应用途径分析，以期为机械制造产业实现自动化发展提供方向，在保证产品制造质量基础上实现生产效率提升，以此促进机械制造产业的可持续稳定发展。
参考文献：
[1]黄日进.多元化分析视角下机械设计制造及自动化应用研究[J].科技视界，2020（19）：82-83.
[2]任军亮.智能型机械自动化应用趋势[J].湖北农机化，2020（11）：124-125.
[3]刘纲，付志刚.机械自动化技术应用与发展探究[J].内燃机与配件，2020（10）：227-228.
作者简介：韦科华，（1995-），男，壮族，广西柳州人，助理工程师，本科，主要从事研发相关工作。
韦泉，（1968-），男，汉族，广西贵港人，助理会计师，大专，主要从事研发相关工作。