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人工智能在机械设计制造及其自动化中的实践黄松浩

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2021年6月上作者：黄松浩

[导读] 随着经济和科技水平的快速发展，人工智能作为新的生产要素，必将成为引领性的战略性战术和新一轮产业革命的驱动力，更是国家间下一个战略竞争焦点。在当今的生活中，人工智能已经有长足的发展并且有具体的应用实例如智能汽车，智能家居，智能城市等等，而事实上，在机器设计制造中也能引进人工智能技术，人工智能将类似人类思维的模式赋能工业产业的产品，使其拥有自主学习并且不断自我改善的能力。

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摘要：随着经济和科技水平的快速发展，人工智能作为新的生产要素，必将成为引领性的战略性战术和新一轮产业革命的驱动力，更是国家间下一个战略竞争焦点。在当今的生活中，人工智能已经有长足的发展并且有具体的应用实例如智能汽车，智能家居，智能城市等等，而事实上，在机器设计制造中也能引进人工智能技术，人工智能将类似人类思维的模式赋能工业产业的产品，使其拥有自主学习并且不断自我改善的能力。一个业界的共同声音阐述道第四次工业革命是以人工智能为基础，我们必须抓住这次工业革命的浪潮和机会，将人工智能应用到机械设计制造乃至整个工业行业，全面提高自动化水平，那么我们将能够引领下一波工业革命大浪潮。
关键词：机械设计;自动化;应用优势
        引言
        当下随着工业化进程的加速，机械制造已经成为工业发展中不可或缺的重要组成部分。其中，机械设计制造及其自动化便是现代化的产物的代表，为工业化进程提供了有力的推动力，积极将自动化技术放置于工作化生产的具体实践之中。为更深入了解机械设计制造及其自动化的功效。
        1人工智能概述
        人工智能主要基于现有成熟技术，如计算机技术、网络传输技术通过产业融合形成的新的技术应用，其利用前沿技术的融合，基于学科、产业属性来得出具有科学指导意义的结论。由于人工智能受计算、信息算法的影响，因此人工智能发展也具有阶段性，第一阶段属于初始阶段，主要进行人工智能技术的探索分析，随着技术的成熟；第二阶段属于人工智能理论分析阶段；主要解决技术融合原理，构架智能方案；第三阶段属于人工智能的大面积应用阶段，随着技术理论的成熟，大面积应用实践已经成为发展趋势，从目前计算机发展来看，目前人工智能仍处于理论分析阶段，虽然有应用实践，但只局限于小范围。
        2自动化技术在机械设计制造中的应用意义与现状
        自动化技术属于现代工业控制领域应用十分普遍的一项专业化技术，因为机械加工制造工作在很多环节上存在一些简单重复的内容，如果把所有工作都交给工作人员去做，一方面会导致人力的大量占用，同时因为人工控制受到人注意力水平、集中程度、观察力和精力状况的影响，无法做到完全的无误差精密控制，因而很难保障人才机械控制过程中出错，导致工作延误甚至事故发生，因而自动化控制技术应运而生，其最初的设计主要对机械的作业方式和动力原理进行规划，从而实现机械在某些简单重复工序上自动运行而无需人工监控，而随着现代科技的不断发展，尤其在计算机技术、传感技术、数控技术产生后，通过现代化的数字控制系统，可以实现很多机械加工制造环节的自动化控制，这可以极大摆脱机械加工制造工作中对人工的依赖，并且使得作业过程更加精确，控制工作更严密规范化，同时可以摆脱人工控制精确度不足，无法实现长期连续作业的弊端。而能够极大提升机械加工制造工作的效率和质量。不过因为自动化技术在机械制造中的应用，需要大量的高新科技手段作为支持才能实现，而我国的很多机械加工制造企业目前在内部的科技化升级上尚无法达到对很多先进科技手段的全面引入，因而很多工作依然要依靠人工控制来完成，而整体上自动化水平跟西方发达国家相比，还存在不小的差距。
        3机械设计制造自动化在现代企业中发展及其措施
        3.1优化计算机应用机械制造技术
        计算机综合机械设计制造技术，在国内生产实践过程中并未得到实质性进展。

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然而单独存在机械制造的产品设计生产技术设计参数等辅助技术，各类辅助技术模块相对独立化，在生产环节中保留重要地位。计算机应用机械制造技术系统，完成单个机械设计制造技术的结合，实现较大的生产效益。研发计算机应用机械制造技术，促进企业稳定发展，提高企业的生产效率。此外，柔性自动化生产技术，以产品实时动态信息为基础，利用存储技术实现生产过程，结合数字化技术，实现自动化产品加工，有利于企业自动化生产发展，提高生产效率。柔性自动化生产技术可依据生产特性、产品需求来调节技术结构，各专业技术与辅助技术各自独立，能实现功能组合，此技术更适应市场发展需求。
        3.2提升逆向工程和快速原型制造应用水平
        机械制造的智能化技术与机电一体化的结合是未来机械制造领域发展的必然选择，提升逆向工程和快速原型制造应用水平，能够促使二者之间的结合更加紧密。所谓逆向工程就是对现存的产品进行剖析、改进、设计，和传统制造工序正好相反，逆向工程的原理虽然在很久以前就被提出，并应用在船舶制造、汽车制造中，但受到技术的限制，并没有发挥出应有的作用。随着CAE技术、CAM技术的发展，逆向工程得到了重新发展，在逆向工程的基础上，融入更多计算机控制设计、传感器技术等，就形成快速原型制造技术，打破了传统去除成型的制造工艺，大大提升机械制造效率和质量，是目前机械制造领域最火热的技术之一。最被广泛认识的3D打印技术就是逆向工程和快速原型制造技术的有效应用，在具体应用中无需考虑机械制造零件的复杂性，可实现自由制造，而且整个生产过程立体可视，无切割噪声和振动，是一种比较绿色环保的机械制造技术。
        3.3机械制造方案应用分析
        在大型机械重工行业，通过人工智能技术可快速实现行业的技术产业升级，为行业发展提供良好的发展契机。但考虑行业涉及面较广人工智能技术的应用过程中仍有阻碍，如目前大部分的企业、机构对于机械制造行业的发展趋势的认知不明确，仍停留在自给自足的状态，仍停留在传统工艺水平上，对于新技术的接纳度较低。造成行业发展缓慢，机电一体化发展水平受限。此外对于新技术理论理解不够深入，只会原样复制，不重视技术的分析，阻碍了机械制造业信息化进程的发展。因此在机械制造方案编制、设计过程中应考虑行业实际情况，不断更新和优化技术结构，早日实现人工智能技术在机械制造方案中科学应用。
        3.4人工智能实现生产安全监控
        在以往的电气自动化控制过程中，因为机械设备具有一定的寿命周期，为了避免一些不必要的问题故障发生，需要安排一些员工来对电气设备的运行全过程进行实时监管，虽然一定程度上解决了设备运行故障的问题，但是长此以往，会大大降低工作人员的劳动价值，经常会出现员工的有效工作时间少于4个小时的情况，无形中增加企业的运营负担。将多个区域的发电装置连接到同一个频段，保障各个区段能够相互通讯，在此基础上，构建统一的电子监控设备，如果系统检测到某一区段的发电机发生故障，其他区段的发电机则会主动承当故障发电机的电力供应。控制中心接收到故障信息，选派专业人员到达现场对发电机故障进行排查，等待问题解决之后，将电气设备恢复到正常水准，保持工作平衡。除此之外，利用人工智能技术来对作业现场进行安全监控，实现人力资源的最大化利用。建立同类子节点的思想，可以很好的解决电气自动化控制过程中所存在的安全问题，这也是现代人工智能技术在电气自动化控制中的实践应用。
        结语
        当人工智能由科幻成为改变世界的前沿技术时，我们迫切需要系统性的去开发和实施人工智能，以便了解它在工业产业这个下一世代工业系统中的真实价值。伴随政策支持出台，科技巨头纷纷布局，最新进展日新月异，一个“新智能时代”正在到来。
参考文献：
[1]周新刚.自动化技术在机械设计中的应用探讨[J].科技风,2020(25):110-111.