浅谈机械制造智能化技术的发展及其应用

2021-12-01

科学与信息化 2021年4期

江苏恒义汽配制造有限公司江苏靖江 214500

引言

信息技术、自动化技术以及现代化的集成电路技术极大地促进了机械制造的智能化发展，机械制造的生产设备、生产过程的管理以及机械产品本身的性能都因为智能化技术的应用而得到了很大的改进和提升。智能化技术在机械制造领域的发展中还存在着模块化、集成化、信息化以及柔性化等趋势。

1 概述

现代化的机械产品在结构复杂性、加工难度以及加工成本等方面较之过去都有很大的提升，而这些复杂的机械产品在制造过程中基本上都需要使用数字化、信息化以及智能化的加工设备来完成加工、装配以及测试等。例如，汽车加工行业中可以使用信息化、智能化的机械臂来完成各个部件的组装任务，在复杂机械产品的加工中则需要使用智能化水平较高的数控车床来提升其精细度。将智能化技术应用于现代化的机械制造产业中可以大幅度提高制造效率和质量，而且这些智能化技术的应用在部分领域甚至可以做到24小时无间断作业，企业的人力成本和时间成本将会因此得到大幅度的压缩且企业的经济效益也更加显著[1]。

2 应用情况

（1）生产设备智能化。机械制造的智能化发展首先需要通过采用一系列可以在某些场景下完成自动化作业的生产设备来提升工作效率。将现代化的自动控制技术、编程技术以及信息技术综合在一起就可以实现机械设备的自动化生产和作业。人们只需要将某个实际的生产场景分解成不同的步骤和流程并在此基础上利用机器设备来自动化地完成一定的操作，这样就可以将一个复杂的生产场景通过机械设备来实现自动化地生产。例如，工程技术人员针对工厂中的机械焊接作业开发出一种可在特定场景下实现自动化焊接的机械臂或者机器人系统，这样就可以在确保质量的情况下节省相关的人力成本以及提升生产效率[2]。

（2）生产过程智能化。个别生产设备的自动化和智能化发展并还不能全面地提升某种生产过程的效率和质量，只有将生产过程中更多的场景实现智能化生产和管理才能在最大限度上提升生产速度和经济效益。因此，将现代化的智能技术应用于机械制造过程的一个重要途径是将整个生产过程进行划分，然后针对每一个环节设计出一些可以大幅度提高效率的智能化设备，通过这些机械设备的综合应用可以大幅度提升整个机械生产和制造过程的智能化水平，排除各种制约因素。例如，在汽车加工行业就已经实现了从零件加工、各部件的组装、喷漆等一系列生产活动的智能化作业，虽然整个生产过程中还需要一定的人力来进行配合，但整体的效率较之上一代的生产技术还是提升了很多[3]。

（3）产品的智能化。除了将智能化技术应用于生产设备之外还可以借助这些技术来提升机械产品本身的自动化和智能化水平。技术的发展是为了提升效率、提高经济效益以及更好地为人们服务，各种机械产品在人工智能技术、机器学习技术等现代化信息技术的支持下也变得越来越智能化。在物流企业中可以通过智能化的机器人来实现快递件的分拣、包装以及配送等活动。机动驾驶技术则是利用智能化的传感器和车载软件系统来自动化的控制汽车的运行并确保行人和乘客的安全。包括用于加工和生产各种机械产品的设备本身也是一种智能化的机器产品，数据表明国内的生产型机器人产品消耗量在全球都排在了非常靠前的位置且这些数字还在快速地增长中。这些都是将智能技术应用于机械产品的典型例子。

3 发展趋势

（1）模块化和集成化发展。第一，机械生产设备的自动化和智能化发展通过集成电路设计以及专业化的芯片变得更加智能化和集成化，这些技术的应用可以让生产设备完成更加复杂的机械加工和生产活动且设备本身的多功能性也变得更强。因而在未来的发展中智能化的机械加工和生产设备应该朝着功能集成化的方向来发展，这样就可以大大减少企业购买设备的成本并提高智能化机械生产设备的适应性和生命力。第二，模块化的发展趋势是指通过在设备基础上配置不同的软硬件系统来使其具备完成不同生产任务的能力，这种发展思路可以节约设计成本和制造成本以及提升产品的多功能性。

（2）信息化。智能化技术在机械制造过程中的应用还需要重视信息化的发展方向，也就是说人们在使用这些智能化的生产设备和智能化的机械产品时应该获得便捷、简单的体验。将信息技术应用于智能化的制造过程可以让相关的生产人员通过简单的电脑控制或者按钮控制来完成生产任务。智能化的生产设备在工作过程中可以通过信息化手段来感知周边的工作环境并实现精确定位和精准控制。因而在未来的发展中应该通过信息化技术的应用来提升各种智能化机械生产设备的环境感知能力、通信能力以及可操控性[4]。

（3）柔性化。传统的机械设备生产线定型后就只能生产某些具有特定功能的产品且难以改造成其他产品的生产线。在机械制造的智能化发展中还需要重视柔性化的发展模式，也就是说相关的企业通过简单的改装或者组合就可以将原来的智能化生产设备用于生产一些新设计的产品。实际上也是一种具有重要经济价值和发展潜力的思路。一旦生产设备具备了这种能力就可以更好地提升其自身的适应性、扩展应用场景以及降低企业的升级改造成本。