機械工程智能化的現(xiàn)狀及發(fā)展方向探討

王波

（江蘇常盛帝派重工機械有限公司　江蘇常熟　215500）

前言

社會生產(chǎn)無法離開機械設(shè)備，因此探索機械研發(fā)、應(yīng)用和維修的各項內(nèi)容，對于社會現(xiàn)代化發(fā)展意義深遠。智能化是國際社會發(fā)展的普遍趨勢，涉獵廣泛，內(nèi)涵豐富，隨著現(xiàn)代化科技的進步與發(fā)展，智能化在建筑工程、設(shè)備生產(chǎn)等多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用和關(guān)注。十九大報告中明確提出必須“提高水社會化、智能化、法制化、專業(yè)化水平”，從而促進現(xiàn)代科技與社會工作的深度融合，推動國家穩(wěn)步前進。因此探索機械工程智能化現(xiàn)狀及發(fā)展方向十分必要。

1　機械工程智能化現(xiàn)狀

我國工程機械智能化系統(tǒng)發(fā)展主要經(jīng)歷了國外引進、二次核心技術(shù)開發(fā)、模仿和獨立研發(fā)四個階段：①21世紀以前國內(nèi)各機械控制系統(tǒng)的配套軟件和硬件均源于國外進口歐，國內(nèi)廠家主要利用進口系統(tǒng)進行單一化的機械設(shè)備生產(chǎn)工作，尚未掌握核心技術(shù)，嚴重制約國家機械產(chǎn)品市場競爭力；②2004年左右，國內(nèi)機械工程技術(shù)人員在數(shù)年鉆研苦攻下，開始對國外引進設(shè)備進行主機二次開發(fā)和變成，并對主機控制模型實行了二次改造，以適應(yīng)國內(nèi)設(shè)計生產(chǎn)要求，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量，但關(guān)鍵技術(shù)仍需進口；③2007年國內(nèi)多個企業(yè)和高校投入了大量人力、物力和財力，對人機交互界面、控制器等智能化初級產(chǎn)品進行了系統(tǒng)性研究，成功仿制，并自主開發(fā)了一些相對簡單的產(chǎn)品，基本滿足了中國國內(nèi)市場對機械制造產(chǎn)品的應(yīng)用需求，但在精度、準確度方面仍存在較高的提升空間；④2010年左右，國內(nèi)一些科研機構(gòu)開始進行工程機械自主設(shè)計和研發(fā)，主要以模型為基礎(chǔ)進行機械控制系統(tǒng)研發(fā)，并在國內(nèi)順利投產(chǎn)，進一步提高了機械設(shè)備智能化水平。目前，我國機械工程智能化發(fā)展已邁入全新階段，但是一些重要的零部件仍依賴進口，比如電子控制器、變速器、高壓液壓元件等，嚴重制約我國機械設(shè)計、制造和應(yīng)用智能化高速發(fā)展。

2　機械工程智能化發(fā)展方向

2.1　一體運行智能化

單機一體化操作現(xiàn)已成為機械工程智能化未來發(fā)展的主要前進方向，在該技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)向下，智能換擋技術(shù)在我國機械工程領(lǐng)域得到了逐步應(yīng)用，其主要包含液壓式和電液式兩種技術(shù)，其中電液式智能化換到技術(shù)能夠?qū)⒃O(shè)備運行匯總的各項內(nèi)部參數(shù)經(jīng)智能轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn)油壓相關(guān)信息，并根據(jù)預(yù)設(shè)程序，將此信息自主化傳送至換擋閥器件中，實現(xiàn)智能換擋效果；而液壓智能化換擋技術(shù)則是將相關(guān)參數(shù)直接轉(zhuǎn)換成電信號，在系統(tǒng)接收到電信號后再經(jīng)系統(tǒng)裝置向換擋閥發(fā)出換擋指令，完成智能換擋。目前電液式換擋技術(shù)已成為單機一體化操作的智能化發(fā)展方向。與此同時，無人操作技術(shù)也是機械工程智能化發(fā)展主要趨勢，該技術(shù)主要通過運用遙控裝備、集成化裝備和智能化機械裝備，運用衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)機械工程自主化控制目標。

2.2　故障診斷智能化

隨著國家水電工程、交通工程、核電工程等現(xiàn)代化工程和“一帶一路”國家發(fā)展戰(zhàn)略的深入推進，機械工程高效化、高精度化、綠色化已成為其未來智能化發(fā)展的主要發(fā)展目標，因此機械設(shè)備故障快速、準確診斷十分重要。為了實時掌握機械工程運行狀態(tài)，利用智能化監(jiān)控設(shè)備和故障診斷技術(shù)快速檢出機械存在的問題，實現(xiàn)故障高效檢出和排除效果已成為機械故障智能化診斷的重要發(fā)展發(fā)現(xiàn)。傳感器屬于智能監(jiān)控及診斷中的基礎(chǔ)部件，為了實現(xiàn)多傳感器采集數(shù)據(jù)的有機融合，利用中央處理器對匯總信息源進行統(tǒng)一處理，智能診斷機械故障成為值得期待的現(xiàn)實。目前故障診斷智能化方法共包括三種理論方法：①系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建法；②系統(tǒng)綜合輸入信號再處理方法；③以人工智能為基礎(chǔ)的診斷方法。其中第三種方法主要建立在專家系統(tǒng)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和圖論模型推理法基礎(chǔ)之上，這就要求在故障智能化診斷設(shè)備預(yù)設(shè)前，必須搭建充足的故障診斷模型，從而實現(xiàn)自主化智能故障診斷效果。

2.3　機群管控智能化

機群工會智能化管控是實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)個機械設(shè)備有機結(jié)合、高效運行的重要技術(shù)發(fā)展模式，它主要以機械工程機群系統(tǒng)為管控對象，通過綜合運用運籌學(xué)、統(tǒng)計學(xué)。模擬仿真等學(xué)科，經(jīng)過系統(tǒng)運算、分析和判斷，構(gòu)建智能化全方位的機群管控函數(shù)模型，利用“最優(yōu)解”法獲取系統(tǒng)運行的最適宜數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各組織、部件之間的靈活、協(xié)調(diào)、高效作業(yè)效果，提高機群日常運行管理工作的經(jīng)濟性、合理性、安全性和可靠性。機群管控智能化主要表現(xiàn)在優(yōu)化資源配置和優(yōu)化物料應(yīng)用兩方面內(nèi)容，技術(shù)工作人員通過預(yù)設(shè)程序可有效減少人工、外界環(huán)境對機械運行產(chǎn)生的負面影響，提高機械設(shè)備日常運行效率，同時明確機械工程相關(guān)材料、設(shè)備的使用期限，完成精密的運行周期計算，最大限度地利用現(xiàn)有的機械工程資源，促使借些操作達到最優(yōu)管控效果。

3　總結(jié)

綜上所述，我國機械工程智能化發(fā)展起步較晚，但隨著社會科研機構(gòu)和各企業(yè)的系統(tǒng)努力，已經(jīng)歷國外引進、二次核心技術(shù)開發(fā)、模仿和獨立研發(fā)的重要發(fā)展階段。同時隨著機械工程智能化生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用和推廣，國家原有的生產(chǎn)方式和工程建設(shè)方法發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變，機械工程智能化具有廣闊的發(fā)展空間。

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[2]趙海賢.探析機械工程智能化的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].江西建材，2017.

[3]邵振臣，楊云杰.工程機械智能化發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].機械設(shè)計與制造工程，2016.