工程機(jī)械智能化發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

李成亮

山東潤通鋼結(jié)構(gòu)有限公司，山東萊蕪 271100

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，以物聯(lián)網(wǎng)為代表的現(xiàn)代智能化工程機(jī)械越來越受到人們的廣泛關(guān)注。自動化控制技術(shù)的應(yīng)用使得機(jī)械設(shè)備的工作效率顯著提升。同時，我國工程機(jī)械建造水平也越來越為世界所關(guān)注，這是進(jìn)一步提升中國國家競爭力的一個重要因素，也是實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的必要一步。通過對近年來我國工程機(jī)械智能化的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行梳理和分析，可以對工程機(jī)械下一步的發(fā)展趨勢做好有效預(yù)測。

1 當(dāng)前五步工程機(jī)械智能化發(fā)展現(xiàn)狀分析

我國的工程機(jī)械智能化發(fā)展先后經(jīng)歷了四個重要階段：

第一階段是主要是學(xué)習(xí)和引入一些國外的先進(jìn)技術(shù)。在2000 年以前，我國國內(nèi)的工程機(jī)械智能化水平非常低，對于一些機(jī)械控制軟件的研發(fā)意識也不是很強(qiáng)，而且因為缺乏可參考的對象，國內(nèi)的一些主要生產(chǎn)廠家都是從外國進(jìn)口一些初級設(shè)備來進(jìn)行一些智能化產(chǎn)品的生產(chǎn)。關(guān)鍵技術(shù)完全由國外廠家所掌握，這一階段嚴(yán)重限制了我國工程機(jī)械智能化水平的發(fā)展，產(chǎn)品更缺乏國際競爭力。

第二階段是核心技術(shù)二次開發(fā)階段。從2004 年以后，國內(nèi)的工程技術(shù)人員越來越意識到工程機(jī)械控制系統(tǒng)研究和學(xué)習(xí)的重要性，于是在從外國引進(jìn)一些控制器的基礎(chǔ)上，我們嘗試進(jìn)行逐級控制策略的二次開發(fā)和計算機(jī)編程。同時對于一些已經(jīng)引進(jìn)的控制模型，我們開始按照國內(nèi)的設(shè)計要求進(jìn)行相關(guān)的改進(jìn)和研發(fā)，這一階段對于控制器的二次開發(fā)和二次修改可開展的力度非常有限，但是這是我國工程機(jī)械智能化發(fā)展的一個重要開端，為后續(xù)的獨立研發(fā)奠定了堅實基礎(chǔ)。

第三階段是工程機(jī)械的模仿開發(fā)解讀。從2007 年開始，由于一些高?；蚱髽I(yè)結(jié)構(gòu)對控制器、人機(jī)交互等多個方面進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)產(chǎn)品開發(fā)工作，并且開始嘗試獨立研究一些簡單產(chǎn)品，或?qū)M(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)的模仿和突破性嘗試。從這一階段開始，我國才真正實現(xiàn)了將智能化技術(shù)與工程機(jī)械相結(jié)合，開始嘗試進(jìn)行獨立產(chǎn)品設(shè)計，以滿足國內(nèi)的生產(chǎn)需求。但是這一時期開發(fā)出的很多產(chǎn)品在精度和準(zhǔn)確性方面略顯不足，并不能完全替代核心產(chǎn)品的國際進(jìn)口需求。

第四階段為獨立研究階段。從2010 年之后，國內(nèi)的科研單位開始了對工程機(jī)械智能化的獨立研究，在前期仿制模型的基礎(chǔ)上，國內(nèi)工程師們進(jìn)一步對機(jī)械工程的控制系統(tǒng)進(jìn)行了研發(fā)和升級，使得產(chǎn)品設(shè)備的智能化技術(shù)得到了大大提升。尤其是一些關(guān)鍵連接器，都開始嘗試獨立生產(chǎn)和裝配，這為我國工程機(jī)械智能化進(jìn)一步發(fā)展注入了巨大活力。

2 工程機(jī)械智能化發(fā)展趨勢分析

2.1 工程機(jī)械的智能化管理方向

工程機(jī)械的智能化管理突出表現(xiàn)在機(jī)器的一體化操作和智能技術(shù)分析方面。如當(dāng)前我國自主研發(fā)汽車的智能換擋技術(shù)，就是智能化管理在工程機(jī)械領(lǐng)域的一項重要應(yīng)用。在工程機(jī)械自身使用效率得到有效保障的基礎(chǔ)之上，智能換擋技術(shù)的引入可以結(jié)合汽車內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行智能化的行駛信息轉(zhuǎn)換，并傳送到換擋閥來實現(xiàn)智能換擋。這一技術(shù)目前正在進(jìn)一步發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷升級，尤其是人工智能手段的廣泛應(yīng)用，這一技術(shù)目前還有很高的提升空間，下一步可能與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、智能監(jiān)控識別等有機(jī)結(jié)合在一起，從更廣的層面實現(xiàn)對工程技術(shù)的智能化控制。

2.2 設(shè)備的智能化檢測分析

在工程機(jī)械設(shè)備運行的過程中會進(jìn)行大量一體化工作，同時設(shè)備自身也可能會出現(xiàn)一些故障，而如何檢測出故障并進(jìn)行維修，是提升工程機(jī)械性能的一個重要手段。當(dāng)前，以傳感器為核心，人們正在探究如何更好地完善故障的智能化診斷，將多個信息源匯總在一起，通過中央處理器進(jìn)行智能化判斷。這可以更好地獲取故障部位信息，并進(jìn)行相應(yīng)的檢修。隨著自動化學(xué)習(xí)的逐步升級，人們還在探索如何以神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合人腦組織模式進(jìn)行多結(jié)構(gòu)的銜接，以實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自我學(xué)習(xí)和循序更新，以更好地完善機(jī)械的智能化故障監(jiān)測，進(jìn)一步提升故障監(jiān)測的精度和修復(fù)速度。

2.3 機(jī)器群的智能化管理與控制

隨著工程機(jī)械智能化的逐步發(fā)展，下一步人們將研究如何更好地實現(xiàn)機(jī)械群的智能化管理。它是以工程機(jī)械的智能化操作為基礎(chǔ)，充分運用統(tǒng)計學(xué)的方法，建立起系統(tǒng)的機(jī)群智能化控制管理體系，從整體系統(tǒng)有機(jī)協(xié)作的角度，實現(xiàn)各個機(jī)械部件和整體設(shè)備之間的協(xié)作運行。對于多種工程機(jī)械同時作業(yè)的環(huán)境下，機(jī)械群智能控制可以實現(xiàn)任務(wù)的分配、調(diào)整與集約化管理，并通過無線數(shù)據(jù)把信息傳遞到中央控制中心。以精確的算法進(jìn)一步實現(xiàn)集群的智能化控制，在牽引、調(diào)度和落實方面實現(xiàn)更加高效智能化，這是機(jī)械工程未來發(fā)展的一個重要方向。

總之，我國的工程機(jī)械智能化雖然起步比較晚，但是近年來有賴于社會大環(huán)境的迅速發(fā)展及我們自主研發(fā)意識的逐步提升，我國的工程機(jī)械智能化水平已經(jīng)遙遙領(lǐng)先，未來我們還會在多個方向進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和探索，以更好地推動工程機(jī)械控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。