基于人工智能的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化實(shí)踐

姚宇軒

摘? 要：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展趨勢(shì)下，人類社會(huì)逐漸走進(jìn)了機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化的人工智能時(shí)代。隨著我國(guó)機(jī)械制造水平的快速提升，機(jī)械技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特別是工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)。機(jī)械技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，可在很大程度上提升生產(chǎn)效率，節(jié)約人力、物力、財(cái)力，還可有效保證生產(chǎn)質(zhì)量，從而造就了現(xiàn)代化社會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備的依賴。目前大多數(shù)生產(chǎn)活動(dòng)都已與機(jī)械密切相關(guān)，以此為機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)帶來(lái)了全新的發(fā)展機(jī)遇。該文主要針對(duì)基于人工智能的機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化實(shí)踐進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：人工智能? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造? 自動(dòng)化

1? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造原則

1.1 滿足機(jī)器功能需求

機(jī)械設(shè)計(jì)制造應(yīng)嚴(yán)格遵守滿足機(jī)器功能需求的原則，所有機(jī)器都應(yīng)就自身功能在各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)有效運(yùn)用。就工業(yè)生產(chǎn)角度而言，機(jī)械設(shè)計(jì)制造應(yīng)滿足能量、物質(zhì)、信息三大要求。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)分別優(yōu)化處理所輸入的物質(zhì)、能量、信息，以輸出具備相應(yīng)特質(zhì)的物質(zhì)、能量、信息。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化在滿足功能需求時(shí)，主要?jiǎng)澐譃閮煞矫?，即機(jī)電一體化與機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合性較強(qiáng)，其中專業(yè)領(lǐng)域涉及設(shè)計(jì)、制造、滿足所需的特定功能，其中滿足特定功能為機(jī)械設(shè)計(jì)制造重中之重。

1.2 以先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

一般情況下，分類系統(tǒng)或產(chǎn)品都是以產(chǎn)品功能為依據(jù)。以物質(zhì)加工為關(guān)鍵，加工機(jī)器基于物質(zhì)輸入與信息能量加工，轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪晃恢门c形態(tài)的產(chǎn)品，并加以輸出，此方面產(chǎn)品大體是紡織機(jī)械與印刷機(jī)等。而基于能量加工，動(dòng)力機(jī)械轉(zhuǎn)換能量與信息，可輸出不同形式能量，即熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的內(nèi)燃機(jī)。就信息轉(zhuǎn)化為根本，機(jī)器處理所輸入信息與能量，再輸出文字、圖像、聲音等信息，信息機(jī)器主要是計(jì)算機(jī)與傳真機(jī)。

2? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)作用分析

2.1 可保證生產(chǎn)安全

在生產(chǎn)過(guò)程中，保證安全性與穩(wěn)定性十分關(guān)鍵，即質(zhì)量安全與人身安全。從我國(guó)機(jī)械生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用以來(lái)，由于機(jī)械導(dǎo)致的人員傷亡重大事故屢見(jiàn)不鮮，這主要是因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造使用工具相對(duì)落后，企業(yè)與員工操作時(shí)，未有效采取科學(xué)合理的安全保障措施，從而遺留事故隱患，最終導(dǎo)致安全事故發(fā)生。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化生產(chǎn)是一個(gè)完整的、系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程，既能夠提升生產(chǎn)效率與水平，又能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以便于可針對(duì)突發(fā)事故采取有效應(yīng)對(duì)策略，在出現(xiàn)緊急狀況時(shí)可以快速準(zhǔn)確控制，進(jìn)而大大降低事故發(fā)生幾率，保證整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程安全穩(wěn)定。

2.2 可提升生產(chǎn)效率

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用可在很大程度上提升生產(chǎn)效率與自動(dòng)化水平。傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中，存在大量人工操作環(huán)節(jié)，人為錯(cuò)誤或者疏忽極易出現(xiàn)，直接影響整體生產(chǎn)效率。而自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造，可基于自動(dòng)化技術(shù)精確化計(jì)算與自動(dòng)化處理，避免手動(dòng)操作誤差，降低由于疏忽造成的隱患，進(jìn)而顯著提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量。并且，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化可通過(guò)預(yù)先設(shè)定生產(chǎn)過(guò)程，精確化優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保生產(chǎn)進(jìn)度與產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3 便于維修調(diào)整

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化，可針對(duì)不同客戶生產(chǎn)需要，通過(guò)調(diào)試生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)，便可生產(chǎn)出各種各樣的產(chǎn)品。在產(chǎn)品質(zhì)量自檢與在線檢測(cè)中也十分便利，可快速發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，并及時(shí)采取有效應(yīng)對(duì)措施加以解決，以此保障產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化具備多重復(fù)合功能，適用于各種產(chǎn)品需要，能滿足各種用戶產(chǎn)品需要。此外，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可自動(dòng)化采取保護(hù)措施，強(qiáng)迫故障設(shè)備及時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，避免生產(chǎn)人員接觸故障設(shè)備，從而保證設(shè)備與人員雙重安全。

3? 基于人工智能的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

3.1 綠色化

當(dāng)下生態(tài)污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，怎樣有效保護(hù)環(huán)境已成為一項(xiàng)長(zhǎng)期、系統(tǒng)的任務(wù)，否則將會(huì)直接威脅人類生存。尤其是在物質(zhì)生活水平不斷提升的現(xiàn)狀下，人們開(kāi)始高度重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，積極采取措施改善生態(tài)環(huán)境，防止環(huán)境污染與資源浪費(fèi)。機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)也不例外，所以，綠色環(huán)保化也是機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的一大主要發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)此，選擇原料、使用材料、回收材料時(shí)，都必須充分基于環(huán)保角度，以便于可實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)與綠色產(chǎn)品生產(chǎn)。與此同時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)化與應(yīng)用既能夠?yàn)樯a(chǎn)企業(yè)帶來(lái)良好經(jīng)濟(jì)效益，又能夠充分實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保生產(chǎn)目標(biāo)，并基于社會(huì)大眾環(huán)保節(jié)能要求，就生態(tài)需求，提升機(jī)械利用率，避免不必要的資源浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械生產(chǎn)綠色環(huán)?；l(fā)展。

3.2 智能化

隨人工智能時(shí)代的到來(lái)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展主要趨勢(shì)是智能化與自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。智能化就是機(jī)器行為基于控制理論制造，結(jié)合人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)、心理學(xué)、生理學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域，并進(jìn)行邏輯智能化仿真模擬訓(xùn)練，促使機(jī)械產(chǎn)品形成獨(dú)立的邏輯思維評(píng)估與推理決策能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的有效操控。目前一些機(jī)械產(chǎn)品已具備了良好的智能化特性，但是未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)將會(huì)朝向智能化與自動(dòng)化有機(jī)融合發(fā)展方向，從而實(shí)現(xiàn)我國(guó)機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)用水平全方位提升。

3.3 機(jī)電一體化

機(jī)電一體化即通過(guò)既定方式方法合理操控機(jī)械技術(shù)與電子信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)二者有機(jī)結(jié)合，從而獲得新型技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)合技術(shù)，與多項(xiàng)技術(shù)相關(guān)聯(lián)，具備強(qiáng)大的支持基礎(chǔ)。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中引用機(jī)電一體化技術(shù)，可科學(xué)有效提高機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)效率與水平，提升產(chǎn)品質(zhì)量。第一，機(jī)電一體化技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用時(shí)，具備較高的精確性，可顯著降低誤差出現(xiàn)幾率。一般來(lái)講，機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程非常繁雜，而通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)可生動(dòng)形象地呈現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，以便于理解掌握。第二，機(jī)電一體化技術(shù)具有其自身獨(dú)特性，在使用時(shí)，安全系數(shù)較高，可提供安全、穩(wěn)定的工作環(huán)境。機(jī)電一體化技術(shù)使用成本較高，部分中小型企業(yè)受資金限制難以實(shí)現(xiàn)合理應(yīng)用，但是大型機(jī)械企業(yè)在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中已廣泛應(yīng)用，且備受機(jī)械管理人員與操作人員歡迎。這主要是因?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)在使用前需投入既定成本，然而后續(xù)使用可有效節(jié)約人力、物力等各種資源，且能夠快速提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造效率與水平，保證產(chǎn)品質(zhì)量，從而為企業(yè)帶來(lái)良好的綜合效益，推動(dòng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展。

3.4 產(chǎn)品設(shè)計(jì)虛擬化

傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員需以圖紙為載體完成機(jī)械制造，并且在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成之后，還需反復(fù)確認(rèn)，再利用各式各樣的畫(huà)圖軟件實(shí)現(xiàn)輔助性設(shè)計(jì)內(nèi)容，從而有效控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。而在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化過(guò)程中，可通過(guò)虛擬化產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全面評(píng)估與完善。其中產(chǎn)品內(nèi)容虛擬化更大程度上是體現(xiàn)于通過(guò)信息化技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)短期內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)內(nèi)容，從而提高生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作的效果。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在我國(guó)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、虛擬設(shè)計(jì)等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，并為各行業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，在很大程度上提高了此領(lǐng)域發(fā)展的現(xiàn)代化進(jìn)程。而為了保證機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的穩(wěn)定長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，相關(guān)企業(yè)還需不斷地積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化與完善相關(guān)技術(shù)，從而為各個(gè)相關(guān)行業(yè)提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 程洪巖.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化發(fā)展方向探究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2016（14）：58.

[2] 戚成龍.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2018，45（5）：240.

[3] 陳強(qiáng)，王譯晨，吳昊陽(yáng).淺析機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展[J].南方農(nóng)機(jī)，2017，48（3）：115.

[4] 高廣宇，楊蕭，郭鑫.淺析機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)以及發(fā)展趨勢(shì)[J].四川水泥，2016（11）：230.