信息自動化在智能機械制造中的應(yīng)用研究

向曄

辰星（天津）自動化設(shè)備有限公司 天津 300457

引言

智能機械制造是傳統(tǒng)工業(yè)體系與人工智能技術(shù)深度融合基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新型體系，是人類社會生產(chǎn)力變革的重要驅(qū)動。智能機械制造的創(chuàng)新發(fā)展，離不開信息自動化的有效支撐。隨著信息自動化自身創(chuàng)新發(fā)展，在智能機械制造中的應(yīng)用也更加廣泛，為推動我國工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)新發(fā)展起到積極促進作用，為經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

1 智能機械制造的特征和控制要求

1.1 智能機械制造的特征

智能機械制造是機械行業(yè)發(fā)展的基本趨勢，也是推動生產(chǎn)方式變革的重要驅(qū)動力。智能機械制造運行發(fā)展主要呈現(xiàn)如下方面特征：首先是具有高效率特征，以智能化技術(shù)為支持，將傳統(tǒng)人工管理流程轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣涌刂品绞剑軌蚩s減不必要的操作環(huán)節(jié)，直接利用指令進行控制，有效提升生產(chǎn)管理效率，為成本控制和效益提升奠定良好基礎(chǔ)。其次是具有安全性特征，智能機械制造以信息精準傳遞為基礎(chǔ)，能夠有效規(guī)避人為操作不當導致的安全風險，能夠利用智能化技術(shù)準確分析機械制造系統(tǒng)運行風險，實現(xiàn)對生產(chǎn)和運行安全隱患的精準評估，以此提升機械制造安全水平，為企業(yè)生產(chǎn)管理提供堅實保障[1]。

1.2 智能機械制造的控制要求

智能機械制造是機械產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的基本方向，是推動經(jīng)濟社會發(fā)展中重要驅(qū)動力量，智能機械制造的實現(xiàn)，需要滿足如下方面基本要求：①智能機械制造是以自動化控制為基礎(chǔ)的，要能夠?qū)崿F(xiàn)對所有制造設(shè)備的自動控制，確保制造體系保持良好的協(xié)同運行狀態(tài)。②實現(xiàn)智能技術(shù)與自動化控制技術(shù)的有機結(jié)合，通過智能化技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)運行管理的智能優(yōu)化，更好地滿足機械制造模糊化需求，推動機械制造朝向創(chuàng)新方向發(fā)展[2]。③要能夠?qū)崿F(xiàn)對制造環(huán)節(jié)的全方位監(jiān)控，機械制造體系運行中，某一方面出現(xiàn)問題，都會導致機械制造質(zhì)量出現(xiàn)問題，因此在實際運行中必須要實現(xiàn)對機械制造的全方位監(jiān)控，及時反饋系統(tǒng)運行問題，通過技術(shù)優(yōu)化推動制造體系創(chuàng)新，提升質(zhì)量控制水平。④要能夠?qū)崿F(xiàn)對加工程序質(zhì)量的精準檢驗，利用智能化技術(shù)分析機械產(chǎn)品質(zhì)量問題，為產(chǎn)品設(shè)計提供精準參考，推動機械制造行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

2 信息自動化在智能機械制造中的具體應(yīng)用

2.1 計算機輔助設(shè)計應(yīng)用

設(shè)計工作是智能機械制造的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，是制造方案運行實施的基本參照，信息自動化在智能機械制造中的具體應(yīng)用，主要體現(xiàn)在如下方面：一是能夠有效提升設(shè)計工作效率，利用模型構(gòu)建方式實現(xiàn)對設(shè)計方案的模擬分析，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案中存在的問題，利用智能化分析手段進行優(yōu)化，減少不必要的現(xiàn)場試驗，有效提升設(shè)計工作效率，降低設(shè)計成本。二是能夠?qū)崿F(xiàn)自動化繪圖，縮減人工繪圖時間，實現(xiàn)對繪圖過程的優(yōu)化控制，減少人工繪圖中出現(xiàn)的錯誤，提升機械制造繪圖水平[3]。三是推動機械制造朝向數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)設(shè)計工作與制造環(huán)節(jié)的有效對接，實現(xiàn)機械制造的精細化管理，為機械制造創(chuàng)新發(fā)展提供技術(shù)支撐。四是能夠推動機械制造設(shè)計朝向標準化方向發(fā)展，全面貫徹制定相關(guān)標準，提升設(shè)計規(guī)范性和一致性，確保設(shè)計方案合理性，為后續(xù)優(yōu)化改進奠定良好基礎(chǔ)。

2.2 計算機輔助制造應(yīng)用

計算機輔助制造是信息自動化在智能機械制造中最為關(guān)鍵的應(yīng)用方式，是切實推動機械制造智能化轉(zhuǎn)變的重要形式。通過計算機輔助制造的應(yīng)用，能夠有效提升制造效率、降低制造成本，提升產(chǎn)品市場核心競爭力。計算機輔助制造的具體應(yīng)用，主要體現(xiàn)在如下方面：一是數(shù)字化控制，將設(shè)計方案借助信息化系統(tǒng)直接導入生產(chǎn)管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)流程的直接控制，提升制造效率和質(zhì)量控制水平。二是智能化控制，利用傳感技術(shù)和信息化技術(shù)，實現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備運行參數(shù)的全面采集，利用智能化技術(shù)分析生產(chǎn)環(huán)節(jié)運行狀態(tài)，能夠根據(jù)設(shè)計要求調(diào)整運行參數(shù)，推動生產(chǎn)管理模式優(yōu)化，達到節(jié)能降耗要求，推動生產(chǎn)管理方式優(yōu)化。三是能夠有效提升機械制造運行效率，通過智能分析和自動化控制，實現(xiàn)各個制造環(huán)節(jié)的優(yōu)化調(diào)整，能夠更好地降低生產(chǎn)能耗，推動機械制造朝向綠色節(jié)能方向發(fā)展。

2.3 物料管理技術(shù)應(yīng)用

機械制造體系運行中，物料管理是影響生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)運行模式中，物料存儲、路徑和方式等工作都是以粗放式模式為主，不僅造成大量的成本浪費，還會對正常生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生影響。以信息自動化為支撐，構(gòu)建新型物料管理體系，在如下方面具有明顯優(yōu)勢：①是結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對物料信息的全過程監(jiān)測，避免出現(xiàn)物料配置錯誤等方面問題，提升物料管理精細化水平[4]。②是通過信息自動化技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對物料運輸路徑的優(yōu)化調(diào)整，選擇最優(yōu)化路徑，節(jié)省物料運輸時間，降低物料運輸成本。③是結(jié)合自動化設(shè)備應(yīng)用，實現(xiàn)物料的自動存儲、傳輸和堆垛，有效提升物料搬運效率，更好地滿足機械制造需求，提升整體運行水平。

2.4 可編程控制技術(shù)應(yīng)用

可編程控制技術(shù)（PLC技術(shù)）在智能機械制造中的應(yīng)用，是信息自動化應(yīng)用成效最為顯著的方面。PLC技術(shù)主要包括DCS系統(tǒng)和FCS系統(tǒng)兩種控制類型，前者主要應(yīng)用機械電氣控制裝置中，能夠?qū)崿F(xiàn)對分散式機械電氣控制裝置的集中化管理，有效降低系統(tǒng)運行風險；后者主要是在信息自動化支撐下構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)字通信環(huán)境下實現(xiàn)對機械電氣控制裝置的整體控制。以PLC技術(shù)為例，在智能機械制造中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在如下方面：①應(yīng)用于機械制造設(shè)備的安全檢測中，能夠利用自我檢測方式，實現(xiàn)對故障問題的精準分析，確定故障位置并及時向管理人員發(fā)出故障報警信號，便于運維人員及時查找并修復故障，提升機械設(shè)備運行可靠性。②在開關(guān)邏輯量控制中的應(yīng)用，從機械制造設(shè)備運行需求出發(fā)，設(shè)定開關(guān)啟停狀態(tài)，優(yōu)化生產(chǎn)和運維方案，優(yōu)化生產(chǎn)程序控制方式，降低制造環(huán)節(jié)運行能耗[5]。③提升機械控制精準性，利用機械設(shè)備運行信息的雙向傳輸功能，實現(xiàn)對生產(chǎn)作業(yè)狀態(tài)的精準評估，實現(xiàn)對機械設(shè)備運行的精細化管理，提升生產(chǎn)活動控制穩(wěn)定性。④在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用可編程技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對分散控制系統(tǒng)的集中控制，提升控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸可靠性、控制系統(tǒng)運行的針對性。

2.5 智能機器人技術(shù)應(yīng)用

智能機器人是信息自動化發(fā)展的重要形式，具有自動化、精細化、集成化等方面特征，在應(yīng)用于智能機械制造時，具有方面優(yōu)勢：一是能夠有效簡化機械制造流程，通過對生產(chǎn)制造工序的智能調(diào)整，調(diào)整設(shè)備運行參數(shù)，確保生產(chǎn)制造流程更好地滿足實際需求。二是能夠提升機械制造精細化水平，通過自動化或半自動化優(yōu)化改進，改變?nèi)斯どa(chǎn)模式導致的錯誤率高、成品率低等問題，有效縮短生產(chǎn)時間，提升企業(yè)生產(chǎn)效益水平。智能機器人在機械制造領(lǐng)域的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在如下方面：①激光測量，其作用主要是利用交互型或傳感型機器人，精準獲取零件參數(shù)，提升測量精度，結(jié)合信息自動傳輸網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳輸至管理中臺或其他設(shè)備，實現(xiàn)對零件精度的有效控制[6]。②重點零部件加工，利用智能機器人加工結(jié)構(gòu)復雜、要求精度高、生產(chǎn)環(huán)境復雜的零部件，能夠有效提升零部件加工質(zhì)量，確保生產(chǎn)流程持續(xù)運行，有效提升生產(chǎn)效益。③軌跡規(guī)劃，利用交互型機器人進行零件拋光，能夠結(jié)合軟件程序?qū)崿F(xiàn)對拋光軌跡的優(yōu)化，保證良好的拋光精度，避免人為操作不當對零部件性能產(chǎn)生負面影響。④離線編程，根據(jù)機械制造產(chǎn)品的性能參數(shù)要求，在生產(chǎn)作業(yè)中利用離線編程方式調(diào)整控制參數(shù)，避免外部因素對生產(chǎn)制造過程的干擾，提升部件生產(chǎn)精度。

3 信息自動化在智能機械制造中的應(yīng)用保障

3.1 提升信息集成和共享水平

信息自動化在智能機械制造中的高水平應(yīng)用，是以信息的高效傳輸和優(yōu)化應(yīng)用為基礎(chǔ)的，要確保信息自動化的應(yīng)用優(yōu)勢充分體現(xiàn)出來，就必須要全面提升信息集成和共享水平，優(yōu)化信息處理和應(yīng)用方式。從企業(yè)層面而言，首先要構(gòu)建符合標準和規(guī)范要求的信息采集系統(tǒng)，優(yōu)化機械制造環(huán)節(jié)傳感設(shè)備布置方式，實現(xiàn)各個方面的數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為規(guī)范格式，傳輸至管理中臺。其次是要實現(xiàn)信息的智能化處理，能夠依托合適的人工智能模型，實現(xiàn)對機械設(shè)備運行數(shù)據(jù)和產(chǎn)品控制參數(shù)的智能化處理，優(yōu)化機械制造工藝方式，推動機械制造朝向現(xiàn)代化方向發(fā)展。再次是要推動機械制造信息共享水平不斷提升，實現(xiàn)機械產(chǎn)業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)、銷售、運維等各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)共享，降低整體運行成本[7]。

3.2 加大信息自動化人才培養(yǎng)力度

信息自動化在智能機械制造中的高水平應(yīng)用，離不開人才體系的有效支撐，尤其是要強化創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。在機械行業(yè)運營發(fā)展中，要能夠強化企業(yè)與高校、科研機構(gòu)的協(xié)同配合，尤其是借助校企合作項目平臺，加大信息自動化技術(shù)研發(fā)投入力度，以產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為導向，構(gòu)建新型人才培養(yǎng)。在生產(chǎn)管理體系中，要能夠為相關(guān)專業(yè)學生提供多元化實踐機會，豐富學生知識結(jié)構(gòu)體系，促進人才培養(yǎng)與機械制造產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。在高等人才培養(yǎng)體系中，要能夠重視跨學科教學模式的應(yīng)用，強化學生綜合能力和創(chuàng)新思維培養(yǎng)，確保學生綜合素養(yǎng)能夠滿足就業(yè)需求，能夠為推動智能機械制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展奠定堅實的人才基礎(chǔ)。在企業(yè)內(nèi)部應(yīng)當加強培訓和激勵體系建設(shè)，提升各個崗位人員參與技術(shù)改造積極性，提升信息自動化應(yīng)用水平。

3.3 明確智能機械制造高質(zhì)量發(fā)展要求

智能機械制是以高質(zhì)量發(fā)展為導向的，在技術(shù)研究和應(yīng)用中，應(yīng)當明確綠色低碳循環(huán)發(fā)展要求。通過信息自動化的應(yīng)用，能夠有效降低機械制造環(huán)節(jié)的污染排放，降低工業(yè)生產(chǎn)對周邊生態(tài)的污染，推動機械制造朝向綠色化方向發(fā)展。通過信息自動化的應(yīng)用，能夠推動生產(chǎn)環(huán)節(jié)有序銜接，減少不必要的生產(chǎn)流程，推動機械生產(chǎn)制造能耗水平降低，推動機械制造行業(yè)朝向低碳方向發(fā)展。通過信息自動化技術(shù)應(yīng)用，還能夠?qū)崿F(xiàn)材料的回收利用，優(yōu)化廢舊材料利用方式，推動機械制造朝向循環(huán)方向發(fā)展。在實現(xiàn)機械制造高質(zhì)量發(fā)展基礎(chǔ)上，為我國工業(yè)經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展提供有效支撐，為國民經(jīng)濟發(fā)展貢獻更大力量。

4 結(jié)束語

信息自動化在智能機械制造中的作用和優(yōu)勢已經(jīng)初步顯現(xiàn)，為推動我國工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)型起到良好促進作用。因此在未來發(fā)展中，國家和企業(yè)層面都應(yīng)當進一步加大在信息自動化方面的建設(shè)和投入力度，構(gòu)建更為完善的技術(shù)應(yīng)用體系，推動信息自動化應(yīng)用水平不斷提升，為工業(yè)生產(chǎn)體系優(yōu)化起到良好促進作用，為我國經(jīng)濟社會發(fā)展提供堅實運行保障。