線澎湃

摘 要：科技是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的主要源動(dòng)力，科技已經(jīng)深入到社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，也包機(jī)械加工行業(yè)。在這個(gè)高度科技化、信息化的社會(huì)中，機(jī)械加工如何適應(yīng)新時(shí)期發(fā)展的需要，不斷加強(qiáng)其智能化和科技化水平，是每一位從業(yè)人員都應(yīng)該關(guān)注的問題，對(duì)此進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工 智能化 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TH164 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）009-054-02

1 前言

信息科學(xué)、材料科學(xué)、納米科學(xué)和制造科學(xué)是21世紀(jì)的主流科學(xué)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)催生下的高新技術(shù)將對(duì)全世界的制造業(yè)帶來重要影響。中國加入世貿(mào)組織以來，機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)面臨著前所未有的競爭壓力，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步對(duì)機(jī)械加工生產(chǎn)水平產(chǎn)生更高的要求，使用簡單方便、外觀美觀大方、自動(dòng)化程度高、價(jià)格適中的機(jī)械產(chǎn)品日益受到大眾的歡迎，這就需要制造企業(yè)要采用先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)。與國際上發(fā)達(dá)的機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)相比，中國的機(jī)械制造業(yè)一直處于落后水平，導(dǎo)致機(jī)械制造加工行業(yè)缺乏核心競爭力，影響著我國機(jī)械加工行業(yè)的國際競爭力。近年來，我國機(jī)械制造行業(yè)在新工藝、新技術(shù)上取得了長足的進(jìn)步，機(jī)械工程發(fā)展日益呈現(xiàn)數(shù)字化、智能化、精密化等態(tài)勢(shì)，其中智能化是機(jī)械加工中需要格外關(guān)注的，智能化是高科技水平的代名詞，當(dāng)前智能化產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代人的生活、學(xué)習(xí)和工作中，機(jī)械加工行業(yè)也不例外，我們倡導(dǎo)的機(jī)械加工智能化是指利用計(jì)算機(jī)綜合應(yīng)用人工智能技術(shù)（如遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）、代理技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)及系統(tǒng)工程理論和方法等，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的高標(biāo)準(zhǔn)、高要求、精細(xì)化以及高質(zhì)量。使整個(gè)企業(yè)制造系統(tǒng)各子系統(tǒng)智能化，從而系統(tǒng)整體達(dá)到集成化、高度自動(dòng)化。目前我國在機(jī)械加工智能化建設(shè)上有兩種途徑：（1）對(duì)國外比較成熟的產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)行引入，結(jié)合我國實(shí)際情況進(jìn)行消化吸收和創(chuàng)新。（2）自主研發(fā)國內(nèi)已經(jīng)初具基礎(chǔ)的機(jī)械加工技術(shù)，集成形成先進(jìn)適用技術(shù)和產(chǎn)品，以智能化技術(shù)引領(lǐng)提升我國裝備與設(shè)施智能化水平。

2 機(jī)械制造智能化發(fā)展的必然性

2.1 機(jī)械加工智能化決定著經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化水平和程度

馬克思曾經(jīng)說過，不同的社會(huì)時(shí)期之間的差別不在于到底生產(chǎn)了什么，而在于利用什么進(jìn)行生產(chǎn)以及怎么生產(chǎn)，這才是主要的，也是說生產(chǎn)技術(shù)決定一切。近年來機(jī)械制造日益呈現(xiàn)智能化、精細(xì)化趨勢(shì)，數(shù)控技術(shù)更是目前先進(jìn)制造技術(shù)的代表，數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，是我國機(jī)械加工制造行業(yè)最核心的智能化生產(chǎn)技術(shù)。在我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)、國防航空產(chǎn)業(yè)以及信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)中都大行其道，數(shù)控技術(shù)引入到機(jī)械加工制造行業(yè)后也顯著的提高了機(jī)械制造的能力和水平，增強(qiáng)了企業(yè)適應(yīng)不斷變化是市場競爭需要。很多發(fā)達(dá)國家都將數(shù)控技術(shù)和裝備作為本國重要的戰(zhàn)略能源，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，包括機(jī)械制造技術(shù)，信息處理、加工、傳輸技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，傳感器技術(shù)，軟件技術(shù)等。發(fā)達(dá)國家一方面保護(hù)本國的數(shù)控技術(shù)，控制技術(shù)服務(wù)出口。另一方面加強(qiáng)對(duì)數(shù)控產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的投資，尤其在一些“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)方面更是重中之重，也對(duì)其他國家實(shí)行封鎖和限制政策，來使其該項(xiàng)技術(shù)能夠一直占據(jù)科技的最前沿，為其帶來豐厚的商業(yè)利益。對(duì)于我國而言，要充分認(rèn)識(shí)到一點(diǎn)，機(jī)械加工智能化不僅僅關(guān)乎到機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，更是關(guān)乎到國家制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和發(fā)展前景，也是提高一個(gè)國家綜合能力和國家地位的重要體現(xiàn)。

2.2 機(jī)械加工智能化滿足市場的需要

機(jī)械加工行業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品具有雙重屬性，既可以看作使得生產(chǎn)資料，也可以當(dāng)作各種消費(fèi)產(chǎn)品。消費(fèi)者的消費(fèi)需求是機(jī)械加工智能化的動(dòng)力。當(dāng)今社會(huì)，包括手機(jī)、電腦等智能化產(chǎn)品已經(jīng)走入千家萬戶，作為機(jī)械加工企業(yè)要迅速適應(yīng)這種變化，把握住市場消費(fèi)動(dòng)向，不斷加強(qiáng)科技進(jìn)步，對(duì)原有生產(chǎn)工藝和設(shè)備進(jìn)行智能化改造，只有這樣才能大大減少產(chǎn)品從研發(fā)到投入市場的時(shí)間，機(jī)械加工企業(yè)智能化可以使產(chǎn)業(yè)研發(fā)速度加快十幾倍，對(duì)于追求消費(fèi)個(gè)性化、多樣化的消費(fèi)者而言，具有很大的吸引力。另外，傳統(tǒng)的機(jī)械加工行業(yè)主要是勞動(dòng)密集型企業(yè)，需要大量的人力資源，隨著我國人口紅利的逐漸消失，工人工資大幅上漲，企業(yè)用工面臨巨大的壓力和挑戰(zhàn)。而且機(jī)械加工環(huán)境比較危險(xiǎn)，工傷事故難以避免，一旦出現(xiàn)事故，對(duì)工人的人身傷害以及對(duì)企業(yè)的社會(huì)形象力都帶來惡劣影響，在此前提下，大力發(fā)展機(jī)械智能化加工就可以節(jié)約大量的勞動(dòng)力，企業(yè)管理從低效率、多人力管理模式轉(zhuǎn)變成智力，由勞動(dòng)密集型企業(yè)向技術(shù)密集型企業(yè)過渡，企業(yè)生產(chǎn)過程也由單品種、自動(dòng)線式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗥贩N、并行式、智能化模式。

3 機(jī)械加工智能化發(fā)展應(yīng)該遵循的原則和應(yīng)用

3.1 機(jī)械加工智能化發(fā)展應(yīng)該遵循的原則

（1）價(jià)值產(chǎn)出原則。機(jī)械制造智能化不是形象工程，是機(jī)械加工企業(yè)提高效率、降低成本、提高企業(yè)利潤的重要舉措，因此企業(yè)在智能化建設(shè)過程中要充分考慮企業(yè)的實(shí)際情況，從投入和產(chǎn)出兩方面進(jìn)行考慮，本著遵循科技發(fā)展規(guī)律的原則，不斷提高其智能化水平。（2）信息化原則。信息就是指資源，未來的機(jī)械加工是指智能化的集約生產(chǎn)，未來企業(yè)最主要的生產(chǎn)要素就是信息，信息化水平對(duì)機(jī)械制造企業(yè)智能化發(fā)展起著關(guān)鍵作用，信息技術(shù)就是對(duì)信息進(jìn)行收集整理、存儲(chǔ)傳輸、識(shí)別轉(zhuǎn)換等各種處理的整合過程，智能化的實(shí)現(xiàn)為提高企業(yè)生產(chǎn)水平生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)競爭力提供了重要保障。當(dāng)前，人工智能研究的焦點(diǎn)就是人工智能和分布式計(jì)算相結(jié)合，用智能化來充實(shí)、改進(jìn)、提升機(jī)械加工企業(yè)的信息化、網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)高效率和高質(zhì)量。

3.2 機(jī)械加工智能化發(fā)展的應(yīng)用

下面以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為例，對(duì)機(jī)械加工智能化的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由一些簡單的元件及其層次組織的大規(guī)模并行連接構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)，在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，已滲透到機(jī)械加工領(lǐng)域的方方面面，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在機(jī)械加工中的具體應(yīng)用有：

（1）應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)選擇零件定位基面。如何選擇零件定位基面一直是工程設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)所在，以前設(shè)計(jì)人員在確定零件定位基面時(shí)要認(rèn)真研究零件的幾何特征，然后根據(jù)幾何特征來進(jìn)行定位基面的選擇，在這個(gè)過程中必須作為定量化分析、計(jì)算出具體數(shù)值。事實(shí)上，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以很好的解決這一難題，運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)從幾何形狀到編碼之間的影射。其次，對(duì)零件的幾何特征進(jìn)行編碼。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)械零件幾何特點(diǎn)進(jìn)行編碼可以起到重要作用。對(duì)應(yīng)每一個(gè)位置碼設(shè)置類型碼和定位碼的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的幾何特征的編碼。

（2）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在加工參數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用。所謂加工參數(shù)就是在機(jī)械加工之前，設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程加工要求以及各方面條件來確定機(jī)械加工參數(shù)。從以往經(jīng)驗(yàn)來看，加工參數(shù)與加工之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，加工參數(shù)制定正確，可以有效的提高加工效果，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是解決加工參數(shù)優(yōu)化的有效途徑。

（3）變切削條件下鉆頭磨損的監(jiān)控。在自動(dòng)生產(chǎn)線上，為了實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)控，對(duì)刀具的磨損量不能采用停車直接檢測(cè)法，而是采用在線間接檢測(cè)法，即通過測(cè)量一系列反映加工狀態(tài)的動(dòng)態(tài)參數(shù)來推算刀具的磨損量。而動(dòng)態(tài)參數(shù)和刀具磨損量之間存在著相當(dāng)復(fù)雜的非線性關(guān)系，且無法用確切的數(shù)學(xué)模型加以描述。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正擅長處理這類輸人輸出關(guān)系不明確的映射關(guān)系，因而可用來實(shí)現(xiàn)刀具磨損量的在線監(jiān)控。

總之，機(jī)械的發(fā)展與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和整體工業(yè)水平息息相關(guān)，加強(qiáng)智能化制造是提高機(jī)械加工的效率和質(zhì)量的保證，能極大地提高生產(chǎn)效率、生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)競爭力。作為機(jī)械加工行業(yè)要充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，通過有效運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)發(fā)展智能化技術(shù)，來克服傳統(tǒng)加工制造中存在的弊端，促進(jìn)機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。當(dāng)然，這機(jī)械加工智能化是個(gè)系統(tǒng)工程，不是一蹴而就就可以完成的，還需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員在工作實(shí)踐中不斷地研究和探討。

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