机械加工领域中智能制造技术与系统可行性研究

李伟强 冀强

摘 要：随着制造技术和高精尖制造技术的迅猛发展，机械加工领域中对机器的加工性能要求愈来愈高，即要求能实现高精度、高可靠性、易操作和全天候智能自动化加工。机加工领域中的智能制造技术与系统是利用计算机网络和控制管理技术将具体零部件的加工工艺顺序和智能制造加工成型设备有机衔接和资源共享，达到零部件加工制造过程的智能化、自动化和高效高质化。笔者根据自身实际经验主要分析智能制造系统在现代制造加工背景下的发展应运及面临挑战。

关键词：制造技术;机械加工;智能制造

一、我国机械加工领域中智能制造化产生的背景

先进的机加工制造设备如果离开了数据信息的输入的支持就无法实现争产运转，随着科学技术的高速发展，传统机加工行业面临的是一个市场订单需求个性化和日新月异化的国内国际竞争环境，欲在这样的市场环境中立谋求发展，必须从产品的质量、成本、时间、等方面提高自身的竞争力，以快速响应市场激烈的变化。这就要求机加工领域制造系统不但要具备柔性，而且还要具有智能。智能制造正是适应这种情况而得以发展的。机械加工行业作为我国的传统制造加工行业必然在在智能制造的大趋势中被淹没。如何将先进的计算机技术和制造技术应运于该行业，传统的方法不能有效地解决现代制造系统中所出现的问题，这就促使我们要把传统制造技术、计算机技术与人工智能等技术集成起来，发展一种新型的机械加工制造模式———智能制造。

二、我国机械加工领域中智能制造发展现状

（一）我国机加工行业智能制造的研究起步较晚。

进入21 世纪以来的智能制造系统的应运在我国迅速发展，尤其在机械加工行业中智能制造技术的发展也初具规模。

（二）机加工行业中智能制造技术与系统的产业化体系初步形成。

随着计算机信息技术与先进机械加工制造技术的快速发展，我国的机加工智能制造设备的发展深度和广度日益提升，一批具有自主知识产权的机加工智能制造装备实现突破。

（三）国家对机械加工智能制造行业的扶持力度不断加深。

近几年，国家战略部署中对机加工智能制造的发展也越来越重视，越来越多的研究项目成立，研究资金也大幅增长。

三、机械加工领域中智能制造技术与系统的构成

机械加工领域中智能制造系统是依托智能化设备和技术工人相互融合，有效利用一切知识性活动和经验总结，通过比对数据库、知识库、计算机和通信网络，柔性地把设计、生产的全部活动集成起来，力求整体效率提高的生产系统。

随着制造技术和高精尖制造技术的迅猛发展，机械加工领域中对机器的加工性能要求愈来愈高，即要求能实现高精度、高可靠性、易操作和全天候智能自动化加工。机加工领域中的智能制造技术与系统是利用计算机网络和控制管理技术将具体零部件的加工工艺顺序和智能制造加工成型设备有机衔接和资源共享，达到零部件加工制造过程的智能化、自动化和高效高质化。笔者根据自身实际经验主要分析智能制造系统在现代制造加工背景下的发展应运及面临挑战。

四、机械加工领域中智能制造技术与系统的特点

（一）人机一体化：基于人工智能的智能制造具有高效高质化、自动化、智能化等优势，而智能化制造设备的也只能根据具体加工进行推理、判断、预测，仅仅具有数据逻辑思维能力，做不到灵感思维。而人机一体化，是一种多形态混和型智能系统，一方面突出人在加工制造过程中的主体地位，同时也可以使智能制造设备的在人的配合下更好地发挥出更多潜能，使二者在不同的层次上各显其能，互相配合，相得益彰。

（二）自学习和自维护能力：智能制造加工设备能以原有的知识存储为基础，在实际加工中不断进行自主学习，完善系统知识库，并分析过滤知识库中的错误信息知识进行删减，使知识库不断完善优化。同时，还具备对智能设备的系统故障进行自诊断、自修复和排除故障等功能。

（三）自组织：智能制造系统在运行方式上和结构形式上能够跟据工作任务的要求，通过各组成單元的控制系统自行组织成一种最佳结构，并按照最优的方式运行。自组织是智能制造系统的一个重要标志。

（四）自律能力：智能制造系统根据自身作业状况信息及时的进行反馈、分析、判断、监测和处理，并分析结果自行调整控制，以达到最佳最高校的加工实施方案。自律能力使整个智能制造系统更具拟人性化功能。

（五）模拟加工技术：模拟加工技术是以计算机为基础，通过专业的图形处理软件来模拟产品及其制造的实际加工过程，使操作技工直接从视觉上获得真实的加工过程，从而减少次品率。这种人机结合的智能界面，是智能制造的一个显著特征。

五、机械加工中智能制造技术与系统主要研究内容及目标

（一）机械加工中智能制造技术与系统主要研究内容

智能设计;智能工艺过程编制;智能监测、诊断及补偿;加工过程

中的智能控制;智能加工质量的控制。

（二）机械加工中智能制造技术与系统主要研究目标

实现加工过程的智能化，在实际的制造系统中，以机器智能取代人的部分脑力劳动作为主要目标，同时强调人机一体的集成功能。信息和制造智能强调智能型的集成自动化。同时实现将市场适应性、经济性、人的重要性、智能制造的开放性和兼容能力等融合在一起的生产系统。

六、机械加工领域中智能制造面临的问题

从市场应用看，由于智能制造技术与系统的前期投入大，对技工技术人员专业技能要求高，在很长时间之内难于在市场份额中占有一席之地，而传统的机加工行业又相对成熟和稳定，投入产出比很高，投资者的实力和兴趣还是一边倒的态势。智能系统在这样一种氛围中有待进一步的发展和优化，相信智能制造在未来的机加工行业中会越来越受到青睐。

从技术角度看，机械加工的零部件从产品设计、原料订购与处理、制造加工、产品销售、产品开发等环节彼此相互影响，而各环节的集成自动化水平决定着该过程的自动化程度，同时也影响着该系统的自组织能力的相对实现，这是对机加工行业制造智能的最大挑战。智能加工制造技术主要研究制造过程中的智能决策、智能加工系统;智能加工制造的发展核心是智能化和集成化，集成是智能的基础，智能促使进一步集成。二者相辅相成，互为整体，从市场反馈和技术层面来讲，智能制造有着高效化、高质化、和智能管控能力，然其最大特点仍是高投入，从更深层的意义上讲，智能制造是从现今信息化时代走向未来智能化时代面临的第一个亟待解决的课题。

总之，智能制造是21 世纪的制造模式，机械加工行业作为传统的加工巨头行业更是智能制造的未来的发展方向。作为智能制造特征的I2（IntegrationandIntelligence），将是21 世纪机械制造业赖以行进的基本轨道。在计算机技术、信息技术、制造加工技术快速发展的大环境之中，如何有机的进行各方面的相互衔接和配合是未来一段时间亟待解决的问题。伴随我国经济创新的改革，也会有越来越多的资金投入到智能制造的研究中来。制造智能必定会是机械加工行业未来的发展必然目标。

（作者单位：河北省保定市长城汽车徐水蜂巢传动分公司）