化工机械制造行业的智能化发展研究

刘红亮，平 娟

（新乡职业技术学院，河南 新乡 453006）

作为化工企业市场竞争力决定因素的化工机械设备，其性能取决于化工机械的制造工艺、安装工艺等[1]。因此，对于化工企业而言，化工设备的选择对企业的经济效益有很大的影响，特别是制造工艺和安装工艺，直接影响企业的工作效率和安全性。

1 化工机械制造行业的发展现状

众所周知，我国目前正处于从制造大国向制造强国转变的阶段，化工机械制造行业作为机械制造行业的一个分支，扮演着非常重要的角色[2]。目前，化工机械制造行业的大部分企业已经实现了自动化技术在企业制造过程中的应用，部分企业正在尝试智能制造在企业制造过程中的应用。尽管自动化技术的应用已经非常广泛，但这只是制造行业开始迈向数字化制造的第一步，智能制造才是机械制造行业的发展方向。

从目前国内化工机械制造行业的运营状况来看，因为起步较晚，所以化工机械制造行业整体发展缓慢，发展的速度和发达国家相比还有一定的差距[3]。西方发达国家在机械制造的集成化、数字化以及智能化3个方面的推广时间非常早，因此，西方发达国家目前在智能化普及方面领先于众多国内化工机械制造企业。

近年来，国内大型化工机械制造企业已经深刻认识到智能化领域的发展潜力，开始在智能化技术方面开展研究。从化工机械制造的产品定制化供应、数字化系统、智能化控制系统开始，逐步将智能化技术在机械制造过程中的应用当成企业发展的核心理念[4]。从产品设计的初期到生产过程中智能化技术的应用，辅以企业管理以及工业服务的各个环节，不仅要向装备的智能化发展，还要向生产的智能化、产品设计的智能化等进行转变，相信不久的将来，在政府的引导、政策的导向以及龙头机械企业的带领下，化工机械制造行业将会大力朝着智能制造的方向发展。

2 智能化制造对化工机械制造行业的影响

随着智能化技术在各个行业的推广应用，智能制造已经成为机械制造行业的共识[5]。在传统的机械制造行业中，化工机械制造主要还是依靠非智能设备与人类劳动来实现产品的生产。因此，传统的化工机械制造企业无法实时应对来自不断发生变化的原材料以及制造设备的工作负荷，从而不能实时调整化工机械制造的设备来适应这种变化，最终会造成人工测定不精准以及其他方面的人工误差，导致化工产品不能满足实际的应用需求，增加生产产品的成本，造成很大的资源浪费，不能达到节能减排、绿色制造的目标[6]。在这种情况下，很多制造企业开始引进智能化设备来解决一线生产存在的高能耗问题，大量化工机械制造企业的实践已经证实：智能制造技术的应用可以降低各种能耗。

除了在生产制造环节应用智能化技术有明显的优势外，在化工机械制造企业内部实现管理软件的智能化，不仅能为企业的管理工作带来极大的便利，还可以实现企业管理目标规范化、数字化，更有利于管理人员对企业运作各个环节的了解和把控[7]，通过数字化为企业带来巨大红利，比如产品成品率、产品质量、产品生产效率等方面的提升。另外，智能化管理软件的应用大大降低了跨区域企业远程监控和管理的难度，可以帮助企业高层人员在最短的时间内掌握设备资产和利用效率，预判产品生产过程中出现的问题，更加科学高效地管理机械制造设备和人员，提升企业的综合实力[8]。

3 化工机械制造行业的智能化发展

3.1 化工机械制造行业的智能制造技术

智能制造其实来源于人工智能的研究，包括智能制造技术和智能制造系统，是一种由智能机器和人类专家组成的人机一体化智能系统。化工机械制造行业可能用到的智能制造技术较多。首先是新型传感技术，主要指具备高传感灵敏度、精度、可靠性以及环境适应性的传感技术和微弱传感信号提取技术，其中，纳米聚合物传感、光纤传感等属于采用新原理、新材料以及新工艺的传感技术。其次是模块化嵌入式控制系统设计技术，不同于传统的模块硬件设计技术，采用不同架构的模块化硬件设计技术，实现了微内核操作系统和开放系统软件技术以及语言和人机界面技术的融合统一。再次是先进的控制与优化技术，这种基于大数据的建模技术、多层次的性能评估技术可以实现大规模的性能多目标优化，可以通过大型复杂的装备仿真系统技术来模拟电子传动等精密运动的控制。最后是系统的协同技术、故障的诊断和维护技术、高可靠性的实时通信技术、嵌入式互联网技术以及基于RFID芯片的识别技术等。

3.2 人机一体化

在智能制造系统中，高素质、高智能的人将发挥更大的作用，机器智能只有和人的智能真正结合在一起时，才能突出人类在智能制造系统中的核心地位，而完全以人工智能来全面取代化工机械产品制造过程中的人类专家智能是不现实的。因此，人机一体化就是在人类专家智能的基础上，通过智能机器的配合，充分发挥人的潜能，使人机之间能够表现出一种平等共事、相互理解、相互协作的关系，实现化工机械企业的智能化转型。

3.3 虚拟现实技术

虚拟现实技术，即VR技术，是一种以计算机为基础，集信号处理、动画技术、智能推理、预测、仿真和多媒体技术于一体，借助各种音像和传感装置，虚拟展示现实生活中的各种过程、物件等。因此，在化工机械制造行业，可以利用VR技术来模拟制造的过程，同时也可以模拟未来要生产的产品，使人获得如同真实的感受。特点是可以按照人的意愿进行调整，为制造出真正合适的产品作准备。因此，这种人机结合的新一代智能界面，是智能制造的一个显著特征。

3.4 网络化分布

智能制造系统的本质特征是个体制造单元的“自主性”与系统整体的“自组织能力”，基本格局是分布式多自主体智能系统。基于这一思想，同时考虑基于互联网的全球制造网络环境，可以提出适用于中小企业单位的分布式网络化集成制造系统的基本构架。一方面通过计算机软件的智能行为赋予各制造单元自主权，使其自治独立、功能完善；另一方面，通过智能体之间的相互协同与彼此合作，赋予系统自组织的能力。基于上述构架，结合化工机械制造智能系统，开发分布式网络化原型系统应包括系统经理、任务规划、设计和生产者4个组成部分。

3.5 自主学习与维护

化工机械智能制造系统能够在实践中不断地扩充知识库，即具有自主学习的功能。同时，在运行过程中也要具备自我诊断故障的能力，并具备对故障自行排除、自行维护的能力。这种特征使化工机械智能制造系统能够自我优化并适应各种复杂的环境。

4 结语

化工机械制造行业的智能化发展道路还很漫长，企业还需要结合自身的特点进行摸索，化工机械行业的智能制造技术是一种众多新技术的集成体，融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及当今许多前沿领域的技术。众所周知，当前社会已进入智能化时代，不少发达国家都将机械制造行业智能化作为技术发展的制高点。因此，要结合化工机械制造行业的真实现状，积极主动地向机械制造行业智能化转型升级。