人工智能在机械设计制造及自动化中的实践分析

黄诗瑶 周世一

摘 要：机械设计制造作为极具发展潜力的行业如今备受关注。为提升机械设计制造自动化水平，文章研究人工智能在机械设计制造及其自动化中的实践，阐述了人工智能在机械设计制造及其自动化的特点，介绍了人工智能在机械设计制造及其自动化的优势，提出了人工智能在机械设计中的实践、人工智能在机械制造中的实践、人工智能在信息处理中的实践、人工智能在故障诊断中的实践几个应用措施，希望为相关人员提供参考。

关键词：人工智能;机械设计制造;自动化

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）11-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.11.009

近年来，随着经济的发展和科学技术的不断提高，机械设计制造及自动化技术被广泛应用于各行各业，实现了多领域科学技术的大融合。

在机械设计与制造中，应用人工智能、自动化技术，能够提升机械设计制造自动化水平，在提高生产效率和质量的同时减少劳动力投入，进而提高设计工作效率，使设计方案与当前时代发展对工业生产制造的要求更为契合，机械内部结构以及各个构件的衔接也更为精准。因此，要以人工智能作为基础，充分利用人工智能的优势，深度融合人工智能和机械设计制造，将人工智能引入机械设计、机械制造、信息处理、故障诊断等方面，提高自动化水平，进一步促进产业转型升级。

1 人工智能在机械设计制造及自动化中的特点

1.1 环保性

在生产操作方面，机械设计制造是较为复杂的，这对操作技术人员的业务能力提出了较高的要求，而人工操作会出现各种错误与失误，容易导致产品质量不合格、返工的问题，甚至导致产品报废，增加人力成本与时间成本，还会浪费原材料资源与能源。

以往的机械设计制造会产生大量废弃物，这些废弃物会对社会生态环境造成不良影响。利用人工智能，有助于提升生产标准，保证生产的有序开展，提高机械操作的准确性与智能性，减少资源浪费与损耗，提高产品生产效率和质量[1]。引入人工智能后，利用先进的环保技术可以实现无害化零排放标准，实现绿色生产。

1.2 安全性

对机械设计制造企业来讲，安全生产是首要目标。利用人工操作的形式容易出现各种安全事故，究其原因，机械设备通常都是大型设备，结构相对复杂，容易出现意外或失误，对技术人员的操作水平提出了较高的要求。在这一过程中，使用计算机远程控制设备，能够实现生产自动化，可以把员工从繁重的工作中解放出来，减少安全事故的发生，保证员工的安全。机械设计制造企业通过不断创新发展，将人工智能技术与机械操作结合，有利于实现设备制造的自动化。

1.3 高效性

在机械设计制造中利用人工智能，主要目的是突出高效率生产，给企业创造更多价值。由于技术人员熟练程度、专业水平、脑力、体系等方面均存在一些差异，导致产品生产效率参差不齐，特别是在设计制造生产步骤较多或工艺较为复杂的产品时，由于人为操作失误致使生产效率较低，严重阻碍企业生产力的提升[2]。利用人工智能，可以解决生产效率低的问题，借助计算机程序控制生产工序，可以实现有效衔接，减少时间成本与资源的浪费。

2 人工智能在机械设计制造及自动化中的优势

2.1 保证稳定性，提升可靠性

以往，设备发生故障时，只能通过维修人员凭借自身经验开展检修，设备无法提供故障信息。在这种情况下，维修人员需要较长时间开展工作，不仅需要投入较多的精力，而且工作量较大，严重影响了产品生产效率和质量，也难以保障设备的安全运行。

利用人工智能，在设备发生故障时可以实时监测和及时检测，进而实现快速处理。在人工智能的支撑下，内部设置相应程序，定期扫描，出现问题时就可以自行修复，提高稳定性与可靠性。此外，通过自我检修、修复，有助于延长生产设备使用年限。

2.2 提升效率，保证质量

新技术的出现能够合理设计、不断完善生产流程，优化生产环节，进而实现节省时间的目的。机械设计制造中，利用人工智能可以提升生产效率，保证生产质量[3]。在人工智能的支撑下，可以适当减少员工数量，避免人为因素导致的生产流程较慢等问题，保证了人均产出。此外，工艺技术、环节流程一样，产品质量得以保证，避免人为操作引起的质量差异问题，确保产品合格率。

2.3 便于维修，科学调整

针对不同客户的生产需求，实施机械设计制造及其自动化有助于调试生产设备数据，确保产品的多样化。在产品质量自检和在线检测中也较为便利，可以及时发现其中存在的问题，且及时采取积极措施解决问题，进而保证产品质量。机械设计制造及其自动化具有复合功能，满足用户的需要。

系统出现问题时，可以利用自动化保护手段，停止故障设备的运行，避免或减少技术人员接触故障设备，以有效保证员工的安全和设备和良好运行。

2.4 操作简便，应用广泛

利用人工智能生产的产品复合型较强，实现批量化生产，可以利用多种功能，也可以利用功能组合，结合用户需求实施个性化设计，不改变设备物理性质，仅调整自动化程序设置，适应不同产品要求，实现不同场景应用，促使多样化发展。

实际工作中，利用人工智能实现自动化处理生产信息和控制功能。在该种作业过程中，操作流程得到了优化，通过设置相应程序，相关人员只需控制一个按钮，就能操作设备，促使设备全自动运行[4]。

3 人工智能在机械设计制造及自动化中的实践

3.1 在机械制造中的实践

利用人工智能技術，可以防止受外界因素、环境因素的影响，加强对机械制造过程的精确控制，保证产品质量和生产效率。通过人工智能技术，分析、调整生产过程，推动生产过程自动化的实现，满足产品个性化需求。在机械制造中利用人工智能技术，提高生产水平和生产效率，提升产品质量。以人工智能为基础，可以实现自动化控制及自动化处理等[5]。

此外，利用人工智能，评估设备故障点，如果某一环节出现问题，可以利用人工智能技术，实时监测分析数据信息，且保证分析的客观性，定位故障位置，找出故障原因，及时诊断和解决。

3.2 在机械设计中的实践

随着社会不断发展和进步，传统的设计理念已经无法满足现代化需求，在新时代背景下，人们通过人工智能设计突出思维构建与创造能力。尤其是在机械设计工作时，大部分工作都引入了计算机计算。为提升机械设计水平，要结合实际生产情况融合人工智能技术。人工智能技术可以促进机械设计的多元化发展，因为其是智能系统，在设计工作中致力于实现过程自动化，且避免受到主观因素的干扰。

随着人工智能的应用，机械设计打破了传统设计的束缚，迎来了良好的发展契机。与传统设计模式不同，在机械设计中利用人工智能技术，可以长时间工作，节省操作时间和人力成本，为技术人员提供多样化的信息存储形式，便于查询和学习。

3.3 在信息处理中的实践

机械设计制造及自动化以信息传输体系为基础，传送信息，在该过程中容易出现各种问题，特别是输入或输出大量信息时，导致出现一些不可预估的错误。为解决该问题，要在信息处理环节利用人工智能技术。

通过人工智能技术，全面、准确地监测信息传输中电子信息系统的状态和稳定性，保证信息传输的可靠性、准确性，促使信息处理工作顺利开展。

3.4 在故障诊断中的实践

完成通过人工形式计算处理，不仅要投入大量的精力与时间，而且有可能导致计算错误，影响到生产过程[6]。机械设计制造过程较为复杂，在该过程中需要处理和计算大量数据，也是建模和论证过程，要利用大量公式计算推导。因此，在实际工作中要积极利用人工智能技术，自动分类和归纳信息，保证计算的精准性，避免后续发生问题。

同时，利用人工智能准确评估和诊断机械出现的故障类型，把诊断的数据信息传到系统中，利用正向推理获得诊断结果，并以其为基础提出改进意见，通过借鉴相似案例等方法，计算分析相似度，进一步诊断机械故障。

3.5 在计算与存储数据中的实践

神经网络系统的创建，是以神经网络系统为基础的电子信息系统，具有较大的存储量，且保证数据准确性，也是人工智能的一个突出优势。神经元结构具有紧密性、稳定性的特点，具有较高的智能化水平。神经网络系统利用模拟结构的形式，分析数据，利用结果，计算参与值。

机械设计制造及其自动化数据，可以发挥神经网络系统的存储作用。在大量数据信息面前，可以保证处理的高效性和准确性。一些发达国家已经在实际生产中应用神经网络系统，具有较强的系统组织能力，促使电加工技术智能化水平更高，进而构建加工智能综合体。

4 人工智能在机械设计制造及其自动化中的发展趋势

4.1 机电一体化

机电一体化技术是集电子技术、机械技术、计算机与信息化技术于一体的现代机械技术，正逐步取代传统的人工操作模式，使机械技术和电子信息技术实现有机结合，为现代工业生产提供了无限的可能。机电一体化技术属于复合技术，与多项技术有关，具有较强的支持基础。因此，在机械设计制造中可以利用机电一体化技术，提升机械设备生产效率和能力，保证产品质量。

首先，在使用机电一体化技术时，准确性较高，能够减少误差出现。机械设计制造过程通常情况下较为繁杂，而利用机电一体化技术能够生动展现生产全过程，更便于理解和掌握。

其次，机电一体化技术具有独特性，在应用时具有较高安全系数，可以为工作人员提供稳定、安全的工作环境。同时，该技术的使用成本较高，中小型企业的资金有限，很难科学合理使用，但是在大型企业中已经获得广泛应用。这主要是由于该技术在使用前需要投入一定的成本，在后续使用中需要节约人力、物力等资源，从而提高机械设计制造水平和效率，提升产品质量与企业的综合效益，促进企业长期稳定发展。

4.2 产品设计虚拟化

以往的机械设计制造过程中，工作人员以图纸作为主要载体，在完成图纸设计后需要反复确认，再通过各种画图软件，辅助实现设计内容，控制生产过程。而在机械设计制造及其自动化中，可以利用虚拟化产品设计技术，评估和完善产品设计过程。产品内容虚拟化程度主要体现在利用信息化技术手段，保证生产设计工作效果。

4.3 绿色化

现阶段，生态污染问题日趋严重，如何保护环境、实现可持续发展，已经成为系统、长期的任务，否则，会对人类生存造成直接威胁。特别是在物质生活质量提升的情况下，人们越来越注重生态环境保护问题，积极采取措施，优化生态环境问题，避免环境污染和资源浪费，机械设计行业也是如此。因此，在机械设计制造及其自动化发展中，人工智能的应用也应该凸显绿色环保的特点。

基于此，在选择原料、使用材料、回收材料时，要以环保为基础，更好地实现绿色生产和绿色产品生产。机械设计制造及其自动化技术的不断优化和应用，可以给企业带来更多经济效益，实现绿色环保生产目标，且以社会大众环保节能要求为基础，针对生态需求，提升机械使用率，以防资源浪费，进而促进机械生产绿色环保化发展。

4.4 智能化

在人工智能时代，机械设计制造发展需要突出自动化、智能化相结合的特点。智能化是以控制理论制造为基础的机器行为，结合生理学、心理学、计算机技术、人工智能等学科领域，且开展逻辑智能化仿真模拟训练，促使机械产品具备较强、独立的推理决策能力和逻辑思维评估能力，进而操控机械产品。现阶段，部分机械产品已经具备智能化特点，但是未来机械设计制造业会向着自动化、智能化有机融合发展方向，提升机械产品应用水平。

5 结语

机械设计制造是制造业中的重要组成部分，对于完善工业体系，促进国民经济发展具有重要作用。当前，经济快速发展，科学技术转化为生产力的速度也越来越快，新型发展环境下的机械制造技术具备了较强的综合性，融合了人工智能、计算机信息化、自动控制等多种技术具有良好的发展前景。

在新时代背景下，通过人工智能开展机械设计制造，保证生产质量和效率，提升机械设计制造自动化水平，促进机械设计制造行业更好的发展。目前，由于受到多种因素影响，应用效果不够理想，究其原因，相关人员没有意识到人工智能的重要性。因此，在实际工作中，相关人员必须顺应时代发展，从多方面入手，把人工智能与机械设计制造相结合，促使机械设计制造朝着智能化方向发展，加快行业转型升级。

参考文献

[1] 苗垒.人工智能在机械设计制造及其自动化中的应用探析[J].当代化工研究，2021（9）：175-176.

[2] 王一雯.人工智能在机械制造及其自动化中的应用分析[J].锻压装备与制造技术，2021，56（1）：10-11.

[3] 周万成.人工智能在机械设计制造及其自动化中的实践[J].电子世界，2021（3）：138-139.

[4] 胡榮耀.人工智能在机械设计制造及其自动化中的实践[J].中阿科技论坛（中英文），2020（11）：76-78.

[5] 郁晗.基于人工智能的机械设计制造及其自动化实践[J].南方农机，2020，51（20）：161-162.

[6] 练正胜.分析人工智能在机械设计制造及其自动化中的实践[J].中国金属通报，2020（19）：55-56.