基于人工智能的机械设计制造及其自动化实践研究★

张司颖，刘 秀

（江苏航空职业技术学院，江苏 镇江 212134）

引言

在现代人工智能化的时代背景下，我国越来越重视基于人工智能化的机械设计制造技术研究。人工智能技术是一种新兴技术，在人们日常生活中的运用已十分普及，各类人工智能设备随处可见，如智能汽车、智能机器人、智能家电等，而这些设备的核心技术均为人工智能。随着人工智能技术的进一步发展，已经能够模仿人类的思维和意识，因此，被广泛应用到各个领域。机械制造是现代工业实现自动化不可或缺的重要基础。要想实现机械设计制造自动化，必然要高度重视人工智能在机械设计领域的运用。但由于我国机械设计制造及自动化领域发展晚于发达国家，加之相关技术不成熟，导致机械设计制造的自动化发展过程尚有诸多问题有待解决。为了推动我国机械制造业稳定发展，需要找到问题所在，并积极采取适当的解决策略，这样才能够提高人工智能在机械制造及自动化领域中的应用水平[1-2]。基于人工智能的机械设计制造主要是对机械零件进行加工，能够有效保证机械零件的外形、尺寸和性能的准确性，从而有效推动我国机械制造业更加稳定地发展。

1 人工智能在机械设计制造及其自动化中应用现状

我国机械设计制造行业正处于快速发展的阶段，人工智能技术逐渐被应用到机械设计制造领域中。因市场的长期推动，机械设计制造企业数量明显增多。通过对2019年与2017年的有关数据进行比较，不但机械设计制造企业数量呈现出50%以上的增幅，而且人工智能技术的应用范围得到了有效拓展。传统手工作业方式已无法满足当代企业的发展需求，取而代之的是基于人工智能的自动化操作，大幅提升了机械生产制造技术的水平。因此，智能化发展已成为当代机械设计制造行业必然的发展趋势。

积极将人工智能技术运用到传统的机械制造、机械设计以及自动化生产领域中，不仅能提升机械制造的精度，而且还能够保证机械生产的质量和效率。针对部分存在高风险和高污染的制造工业，如果采用人工智能技术来代替，便能够在保证机械制造生产质量的同时避免工人的人身受到损害，这无疑是制造业的福音。

从成本引进的角度来看，由于在机械制造领域中引进人工智能技术及相关设备需要大量的资金投入，对经济水平一般的企业存在一定的难度，因此，当前人工智能技术仅在大型企业的生产过程中应用。除此之外，由于一般的机械设计制造企业尚未普及运用人工智能技术，加之相关管理及配套设施也尚未呈现出大规模的发展趋势，较国外发达国家，我国无论是在产业发展或是人工智能运用等各方面仍然存在着较大的发展空间。

2 人工智能在机械设计制造及自动化实践中的应用

由于我国目前机械设计制造自动化技术发展还不成熟，机械设计制造本身的难度较高，这样便导致机械制造设计的精准度和针对性不够，因此，将人工智能应用到机械设计制造及自动化实践过程中，能够有效提升机械设计制造的效率，企业可从中获取较高的经济利益。

为了在机械设计制造及自动化实践中充分发挥人工智能的作用，要确保机械设计制造与自动化研发的现实意义，不断改进现有技术，以便在降低生产资源消耗的同时促进我国工业稳步发展。人工智能在机械设计制造及自动化实践中的应用具体表现在以下方面：一是基于自动化的机械设计制造能保障生产安全，这便意味着将人工智能合理应用到机械设计制造及自动化实践中，能够从根源上杜绝因生产事故所导致的人员伤亡。以往的机械设计制造技术落后是导致人员伤亡事故的主要原因，员工的人身安全无法得到保障，增加了危险发生的概率。用人工智能来代替传统的人工操作方式，再合理安装24 h运行的监控系统，这样一旦有危险情况发生，便可以启动应急处理方案，从而有效解决机械设计制造过程中的人员伤亡问题，切实保障机械设计制造的安全性和稳定性。二是基于自动化技术的机械设计制造极大地促进了效率的提升。回顾过往的工业生产可以发现，在机械设计制造过程中由人工操作的一些复杂性环节，容易出现各种各样的问题，直接影响机械设计制造的生产效率。同时，由于机械设计制造具有复杂性和精确度高的特点，利用人工智能来执行机械设计制造操作，能够有效避免因人工操作失误而影响机械设计制造的质量。此外，将人工智能应用到机械设计制造及自动化实践过程中，还能够提前模拟并分析生产的全过程，确保所生成的机械产品的外形、质量或者是其他各方面的条件都能够满足设计的要求，保证生产顺利进行，从而避免因实际生产时间超出预定的生产周期。

3 人工智能在机械设计制造及自动化实践中的应用途径

3.1 人工智能在机械设计中的应用

当前机械设计制造及其自动化已经实现了较大的发展[3]。相较于传统的设计工艺及理念，机械设计制造及自动化已经有了明显进步。人工智能在机械设计中的应用范围也得到了不断扩大，这主要是以计算机技术作支撑，能够更好地满足人们对日常生产生活的需求。因此，为了有效提升人工智能在机械设计中的应用实效性，要保证机械设计的合理性，更好地满足人们对机械产品设计的需求。

如图1所示，为减轻主观设计因素对机械设计的影响，机械设计也需始致力于自身自动化水平的提升。虽然当前的机械设计已经实现了自动化，有效减少了人工资本的投入，但在人工智能时代背景下，对机械设计提出了更高的要求。因此，为切实满足人工智能时代的发展需求，机械设计要打破传统机械设计的思维局限，让机械设计更具灵活性，有效提升机械设计的质量。

图1 人工智能在机械中的应用

3.2 应用在机械制造中

通过将人工智能技术合理应用到机械制造过程中，让机械制造实现自动化的目标，既能有效促进机械制造生产效率的提升，又能保证理想的生产质量。同时，通过对人工智能在机械制造过程进行精准、严密的控制，能够将影响机械制造质量的因素控制在一定的范围内，从根源上提高机械制造的生产水准及效力。基于人工智能技术的智能调整、分析等功能，还能让生产过程无限贴近于不同行业对产品的不同需求，充分突出人工智能的多线程操作，保证机械制造的稳定性，有效提升机械制造的经济效益。

3.3 将人工智能技术应用到神经网络中实现计算和数据存储

当前，通过将人工智能应用到机械设计制造及其自动化实践中，其神经网络发挥着重要的作用[4-5]。神经网络是一种类似于人类神经系统的信息化系统，不仅功能齐全，而且具有明显的优势。例如，在信息存储方面，神经网络有着极为突出的功效。不仅如此，相较于传统的数据处理，神经网络不仅更加智能，且在单位时间内，神经网络还能对比分析更多信息数据，以此确保计算的准确度，从而更好地满足机械设计制造及其自动化发展过程对计算部分的高精准度要求，如图2所示。

图2 人工智能在神经网络中的应用

基于神经网络系统的先进性，在诸多领域均得到了广泛运用，并广受应用者的认可。如今，神经网络系统更是被日本、瑞士等国家列入了重点研究对象，并运用到了电加工领域，以此赋予了电加工技术更加强大的组织及计算功能。相信在不久的将来，神经网络系统各方面功能还将得到进一步加强。届时，该系统的运用领域也将得到扩充，并切实发挥其积极功效，满足社会日益增长的生产需求。

4 结语

虽然机械设计制造及其自动化目前已在我国诸多领域得到了较为广泛的运用，如农业、工业和虚拟设计等方面。在机械设计制造及其自动化的促进下，我国各行各业均得到了长足、稳定的发展。但不可否认的是，机械设计制造及其自动化尚有诸多不足，因此，为了促进我国机械设计制造业的稳定发展，相关企业及研究者更需关注人工智能与机械设计制造及其自动化的结合，在优化技术的同时，为各行业提供更加优质的服务，切实维护我国经济的稳定增长。