0 引言
機(jī)械制造業(yè)國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)GDP所占的比例以及對(duì)其他產(chǎn)業(yè)的感應(yīng)系數(shù)都很重。機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展直接影響到我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的發(fā)展，影響到我國(guó)國(guó)計(jì)民生和國(guó)防力量的強(qiáng)大。放眼全球，制造業(yè)，特別是機(jī)械制造業(yè)和高技術(shù)的關(guān)系中，有兩種發(fā)展趨勢(shì)，一是智能化科技極大地改變著制造業(yè)，二是制造業(yè)正在全方位地走向智能化技術(shù)。當(dāng)前我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，而機(jī)械制造業(yè)技術(shù)卻相對(duì)薄弱。
1 機(jī)械智能化技術(shù)的概念與應(yīng)用
機(jī)械智能化技術(shù)就是指將傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)信息技術(shù)滲透、新產(chǎn)品的研制與開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)與制造、管理與銷售等各個(gè)領(lǐng)域，形成以精密成型與加工技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)等為豐要范疇的先進(jìn)制造技術(shù)，高度柔性與高度集成的方式是機(jī)械智能化技術(shù)的特征，通過(guò)計(jì)算機(jī)和模擬人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析，判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)，并對(duì)人類專家的制造智能進(jìn)行收集，存儲(chǔ)，完善，共享，繼承與發(fā)展。通過(guò)集成知識(shí)工程、制造軟件系統(tǒng)，機(jī)器人視覺(jué)和機(jī)器人控制對(duì)制造工人的技能與人類專家知識(shí)進(jìn)行建模，以使智能機(jī)器能夠在沒(méi)有人干預(yù)的情況下進(jìn)行小批量生產(chǎn)是制造智能的目的。機(jī)械智能化技術(shù)能大力提高產(chǎn)品的制造精度以及產(chǎn)品的質(zhì)量與效率，讓生產(chǎn)更現(xiàn)代化，生產(chǎn)成本最低化。
現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)，數(shù)控技術(shù)是最關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)控技術(shù)具有高精度、高效率，柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，數(shù)集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理，自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一身對(duì)機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化作用甚大。當(dāng)前，數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨向是由專用型封閉式開(kāi)環(huán)控制模式向通用型開(kāi)放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式。數(shù)控系統(tǒng)大多已經(jīng)超薄型，超小型化，以集成化為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)，多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種科學(xué)科技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高速、高精、高效控制。同時(shí)在加工過(guò)程中能夠自動(dòng)修正，調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)在線診斷和智能化故障處理。
2 我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀
當(dāng)前，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)總體技術(shù)水平處于一個(gè)較低的水平，產(chǎn)品自主開(kāi)發(fā)能力和研究創(chuàng)新能力相對(duì)薄弱。研制開(kāi)發(fā)資金投入欠缺，企業(yè)技改力度不足，制造技術(shù)落后，生產(chǎn)資料等基礎(chǔ)配套跟不上等一系列因素影響到機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和機(jī)械智能化水平的提高。同時(shí)機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)工藝的有機(jī)配合不夠，這大大影響到機(jī)械產(chǎn)品的使用效果。當(dāng)然，中國(guó)機(jī)械制造業(yè)也有它自己的專長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，譬如中國(guó)市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)所帶來(lái)的機(jī)遇遠(yuǎn)遠(yuǎn)大干其他國(guó)家，這旺盛的地區(qū)需求大大了促進(jìn)中國(guó)機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，同時(shí)中國(guó)勞動(dòng)力使成本相對(duì)低，2001年末，中國(guó)加入WTO后，與國(guó)外發(fā)達(dá)機(jī)械企業(yè)的合作更加日益頻繁，經(jīng)濟(jì)技術(shù)交流取長(zhǎng)補(bǔ)短，在競(jìng)爭(zhēng)中尋求共同發(fā)展的市場(chǎng)空間。這大大促進(jìn)中國(guó)機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，逐步從縮小與歐美等一些發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。
3 智能化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與發(fā)展方向
一個(gè)技術(shù)與管理先進(jìn)的機(jī)械制造業(yè)，是將物料、能源、設(shè)備，資金、技術(shù)、信息和人力等一系列制造資源，通過(guò)先進(jìn)的制造技術(shù)以及先進(jìn)的管理技術(shù)和先進(jìn)的制造過(guò)程變?yōu)槿祟惿钇鹁又兴枨螽a(chǎn)品，產(chǎn)出高質(zhì)量、高效率、高柔性、低成本、低勞動(dòng)力、低消耗、品種多和規(guī)格全的產(chǎn)品是機(jī)械智能化技術(shù)的愿景與發(fā)展趨勢(shì)。
3.1 智能化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
3.1.1 高速高精度高效化
現(xiàn)代化機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的方向之一是精密加工，超精密加工技術(shù)，微型機(jī)械。精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復(fù)合加上（如機(jī)械化學(xué)研磨，超聲磨削和電解拋光等）三大范疇。目前，納米技術(shù)己在納米機(jī)械學(xué)、納米電子學(xué)和納米材料技術(shù)得到了應(yīng)用，納米技術(shù)大大促進(jìn)了機(jī)械科學(xué)、光學(xué)科學(xué)、測(cè)最科學(xué)和電子科學(xué)的發(fā)展。而超精密加工技術(shù)正朝著納米技術(shù)發(fā)展。譬如美國(guó)1997年首次制造出直徑僅為60μm的靜電微型電機(jī)，以及幾十微米的微型齒輪、彈簧及微型機(jī)構(gòu)。武漢大學(xué)研制成納米級(jí)超微電極，將其插入活體細(xì)胞后首次測(cè)出細(xì)胞內(nèi)部神經(jīng)遞質(zhì)的動(dòng)態(tài)信息。這些事例表明，納米技術(shù)與微型機(jī)械會(huì)逐漸成為21世紀(jì)的核心技術(shù)，機(jī)械制造業(yè)智能化技術(shù)將迎來(lái)微型機(jī)械電子技術(shù)和微型機(jī)器人的高速高精度高效化時(shí)代。
3.1.2自動(dòng)化智能化
近幾十年來(lái)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用，大大提高了效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)一些先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備可以代替人去完成危險(xiǎn)場(chǎng)合的工作。機(jī)械制造業(yè)早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用主要是如何實(shí)施調(diào)度任務(wù)，確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而自動(dòng)化智能化則是用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為的技術(shù)，讓實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互融合起來(lái)，具有了實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，向智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展。
3.1.3 柔性化
當(dāng)前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人民生活水平逐步提高，這就要求現(xiàn)代企業(yè)產(chǎn)品要不斷的換代升級(jí)。具備一定的生產(chǎn)柔性來(lái)滿足市場(chǎng)多變的需要。柔性的概念就是指一個(gè)制造系統(tǒng)適應(yīng)各種生產(chǎn)條件變化的能力。它與系統(tǒng)方案，人員和設(shè)備有關(guān)，系統(tǒng)方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人員能保證加工任務(wù)，完成數(shù)量和時(shí)間要求的適應(yīng)能力。設(shè)備柔性是指機(jī)床能在短期內(nèi)適應(yīng)新零件的加工能力。柔性制造自動(dòng)化的形式很多，譬如如美國(guó)提出的敏捷制造(AM)其主線就是高柔性生產(chǎn)。機(jī)械制造業(yè)的智能柔性化采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大�？刹眉粜詮�(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求，能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。
3.1.4 工藝復(fù)合性多軸化
機(jī)械制造業(yè)智能化正在向工藝復(fù)合性多軸化發(fā)展，主要目是增強(qiáng)復(fù)合加工，即減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)、生產(chǎn)工序、生產(chǎn)輔助時(shí)間的。正朝著多軸，多系列控制功能方向發(fā)展。譬如某一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的智能化加工，把工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過(guò)自動(dòng)換刀，旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。
3.2 機(jī)械智能化技術(shù)功能發(fā)展方向
3.2.1 向用戶界面圖形化發(fā)展
用戶界面的概念是通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)與使用者之間的對(duì)話接口。圖形化用戶界面比較直觀，操作也更簡(jiǎn)單。大多情況下，用戶只需要通過(guò)鼠標(biāo)的單擊就能完成任務(wù)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)以窗口或者對(duì)話框的形式顯示相應(yīng)信息。圖形化用戶界面是個(gè)統(tǒng)稱，包括許多元素，如圖標(biāo)，窗口，菜單，對(duì)話框等。圖形用戶界面大大地方便了非專業(yè)人士的使用。操作工可以通過(guò)窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程，三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。
3.2.2 向科學(xué)計(jì)算可視化發(fā)展
科學(xué)計(jì)算可視化的基本概念是運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)或者一般圖形學(xué)的原理和方法，將科學(xué)與工程計(jì)算等產(chǎn)生的大規(guī)模數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，圖象，以直觀的形式表示出來(lái)�？梢暬夹g(shù)可用于CAD/CAM，如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)，參數(shù)自動(dòng)設(shè)定，刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過(guò)程的可視化仿真演示它涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及圖形用戶界面等多個(gè)研究領(lǐng)域，已成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的重要方向，科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語(yǔ)育表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)等可視信息�？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本具有重要意義。因此，科學(xué)計(jì)算可視化是機(jī)械制造業(yè)智能化發(fā)展的重要方向。
3.2.3 向高性能PLC與多媒體技術(shù)結(jié)合應(yīng)用發(fā)展
PLC是公共有限公司、電源線車等的名稱縮寫(xiě)。主要是指數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器，用于控制機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程。高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圈或高級(jí)語(yǔ)言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能，用戶町在標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，極大方便用戶建立自己的應(yīng)用程序。而多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)，聲像和通信技術(shù)于一身，讓計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音，文字、圖像和視頻信息的功能。在智能化機(jī)械制造業(yè)中。應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化，對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的作用。
3.3 集成化
高度集成化CPU，RISC芯片和大規(guī)模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片等控制系統(tǒng)，大大提高了機(jī)械制造業(yè)智能化的性能，同時(shí)LED平板顯示技術(shù)，具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械制造業(yè)智能化控制系統(tǒng)向集成化發(fā)展是將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過(guò)提高集成電路密度，減少互連長(zhǎng)度和數(shù)量來(lái)降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
3.3.1 模塊化
模塊化是指解決一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)自頂向下逐層把系統(tǒng)劃分成若干模塊的過(guò)程，有多種槿性，分別反映其內(nèi)部特性，每個(gè)模塊完成一個(gè)特定的子功能，所有的模塊按某種方法組裝起來(lái)，成為一個(gè)整體，完成整個(gè)系統(tǒng)所要求的功能。模塊具有以下兒種基本屬性：接口、功能、邏輯、狀態(tài)，功能，狀態(tài)與接口反映模塊的外部特性，邏輯反映它的內(nèi)部特性。在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，模塊是可組合，分解和更換的單元。機(jī)械制造業(yè)智能化采用硬件模塊化，能使數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲(chǔ)器，位置伺服，PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過(guò)積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。
3.3.2 網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)化是指利用通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，把分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)及各類電子終端設(shè)備互聯(lián)起來(lái)，按照一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，以達(dá)到所有用戶都可以共享軟件，硬件和數(shù)據(jù)資源的目的。網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)帶來(lái)了革命性的變革。產(chǎn)品設(shè)計(jì)，物料選擇、零件制造、市場(chǎng)開(kāi)拓與產(chǎn)品銷售都可以異地或跨越國(guó)界進(jìn)行。此外，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，加速技術(shù)信息的交流、加強(qiáng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的合作和經(jīng)營(yíng)管理的學(xué)習(xí)，近幾年計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)形成了巨大的浪潮，它使計(jì)算機(jī)的實(shí)際效用得到大大的提高。機(jī)械制造業(yè)智能化采用網(wǎng)絡(luò)化機(jī)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無(wú)人化操作，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)，對(duì)加工產(chǎn)品進(jìn)行編程，設(shè)定、操作、運(yùn)行。推動(dòng)了企業(yè)向著既競(jìng)爭(zhēng)又合作的方向發(fā)展。
4 結(jié)論語(yǔ)
制造的智能化技術(shù)是現(xiàn)代技術(shù)和工業(yè)創(chuàng)新的集成，是國(guó)家機(jī)械制造業(yè)的水平的重要標(biāo)志，更是是國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ)和支柱。因此，我們應(yīng)在了解械制造的智能化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，讓我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)與世界發(fā)達(dá)國(guó)家站在同一起跑線上。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題：淺析機(jī)械制造的智能化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
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