智能制造时代机械设计制造及其自动化技术研究
摘要: 在现代化科学技术不断推进的背景之下,人类进入到了智能化制造时代。各行各业都与智能制造紧密联系,作为信息化时代衍生物的智能制造技术受到了人们的广泛关注,被认为是能够促进经济进一步发展的强进动力。为了更好的满足社会的需求,需要将传统的制造行业同智能制造技术相结合,对传统制造行业进行创新,保证机械行业的整体进步。本文就智能制造时代机械设计制造及其自动化技术进行了研究,希望能够为我国的机械行业发展提供动力。

引言:我国正在加强对于智能制造技术的深入解析与发展,在智能制造的水平上取得了一定的进步。但是同已经较早发展的发达国家相比较而言,我国的智能制造技术依旧比较落后,其原因就是当前我国的智能制造技术当中依旧存在许多未解决的问题,限制了我国的智能制造水平提升。中国的机械领域发展是智能制造的基础,为此政府部门需要制定政策来鼓励我国智能方面的制造,同时还需要学习发达国家的经验来促进我国智能制造技术的进一步发展。

一、智能制造的发展不可逆转

(一)含义

智能制造,是科学家为适应时代发展,将信息化与制造业相结合,降低人工成本,适应市场变化需求而产生的人工智能的产物。它由知识和智力这两方面组成,前者是智能制造的基础,后者是分析解决问题的能力。它表示在一些领域智能制造可代替人类进行脑力劳动,形成人机一体化。在一定程度上已经成为新的工业革命的象征,是未来影响制造业经济发展的不可或缺的重要决定性因素[1]。

(二)发展历史

纵览世界工业发展史,我们可以分为四个阶段:1.0蒸汽化、2.0电气化、3.0信息化、4.0智能工厂。智能概念最初由德国在2011年的汉诺威工业博览会中提出,并被德国纳入重点发展项目。与此对应我国在2015年提出了《中国制造2025》,同年,工信部批准了46个智能制造试点示范项目和94个智能制造专项,发布了国家智能制造标准体系建设指南作为中国实施制造强国的第一个十年行动纲领,以此实现到2025年从“制造大国”变身为“制造强国”,2035年赶超德国和日本的目标。

(三)智能制造的当前状态与发展前景

以机器人产业为例,工业机器人具有人力成本低,高效率,工作效果与与稳定性均匀良好的特点,已经逐渐步入各个企业工厂。近年来,我国机器人市场快速发展。2014年,中国工业机器人销量达到5.6万台,成为全球第一大工业机器人市场。预计到2020年销量将达到15万台,保有量达到80万台;到2025年销量将达到26万台,保有量达到180万台。这一数据较为直观的显现了当前市场对智能制造的强烈需求。消费反作用于生产,真正表示我国智能制造时代的发展已拉开帷幕,将在未来的发展中绽放更强烈的光彩[2]。

目前我国制造业还多处于工业3.0早期阶段,在手机、汽车等高新技术产业自动化程度显著提高,处于领先水平,但相应的,由于我国工业发展起步较晚,虽说发展前景广阔,发展速度不慢,即使努力追赶,在一些高技术产业方面受制于技术、人才储备等方面,因此我们的信息化程度较弱,与西方发达国家仍有较大差距。虽然引进了许多海外的科技人才以及先进技术,但这不足以推动中国快速向前,走向世界的前端。

二、智能制造的主要特点

智能机械制造的主要特点如下:第一,智能机械制造具有了比较高的一个精度。与过去传统的机械制造技术相比较的话,智能机械的制造业会更加依赖于计算机的参数化设计,从而实现到了相关技术数据的高效准确调整,然后更好地满足到了机械制造业的高精度要求;第二,智能机械制造可以有效的降低到了劳动强度。生产前只需要选择和输入到相关的一个指令,设备就可以依据指令实现全自动的进行生产,然后大大的降低到了工人的劳动强度;第三,智能机械制造过程里的信息,如生产设备、产品和材料等,可以实时的进行传输和连接,这样才可以实现到相关数据资源的一个共享。

三、智能制造时代机械设计技术要点

(一)产品数据收集与共享

在开展设计工作的过程当中,需要通过智能化手段来完成,同时产品制造以及技术应用之间的联系也十分紧密。首先智能系统能能够有效识别产品的设计方法。通过应用数据来对设计阶段进行分析与模拟,形成统一化分享平台,然后通过智能识别系统能够直接对制造数据进行储存、分析与操作。如果在生产的过程当中出现了问题,系统就会向终端发送预警信号,同时警示设计人员需要对数据进行检查。其次,可以通过机电控制木块来对采集的数据进行综合,对整体系统的运行状况进行分析。同时还能够对生产加工过程进行分析,准确判断每一个过程的状态。为了能够更好的实现智能制造,可以将数据中心当做监视系统,通过各个传感器来对制造过程进行监督。还可以通过网络技术对数据进行共享,实现设计参数的自动化调整[3]。

(二)注重节能环保

随着科学技术的不断进步与发展,让我国的经济与产业结构都面临着重要的挑战。节能环保已经成为了当前衡量一个企业发展实力与发展潜力的重要指标。生产企业为了能够在未来获得更好的发展,就需要对自身的生产技术进行升级与高燥,不能够以牺牲自然环境为代价来获取经济效益。为此,在智能化制造时代,机械设计需要遵循以下几点原则。首先需要加快对原材料的研发,设计出既能够满足智能制造标准的材料,同时还需要对保护环境做出贡献。其次需要对制造过程当中的噪音进行控制。第三,需要加强对于废弃材料的回收利用,提升资源的利用效率。

(三)引入人工智能

人工智能是未来智能制造的发展方向,通过人工智能技术能够实现让机器人来执行生产工作。此外,在人工成本逐渐增加的当前,通过人工智能技术能够进一步压缩成本,还能够提升产品生产的质量。在进行设计的过程当中,首先需要对不同部件的生命周期进行分析,同时采取智能化技术来进行优化。其次在开展设计工作的过程当中还需要综合考虑到产品的性能,为后续的模块化设计奠定基础。第三,还需要尽最大化延长机械产品的使用寿命,提升对于未来产品性能的需求。在产品设计的过程当中保留扩展模块,从而方便在未来对设备进行升级。

四、总结:

总而言之,智能化是未来机械设计制造及其自动化的重要发展方向。虽然这些名词代表的技术在现在的背景下已经不算是新生技术,但是随着其在制造业当中的铺开,将会产生强大的作用。在智能制造时代的背景下,机械生产不仅需要提高整体生产过程的可靠性,同时还需要减少人类对于生产过程的影响,让失误率降到最低,提升产品生产的质量。同时还需要对生产的数据进行收集与分析,进一步强化生产质量。在生产的过程当中,智能化技术将会渗透到每一个角落。

参考文献:

[1]李联贵.智能制造时代机械设计制造及其自动化技术研究[A].中国环球文化出版社、华教创新(北京)文化传媒有限公司.2020年南国博览学术研讨会论文集(一)[C].中国环球文化出版社、华教创新(北京)文化传媒有限公司:华教创新(北京)文化传媒有限公司,2020:4.

[2]蔡志容.智能制造时代机械设计制造及其自动化技术研究[J].内燃机与配件,2019(22):195-196.

[3]张卫芬,李永梅,钱茹.智能制造背景下应用型本科课程体系研究——以东南大学成贤学院机械设计制造及其自动化专业为例[J].内燃机与配件,2019(17):274-276.