姚元龍

摘 要：制造業(yè)作為一個國家的支柱產(chǎn)業(yè)，直接體現(xiàn)了國家的生產(chǎn)力水平。同時，制造業(yè)的發(fā)展也決定了該國的經(jīng)濟實力。所謂機械加工，指的是使用加工機械改變被加工工件外形、尺寸、性能的過程。機械加工行業(yè)為其它工業(yè)企業(yè)源源不斷地生產(chǎn)出機械設(shè)備、零件、產(chǎn)品，因此，機械加工行業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)化的基礎(chǔ)。———2000年以來，我國工業(yè)化速度不斷加快，數(shù)百種工業(yè)產(chǎn)品數(shù)量超過美國、俄羅斯、日本、歐盟28國，高居世界第一位。在我國工業(yè)化進程中，機械加工行業(yè)功不可沒。但我們必須看到：相較于發(fā)達國家，我國機械加工行業(yè)在技術(shù)上依然較為落后，存在著許多問題。為促進機械加工行業(yè)進一步向前發(fā)展，必須正視這些問題，必須在機械加工領(lǐng)域中推廣智能制造技術(shù)與智能制造系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：機械加工;智能制造技術(shù);系統(tǒng)可行性

引言

我國制造業(yè)與工業(yè)發(fā)達國家相比有較大差距，其中勞動生產(chǎn)率與自動化程度低是一個重要的因素。我國大部分制造企業(yè)的制造工藝體系依舊停留在二維圖上，對設(shè)計人員的專業(yè)知識與技術(shù)要求較高。在產(chǎn)品制造出來之前無法檢驗出產(chǎn)品設(shè)計中的錯誤，發(fā)現(xiàn)問題以后再對產(chǎn)品設(shè)計做修改，重新規(guī)劃制造工藝，這樣大大增加了產(chǎn)品的開發(fā)成本和風險，產(chǎn)品的開發(fā)周期長，不能快速響應(yīng)市場的需求。

1現(xiàn)代機械設(shè)計與制造工藝特征

現(xiàn)代機械設(shè)計與制造工藝特征主要涉及以下幾個方面：首先是設(shè)計工藝結(jié)合。在機械設(shè)計環(huán)節(jié)，為確保機械設(shè)計有效性，需要保證在設(shè)計調(diào)查環(huán)節(jié)得到有效保證。在現(xiàn)代機械設(shè)計中，機械制造企業(yè)通常會在設(shè)計生產(chǎn)前，根據(jù)設(shè)計調(diào)查的實際情況記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)輸入計算機中，利用計算機進行自動化計算，從而獲得設(shè)計模板。因此，在現(xiàn)代機械設(shè)計中，可以實現(xiàn)設(shè)計工藝的有效結(jié)合，提高機械設(shè)計工藝的先進性。其次是控制環(huán)境影響?，F(xiàn)代機械設(shè)計與制造的一項重要特征是降低了對環(huán)境的影響。在傳統(tǒng)機械生產(chǎn)模式中，人工操作設(shè)計與制造流程勢必會存在資源浪費以及環(huán)境污染問題，而現(xiàn)代機械設(shè)計與制造工藝通過對先進技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的回收利用，極大地提升了資源利用率，同時降低對環(huán)境的影響。

2智能制造與智能制造技術(shù)、智能制造系統(tǒng)

2.1工業(yè)1.0～4.0與智能制造

智能制造與智能制造技術(shù)、智能制造系統(tǒng)之一是工業(yè)1.0～4.0與智能制造。專家們研究了十八世紀以來工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展歷程，指出人類工業(yè)化歷史可分為1.0～3.0三個時代。工業(yè)1.0時代從18世紀60年代延伸至19世紀中葉，在這一時代，蒸汽機工業(yè)生產(chǎn)取代了手工業(yè)生產(chǎn)，在人類史上第一次出現(xiàn)了機械制造業(yè)，但在工業(yè)1.0時代，機械制造以整機制造為主，生產(chǎn)速度非常慢，而且生產(chǎn)出來的蒸汽機質(zhì)量較差，瓦特每天都必須帶著一幫工匠維修蒸汽機;工業(yè)2.0時代從19世紀下半葉延伸至20世紀初，在這一時代出現(xiàn)了流水線、標準化生產(chǎn)工藝與電動機，工程師與藍領(lǐng)工人們已經(jīng)可以通過電力，在流水線上大批量生產(chǎn)標準化的機械零部件;工業(yè)3.0時代從20世紀70年代延伸至今天，在這一時代，計算機、信息技術(shù)、機器人技術(shù)應(yīng)用到機器制造領(lǐng)域中，對工件的加工精度從厘米級提升至毫米級、絲米級、微米級。德國制造業(yè)專家與工程師們提出：在未來的工業(yè)4.0時代，機器加工、制造將走向多元化、數(shù)字化、個性化，而智能制造將成為機器制造的主流。智能制造，可以描述為：在機械加工生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，在三維空間加時間的四個維度上，綜合運用RFID、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、傳感器、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)，以高度柔性與高度集成的方式，根據(jù)用戶的需求設(shè)計產(chǎn)品、以微米級的尺度加工工件，通過物聯(lián)網(wǎng)進行銷售。還有專家認為：智能制造不能僅僅涵蓋機械產(chǎn)品設(shè)計、加工、銷售三個環(huán)節(jié)，還必須涵蓋機械產(chǎn)品的報廢處理，機械加工產(chǎn)品使用壽命到期后，必須將其全部材料加以回收、再利用。

2.2基于DELMIA的虛擬裝配技術(shù)

智能制造與智能制造技術(shù)、智能制造系統(tǒng)之二是在DELMIA中構(gòu)建變速器裝配仿真的PPR結(jié)構(gòu)樹DELMIA最重要的核心功能是PPR HUB，是進行產(chǎn)品設(shè)計、規(guī)劃和驗證的紐帶，是產(chǎn)品-工藝-資源模型思想在DELMIA軟件中的重點體現(xiàn)。通過構(gòu)建PPR結(jié)構(gòu)樹可以完成DELMIA中的DPM（數(shù)字制造工藝）與DPE（數(shù)字工藝工程）、QUEST以及CATIA之間的數(shù)據(jù)傳輸。構(gòu)建PPR結(jié)構(gòu)樹主要有如下2個方面的工作。1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。因為CATIA、SolidWorks軟件與DELMIA均由法國SolidWorks公司開發(fā)，所以CATIA、SolidWorks與DELMIA均存在著高度的共融性，DELMIA中的模型均可以在CATIA、SolidWorks創(chuàng)建。變速器零部件模型均由CATIA中創(chuàng)建，將已經(jīng)創(chuàng)建好的零部件模型以CATproduct格式保存下來，然后導入PPR結(jié)構(gòu)樹中的產(chǎn)品列表中。2）工藝結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。在DELMIA裝配仿真中，產(chǎn)品零部件拆卸過程的逆過程是想要得到的正常裝配過程。所以可以采用“可拆即可裝”的思路模擬產(chǎn)品零部件的裝配過程，順序設(shè)置變速器各零部件的裝卸過程，并依次設(shè)置每個零部件的工藝節(jié)點。

2.3機械加工的自動編程

智能制造與智能制造技術(shù)、智能制造系統(tǒng)之三是實現(xiàn)機械加工的自動編程。目前國內(nèi)大多數(shù)機械加工企業(yè)在運用數(shù)控技術(shù)時都是采用工作人員事先設(shè)定的程序，進而對機械設(shè)備展開工作控制。在人工智能進一步發(fā)展的當今時代，這一模式還需要得到進一步的創(chuàng)新。值得注意的是，通過人工設(shè)定程序進行控制盡管也能夠有效提高生產(chǎn)效率，但容易出現(xiàn)誤差，再調(diào)整時也需要耗費時間。因此，在未來的發(fā)展階段，要實現(xiàn)機械加工的自動編程。這要求企業(yè)加快對人工智能與數(shù)控技術(shù)的研究，從而掌握機械加工自動編程的核心技術(shù)，并盡快投入至生產(chǎn)實踐中去。

結(jié)語

總之，在機械加工領(lǐng)域全面推廣智能制造，有助于國內(nèi)機械加工行業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，有助于打造中國機械加工業(yè)競爭的新優(yōu)勢。因此，我們應(yīng)當進行更加充分、更加精細的可行性研究，把這項事關(guān)中國機械加工行業(yè)未來發(fā)展的重大任務(wù)做好。

參考文獻：

[1]從“隱形冠軍”到“智能制造和數(shù)字工業(yè)解決方案踐行者”，菲尼克斯2.0全面啟航！[J].國內(nèi)外機電一體化技術(shù)，2019，22（05）：12-15.

[2]史永樂，嚴良.智能制造高質(zhì)量發(fā)展的“技術(shù)能力”：框架及驗證———基于CPS理論與實踐的二維視野[J].經(jīng)濟學家，2019（09）：83-92.