吳永新

我國機械智能制在造理論研究和實際操作方面起步較晚，加上受經(jīng)濟、科技以及文化等因素的制約，導致制造水平與發(fā)達國家相比存在較大差距，這也是造成我國綜合生產(chǎn)力發(fā)展緩慢的主要原因。雖然近年來，我國在機械智能制造方面加大了人力、物力、財力投入力度，但結(jié)合機械產(chǎn)品制造效果來看，依然存在集成化水平不高等缺陷，需要及時通過創(chuàng)新技術加以改善。對此，從業(yè)人員必須立足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，充分利用現(xiàn)代化科學技術，優(yōu)化機械智能制造手段，以此來強化我國智能制造綜合水平，為機械制造行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展奠定良好基礎。

1 新時代背景下機械智能制造現(xiàn)狀

1.1 智能制造的起源

人工智能實際上就是智能制造的起源。所謂人工智能，就是科學技術發(fā)展到一定程度衍生而言的技術，通過模擬人的思維、意識和行為，是技術在應用過程中能夠模仿人類，并與相關事務和信息作出相關反應，從而達到以智能技術代替人工操作的目標。新時期背景下，科學技術發(fā)展迅速，人工智能技術也得到一定優(yōu)化和完善，并且應用范圍越來越廣泛。其中包括智能機器人、圖像識別、文字識別等。而智能制造，則是人工智能在制造行業(yè)應用衍生出的一種技術。主要通過人工與智能機器人有效配合的方式，減少人工工作強度和腦力勞動。智能制造包括兩部分內(nèi)容，分別為智能制造技術和職能制造系統(tǒng)。可以看出，“智能”包含的范圍較廣，涉及到理解、分析、判斷等各種功能。新時期，智能制造已經(jīng)成為制造行業(yè)改革創(chuàng)新的大勢所趨，同時也是企業(yè)強化核心競爭力的主要手段。這也使得世界范圍內(nèi)越來越多專家和學者將研究重點放在智能制造上，為推動智能制造業(yè)發(fā)展奠定良好基礎。

1.2 機械制造現(xiàn)狀

以上提到，我國相對于發(fā)達國家而言，在機械智能制造方面起步較晚，所以智能化水平普遍不高。但值得肯定的是，機械制造業(yè)在我國國民經(jīng)濟建設中發(fā)揮主導作用，可以對信息數(shù)據(jù)進行收集、整理和規(guī)劃。新時期背景下，機械制造業(yè)發(fā)展水平已經(jīng)成為衡量一個國家綜合實力的重要標準。然而，隨著時代不斷進步，我國也逐漸進入社會經(jīng)濟轉(zhuǎn)型期，使得傳統(tǒng)機械制造中存在的問題日益凸顯，具體體現(xiàn)在機械制造集成化水平不高、無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息實時共享等方面，不能滿足新時期國民經(jīng)濟建設需求?；诖?，需要機械制造行業(yè)立足發(fā)展現(xiàn)狀，對傳統(tǒng)機械制造中存在的問題進行分析，對制造技術進行深化改革。同時積極響應國家提出的綠色發(fā)展戰(zhàn)略，引入綠色制造理念，在夯實機械制造技術基礎的同時構建系統(tǒng)化機械制造平臺，全面提高機械產(chǎn)品質(zhì)量，為機械制造行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展奠定基礎。

1.3 智能制造現(xiàn)狀

智能化制造最早起源于20世紀末期的德國，“工業(yè)4.0”計劃就是智能制造的典型代表。所謂“工業(yè)4.0”，實際上就是第四次工業(yè)革命。自該理念提出后，便在世界各國廣泛關注。越來越多國家認識到科學技術融合的重要性，并在機械制造中將網(wǎng)絡空間模擬技術與信息通信技術有機結(jié)合，促進機械制造行業(yè)逐漸向智能化、數(shù)字化、信息化方向發(fā)展。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為一種全球化、開放化網(wǎng)絡系統(tǒng)，能夠?qū)C械、人力以及數(shù)據(jù)信息有效融合，并在此基礎上利用物聯(lián)網(wǎng)技術制造機械產(chǎn)品，促進機械制造產(chǎn)業(yè)快速升級。在智能時代背景下，我國也進一步加大了機械智能制造水平，并提出“中國制造2025戰(zhàn)略”。強調(diào)遵循以人文本、綠色發(fā)展、創(chuàng)新驅(qū)動基本原則，對機械制造行業(yè)進行優(yōu)化改革，全面提高我國機械智能制造水平，盡快實現(xiàn)機械制造強國夢。

2 機械智能制造的特征及重要意義

2.1 機械智能制造特征

機械智能制造相對于傳統(tǒng)機械制造而言，在產(chǎn)品種類、產(chǎn)品功能、產(chǎn)品性能等方面，均逐漸向多元化趨勢發(fā)展。其特征可以歸納為以下幾點：第一，精準度較高。機械智能制造需要依賴于計算機系統(tǒng)，在制造前要準確計算機械產(chǎn)品各項參數(shù)，同時明確制造程序以及制造技術，而后將相關信息錄入計算機軟件系統(tǒng)，按照設置好的流程生產(chǎn)制造，相對于傳統(tǒng)手工機械制造方式而言能夠有效規(guī)避人為誤差，從而提高機械產(chǎn)品精準度。另外，在制造過程中，如果出現(xiàn)問題和隱患，計算機軟件系統(tǒng)會及時發(fā)出報警信號，有利于從業(yè)人員第一時間查找問題原因并調(diào)整，如此既能夠提高機械產(chǎn)品精度，又能夠加快產(chǎn)品生產(chǎn)速度。第二，節(jié)約資源。機械智能制造引入了綠色發(fā)展理念，在保證機械產(chǎn)品質(zhì)量的同時，有效減少了不必要的資源浪費。并且采用三維仿真技術對機械零配件進行檢查，能夠及時判斷零配件之間是否存在彼此干涉問題，有利于提高資源利用率。第三，便捷性特點。機械智能制造采用了現(xiàn)代化化生產(chǎn)手段和設施設備，能夠有效降低人工工作強度，只需準確輸入指令，制造設備就能夠保質(zhì)保量完成機械制造任務。

2.2 機械智能制造重要意義

經(jīng)濟全球化背景下，國家面臨的市場競爭壓力與日俱增，機械制造水平作為衡量一個國家綜合實力的重要指標，其發(fā)展狀況與國民經(jīng)濟建設息息相關。具體來說：第一，上文提到，機械智能制造引入了綠色發(fā)展理念，能夠充分滿足黨中央提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求，在實際制造過程中本著節(jié)能降耗原則，優(yōu)先使用綠色材料，一方面能夠提高機械產(chǎn)品環(huán)保性，另一方面能夠為機械制造行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展奠定良好基礎。第二，機械智能制造控制管理更加靈活。智能化機械制造離不開先進技術和網(wǎng)絡系統(tǒng)的支撐，只需從業(yè)人員準確輸入制造參數(shù)、工藝流程等，就能夠由制造設備自主完成制造任務，并且自動化監(jiān)測制造過程，有利于提高機械制造安全性和時效性。第三，機械智能制造能夠利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術，在用戶需求和供給方之間建立聯(lián)系。同時以消費者需求為核心，實現(xiàn)個性化、定制化機械產(chǎn)品智能制造目標。充分滿足顯示器個性化市場發(fā)展需求。與此同時，機械制造企業(yè)可以在線生產(chǎn)用戶所需的機械制造服務，不僅包括機械產(chǎn)品，也包括產(chǎn)品相關服務，可以充分滿足生產(chǎn)要素合理配置需求。另外，在互聯(lián)網(wǎng)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術基礎上構建機械智能制造模式，能夠降低制造成本，提供人性化產(chǎn)品，滿足消費者需求。

3 新時代背景下機械智能制造技術研究

3.1 對資源進行合理分類

機械智能制造就是利用智能化技術對機械產(chǎn)品進行改革和優(yōu)化，這也說明產(chǎn)品與技術之間存在密切聯(lián)系。具體來說：第一，智能化系統(tǒng)通過識別機械制造參數(shù)和流程，能夠有序完成生產(chǎn)指令，并形成以機械制造為主的資源共享平臺。另外，智能系統(tǒng)中還包括控制識別系統(tǒng)，主要用來儲存機械制造生產(chǎn)鏈，同時按照供應商提出的機械產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)格分析運行狀態(tài)。如果在智能化制造過程中存在問題，那么控制識別系統(tǒng)會及時發(fā)出信號，意味著機械智能制造方案與制造需求不相符，需要從業(yè)人員重新設置生產(chǎn)質(zhì)量。如果未出現(xiàn)信息預警，那么說明運行狀態(tài)良好，可以批量生產(chǎn)機械產(chǎn)品。第二，通過電子信息控制模塊能夠?qū)C械產(chǎn)品質(zhì)量進行準確分析，通過搜集產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，并錄入監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)C械運行速度進行實施監(jiān)督和管理，同時可以模擬機械制造過程，并判斷運行狀態(tài)是否正常。第三，機械智能制造系統(tǒng)在選擇材料過程中，能夠優(yōu)先考慮材料的環(huán)保型和重復使用率。并在保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)周期的情況下對資源進行合理計算、科學分類。

3.2 引入人工智能技術

人工智能技術與機械制造業(yè)融合，創(chuàng)造了機械智能制造新業(yè)態(tài)。隨著科學技術不斷進步，人工智能逐漸向2.0階段發(fā)展，也就是建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎上，構建出一套系統(tǒng)性、完整性智能系統(tǒng)，用以生產(chǎn)機械產(chǎn)品。從機械制造業(yè)長遠發(fā)展角度來看，引入人工智能技術對行業(yè)進行改革升級，能夠?qū)崿F(xiàn)行業(yè)實體經(jīng)濟與先進技術的深度融合目標，這也是行業(yè)發(fā)展的一大亮點。在這一背景下，各種智能服務、智能工廠以及智能裝備應運而生，可以充分滿足機械智能制造自動化發(fā)展需求。當前，我國人工智能機械制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模正在不斷擴大，已經(jīng)超出400億。尤其新時期背景下，科技發(fā)展迅速，人工智能產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，具中國信通院數(shù)據(jù)分析可以看出，從2015年～2018年，我國人工智能機械制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長率為54.6%，站全球平均水平36%左右。并且2018年智能機械制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)超出415億元。其中機械智能制造集成化技術、關鍵技術以及智能制造方案研究發(fā)展勢頭迅猛。結(jié)合我國人工智能新一代發(fā)展戰(zhàn)略研究院最新發(fā)布的《中國新一代人工智能科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計來看，截止到2019年2月，人工智能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)覆蓋了18個產(chǎn)業(yè)，其中機械制造產(chǎn)業(yè)占比最高。

3.3 機械智能制造引入綠色發(fā)展理念

改革開放后，我國高度重視經(jīng)濟建設，雖然在短短幾十年間一躍成為全球第二大經(jīng)濟體，但隨之而來的也有資源能源的嚴重短缺，以及生態(tài)環(huán)境的大規(guī)模污染。在這一背景下，我國為了進一步協(xié)調(diào)好經(jīng)濟與生態(tài)之間的關系，提出綠色發(fā)展戰(zhàn)略需求，為智能機械制造指明了發(fā)展方向。綠色發(fā)展理念的出現(xiàn)，在一定程度上轉(zhuǎn)變了人們的生活方式和工作模式，使得節(jié)能環(huán)保理念融入到社會發(fā)展方方面面。在智能機械制造中，綠色發(fā)展理念主要體現(xiàn)在兩個層面：第一，在機械智能制造過程中，要優(yōu)先使用環(huán)保材料，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，充分考慮材料的重復使用率。第二，在機械產(chǎn)品制造時，要考慮產(chǎn)品本身的回收價值，同時分析產(chǎn)品失去應用價值時，是否會對生態(tài)環(huán)境和人類身體健康造成不良影響，以此來提高機械產(chǎn)品環(huán)保效益。

3.4 采用激光切削技術提高產(chǎn)品精度

激光切削技術常見于機床產(chǎn)品制造中。當前，金屬切削機床在總機床銷售量中占據(jù)一半以上比重。其不僅能夠廣泛應用到船舶、航彈航空以及電力領域，還能夠在新能源、汽車等行業(yè)發(fā)揮作用。我國機械制造業(yè)在經(jīng)歷過2011～2017經(jīng)濟市場動蕩風波后，行業(yè)景氣度不斷下滑，固定資產(chǎn)投資速度停滯不前。導致機床制造量和銷售量嚴重萎縮。一直到2018年，金屬切削機床同比下降24%。激光加工技術作為一種效率較高、精度較高的加工工藝，隨著科技不斷進步，其激光設備也得到了一定優(yōu)化和完善，在一定程度上拓展了激光加工技術的應用范圍。相對于傳統(tǒng)機械制造中的刀具切削技術而言，不僅能夠提高產(chǎn)品制造精度，還能夠加快產(chǎn)品制造效率。

3.5 在機械智能制造中應用3D打印技術

3D打印技術是新時期機械制造行業(yè)逐漸崛起的一種制造技術，其不僅具備炫酷的前沿科技，而且能夠為機械制造業(yè)技術革新提供保障。該技術集合了機械制造批量生產(chǎn)、高效生產(chǎn)、手工生產(chǎn)等多種優(yōu)勢，具有靈活性特點，能夠適用于機械制造各個環(huán)節(jié)，可以有效降低機械產(chǎn)品制造成本，提高制造效率，是機械制造行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。近年來，我國逐漸看清了3D打印行業(yè)的發(fā)展前景，并不斷加大力度發(fā)展3D打印行業(yè)，從2013年～2018年行業(yè)發(fā)展規(guī)模來看，已經(jīng)由最初3.2億美元逐漸上升到23.6億美元。短短五年增長率高達49.1%。

當前，我國在機械制造過程中應用的3D打印核心零部件依然依賴于國外進口，國內(nèi)在自主生產(chǎn)制造方面依然有很大進步空間。尤其新時期，我國汽車、航空航天等領域發(fā)展水平不斷提升，機械零件結(jié)構也日益復雜，并且對性能、精確度提出更高要求，導致傳統(tǒng)金屬切削加工方式不再適用。而3D打印技術相對于傳統(tǒng)制造工藝而言，不僅能夠減少材料使用量，還能夠確保復雜零部件加工一次成型，是機械制造領域近年來極具代表性和顛覆性的制造技術。但是，由于我國3D打印技術應用和研究起步較晚，即便發(fā)展速度較快，但依然存在企業(yè)數(shù)量少、規(guī)模小等問題，使得很多接卸制造中應用的核心部件和新材料依然依賴于國外進口，導致制造關鍵技術受制于人。

4 機械智能制造未來發(fā)展趨勢

我國機械制造行業(yè)相對于發(fā)達國家而言起步較晚，由于技術較為落后，所以迫使國內(nèi)機械制造業(yè)積極尋求各種轉(zhuǎn)型升級措施。只有掌握先進技術，才能夠切實轉(zhuǎn)變機械制造勞動密集型這一產(chǎn)業(yè)特點。上文提到，智能制造已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)機械制造業(yè)改革創(chuàng)新的大勢所趨。其特征主要體現(xiàn)在以下方面：第一，智能制造具備獨立性、自主性特征，同時相互之間不僅能夠相互協(xié)調(diào)，還能夠彼此制約。第二，機械制造系統(tǒng)中，實現(xiàn)人機一體化是智能制造的主要表現(xiàn)。在智能機器與人工勞動相互配合的情況下，人的潛能也會被充分激發(fā)。與此同時，采用虛擬現(xiàn)實技術。第三，機械化制造不僅能夠有效提高機械制造效率和質(zhì)量，還能夠真正解放生產(chǎn)力?，F(xiàn)階段，我國機械制造產(chǎn)業(yè)已經(jīng)將智能制造技術和系統(tǒng)作為行業(yè)發(fā)展的主要方向。

機械智能制造的發(fā)展方向體現(xiàn)在以下幾個方面，其中任意一個方面都涉及到兩個相應的領域。真正意義上的機械智能制造，需要貫穿于機械產(chǎn)品生產(chǎn)、服務去哪過程。具體來說：第一，機械產(chǎn)品生產(chǎn)方式智能化。在生產(chǎn)方式上，采用智能工廠、智能設備，能夠有效提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，從而實現(xiàn)智能生產(chǎn)目標。第二，機械產(chǎn)品智能化主要體現(xiàn)在機械視覺、傳感器、芯片等人工智能領域。與此同時，機械產(chǎn)品的定制化生產(chǎn)，以及產(chǎn)品追溯，將會成為機械制造領域最新的業(yè)態(tài)模式，有利于提高機械制造企業(yè)管理能力。第三，服務智能化。具體體現(xiàn)在機械產(chǎn)品在線監(jiān)測、遠程診斷等服務方面。由此可見，機械智能制造在未來發(fā)展中，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)需要體現(xiàn)在三個方面，即從智能化工程到數(shù)字化工廠，最后發(fā)展為自動化工廠。

在未來發(fā)展進程中，隨著科學技術不斷進步，我國機械智能制造還會逐漸向節(jié)能化、信息化、集成化以及自動化趨勢不斷進步。其中節(jié)能化主要體現(xiàn)在機械產(chǎn)品設計、制造、運輸、包裝、報廢處理等各個環(huán)節(jié)，能夠盡可能減少機械產(chǎn)品對生態(tài)環(huán)境造成的不良影響，同時充分發(fā)揮企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益。信息化主要體現(xiàn)在機械產(chǎn)品生產(chǎn)技術方面，包括傳感器技術、計算機技術、軟件技術等先進技術的應用，有效挺高機械產(chǎn)品性能能和智能化水平。集成化主要體現(xiàn)在接卸產(chǎn)品生產(chǎn)工藝、軟硬件設施、應用技術等方面，可以通過新能源技術、納米技術跨學科高技術集成方式，促進機械產(chǎn)品不斷改革升級。自動化主要體現(xiàn)在機械產(chǎn)品高度適應性等方面，能夠結(jié)合客戶需求完成機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程自動化，同時對制造環(huán)境有較高適應能力，實現(xiàn)制造過程全面優(yōu)化目標。

另外，機械智能制造的全生命周期管理水平也會不斷提高，需要貫穿于機械產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、銷售、應用、維護、報廢處理全方面。面向全生命周期以及所有環(huán)節(jié)對機械智能制造進行管理，是制造企業(yè)改革創(chuàng)新管理模式和方法的大勢所趨，有利于提高智能制造企業(yè)核心競爭力。另外，應用智能制造技術，能夠為機械產(chǎn)品管理和服務模式提供保障，實現(xiàn)智能產(chǎn)品全生命周期管理、服務目標，一方面能夠滿足群眾需求，另一方面能夠激發(fā)企業(yè)活力。例如：陜鼓動力有限公司在機械智能化制造中，提出了集智能化設計、智能制造以及智能服務三位一體的服務理念。并設置了機械智能制造和綠色制造試點。在這一服務理念支撐下，300多臺機械產(chǎn)品以高效率、高質(zhì)量服務完成了檢測診斷工作。這種主動為用戶提供智能服務的方式，不僅提高了用戶滿意度，還強化了機械產(chǎn)品全周期智能制造水平，有利于為企業(yè)轉(zhuǎn)型升級奠定基礎。

5 結(jié)語

綜上所述，科技的飛速發(fā)展，促進機械制造技術更新?lián)Q代速度不斷加快，推動機械制造行業(yè)逐漸向智能化、信息化趨勢發(fā)展。在一定程度上提高了機械產(chǎn)品制造精度和制造效率，同時降低了不必要的材料、資源消耗，節(jié)約了機械制造成本，為機械制造行業(yè)進軍國際市場奠定良好基礎。