任靜鋒

（略陽縣天津職業(yè)技術(shù)教育中心學(xué)校 陜西 略陽 724300）

0 引言

電子信息技術(shù)是工業(yè)智能化和自動(dòng)化發(fā)展的重要基礎(chǔ)，21 世紀(jì)如何通過電子信息技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造工業(yè)發(fā)展，無疑是現(xiàn)代制造行業(yè)的競爭焦點(diǎn)和出路。 隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展變革，計(jì)算機(jī)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日漸普及，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)各個(gè)方面都發(fā)生了顯著變化，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工業(yè)也是受益行業(yè)之一，縱觀工業(yè)發(fā)展史，現(xiàn)代電子信息技術(shù)的形成經(jīng)歷了漫長的發(fā)展歷史［1］。 在此背景下，傳統(tǒng)機(jī)械市場發(fā)展形勢已無法滿足現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品多元化發(fā)展需求，迫使大多數(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)制造商開始重視電子信息技術(shù)的應(yīng)用。 基于此，本文立足于工業(yè)智能化時(shí)代針對(duì)電子信息技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用展開研究論述，以期促進(jìn)電子信息技術(shù)與人工智能融合，使電子信息技術(shù)的優(yōu)勢能得到最大化體現(xiàn)，極大地提高我國工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和效率，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和人們的生活質(zhì)量。

1 工業(yè)智能化時(shí)代電子信息技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 集成化與微型化發(fā)展

電子信息技術(shù)是一種復(fù)合型自動(dòng)化控制技術(shù)，在工業(yè)制造過程中，電子信息技術(shù)集電氣傳動(dòng)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制和精密測算、機(jī)械制造等高新技術(shù)為一體，通過一種前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（convolutional neural network，CNN）現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)，借助計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同機(jī)械設(shè)計(jì)制造電子信息系統(tǒng)的有機(jī)控制［2］。 在整個(gè)CNN 現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)中，主要包含輸入、輸出和CNC 技術(shù)裝置、速度控制單元、軟件控制單元模塊等，其中，計(jì)算機(jī)納米控制器（computer nano controller，CNC）裝置作為一種專用的特殊化電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠在機(jī)械設(shè)計(jì)加工制造過程中，將電子信息的各種加工參數(shù)輸入到專用電子計(jì)算機(jī)硬件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，通過軟件的操作運(yùn)行，電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)程序處理，然后再將集成處理后的各種信息輸出到CNC 現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)的各個(gè)驅(qū)動(dòng)電路中，通過對(duì)各個(gè)模塊的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)加工制造全流程進(jìn)行集成化與微型化、精準(zhǔn)化與自動(dòng)化監(jiān)督管理［3］。 圖1 為CNN 現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)。

圖1 CNN 現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)

1.2 快捷化與高效化發(fā)展

機(jī)械設(shè)計(jì)制造中電子信息技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)施對(duì)控制精度要求較高。 因此，某些連續(xù)切削的CNC 機(jī)床，為了保障每個(gè)切削過程都具有很高的精度，需要通過插補(bǔ)功能電子信息技術(shù)元件，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造精度。 常見的電子信息系統(tǒng)大多采用軟件與硬件相結(jié)合方式，通過插補(bǔ)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)電子信息技術(shù)裝備進(jìn)行快捷化與高效化精準(zhǔn)控制，同時(shí)在實(shí)際操作過程中消除和減少CPU 速度及插補(bǔ)算法的影響［4］。 對(duì)此，為了提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造精度、效率和自動(dòng)化控制程度，要求相關(guān)企業(yè)引入先進(jìn)的電子信息技術(shù)裝備，采用多種不同的關(guān)鍵技術(shù)方式提高電子信息技術(shù)應(yīng)用精度。

1.3 數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

電子信息技術(shù)是數(shù)控技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)的核心，基于數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展優(yōu)勢和特點(diǎn)，逐步取代了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的微處理器控制方式，通過配置現(xiàn)代配套的電子與電力技術(shù)，能夠有效解決機(jī)械設(shè)計(jì)加工或制造控制過程中的零點(diǎn)漂移或溫度漂移等技術(shù)問題，從而為現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的數(shù)字化發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)［5］。 而機(jī)械設(shè)計(jì)與加工過程中的電子信息技術(shù)包含精密機(jī)械設(shè)計(jì)與精密機(jī)械加工數(shù)字化控制兩項(xiàng)技術(shù)實(shí)施流程。 雖然智能化技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械加工設(shè)計(jì)制造以及電子信息技術(shù)應(yīng)用中發(fā)揮著巨大作用，但輔助技術(shù)方式目前還不能完全取代傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)加工或制造中的相關(guān)技術(shù)工種。 因此，通過精密機(jī)械設(shè)計(jì)與加工技術(shù)，研究人員能夠在一套電子信息技術(shù)系統(tǒng)中完成對(duì)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與機(jī)械本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與精密加工，從而可以大幅提升整個(gè)電子信息模塊的設(shè)計(jì)加工精度和精密化水平。 為能夠第一時(shí)間獲取產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，引入視頻監(jiān)控能夠促進(jìn)數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化的快速發(fā)展。 圖2 為數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下視頻監(jiān)控的四個(gè)發(fā)展方向。

圖2 數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下視頻監(jiān)控發(fā)展方向

1.4 智能化與自動(dòng)化發(fā)展

基于先進(jìn)的電子信息技術(shù)方式和技術(shù)裝備，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中，電子信息技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用與體現(xiàn)，與當(dāng)今人們的日常生活緊密相關(guān)，主要包括工業(yè)化生產(chǎn)、汽車工業(yè)和機(jī)械設(shè)備行業(yè)以及煤礦機(jī)械行業(yè)等。智能化精密檢測與傳感技術(shù)是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)加工制造中電子信息技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，一方面能夠起到補(bǔ)償控制精度的作用，另一方面，還可基于智能化與自動(dòng)化發(fā)展優(yōu)勢和特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)加工控制自動(dòng)化，該技術(shù)的關(guān)鍵元件是數(shù)字傳感器，在具體實(shí)施和應(yīng)用中，能夠通過數(shù)字傳感裝置快速獲取相關(guān)電子信息技術(shù)精準(zhǔn)化控制信息，并能夠在各種惡劣的外部環(huán)境下借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控過程智能化［6］。

2 工業(yè)智能化時(shí)代電子信息技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 與工業(yè)化設(shè)計(jì)與加工制造緊密結(jié)合，釋放傳統(tǒng)勞動(dòng)力

隨著科學(xué)技術(shù)應(yīng)用越來越深入，現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)備通常都要求能夠在惡劣工作環(huán)境或生產(chǎn)線中生產(chǎn)，例如在工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域進(jìn)行電子信息技術(shù)加工時(shí)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的控制單元，指揮相關(guān)機(jī)械手按照指定的程序指令進(jìn)行系統(tǒng)化操作，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制下，還能夠?qū)⑾嚓P(guān)信息指令發(fā)送給驅(qū)動(dòng)單元模塊，完成系列的信息傳輸工作后，基于電子信息技術(shù)就能夠?qū)I(yè)化生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測控制，一旦發(fā)現(xiàn)運(yùn)行操作失誤或誤動(dòng)作，系統(tǒng)能夠通過實(shí)時(shí)信息傳感器進(jìn)行信息反饋，由此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制單元及時(shí)采取相關(guān)保護(hù)措施，通過伺服系統(tǒng)與機(jī)械元件保護(hù)工業(yè)生產(chǎn)流程相關(guān)元件。 因此，采用電子信息技術(shù)進(jìn)行工業(yè)化設(shè)計(jì)與加工制造，不僅釋放了傳統(tǒng)勞動(dòng)力，而且提高了工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和安全化性能，大幅提升了工作效率［7］。

2.2 與光電技術(shù)有機(jī)整合，滿足工業(yè)自動(dòng)化與精密化控制需求

現(xiàn)代制造業(yè)越來越發(fā)達(dá)，人們對(duì)于工業(yè)智能化和自動(dòng)化需求也越來越普遍，不僅表現(xiàn)在工業(yè)產(chǎn)品的環(huán)保、性能等綜合層面，而且還體現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)加工數(shù)量上。 所以，在工業(yè)智能制造領(lǐng)域，針對(duì)相關(guān)復(fù)雜、關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與加工，需要通過電子信息技術(shù)來完成，尤其對(duì)于現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中的很多關(guān)鍵零配件而言，精密化要求較高。因此，通過電子信息技術(shù)與光電技術(shù)有機(jī)整合進(jìn)行精密優(yōu)化，能夠采用柔性生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品零部件進(jìn)行高效率生產(chǎn)與強(qiáng)柔性化生產(chǎn)，從而有效滿足現(xiàn)代工業(yè)智能制造領(lǐng)域的自動(dòng)化與精密化生產(chǎn)、控制需求［8］。 表1 所示為微波光子技術(shù)在電子信息系統(tǒng)中的應(yīng)用性能參數(shù)：

表1 傳統(tǒng)微波技術(shù)和微波光子系統(tǒng)性能參數(shù)對(duì)比

2.3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造、機(jī)械設(shè)備等行業(yè)融合，加快CPU處理器多核改進(jìn)

機(jī)械設(shè)備是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造加工行業(yè)的基礎(chǔ)，通過電子信息技術(shù)，能夠有效為機(jī)械設(shè)備行業(yè)的相關(guān)機(jī)床加工提供精準(zhǔn)的控制指令，并通過對(duì)數(shù)控機(jī)床加工過程中的相關(guān)工藝信息、各類零件信息和幾何信息等進(jìn)行數(shù)字化處理，采用代碼方式實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備行業(yè)加工過程進(jìn)行機(jī)電一體化控制管理［10］。 在機(jī)械設(shè)備行業(yè)，常見的電子信息技術(shù)控制過程包含“準(zhǔn)備——程序調(diào)試——信息加工——電子控制——檢測結(jié)果”幾個(gè)環(huán)節(jié)，在整個(gè)加工過程中，通過對(duì)CPU 處理器進(jìn)行多核改進(jìn)，基于電子信息技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，能夠在改變加工零件形態(tài)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行高精度、自動(dòng)化和高效率加工操作，而無須傳統(tǒng)復(fù)雜的操作控制流程，只需要將相關(guān)代碼程序輸入系統(tǒng)即可［9］。 因此，基于電子信息技術(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備加工，大大簡化了加工流程，還可提高機(jī)械設(shè)備優(yōu)化可控力，按照?qǐng)D紙要求加工精準(zhǔn)化的工業(yè)設(shè)備零件。 零部件加工之后，再對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化組合，達(dá)到功能實(shí)現(xiàn)的目的。 例如圖3 是現(xiàn)代化電子信息工程應(yīng)用中關(guān)于門禁控制的流程圖。

圖3 現(xiàn)代化電子信息控制

2.4 應(yīng)用于綠色化與環(huán)?；V業(yè)領(lǐng)域

在綠色工業(yè)化時(shí)代，傳統(tǒng)技術(shù)難以對(duì)煤礦機(jī)械焊件進(jìn)行下料操作，而通過現(xiàn)代電子信息技術(shù)取代傳統(tǒng)仿型法，只需借助一種龍骨板程序，就能夠針對(duì)采煤機(jī)葉片和滾筒進(jìn)行下料操作。 在此過程中，電子信息技術(shù)能夠充分發(fā)揮切割優(yōu)勢，通過自動(dòng)化控制，可加快切割速度，提高切割質(zhì)量。 如今，電子技術(shù)逐漸達(dá)到了納米級(jí)水平，利用該技術(shù)可直接將煤礦機(jī)械零件焊接坡口切掉，通過安裝切縫補(bǔ)償裝置，就可基于自動(dòng)調(diào)節(jié)的電子信息技術(shù)，結(jié)合數(shù)控機(jī)床銑刀半徑補(bǔ)償原理，針對(duì)煤礦機(jī)械切縫補(bǔ)償進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，更加精準(zhǔn)地控制煤礦機(jī)械毛坯件加工過程。

2.5 與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信多元化融合

電子信息技術(shù)從早期的封閉式電子系統(tǒng)到計(jì)算機(jī)精密信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它的發(fā)展及應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，除了在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造行業(yè)及礦業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用之外，隨著我國航天和航空事業(yè)快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信多元化融合趨勢將會(huì)越來越明顯，如今電子信息技術(shù)逐漸朝著更加智能化、精密化和自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)型發(fā)展，比如航空工業(yè)方面的大部分零部件均為薄壁材料或薄筋材料，在加工切割過程中，通常需要采用精密化和數(shù)字化的電子信息技術(shù)針對(duì)鋁合金材料進(jìn)行加工，而目前該技術(shù)在航天和航空工業(yè)方面的應(yīng)用依然存在局限性，如切削速度和切削力控制精度依然需要不斷提升和改進(jìn)。 但不可否認(rèn)的是，電子信息技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中具有無可比擬的優(yōu)勢，在未來很長一段時(shí)期內(nèi)將會(huì)不斷提高電子信息技術(shù)的三高水平（高速度、高精度和高柔性），進(jìn)一步改進(jìn)電子信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)，從而大大提高電子信息技術(shù)自動(dòng)控制與數(shù)據(jù)信息處理能力。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著工業(yè)智能化時(shí)代來臨，傳統(tǒng)的機(jī)械制造工業(yè)也在逐漸由原來的制造向智造轉(zhuǎn)型，在此過程中，電子信息技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中得到廣泛應(yīng)用，并取得巨大成效。 鑒于機(jī)械設(shè)計(jì)制造中電子信息技術(shù)發(fā)揮著巨大作用，應(yīng)更加重視并關(guān)注該技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)及發(fā)展趨勢，以充分利用電子信息技術(shù)的優(yōu)越性。 提升機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造質(zhì)量、功能、效率和安全性，不僅是機(jī)械設(shè)計(jì)制造工業(yè)發(fā)展的必由之路，也是未來電子信息技術(shù)衍生發(fā)展的根基。