机械工程自动化中智能化技术的应用研究

王金鹏

摘 要：机械工程在现代工业发展中占据着十分重要的地位，经过长时间的创新与发展，机械工程自动化水平显著提高，有效促进了工业经济的进步。基于现代机械工程的支持，能够将十分精巧、复杂的机械与机械装置创造出来，为人类社会的发展提供了无限可能。近些年来，随着智能化技术的日趋成熟，在机械工程自动化领域也开始深入、广泛地应用智能化技术，机械工程的自动化、智能化水平得到进一步提高。在未来发展中，要持续拓展机械工程自动化中智能化技术的应用深度与广度，全面发挥智能化技术的优势与作用。

关键词：机械工程;自动化;智能化技术

中图分类号：TH164                                  文献标识码：A                                   文章编号：2096-6903（2022）06-0047-03

0 引言

过去虽然机械工程自动化发展较快，但人脑与神经系统在很大程度上限制到其反应速度与操作精度，依然要由人来操作与控制各种机械。而通过在机械工程自动化中引入智能化技术，这一限制问题得到有效消除，可推动机械工程自动化的进一步发展。机械工程与人工智能和人脑与手的关系类似，区别在于需借助于机械制造生产人工智能的硬件。随着机械工程自动化与人工智能的持续发展，机械工程自动化与智能化技术的结合将会更加紧密，随之推动机械工程自动化与人工智能的高速发展。

1 机械工程与智能化概述

1.1 机械工程

在机械生产实践中，机械工程发挥着十分关键的作用。只有依托各类机械设备，社会规模化生产方可以得到实现。基于机械工程的支持，能够持续扩大机械设备的应用范围，频繁、高效地开展规模化生产活动。其中，机械与控制技术是机械工程的主要内容，对机械开发、维修、使用等各个方面进行了有效覆盖，被广泛应用于产品生产各个环节，显著推动了社会各个领域的发展与进步[1]。通常情况下，可从机械设备、产品与系统研发、生产与使用等方面划分机械工程的组成。

1.2 智能化

随着现代科技的快速发展，逐渐产生了智能化技术，显著拓展了智能化的深度与广度，对社会生产发展起到了突出的推动作用。具体来讲，智能化指的是将人工智能、大数据、物联网以及网络信息等一系列先进技术综合运用过来，促使人的各种需求得到满足。通常可从两个方面进行分析：一方面是在信息与问题处理过程中，对人工智能的理论、方法与技术进行运用。另一方面指的是对人的智能进行模拟，自校正、自协调、自修复等皆为智能化技术的具体应用。以无人驾驶汽车为例，其融合了大数据技术、移动互联网、传感器物联网等多项技术，汽车控制系统能够和人脑一样收集、分析、处理与操作各类信息，促使人们的实际出行需求得到满足。

1.3 机械工程智能化

机械工程智能化指的是在机械设备、系统、机群中应用人工智能技术，促使设备产品的智能化、系统运行的自动化以及管理方式的系统化得到实现。相较于常规机械工程，智能化机械工程具备这些特点：

第一，品质与效率更高。通过将智能化技术应用于机械工程中，可在极大程度上降低生产能耗，产品的生产质量与效率也可得到提高，促使人们对高品质产品的需求得到满足。同时，企业生产成本得到控制，有助于企业经济效益的提高。进入新时期后，人们日趋关注机械工程生产产品的质量与品质，对机械工程发展起到了倒逼作用。只有持续拓展智能化技术的应用深度，消费者的多元化需求方可以得到满足，企业的创新改革速度才能够有效加快。

第二， 四流交汇与四维集成。和传统机械工程相比，智能化机械工程的主要特点是智能化，人、机械、硬件与软件的交流与集成得到实现[2]。通过发挥智能化技术的控制、协调等功能，可促使机械工程行业的智能化、现代化发展得到实现。

第三，节能环保。在机械工程快速发展过程中，虽然人类的物质文明与生活水平得到大幅度提高，但也严重破坏到自然环境，资源消耗与环境污染阻碍到人类社会的可持续发展。面对这种情况，人们日趋关注机械工程的能耗及污染问题。而通过应用智能化技术，能够更加高效地利用各类资源，降低生产过程中的能源消耗及环境污染，节能与环保优势较为显著，有助于推动社会的长远发展。

2 我国机械工程智能化的发展历程

2.1 国外引进

改革开放初期，我国机械工程对国外进口较为依赖。企业工厂在机械设备生产中主要采用进口系统和技术，且需要国外技术人员进行指导下操作与使用机械系统。当时国内一些人员虽然能够对简单的机械工程软件硬件等进行设计，但发达国家垄断着先进的指导技术。

2.2 技术开发

为推动机械工程的发展，我国于1986年推出了863计划，机械工程技术人员依据发达国家的智能化技术二次研发引进的设备主机或主系统，机械设备的生产效率、质量得到显著提升，国内的设计生产需求得到很大程度的满足。

2.3 模仿优化

为提升我国综合竞争力，我国积極研发机械工程智能化技术，企业、高校等投入大量的资源，模仿国外的先进智能技术，将一系列智能产品与系统成功仿制出来。通过研究人机交互界面、控制器等进口设备与技术，成功将智能手机、智能机器人等智能产品、人机交互系统等自主开发出来。

2.4 自主创新

进入新时期后，我国高度重视自主创新，企业、科研机构等深入自主研发与设计机械工程智能技术，且在社会生产领域投放了一系列研发成果，包括智能监控系统、无人驾驶汽车等。通过自主研发与自主创新，显著提升了机械生产的自动化、智能化水平，进一步完善了机械工程智能化知识体系。

3 机械工程自动化中智能化技术的应用

3.1 管理与智能化相结合

过去在机械工程管理过程中，人力需参与到各个管理环节，存在着较高的人力成本，整体管理效率不高，且容易出现各种各样的人为失误，影响到机械工程的管理效果。而通过将智能化技术应用于机械工程管理过程中，借助设备终端即可完成相应的管理操作，这样不但工作效率得到大幅度提高，整体人力成本也得到了降低。

3.2 生产与智能化相结合

传统机械生产由人工进行控制，工作人员要具备较高的技术水平与良好的体力体质，这样方可以顺利实施机械工程生产活动。当持续一段时间的生产操作之后，工作人员将会出现不同程度的疲惫状态，导致失误率明显增加，难以充分保证产品的生产质量。而在机械工程生产环节应用智能化技术，可促使机械自动加工得到顺利实现。在智能化生产过程中，工作人员借助于终端设备、机械臂等即可快速完成产品的生产任务。和传统生产模式相比，不但生产效率得到大幅度提高，精准性也能够显著增强，可以有效控制每一批产品的差异，充分保证产品生产质量。同时，智能化生产不会受到人的精力的影响，工作人员只需设定相应的生产程序，即可持续开展生产活动，这样机械生产效率可以得到显著提升[3]。

3.3 检测与智能化相结合

检测与生产之间存在着十分密切的联系，当完成产品生产后，需依据相关的质量规范进行严格检测，确认没有问题后，方可以向市场中投入。产品检测工作的开展情况，直接影响到产品质量与企业声誉，关系到企业的长远持续发展。如果检测工作没有严格开展，将会向市场中投入不合格的产品，这样将会降低企业的社会信誉与整体效益。而通过将智能化技术应用于检测环节，能够充分保证检测质量，避免产品出现缺陷或问题。以汽车零部件为例，如果零部件存在着质量问题，将会影响到汽车行驶的稳定性与安全性，增大各类安全事故的发生率，威胁到社会民众的生命财产安全。因此，要借助于智能化检测仪器认真检测各类汽车零部件，保证与相应的质量安全标准所符合。

3.4 产品与智能化相结合

产品设计关系到产品的最终性能，通过在设计环节引入智能化技术，可促使产品性能得到优化与创新，有助于人们多元化、个性化需求的满足。近些年来，在生产生产的各个方面与领域开始普及应用智能化技术，增强了人们生产生活的便捷性。为充分满足人们的使用需求，需将智能化技术融入到产品的设计与生产过程中。以手机为例，通过将智能化系统加入进来，手机的功能日趋丰富，显著改变了人们的生活。在购物消费过程中，人们借助于手机即可快速完成支付行为，不需要和以往一样再携带大量的现金，不但民众生活便捷性得到增强，资金安全性也得到了提升。从机械工程角度来讲，智能化元素在产品设计与生产领域具有较大的应用价值。以操作控制为例，基于智能化技术的支持，可以更加简便、高效地完成操作控制任务。例如，通过将电控系统、GPRS以及人工智能等先进技术融入到塔吊设计中，人员在操作时不需要局限于驾驶室内，在地面即可完成塔吊设备的操作任务，这样能够增强塔吊设备操作使用的灵活性，开阔操作人员的整体视野，有效规避各类安全隐患。随着智能化技术的逐渐成熟以及应用深度的拓展，人们在家中甚至即可远程操作设备，这样不良天气因素的影响也可得到规避。

3.5 故障诊断与智能化相结合

通过在故障诊断领域运用智能化技术，可促使故障诊断效率得到大幅度提高，更加高效地排查与解决故障问题。过去主要利用人工手动操作的方式排查与诊断故障，不但不具备较高的诊断效率，还容易有一定的安全隐患出现于故障诊断过程中，导致操作人员的人身安全受到威胁。同时，人工故障诊断方式对人员的主观经验与水平提出了较高的要求，容易受到主观因素的不利影响。而通过将智能化故障诊断方式应用过来，上述问题能够得到有效规避，促使机械故障问题得到快速消除与解决。和传统人工故障诊断方式相比，智能化故障诊断的便捷性较强，人员不需要于危险区域开展排查工作，有助于保证故障诊断人员的人身安全[4]。例如，部分零件于高温环境中生产制造，如果在制造过程中出现异常或故障，要想顺利排查和解决故障，人们就需要进入到高温环境中，这样不但故障排查效率得不到保证，人员的操作安全也会受到威胁。而基于智能化技术的支持，如果有异常或故障出现，只需将检测程序加入进来，系统即可自动检测与诊断故障，向人们快速反馈故障发生部位、发生原因等，有助于故障诊断效率的提高。此外，部分故障具有较强的隐蔽性，处于狭小的空间，限制到人工诊断方式的应用。面对这种情况，可将智能化技术为基础的小机器人应用过来，由小机器人于狭小区域内查找设备故障，這样能够更加便捷、高效地诊断设备故障问题。

3.6 人员与智能化相结合

智能化技术虽然能够模拟人的大脑，但依然离不开人的操作与控制。机械工程人员只有具备较高的技术素养与能力水平，方可以将智能化技术更加深入地应用于机械工程中，切实体现智能化技术的优势和作用。因此，要将智能化知识教育、培训活动等全方位地开展起来，不断提高人员的专业水平，熟练掌握智能化技术的应用要点与注意事项，深度融合“人”与“智能化”。

4 机械工程智能化的发展趋势

为更加有效地结合智能化技术与机械工程自动化，需对机械工程智能化的发展趋势进行深入了解，以便在机械工程自动化中更好地应用智能化技术。

4.1 性能发展趋势

从领域角度来讲，高效化、柔性化以及实时智能化是机械工程的主要发展趋势。通过将高科技应用于智能化机械工程中，可更加高速、高精度地完成生产任务。依托智能化技术构建控制管理系统，则可结合场景、生产条件以及生产需求的差异，动态开展调整工作，促使企业生产需求得到满足。此外，利用智能化系统有效控制生产机床，多道工序能够同时完成，复合加工得到顺利实现，有助于生产效率的提高。

4.2 功能发展趋势

一般来讲，可从这些方面分析智能化机械工程的功能发展趋势：第一，用户界面改良。通过将虚拟现实、计算可视化等一系列先进技术应用过来，能够有效改良用户界面，降低人员的操作控制能力。第二，计算可视化。基于智能化系统的支持，科学计算可视化得到实现，有助于产品生产质量的提高以及产品生产周期的缩短。第三，插补和补偿方式多样化。通过将智能化技术应用于机械工程中，能够有效拓展插补图形的选择空间。同时，基于编程语言的支持，产品设计的人性化可以得到提升[5]。

5 结语

综上所述，智能化技术在机械工程的生产、设计以及故障诊断等各个领域得到深度应用，显著促进了机械工程行业的整体发展。为进一步凸显智能化技术的优势，相关人员要持续深化对智能化技术的研究工作，结合机械工程的实际特点与需求，更加全面、深入地应用智能化技术。

参考文献

[1] 赵一潇.机械工程自动化中智能化技术的应用[J].湖北农机化，2021（4）：44-45.

[2] 董志强.新时期下智能化技术在机械工程自动化中的应用研究[J].湖北农机化，2020（2）：90.

[3] 王德占.探究智能化技术在农业机械工程自动化中的应用[J].农业工程技术，2020（27）：54.

[4] 杜鹏.智能化技术在机械工程自动化中的应用研究[J].中国设备工程，2021（21）：32-34.

[5] 于海鹏.智能化技术在机械工程自动化中的应用探讨[J].黑龙江科学，2021（22）：112-113.