人工智能技术在机械设计制造及其自动化中的实践应用

人工智能技术在机械设计制造及其自动化中的实践应用

赵建琦

天津达祥精密工业有限公司 天津 301700

摘要:人工智能技术作为最具代表性和潜力的现代技术，利用计算机的信息处理优势，可以为机械设计制造提供多种类型的解决方案。例如在保证设计合理性、生产效率、生产质量控制等方面，自动化与人工智能技术的应用已经让行业看到人工智能技术的应用潜力。因此，在机械设计制造行业的发展过程中，应当深入开展人工智能技术的应用研究，为我国机械设计制造行业的升级转型打下良好的基础。

关键词：人工智能技术；机械设计制造；自动化应用

引言

我国信息化科学水平的快速提升，推动了我国工业机械制造产业的迅速发展，导致人们对工业生产中机械设计制造及其自动化技术的提出了更高的要求。与传统的机械设计制造及其自动化技术相比，基于新时代人工智能技术的机械设计制造技术打破了现阶段我国工业生产的固有模式，更新优化了机械设计制造方式，助力工业生产产业的升级，同时有效提高了机械设计制造及其自动化的信息化建设水平。因此，作为我国重要经济支撑产业之一的工业生产制造，必须加强智能化、自动化建设的改革与创新。

1.人工智能概述

人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。作为计算机学科的分支之一，其在20世纪70年代被称为世界三大尖端技术之一（能源技术、人工智能、空间技术）。在21世纪，同样数据三大尖端技术之一（人工智能、基因工程、纳米科技），人工智能以理解智能实质为导向，试图生产出与人类智能相似的智能机器，人工智能领域研究方向包括图像识别、机器人研发等，自人工智能出现以来，随着理论与技术的完善，其应用领域持续拓展，是未来发展的趋势之一，有望成为人类智慧的“集合”。（2）现阶段，我国机械设计与工业生产的过程中，人工智能技术主要应用在数字化、智能化控制和机器仪表控制等方面。人工智能设备依托于信息化技术与计算机技术，有效提升机械设计制造业的生产效率，节省了人力物力的同时，降低了企业综合投入的成本。相较于传统的机械设计生产过程，依托于人工智能进行的机械设计制造只需要设置好精准的数值，即可对实际生产过程与机械设计进行控制，解决以往传统机械设计制造中运算缺乏准确度的问题。

2.机械设计制造及其自动化技术在智能制造领域的作用

自动化技术的应用，特别是在生产线自动化升级和改进方面，显著提高了生产精准度和效率，大幅减少了人为错误，并增强了生产流程的稳定性和灵活性。机械设计与自动化领域的持续创新推动了智能化产品设计和定制化服务的快速增长。利用先进的数据分析和机器学习技术，产品能够迅速而精准地响应消费者需求。通过实时监控和优化生产过程，确保了制造流程的稳定性和透明度。结合实时数据分析，实现了制造流程的高效管理和产品质量的精确控制，从而为企业提供了强大的竞争优势。

3.人工智能技术在机械设计制造及其自动化中的实践应用

3.1智能化生产线设计与优化

机械设计制造及其自动化技术在智能制造领域的应用，主要体现在智能生产线的设计与优化上。这一过程追求高效率、高质量和低成本的生产模式。通过整合先进的自动化和信息技术，智能生产线实现了设备间的协同工作和生产流程的智能化管理。这不仅显著提高了生产效率和产品质量，还降低了成本和能源消耗。利用计算机集成制造系统（CIMS）和数字孪生技术，可以在生产线的规划阶段进行模拟和评估，从而优化生产流程和布局。以汽车制造为例，采纳先进的机器人自动化装配技术已成功提高了制造效率并缩短了产品上市时间。同时，通过尖端的感应器和物联网技术，生产线能够实时监控生产情况和环境变化，并通过数据分析调整生产参数，实现能耗和成本的降低。这种智能生产线的灵活性使其能够根据实时数据和市场需求迅速调整生产计划和资源分配。

3.2产品智能化与人工智能化

通过将人工智能技术融入机器制造过程中，企业可以开发出具有智能化特点的产品，为用户提供全新的体验。智能产品不仅能够提供更高水平的功能和性能，还能与人进行互动、理解和响应用户需求。通过安装各种传感器，如温度传感器、压力传感器等，智能工程产品能够实时感知和监测外部环境的变化，并根据这些信号做出相应的反应。这样，产品可以更好地满足用户的需求，并提供更加个性化的服务。通过将机器学习、数据分析等人工智能技术应用于机械工程中，可以提高生产效率、减小生产成本、优化产品设计，并改善整个制造过程的质量控制。这些技术的应用不仅可以提升机械工程的水平，还能够推动整个行业的创新和发展。当机械设备在发生故障时，智能系统便能及时响应并提供解决方案，让工作人员能够快速采取解决措施，并保证施工的安全性和可靠性。

3.3故障诊断

基于人工智能技术的设备故障诊断系统是一项综合性的新兴技术，经过长久的发展，目前常用的诊断技术包括振动诊断、温度监测与无损检测探伤等，其中振动诊断技术在设备运行检测中应用最广，技术理论研究基础最为雄厚。故障诊断系统的运行原理主要通过利用人工智能技术，实现人机交互，智能诊断。通过传感器对设备的运行状态进行实时监测，并采集设备的运行数据，以设备参考图谱为基础，对数据进行分析处理，识别设备的运行状态，若设备运行状态出现异常，则对其展开故障诊断，根据诊断结果，作出巡回检测或监护运行或停机检查的决策，完成机械设备的检修与故障预防。在设备故障诊断中应用人工智能技术，实现了设备故障“早发现、早识别、早处理、早预防”的目标，完成了设备故障智能检测系统的应用性能，降低了设备维护成本。

3.4智能安全管理

在智能安全管理的过程中，相比传统的管理模式，人工智能的介入提升了安全管理的可靠水平。基于已有的自动监控功能，进一步运用人工智能技术可以实现对工人行为、机械行为的准确识别，分析在运行过程中存在的不安全行为，对于可能导致伤害的情况进行及时预防，从而避免相关问题的产生。例如在大量采用机器人的生产环境中，自助导航机械设备可以使用激光雷达、摄像头和导航算法，全面识别生产环境中的各种障碍物，并通过人工智能算法的控制对其运行过程中的碰撞情况进行预测，从而提升导航设备运行的可靠性。同时，随着智能穿戴设备技术的发展，在机械制造的过程中，人工智能技术也能够通过智能穿戴设备，实现对生产过程的全方面监控和提醒，并通过VR和AR技术进一步发挥其在智能安全管理中的作用，为机械制造的安全管理提供可靠的保障。

结束语

将数字化和智能化技术引入机械设计制造行业，既是时代发展潮流推动下的必然走向，更是行业内部各公司维持自身竞争力的重要措施，基于对数字化和智能化技术的合理使用，既可以解决传统制造模式下的缺陷问题，还可以大幅提升产品生产效率和质量水平，能带来极大的经济、社会效益。

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