賈瑞寬 王玉良

1.山東碩誠機(jī)械有限公司 山東 臨沂 276000；2.山東臨工工程機(jī)械有限公司 山東 臨沂 276000

1 機(jī)械設(shè)備智能化設(shè)計策略

1.1 改進(jìn)機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)

部分智能化機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)使用功能單一，制造成本與使用成本較高。因此，在智能化機(jī)械設(shè)備設(shè)計階段，設(shè)計人員需要從兩方面著手。一方面，對機(jī)械設(shè)備使用用途與各部位使用情況進(jìn)行綜合分析，保留利用率較高部位，對剩余結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行裁撤或是修改完善。另一方面，使用全新材料以替代原有材料，如配置智能元器件與傳感元件等，這將起到完善機(jī)械設(shè)備使用功能的作用。

1.2 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

在老舊型號機(jī)械設(shè)備使用期間，受到技術(shù)限制，需要采取人工操控方式，手工記錄機(jī)械設(shè)備實時運行參數(shù)，采取目視檢查法判斷設(shè)備運行工況。在這一運行模式中，設(shè)備所產(chǎn)生信息數(shù)據(jù)存在滯后性，不利于設(shè)備控制與維護(hù)檢修工作的開展，且企業(yè)需要投入大量人力資源組織開展設(shè)備現(xiàn)場巡查與參數(shù)記錄等工作。因此，在智能化機(jī)械設(shè)備設(shè)計環(huán)節(jié)，為有效解決這一問題，應(yīng)靈活運用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，以突破空間與時間限制，依托信息化系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)，實時將機(jī)械設(shè)備現(xiàn)場信號傳輸至控制系統(tǒng)，幫助管理人員掌握機(jī)械設(shè)備實時運行狀況。同時，在機(jī)械設(shè)備中增設(shè)數(shù)據(jù)采集與處理模塊，在無人工干預(yù)條件下，基于程序運行準(zhǔn)則，自動對設(shè)備實時運行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行運算處理，將數(shù)據(jù)處理結(jié)果反饋至控制系統(tǒng)，這將有效減小操作人員的實際工作量[1]。

1.3 應(yīng)用傳感技術(shù)

在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備實際使用期間，暴露出設(shè)備運行僵化問題，在外部環(huán)境發(fā)生變化時，難以在短時間內(nèi)調(diào)整機(jī)械設(shè)備運行狀態(tài)及負(fù)荷，不但造成了電力能源的浪費，在問題嚴(yán)重時，還容易出現(xiàn)設(shè)備運行故障。針對于此，在智能化機(jī)械設(shè)備設(shè)計階段，可選擇應(yīng)用傳感技術(shù)，在機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)中增設(shè)傳感元件，在設(shè)備運行期間，持續(xù)對周邊環(huán)境情況進(jìn)行感知，基于所獲取感知信息來判斷外部環(huán)境情況，并判斷機(jī)械設(shè)備運行狀態(tài)，如基于感知模塊持續(xù)對機(jī)械臂運行軌跡進(jìn)行監(jiān)控，如果機(jī)械臂實際運行軌跡與預(yù)期不符，則表明機(jī)械設(shè)備處于異常運行狀態(tài)。同時，還需要賦予機(jī)械設(shè)備自動控制功能，將傳感信息為主要依據(jù)，準(zhǔn)確判斷外部環(huán)境情況與設(shè)備運行狀態(tài)，在必要情況下，控制系統(tǒng)將自動對機(jī)械設(shè)備運行模式進(jìn)行調(diào)整，如自動校正與自動定位，消除機(jī)械臂等部件的偏移量，恢復(fù)機(jī)械設(shè)備正常運行狀態(tài)。

1.4 構(gòu)建自診斷系統(tǒng)

目前來看，多數(shù)型號機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)精密復(fù)雜，且生產(chǎn)環(huán)境條件影響，在設(shè)備長時間運行過程中，受到環(huán)境與自身老化震動因素影響，容易產(chǎn)生運行故障，對設(shè)備運行狀態(tài)造成影響。同時，需要操作人員前往現(xiàn)場開展設(shè)備檢修工作，及時恢復(fù)設(shè)備正常運行狀態(tài)。而在機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障與檢修工作期間存在時間差，在這一階段內(nèi)的生產(chǎn)效率將出現(xiàn)明顯波動，對企業(yè)造成一定難度經(jīng)濟(jì)損失。

因此，在智能化機(jī)械設(shè)備設(shè)計階段，為縮減甚至消除這一時間差，避免企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益下降，應(yīng)在智能化機(jī)械設(shè)備中構(gòu)建自診斷系統(tǒng)，設(shè)置若干數(shù)量自檢信號。在機(jī)械設(shè)備運行期間，自診斷系統(tǒng)將持續(xù)對設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測到異常狀態(tài)時，發(fā)出故障信號，自動開展設(shè)備故障診斷工作，將診斷結(jié)果為依據(jù)，執(zhí)行相應(yīng)控制措施，如切斷故障設(shè)備與其他設(shè)備的連接，快速恢復(fù)機(jī)械設(shè)備正常運行狀態(tài)，并減小設(shè)備故障所造成損失。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計

機(jī)械設(shè)備過程中受到生產(chǎn)工藝限制，需要配置不同型號的智能化機(jī)械設(shè)備，并將設(shè)備接入控制系統(tǒng)中。如果所配置智能化機(jī)械設(shè)備的兼容性較差，將會影響到設(shè)備控制效果與生產(chǎn)效率。同時，從機(jī)械設(shè)備檢修層面來看，在機(jī)械設(shè)備運行期間出現(xiàn)故障問題后，如果配置非標(biāo)智能化機(jī)械設(shè)備，需要企業(yè)配置特定型號尺寸的配備配件，加之缺乏這類非標(biāo)設(shè)備的檢修經(jīng)驗，不利于設(shè)備檢修工作的開展。

因此，在保證機(jī)械設(shè)備滿足實際使用需求與條件允許前提下，設(shè)計人員盡可量使用標(biāo)準(zhǔn)化零部件，遵循相關(guān)設(shè)計規(guī)范，以提高智能化機(jī)械設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化與兼容性。而標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的本質(zhì)在于，具備共同視同和重復(fù)使用特點。例如，企業(yè)配置標(biāo)準(zhǔn)型號的備品備件，在各類機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)運行故障后，都可以直接從備品備件庫中領(lǐng)取所需備品，對設(shè)備破損部件進(jìn)行直接更換，即可解決故障問題，恢復(fù)設(shè)備正常運行狀態(tài)[2]。

2 智能化機(jī)械設(shè)備發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，根據(jù)智能化機(jī)械設(shè)備應(yīng)用情況來看，多數(shù)企業(yè)秉持整體化設(shè)計理念，機(jī)械設(shè)備運行系統(tǒng)與各項使用功能之間保持密切聯(lián)系。這不但加大了機(jī)械設(shè)備的設(shè)計難度，同時，在出現(xiàn)設(shè)備運行故障后，容易導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備陷入運行癱瘓，造成嚴(yán)重?fù)p失，設(shè)備運行穩(wěn)定性較差。因此，應(yīng)推動智能化機(jī)械設(shè)備的模塊化設(shè)計發(fā)展，基于使用需求，將機(jī)械設(shè)備運行機(jī)制劃分為若干模塊，如故障診斷模塊、傳感模塊、自動控制模塊等，分別開展各模塊設(shè)計工作，再對多套設(shè)計方案進(jìn)行整合處理，以此降低設(shè)計難度，縮減工作量。同時，機(jī)械設(shè)備各功能模塊處于獨立運行狀態(tài)，相互之間互不統(tǒng)屬，在任意模塊出現(xiàn)運行故障后，并不會對其他功能模塊與機(jī)械設(shè)備運行狀態(tài)造成明顯影響，以此保證機(jī)械設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。從設(shè)備維修層面來看，在基于模塊化理念設(shè)計的機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)運行故障后，維修人員僅需對機(jī)械設(shè)備故障模塊進(jìn)行更換或維修，即可解決故障問題，恢復(fù)設(shè)備正常運行，對機(jī)械設(shè)備實際運行效率的提升有著重要意義[3]。

3 結(jié)束語

綜上所述，在全新時代背景下，為切實滿足生產(chǎn)需求，解決機(jī)械設(shè)備使用期間面臨的難題，企業(yè)必須加大智能化機(jī)械設(shè)備的設(shè)計力度，積極落實科學(xué)設(shè)計策略，樹立一體化與模塊化設(shè)計理念，更好地推進(jìn)機(jī)械設(shè)備與智能化的融合。