徐大帥

人工智能技術(shù)是信息化時代的寵兒，也是全新的產(chǎn)物，在其發(fā)展的過程中，人工智能技術(shù)已經(jīng)在多個 領(lǐng)域取得了不錯的實(shí)踐成果，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域也得 到了廣泛應(yīng)用。有了人工智能技術(shù)的支持，機(jī)械設(shè)計(jì)制 造行業(yè)能夠進(jìn)一步縮減成本，尤其是降低勞動成本，同 時也減輕了相關(guān)人員的工作壓力，還有利于全面提高機(jī) 械制造和設(shè)計(jì)效率，在質(zhì)量上也得到了全面的保障。由 此可見人工智能技術(shù)的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)模式 和方法，也逐漸擴(kuò)大了其經(jīng)營規(guī)模，因此人工智能的運(yùn) 用有利于為機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域提供更大的動能。

人工智能技術(shù)屬于全新領(lǐng)域的全新科技，它指 的是專業(yè)科技人員采用相對應(yīng)的理論和方法對產(chǎn)品進(jìn)行開 拓和研發(fā)，研發(fā)的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括人工智能的模擬、延伸 等內(nèi)容。人工智能也可以并入計(jì)算機(jī)領(lǐng)域之中，在設(shè)計(jì) 理念上，人工智能著重于解決圖像語言識別、專家系統(tǒng) 控制等問題，在出廠之前一般需要測試人工智能的反應(yīng) ，人工智能通過對人體大腦和行為軌跡的模擬幫助人類 解決實(shí)際問題。

目前人工智能技術(shù)還在不斷的創(chuàng)新和研究之中 ，其運(yùn)用的范圍也在不斷擴(kuò)大。智能化技術(shù)在計(jì)算機(jī)和 大數(shù)據(jù)的支持之下形成了自成體系和規(guī)模的一種技術(shù)分 支，相同的技術(shù)分支還包括無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、仿真模 擬技術(shù)、智能控制技術(shù)。同時人工智能技術(shù)還涉及不同 學(xué)科和領(lǐng)域，交叉復(fù)雜程度較高，人工智能依托于計(jì)算 機(jī)科技快速發(fā)展的全新時代，以各項(xiàng)成熟的單項(xiàng)科技為 基礎(chǔ)，在智能化工作階段取得了本質(zhì)上的效果提升。 這一時期人們的生產(chǎn)和生活方式因計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而改 變，對整體社會運(yùn)轉(zhuǎn)模式也造成了一系列的影響，這也 就為人工智能技術(shù)的多領(lǐng)域滲透提供了條件。在人們的 日常工作生活中，人工智能的影子無處不在，比如手機(jī) 的語音功能、錄像功能，智能家居，智能汽車等，都為 人們的生活提供了極大的便利。人工智能技術(shù)和軟件已 經(jīng)成為了人類不可分割的一部分。當(dāng)前，人工智能技術(shù) 在發(fā)展和運(yùn)用的過程中依然存在一些壁壘和限制，這也 是今后科學(xué)家需要攻破的地方。

人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的運(yùn)用具有多方面的意義和價值。

第一個方面，它有利于推動機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè) 的全面轉(zhuǎn)型，早在20世紀(jì)的30年代，西方發(fā)達(dá)國家就已經(jīng) 嘗試在機(jī)械制造設(shè)計(jì)領(lǐng)域融入智能化科技，并且取得了 不錯的效果。我國相對于發(fā)達(dá)國家在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域 的智能投入相對較晚，部分地區(qū)采用的是傳統(tǒng)手工業(yè)的 制造方法和設(shè)計(jì)方法，現(xiàn)代化水平相對較低。在企業(yè)機(jī) 械設(shè)計(jì)制造過程中主要依靠的是人力成本，廉價的勞動 力限制了企業(yè)的目光和格局，并且對行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步 也造成了嚴(yán)重的制約。進(jìn)入信息化時代以來，我國的經(jīng) 濟(jì)和科技發(fā)展得到了雙重推動，在這一前提之下，機(jī)械 設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域引入了人工智能技術(shù)，打開了人工智能的 新格局，人工智能科技的參與讓我國機(jī)械制造水平得到 了前所未有的提高。我國本身就是一個制造業(yè)大國，若 要使機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)得到整體調(diào)整和逐步轉(zhuǎn)型，就必 須加強(qiáng)對人工智能技術(shù)的使用和創(chuàng)新融合，不斷開發(fā)人 工智能蘊(yùn)藏的新型資源，讓整體行業(yè)得到進(jìn)步，也讓中 國制造行業(yè)由中國制造變?yōu)橹袊百|(zhì)造”。

第二個方面，人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng) 域的運(yùn)用能夠有效減低人工成本的投入，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè) 計(jì)制造大多數(shù)是依靠人工，相比之下傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)的質(zhì) 量和效率不佳，在人工智能技術(shù)加入之后，企業(yè)購買相 應(yīng)設(shè)備，人力成本得到了大幅度削減，生產(chǎn)效率得到了 快速提升。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，人工占比較大，有時 人力支出甚至超過了原材料成本，這也在很大程度上增 加了企業(yè)壓力，降低了企業(yè)收益。當(dāng)代的機(jī)械設(shè)計(jì)制造 行業(yè)無需過多人工投入，技術(shù)人員只需提前編輯程序， 將編輯好的指令輸入到人工智能系統(tǒng)，再投入合格的生 產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)原料，便可以啟動智能化設(shè)備的自動運(yùn)作 ，工作人員不需要24小時固守崗位也可以監(jiān)管整體生產(chǎn) 流程和生產(chǎn)質(zhì)量。如果中途發(fā)生機(jī)械生產(chǎn)故障，系統(tǒng)會 及時根據(jù)事先編輯好的報警指令發(fā)出報警信息通知管 理人員，有些系統(tǒng)還可以自動辨別故障出現(xiàn)的區(qū)域，劃 分故障點(diǎn)，以及分析故障原因并提出解決方案，防止故 障和問題繼續(xù)擴(kuò)散，避免造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。相對于 傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)，在人工智能參與下的機(jī)械產(chǎn) 品的精確度和良品率均有所提高。

第三個方面，人工智能技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制 造技術(shù)的流程中有利于對機(jī)械設(shè)計(jì)的整體步驟進(jìn)行優(yōu)化 。在機(jī)械設(shè)計(jì)加工領(lǐng)域會涉及較多的加工環(huán)節(jié)和加工周 期，這些環(huán)節(jié)需要投入較大的人力和物力，但是人工操 作無法做到十全十美，人為因素造成的差錯不在少數(shù)， 且難以完全避免。人工誤差率的上升也會導(dǎo)致機(jī)械精度 的下降。解決這一問題必須依靠人工智能輔助，因?yàn)槿?工智能設(shè)備具有自動化和智能化的雙重優(yōu)勢，它可以 模仿人類的大腦和肢體動作，代替人類進(jìn)行流水線的重 復(fù)運(yùn)作，能夠把人類從繁瑣枯燥的勞動中解放出來，簡 化機(jī)械設(shè)計(jì)制造流程，并且制造出精準(zhǔn)程度更高、更加 完美的機(jī)械產(chǎn)品，也讓整體流程更加順暢。同時人工智 能技術(shù)和設(shè)備還具有其他優(yōu)勢，相關(guān)企業(yè)需要加強(qiáng)對人 工智能技術(shù)的引進(jìn)，加快人工智能技術(shù)在我國機(jī)械設(shè)計(jì) 制造企業(yè)中的普及速度。

（一）模糊推理系統(tǒng)的使用

在人工智能系統(tǒng)中，最重要的部位就是模糊推 理系統(tǒng)，機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造時運(yùn)用模糊推理系統(tǒng)能夠 準(zhǔn)確計(jì)算出龐大的信息體量并對其進(jìn)行分析，體現(xiàn)出人 工智能超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。模糊推理系統(tǒng)能夠模仿人 類大腦的信息處理流程和路徑，提高處理信息的效率和 速度，運(yùn)用數(shù)字化的語言和設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換讓數(shù)據(jù)能夠正確 傳達(dá)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，運(yùn)用模糊推理系統(tǒng)可以 借助連續(xù)函數(shù)表達(dá)式把數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)出來，表現(xiàn)出人工 智能對數(shù)據(jù)分析方面的諸多實(shí)用價值，但需要注意的是 模糊推理系統(tǒng)的使用需要保障其穩(wěn)定性。

（二）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠 使其具備特有的神經(jīng)元特征，聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)渠道上傳數(shù)據(jù)展 開信息分享，在短時間內(nèi)對傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)進(jìn)行保存。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用還可以動態(tài)化處理數(shù)據(jù)，讓機(jī)械設(shè) 計(jì)制造的流程變得更加可觀，更具可讀性，讓工作人員 接收到具體的操作指令。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模擬的是人類大 腦的神經(jīng)元運(yùn)動路徑，在接收到信息時能夠模擬神經(jīng)元 的反射特征，對信息展開分析和處理，逐步得出機(jī)械設(shè) 計(jì)制造的分析結(jié)果，進(jìn)而對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的保護(hù)。在機(jī)械 設(shè)計(jì)制造行業(yè)中運(yùn)用人工智能主要體現(xiàn)在熱變形控制、 提高設(shè)備管理的有效性等方面，還可以進(jìn)行機(jī)床的運(yùn)動誤 差補(bǔ)償，站在加工工藝的角度，人工智能技術(shù)可以參與 工藝參數(shù)的評定，并且對加工過程可能會形成的誤差展開 預(yù)測及補(bǔ)償，在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和制造過程中，人工智能 技術(shù)可以和齒輪形態(tài)、齒輪CAD等不同的設(shè)計(jì)相結(jié)合。人 工智能技術(shù)的利用能夠全面提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的生產(chǎn) 效率。

（三）故障診斷系統(tǒng)的使用

故障診斷系統(tǒng)的使用大多數(shù)運(yùn)用在機(jī)電設(shè)備之中，機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域最常出現(xiàn)故障的就是機(jī)電設(shè)備，機(jī) 電設(shè)備一旦發(fā)生運(yùn)行問題，將會影響生產(chǎn)的連續(xù)性。為了 提高故障的排查精準(zhǔn)度和處理速度，可以把人工智能技術(shù) 和故障診斷系統(tǒng)相互結(jié)合，進(jìn)行有效定位和有效排除，達(dá) 到節(jié)約故障維修成本的效果。

診斷系統(tǒng)通常采用的是故障模型診斷、案例推 理診斷和規(guī)則推理診斷三大系統(tǒng)，對故障展開有效的預(yù)測 和排除，人工智能系統(tǒng)會自動建立故障案例庫，在診斷 過程中通過推理機(jī)制，判斷本次故障是否符合故障案例庫 中的備存案例，同時它還能收集機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域相關(guān)的 故障常識，并且歸納和總結(jié)分析，提高故障檢索的實(shí)用性 和便利性。

故障診斷系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的使用中具 有流程化特色，首先它可以通過機(jī)電設(shè)備打開人機(jī)交互界 面，對系統(tǒng)輸入指令進(jìn)行實(shí)時監(jiān)督;其次它可以以用戶信 息為依據(jù)，進(jìn)行科學(xué)的分析和診斷，讓診斷庫的有關(guān)資料 和人工智能技術(shù)相結(jié)合，準(zhǔn)確地判斷出結(jié)果;除此之外， 人工智能技術(shù)可以依據(jù)故障案例庫為用戶故障診斷提供分 析并給出維修建議。用戶在操作時可以根據(jù)相關(guān)的條例和 建議展開操作，提高維修精準(zhǔn)度，有效節(jié)約維修時間。

（四）電子信息系統(tǒng)的使用

機(jī)械設(shè)計(jì)制造一般會借助電子系統(tǒng)和電子設(shè)備 ，啟用輸入和輸出模式，監(jiān)控有關(guān)信息，在這一過程中難 免會出現(xiàn)信息錯誤和信息泄露的情況。人工智能科技加入 后，以上問題能夠得到有效控制和緩解。如果電子系統(tǒng)發(fā) 生數(shù)據(jù)傳輸錯誤以及系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定等情況，系統(tǒng)會發(fā)出 警報信息，工作人員接收到警報并及時修正，提高電子信 息輸出系統(tǒng)的有效性和準(zhǔn)確性。

（五）自動識別系統(tǒng)的使用

機(jī)械自動化生產(chǎn)依靠控制器來執(zhí)行任務(wù)，工作 人員需要事先建立模型控制，通過動態(tài)控制方案對接下來 的工作流程予以監(jiān)控，動態(tài)控制方案的制作復(fù)雜性強(qiáng)、適 應(yīng)性差，難以準(zhǔn)確控制機(jī)械工程的預(yù)算量。人工智能技 術(shù)參與后，利用傳感器對機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)展開24小 時監(jiān)督，如果參數(shù)運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)問題和異常狀態(tài)，便 會及時切斷電源，并對有關(guān)工作人員發(fā)出報警信號。機(jī)械 工程的自動識別主要包括超聲波感應(yīng)、激光掃描、自動識 別等功能，能夠精準(zhǔn)辨別作業(yè)對象。自動識別技術(shù)能夠?qū)?工程對象展開全面的控制，使機(jī)械設(shè)計(jì)制造的生產(chǎn)效率得 到大幅度的提升。

（一）在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

和傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式相比，人工智能技術(shù)融入機(jī) 械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能有效提高設(shè)計(jì)效率。人工智能技術(shù)可以利 用專家系統(tǒng)組件構(gòu)建模型，在模型之中對方案展開模擬， 選擇最優(yōu)解。在數(shù)控機(jī)床模塊的整體化設(shè)計(jì)中，可以對數(shù) 控機(jī)床進(jìn)行總布局，之后再進(jìn)行產(chǎn)品的加工。

和CAD程序相比，專家控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的靈 活性和針對性，它可以對每一個步驟進(jìn)行細(xì)化解釋，如果 發(fā)現(xiàn)了錯誤的程序可以進(jìn)行快速修改，并且在機(jī)械結(jié)構(gòu)的 設(shè)計(jì)過程中，傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)只能對固有的程序展開加工 ，修改起來較為困難，而人工智能技術(shù)只需要給出一個 前提條件和數(shù)據(jù)就可以對整個細(xì)節(jié)展開重構(gòu)。此外在設(shè)計(jì) 齒輪等精細(xì)化的機(jī)械零件時，人工智能技術(shù)只需要工作人 員設(shè)計(jì)出齒輪輪廓的范疇，輸入傳動信息就可以返給工作 人員一個完整的齒輪模型，它的運(yùn)用優(yōu)勢是顯著的。實(shí)踐 研究發(fā)現(xiàn)，人工智能技術(shù)參與之下的機(jī)械設(shè)計(jì)性能更為優(yōu) 越，噪聲較小，齒輪廓形糾正方便，并且還可以自動生成 零件詳圖，方便參考。

（二）在數(shù)控機(jī)床控制中的運(yùn)用

人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的體現(xiàn)還可 以表現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)中，在操作機(jī)床的時候可以測算 現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，觀察數(shù)據(jù)是否符合約束和要求，比如在機(jī)械 零件的加工中控制切削條件，調(diào)節(jié)振動幅度。機(jī)械設(shè)計(jì)制 造離不開數(shù)控機(jī)床，傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)采用機(jī)器人配合中心，對機(jī)械設(shè)計(jì)制造進(jìn)行了改進(jìn)，也正因?yàn)槿绱耍?工作人員必須要對數(shù)控機(jī)床展開嚴(yán)格的控制，這也就意味 著企業(yè)必須要耗損財力安裝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備才能夠引入 自動化技術(shù)。但是人工智能技術(shù)參與之后卻可以顯著改善 這一缺點(diǎn)，它可以批量化的對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造， 節(jié)約時間成本，降低資金消耗，性價比更高。

綜上所述，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)，人工智能 技術(shù)的參與和滲透能夠提供強(qiáng)大的助力，提升機(jī)械設(shè)計(jì)制 造的整體效率和精準(zhǔn)程度。有關(guān)工作人員要對人工智能技 術(shù)的分支環(huán)節(jié)進(jìn)行把控，運(yùn)用模糊推理系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、電子信息系統(tǒng)、自動識別系統(tǒng)等多個分支，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造的速度，推動整 體行業(yè)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。