劉學(xué)平

（寧夏巨能機(jī)器人股份有限公司，寧夏銀川 750000）

1 智能制造的定義和基本特點

1.1 智能制造的定義

當(dāng)前，國際上對智能制造并沒有形成統(tǒng)一的、規(guī)范的定義，不同的國家對智能制造的理解和定義也不盡相同。我國的定義，通俗來講，智能制造是將新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)相互融合的一種生產(chǎn)方式，它圍繞產(chǎn)品整個生產(chǎn)制造過程展開，具備自我學(xué)習(xí)、自身管理決策、自動執(zhí)行等特點。智能制造的實施，將對工業(yè)制造業(yè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行調(diào)整和改善，推動形成一條相對完備的智能制造產(chǎn)業(yè)鏈，持續(xù)提升我國工業(yè)制造業(yè)在國際市場上的“軟實力”。

1.2 智能制造的基本特點

就目前形勢來看，智能制造是大勢所趨，市場發(fā)展前景也十分廣闊。作為一種新的工業(yè)制造業(yè)生產(chǎn)模式，智能制造對通信技術(shù)、自動化技術(shù)、人工智能技術(shù)等進(jìn)行了深度的融合，對工業(yè)制造業(yè)的產(chǎn)品形態(tài)、加工技術(shù)、管理制度、組織架構(gòu)等產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，推動工業(yè)制造業(yè)進(jìn)入了一個全新的快速發(fā)展的階段和層次。

（1）智能制造以智能工廠為媒介。制造是智能制造的基礎(chǔ)和源泉，智能是制造實現(xiàn)的方式和手段。如果加工的過程脫離了制造，那么智能化便是一紙空談。工廠作為智能制造的媒介，以建設(shè)高效率、環(huán)保節(jié)能、舒服的個性化工廠為總體目標(biāo)。將智能化融進(jìn)全部制造過程，搭建智能生產(chǎn)系統(tǒng)和數(shù)字化、分布式生產(chǎn)制造設(shè)備，多層次融合人機(jī)物料，高效率進(jìn)行智能生產(chǎn)、智能生產(chǎn)過程控制、智能倉儲物流、運(yùn)送和貨運(yùn)物流等工作中。

（2）智能制造以重要制造階段的智能化為關(guān)鍵。重要制造階段包含商品、機(jī)器設(shè)備、生產(chǎn)工藝流程、管理方法和服務(wù)項目。各個階段的智能化要同步進(jìn)行、同步推進(jìn)，互相協(xié)調(diào)、互相配合。

（3）智能制造是根據(jù)端到端的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析。實時的數(shù)據(jù)流分析、溝通、交流與共享是完成智能制造的重要基礎(chǔ)和重要因素，是對數(shù)字化、智能化的直接反映。智能制造系統(tǒng)軟件由下而上有五層，即設(shè)備層、操縱層、生產(chǎn)車間層、公司層和合作層。各層中間數(shù)據(jù)信息暢順，信息內(nèi)容可以協(xié)作共享，為各個企業(yè)生產(chǎn)管理帶來更大的保障。

（4）智能制造以互聯(lián)網(wǎng)為支撐點。互聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字經(jīng)濟(jì)時期的主要設(shè)備。智能制造運(yùn)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)中，大數(shù)據(jù)驅(qū)動制造的智能化，完成機(jī)械設(shè)備、自動控制系統(tǒng)、公司之間的互聯(lián)。

2 國內(nèi)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)控技術(shù)是國家當(dāng)代制造產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性技術(shù)，其技術(shù)實力反映了國家生產(chǎn)制造能力和水準(zhǔn)。我國的數(shù)控技術(shù)與國際先進(jìn)水平還有較大差距。在產(chǎn)品技術(shù)性能上，國際一流數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品可靠性更強(qiáng)，效率更高，國外品牌數(shù)控產(chǎn)品占據(jù)了中國數(shù)控機(jī)床較大市場份額。在國家政策的支持以及國內(nèi)企業(yè)不斷追求創(chuàng)新的背景下，中國數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展迅速，行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。機(jī)床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展是一項長期的工作，在實際發(fā)展的過程中需科學(xué)引進(jìn)新型技術(shù)手段，將其作為提高我國工業(yè)制造業(yè)生產(chǎn)能力的主要手段，實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的科學(xué)發(fā)展，最終使機(jī)床與數(shù)控技術(shù)能夠與時俱進(jìn)。

3 機(jī)床數(shù)控技術(shù)的概念及其在智能制造中的優(yōu)勢

3.1 機(jī)床數(shù)控技術(shù)的定義

數(shù)控技術(shù)是應(yīng)用電子信息對機(jī)床運(yùn)行以及生產(chǎn)加工的全過程進(jìn)行操作和控制的技術(shù)。機(jī)床數(shù)控技術(shù)是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵所在，是應(yīng)用機(jī)床進(jìn)行全自動加工的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)的不斷應(yīng)用和迅速推廣，調(diào)整了工業(yè)制造業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，有益于降低制造業(yè)的產(chǎn)品成本，提高生產(chǎn)效能，增強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢。

3.2 數(shù)控機(jī)床在智能制造系統(tǒng)中的優(yōu)點

（1）加工精度高。數(shù)控機(jī)床依照零件圖規(guī)定的設(shè)置程序，進(jìn)行全自動的加工和生產(chǎn)，受人為要素影響不大。數(shù)控機(jī)床具備自動識別和偏差補(bǔ)償作用，加工精密度主要在于機(jī)床系統(tǒng)軟件。在同一臺數(shù)控機(jī)械上大批量加工零件時，能夠獲得較高的加工精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

（2）加工效率高。數(shù)控機(jī)床自動化技術(shù)水平高，可以完成產(chǎn)品工件的一次夾裝和多工序加工，使得復(fù)雜性的生產(chǎn)制造工序變得相對簡單化，降低生產(chǎn)籌備、機(jī)床調(diào)節(jié)、工序調(diào)換、半成品加工遷移等輔助工作的工作量，大大提高了生產(chǎn)效率。

（3）勞動強(qiáng)度低。數(shù)控機(jī)床加工可以全自動拆換數(shù)控刀片、傳動齒輪和金屬切削液，將加工全過程集中化。絕大多數(shù)工作中不用人力干預(yù)，改善了勞動環(huán)境，降低了勞動強(qiáng)度。

（4）加工零件的適用性強(qiáng)。數(shù)控機(jī)床適應(yīng)能力強(qiáng)，適合加工更新速度快、生產(chǎn)批量小、復(fù)雜性高的商品。與此同時，數(shù)控機(jī)床具備多軸聯(lián)動作用。依靠CAD/CAM 技術(shù)，可以高品質(zhì)地進(jìn)行比較復(fù)雜型面的加工，乃至是一些無法直接測量的零件。

（5）生產(chǎn)管理水準(zhǔn)高。在數(shù)控機(jī)床上加工，可以精確測算零件的加工時間，科學(xué)合理預(yù)測生產(chǎn)周期和產(chǎn)品交貨時間。除此之外，在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件將局域網(wǎng)絡(luò)與機(jī)床串行通訊接口相接，可以即時實時監(jiān)控各機(jī)器設(shè)備和制造施工現(xiàn)場的運(yùn)作狀況。

4 數(shù)控技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用要點

在智能制造中，數(shù)控技術(shù)發(fā)揮著不可替代的功效。它可以替代人工進(jìn)行一些存有不安全要素的工作，節(jié)約制造中的人力成本，增強(qiáng)安全性能。歸納起來，關(guān)鍵運(yùn)用點如下。

4.1 有效運(yùn)用數(shù)控技術(shù)的優(yōu)點和特性

數(shù)控技術(shù)的優(yōu)點和特性是十分明顯的，將其運(yùn)用于智能制造，不但有益于提高制造效率，還能在一定水平上確保制造品質(zhì)。因而，將來的制造業(yè)將以數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用為發(fā)展趨向，推動行業(yè)和領(lǐng)域的不斷發(fā)展。在智能制造全過程中，針對高精度、規(guī)格型號繁雜的零件，有效運(yùn)用數(shù)控技術(shù)，嚴(yán)控數(shù)控技術(shù)的生產(chǎn)規(guī)范，可以充分發(fā)揮數(shù)控技術(shù)的最大價值。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的最明顯的優(yōu)點就是加工精度高、生產(chǎn)加工品質(zhì)平穩(wěn)，這也是智能制造中廣受矚目的優(yōu)點和優(yōu)勢。因而，在搭建智能制造系統(tǒng)軟件和服務(wù)平臺時，應(yīng)有效運(yùn)用數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢，生產(chǎn)加工高精密、高品質(zhì)、高標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。嚴(yán)控數(shù)控技術(shù)的生產(chǎn)規(guī)范，可以充分發(fā)揮數(shù)控技術(shù)在智能制造中的使用價值，進(jìn)而確保智能制造的效率不斷提高。

4.2 培育具備極強(qiáng)輔助設(shè)計程序編寫能力的人才

智能制造數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，要求專業(yè)性人才對電子計算機(jī)有較強(qiáng)的實際操作能力和輔助程序編寫能力，并且應(yīng)用起來十分嫻熟。因此身為一名工作人員，機(jī)械零件的制圖應(yīng)當(dāng)由軟件編程來進(jìn)行。除此之外，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用步驟也需要不斷提升。只有這樣，才可以確保商品在生產(chǎn)過程中的精密度，推動機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)資源的合理安排，充分發(fā)揮其作用。數(shù)控技術(shù)要求具有技術(shù)專業(yè)能力的優(yōu)秀人才。盡管數(shù)控技術(shù)在智能制造中的運(yùn)用具備較高的生產(chǎn)效率，可是在原始的信息錄入方面，對員工的能力和素質(zhì)的要求還是比較高，這就要求實際操作數(shù)控機(jī)床的員工，在應(yīng)用電子計算機(jī)開展編程時，要十分嫻熟和靈活。因而，將來在建設(shè)智能化的生產(chǎn)制造服務(wù)平臺時，必須特別注意不斷優(yōu)化數(shù)控技術(shù)的具體操控步驟，防止信息錄入的效率對產(chǎn)品的生產(chǎn)效率產(chǎn)生消極的影響。只有進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)控機(jī)床的操作流程和操作步驟，才可以最大限度減少工作人員輸入的難度系數(shù)，才可以確保設(shè)備制造的精密度，更有效地運(yùn)用各種生產(chǎn)制造資源，充分發(fā)揮資源對于促進(jìn)企業(yè)發(fā)展的重要作用。

4.3 持續(xù)提升數(shù)控機(jī)床的創(chuàng)新能力和技術(shù)水平

現(xiàn)如今，數(shù)控技術(shù)在智能制造中得到廣泛運(yùn)用，這對數(shù)控機(jī)床的改進(jìn)具備十分重要的實際意義。企業(yè)可以從歐美發(fā)達(dá)國家引入優(yōu)秀的數(shù)控機(jī)床，使經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床獲得全面推行，進(jìn)而自主創(chuàng)新和提高數(shù)控機(jī)床技術(shù)性，也全方位促進(jìn)我國智能化機(jī)械設(shè)備制造生產(chǎn)加工產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。此外，在大力改造經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的歷程中，可以合理操縱生產(chǎn)加工繁雜、高精密零件的成本費用，進(jìn)而達(dá)到公司經(jīng)濟(jì)效益。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，在智能制造中也具有關(guān)鍵功效。在智能監(jiān)控系統(tǒng)下，生產(chǎn)制造需要的生產(chǎn)加工原料也可以獲得一定的操控。如今數(shù)控技術(shù)在智能制造系統(tǒng)中獲得了普遍的運(yùn)用，但絕大多數(shù)是低端經(jīng)濟(jì)用數(shù)控機(jī)床，高精密數(shù)控機(jī)床還是極少數(shù)。因而，國家和企業(yè)應(yīng)高度重視數(shù)控技術(shù)的自主創(chuàng)新，在不斷地引入先進(jìn)的、高科技的數(shù)控機(jī)床相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，用新技術(shù)創(chuàng)新和改良原有的相對傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，進(jìn)而建立起我國機(jī)械設(shè)備制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。除此之外，在總體轉(zhuǎn)型發(fā)展的歷程中，企業(yè)可以通過勇于探索、持續(xù)創(chuàng)新，來不斷降低高精密零部件的制造成本和不斷提升生產(chǎn)制造的效率，進(jìn)而合理提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4.4 促進(jìn)智能機(jī)器人的自動化生產(chǎn)

在智能機(jī)器人領(lǐng)域中，數(shù)控技術(shù)最開始的運(yùn)用是在汽車制造業(yè)。汽車工業(yè)有較強(qiáng)的研發(fā)能力，并且也是第一個借助智能機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行高度自動化生產(chǎn)的工業(yè)。除此之外，在機(jī)動車以及配件的生產(chǎn)流水線和整個過程中，以數(shù)控車床、計算機(jī)技術(shù)、工業(yè)機(jī)械手為代表的智能化數(shù)控機(jī)床，實現(xiàn)了生產(chǎn)制造商品的小批量生產(chǎn)、多種類、人性化的特性。伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，以數(shù)控技術(shù)為代表的自動化技術(shù)、智能制造技術(shù)，可以從容應(yīng)對人力資源持續(xù)升高的問題，幫助企業(yè)更好地降低成本費用，促進(jìn)企業(yè)的集約化發(fā)展。也就是說，智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈在數(shù)控技術(shù)的帶動和促進(jìn)下，獲得了長足的進(jìn)步和發(fā)展。因而，數(shù)控技術(shù)和智能制造產(chǎn)業(yè)已變成一個密不可分的整體，二者相互促進(jìn)、相互融合，已然成為推動智能技術(shù)發(fā)展的先驅(qū)和動力。

5 機(jī)床數(shù)控技術(shù)在智能制造中的發(fā)展趨勢

5.1 快速化和高精度

生產(chǎn)制造的快速化可以依托快速測算、快速通信、快速機(jī)床主軸技術(shù)來完成。數(shù)控機(jī)床的計算軟件載入加工命令和相關(guān)數(shù)據(jù)信息后，能快速加工處理和測算伺服控制系統(tǒng)的運(yùn)動，伺服控制系統(tǒng)能快速予以回應(yīng)。高精度是確保產(chǎn)品品質(zhì)的前提條件。技術(shù)越先進(jìn)，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的質(zhì)量就越高，在社會上獲得的認(rèn)可度也越高。

5.2 操作靈活性和可靠性

數(shù)控機(jī)床對于加工目標(biāo)具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，慢慢從單機(jī)柔性發(fā)展趨勢到模塊柔性和系統(tǒng)軟件柔性發(fā)展。例如，更新和拓展數(shù)控機(jī)床的功能，在數(shù)控機(jī)床上提升大容量數(shù)控刀片庫、全自動換刀機(jī)械臂、互換操作臺等設(shè)備，并與工業(yè)機(jī)械手、全自動運(yùn)送小車緊密結(jié)合，產(chǎn)生新的加工、柔性生產(chǎn)制造模塊或柔性生產(chǎn)制造系統(tǒng)軟件。數(shù)控機(jī)床根據(jù)選用元器件和系統(tǒng)軟件的抗干擾性、技術(shù)性、可靠性，不斷提高自我診斷和維護(hù)能力，可以在滿負(fù)荷下長期持續(xù)工作。現(xiàn)階段考量數(shù)控機(jī)床可靠性的基本參數(shù)是均值，運(yùn)行時間愈來愈長，均值修補(bǔ)時間愈來愈短，實效性更貼近100%。

5.3 融合化和復(fù)合化

為了實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的生產(chǎn)制造，必須對單一功能的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有效的集成和整合，實現(xiàn)數(shù)控車床本身與數(shù)控系統(tǒng)的集成、加工工藝與功用的融合、加工與檢測的集成。例如銑削、車銑數(shù)控機(jī)床、五軸加工等機(jī)械設(shè)備，全是集成復(fù)合的經(jīng)典案例。根據(jù)集成和復(fù)合，在數(shù)控機(jī)床上，產(chǎn)品工件可以在一次裝夾中進(jìn)行車、銑、鏜、鉆、攻螺絲等步驟的加工，乃至可以進(jìn)行除裝夾面之外的全部表層的加工，不斷提升生產(chǎn)效率。

5.4 智能化和數(shù)字化

通過運(yùn)用先進(jìn)控制技術(shù)、引進(jìn)專家系統(tǒng)進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)，故障檢測專家系統(tǒng)、智能化伺服驅(qū)動器推動設(shè)備等對策，不斷提高數(shù)控機(jī)床加工的智能化、科技化水平。數(shù)控機(jī)床根據(jù)各種各樣通信協(xié)議建設(shè)通訊網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，完成加工全過程的自動適應(yīng)、自動診斷和自動調(diào)節(jié)。

6 結(jié)束語

從當(dāng)前我國工業(yè)制造業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域來看，其發(fā)展趨向是智能制造，可以實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動化管理，使得生產(chǎn)加工制造的質(zhì)量和效率全面提升。作為智能制造的關(guān)鍵因素，數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用水準(zhǔn)在較大程度上影響著智能制造的質(zhì)量。因此，務(wù)必有效運(yùn)用數(shù)控技術(shù)，充分發(fā)揮其作用優(yōu)勢，確保智能制造向更強(qiáng)的方向發(fā)展，不斷提高智能制造的整體質(zhì)量和總體水平，為企業(yè)創(chuàng)造更加豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，推動企業(yè)健康長久發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。