人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘要】作為新時(shí)代產(chǎn)物，人工智能技術(shù)在我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用，該技術(shù)的引入對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域而言有著積極作用。人工智能技術(shù)不但可以推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)轉(zhuǎn)型，還有著削減人工成本、提升生產(chǎn)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)制造流程等優(yōu)勢(shì)。目前，人工智能技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、零件工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)控制、機(jī)械產(chǎn)品制造加工以及企業(yè)投資決策等方面。要想充分發(fā)揮人工智能技術(shù)作用，企業(yè)必須做好準(zhǔn)備工作，完善機(jī)械設(shè)計(jì)制造方案，擁有高質(zhì)量硬件與軟件。

【關(guān)鍵詞】人工智能技術(shù);機(jī)械設(shè)計(jì)制造;應(yīng)用

引言

在當(dāng)前的信息化時(shí)代背景中，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造表現(xiàn)出了生態(tài)化、模塊化以及虛擬化的發(fā)展趨勢(shì)。人工智能技術(shù)科學(xué)合理地應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，能夠提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展，也順應(yīng)了科技強(qiáng)國(guó)的發(fā)展潮流。在今后的實(shí)際建設(shè)工作中，還應(yīng)不斷對(duì)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，讓人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中發(fā)揮出更大的作用。

1人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)是一種現(xiàn)代化技術(shù)，具有綜合性較強(qiáng)的特點(diǎn)，它以電子信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，對(duì)哲學(xué)和社會(huì)心理學(xué)等內(nèi)容進(jìn)行了結(jié)合。人工智能技術(shù)作為新型的技術(shù)，具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，儀表控制器和數(shù)字多用表是其基本配置，有著非常廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，從而促進(jìn)了社會(huì)的信息化發(fā)展。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作中存在著模型運(yùn)算不清晰的問(wèn)題，而人工智能技術(shù)的應(yīng)用有助于這一問(wèn)題的解決，讓網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變得更加高效和安全，也提高了信息數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)搜索工作的效率，為用戶提供更良好的體驗(yàn)。

2機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域自動(dòng)化發(fā)展的作用及發(fā)展趨勢(shì)

2.1機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域自動(dòng)化發(fā)展的作用

機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域自動(dòng)化發(fā)展的作用體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一方面，能夠使機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作的效率得到提升。隨著信息化社會(huì)的發(fā)展，人工智能技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，能夠促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)的自動(dòng)化發(fā)展，提高生產(chǎn)效率，還可以使機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模得以擴(kuò)大，并使生產(chǎn)工作的技術(shù)性和精準(zhǔn)度得到提高，有利于降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。此外，在仿真模擬實(shí)驗(yàn)中，有效地應(yīng)用人工智能技術(shù)，還可以使開發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中的誤差得到降低，從而讓生產(chǎn)設(shè)計(jì)的精確度得到保證，有利于企業(yè)生產(chǎn)出質(zhì)量更好的產(chǎn)品。另一方面，能夠保證生產(chǎn)過(guò)程中的安全性，幫助找出生產(chǎn)工作中存在的安全隱患并予以消除。機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化可以使資源得到更加合理的配置，減少人力勞動(dòng)使用數(shù)量，并且不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，有利于機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化水平的提升。

2.2機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

隨著信息智能化時(shí)代的不斷發(fā)展，企業(yè)開始重視對(duì)人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)的應(yīng)用，也提升了企業(yè)的整體發(fā)展水平。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)和控制技術(shù)由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也取得了很大進(jìn)步，與機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化生產(chǎn)之間的關(guān)系也越來(lái)越密切。機(jī)械設(shè)計(jì)制造還表現(xiàn)出了生態(tài)化、模塊化以及虛擬化的發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)這種趨勢(shì)成為現(xiàn)實(shí)后，會(huì)大大降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，使企業(yè)的生產(chǎn)能耗得到降低，從而促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

3人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的具體應(yīng)用

3.1在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

與傳統(tǒng)模式相比，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)在融入人工智能技術(shù)后，效率得到了大大提高，在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中使用人工智能技術(shù)，可以提高設(shè)計(jì)的完善性。在傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，由于是以人工作為核心力量，所設(shè)計(jì)出來(lái)的生產(chǎn)方案可能存在不合理現(xiàn)象。而人工智能技術(shù)則可以利用專家系統(tǒng)構(gòu)建模型，在模型中對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬，從而選擇一種最適合的生產(chǎn)方案。在對(duì)數(shù)控機(jī)床模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可通過(guò)人工智能技術(shù)搜索與模塊有關(guān)的方案，在構(gòu)建完數(shù)控機(jī)床總布局之后實(shí)施產(chǎn)品加工。由于人工智能技術(shù)擁有專家系統(tǒng)，和CAD程序相比，專家系統(tǒng)的靈活性和針對(duì)性更強(qiáng)，可以對(duì)每一個(gè)步驟進(jìn)行解釋，如果發(fā)現(xiàn)不合理現(xiàn)象，可快速修改程序。并且，在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，CAD系統(tǒng)只能夠?qū)逃谐绦蜻M(jìn)行設(shè)計(jì)，若中途想修改程序十分困難，而各專家系統(tǒng)之間都有交互性，修改簡(jiǎn)便。比如，在對(duì)飛機(jī)、輪船等結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，只需要給出一個(gè)前提數(shù)據(jù)就可完成全部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)。除此之外，在對(duì)齒輪等機(jī)械零件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)人工智能技術(shù)只需給出齒輪輪廓范疇或傳動(dòng)信息就可設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的齒輪。人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較為明顯，在傳統(tǒng)齒輪設(shè)計(jì)中，由于沒(méi)有考慮到噪音問(wèn)題，導(dǎo)致最終設(shè)計(jì)出來(lái)的齒輪在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲污染。而借助人工智能生產(chǎn)出來(lái)的齒輪，對(duì)噪聲有著明確要求，通過(guò)專家系統(tǒng)可對(duì)齒輪廓形進(jìn)行糾正，系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)生成齒輪零件詳圖，方便技術(shù)人員參考。

3.2在零件工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

當(dāng)前較為成熟的工藝設(shè)計(jì)主要是成阻技術(shù)和工藝編制分析，在后續(xù)的發(fā)展中已經(jīng)逐漸發(fā)展為智能工藝設(shè)計(jì)。通常情況下，可將機(jī)械零件分成回轉(zhuǎn)軸類零件和箱體零件，因?yàn)楦髁慵目?、角、面不同，所以加工工藝設(shè)計(jì)選擇也存在一定差異，所選擇的切削量、時(shí)間、成本、刀具、數(shù)控機(jī)床類型等各不相同。針對(duì)機(jī)械零件的工藝設(shè)計(jì)，既可以是單臺(tái)數(shù)控機(jī)床，也可以是加工中心。通過(guò)人工智能技術(shù)可把加工零件輸入計(jì)算機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)中，還可以完成刀具傳輸、數(shù)控機(jī)床調(diào)整等設(shè)計(jì)工作。國(guó)內(nèi)在零件工藝設(shè)計(jì)時(shí)可借鑒國(guó)外現(xiàn)有的工藝設(shè)計(jì)理念。比如，法國(guó)所開發(fā)的CARI系統(tǒng)可以對(duì)幾十種不同形狀的零件進(jìn)行加工，并且其是由LISP語(yǔ)言構(gòu)成的。日本所研發(fā)的TOM系統(tǒng)比較適用于孔加工過(guò)程中。英國(guó)所研發(fā)的EXCAP系統(tǒng)比較適用于回轉(zhuǎn)零件加工中。當(dāng)前我國(guó)針對(duì)該方面的研究還停留在工藝編制分析上，與此同時(shí)，也有一些大型機(jī)械企業(yè)設(shè)計(jì)出了較為復(fù)雜的程序。

3.3在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)控制中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用還可以體現(xiàn)在自動(dòng)化控制技術(shù)上。在對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行操作的過(guò)程中，可以對(duì)現(xiàn)有的測(cè)量信息進(jìn)行分析和計(jì)算，觀察使用參數(shù)是否符合約束要求。比如，在鏜孔當(dāng)中，其切削條件是不能產(chǎn)生太大振動(dòng)，即便產(chǎn)生振動(dòng)，也要觀察其振動(dòng)幅度是否在可允許范圍以內(nèi)，需要經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)得。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，主要是由數(shù)控機(jī)床運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)的，然而，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中存在工業(yè)機(jī)器人配合中心，該中心的存在給機(jī)械設(shè)計(jì)制造提供了良好契機(jī)。也正是因?yàn)樵撝行闹С?，可?duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行嚴(yán)格控制。但自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用需得到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)幫助，這也意味著企業(yè)需安裝計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才能引入自動(dòng)化控制技術(shù)。與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)更為顯著。當(dāng)企業(yè)在對(duì)小批量機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)制造時(shí)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)可高效完成工作，在節(jié)約時(shí)間成本的同時(shí)，還可降低能耗，有著較高性價(jià)比。

結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，衍生出了一種重要的信息產(chǎn)物，那就是人工