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【关键词】先进制造技术;发展趋势;关键技术
【中图分类号】TH16 【文献标识码】A
【文章编号】1007―4309(2010)10―0086―2
先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Technology)是传统制造技术在不断吸收机械、材料、电子、信息、能源和现代化管理等领域的成果上产生的,它被综合应用于产品的生产、设计、制造、检测、管理和售后服务的全过程。它是由传统的制造技术发展而来的,保留了过去制造技术中的有效要素,是制造技术与现代高新技术结合而产生的完整的技术群,先进制造技术的发展,大体经历了四个阶段:
第一阶段(20世纪60―70年代):柔性制造单元(CAD/CAM),它是以数控机床、加工中心和工业机器人为代表的。
第二阶段(20世纪70―80年代):柔性制造系统(FMS),它是以柔性制造单元加上自动或半自动物流输送组合而成的,但特点仍然是分布式生产过程。
第三阶段(20世纪80―90年代):集成阶段(CIMS),是以信息、工艺、物流、计算机集成控制为特点的。
第四阶段(20世纪90年代至今):智能集成制造系统阶段,是以设计智能化、单元加工过程智能化和系统整体管理智能化为特征的。
一、先进制造技术的特点
目前,每一个国家都处于全球化市场中,先进制造技术的竞争是面向全球的。一个国家的先进制造技术对该国制造业在全球范围市场的竞争力发挥着非常重要和不可替代的作用。先进制造技术的目标是要提高产品对动态多变的市场的适应能力以及竞争能力,同时实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。它不局限于制造工艺,而是覆盖了市场分析、产品设计、加工和装配、销售、维修、服务,以及回收再生的全过程,概括起来有以下特点:
(1)成形和加工技术日趋精密化。
(2)企业装备将以制造工艺、设备和工厂的柔性与可重构性作为显著特点。
(3)虚拟制造技术和网络制造技术将被广泛应用。
(4)机电产品和先进制造技术将把智能化、数字化作为发展方向。
(5)以提高对市场快速反应能力为目标的制造技术将超速发展。
(6)先进制造技术的发展越来越离不开信息技术,信息技术发挥着越来越重要的作用。
(7)21世纪的企业面临着要在管理方面进行创新的新课题。
(8)现代设计技术将成为21世纪制造业的重要特征。(现代技术的内涵即为:绿色产品设计技术、优良性能设计基础技术、竞争优势创建技术、全寿命周期设计技术。)
二、当前先进制造技术的发展趋势
市场需求的个性化与多样化趋势越来越明显,精密化、绿色化、智能化、信息化、虚拟化将成为未来先进制造技术发展的总趋势。其主要体现在以下几个方面:
(一)信息化
近几年,信息技术和制造技术的不断融合,使得数字化成为制造业日益发展的趋势。数字化制造技术具有较多的优点,如使市场多样化和个性化的需求得到满足;能够对市场作出快速的响应,使生产成本得以降低;能够提高产品精度和可靠性;等等。数字化产品既方便、直观,又便于通过计算机控制产品,对信息进行处理和传递。随着计算机技术的飞速发展,制造业应用系统越来越离不开Internet技术,Internet技术是实现各种制造系统自动化的基础,是其重要的支撑平台。基于Web技术的供应链管理系统、数据交换转换系统等成为产品的主流。据专家预测,在未来生产中占主导地位的将是基于网络制造的分布式网络化生产系统。因此,先进制造技术将把以微电子技术、软件技术为核心,以数字化、网络化为特征的信息化制造技术作为重要的发展方向。
(二)智能化
智能化就是应用人工智能技术实现产品生命周期(包括产品设计、制造、发货、支持等)各个环节的智能化,如生产设备的智能化,人与制造系统的融合及人在其中智能的充分发挥等。智能化能够使制造系统的自动化和柔性化水平得到进一步的提高,使生产系统的适应与判断能力更加完善。
(三)精密化
超高速切削、超精密加工技术以及发展新一代制造装备成为了加工制造技术的发展方向。
1.超精密加工技术
目前已进入纳米级加工时代,加工精度和表面粗糙度分别达到了0.025μm和0.0045μm。超精切削厚度由目前的红外波段向可见光波段甚至更短波段近;超精加工机床向多功能模块化方向发展;超精加工材料由金属扩大到非金属。
2.超高速切削
目前,铝合金超高速切削的切削速度已超过1 600m/min,铸铁、超耐热镍合金、钛合金的速度分别为1 500m/min、300m/min和200m/min。超高速切削的发展已转移到一些难加工材料的切削加工上。
3.新一代制造装备的发展
市场竞争和新的产品、技术和材料的发展对新型加工设备的研究与开发起着推动作用,如“并联桁架式结构数控机床”的发展就是一个典型的例子。它采用六个轴长短的变化,以实现刀具相对于工件的加工位姿的变化,是对传统机床结构方案的突破。
(四)绿色化
由于资源与环境的约束日益严格,21世纪的制造业要以绿色制造为重要特征。与此相适应的,绿色制造技术的发展也将是快速的。主要表现为:
1.绿色产品设计技术,既能够保证产品在生命周期内环保和对人类健康无危害,又能保证低能耗和高资源利用率。
2.绿色制造技术,使整个制造的过程对环境所造成的不利影响最小,废弃物和有害物质的排放量最少,资源利用效率最高。
3.产品的回收和循环再制造,它主要包括以设计产品和处理材料为主的生产系统工厂和以处理循环产品生命周期结束时的材料为主的恢复系统工厂。如汽车等产品的拆卸、回收技术和生态工厂的循环式制造技术。
(五)虚拟化
在制造业中,虚拟现实技术(Virtual Reality Technology)越来越被广泛地应用,它主要包括两部分,即虚拟企业和虚拟制造技术。虚拟制造技术是在产品真正制出之前,先在虚拟制造环境中生成软产品原型进行试验,并且预测和评价其性能和可制造性。
三、未来先进制造技术发展中的关键技术
(一)虚拟制造VM(virtual manufacturing)
VM技术的发展是以仿真技术和虚拟现实VR(virtual reality)技术为基础的。VM技术是在虚拟条件下模拟产品的设计、制造、测试、营销的全过程,并预测和评价有关技术数据和性能指标,从而使产品开发周期得以缩短,使制造过程得以优化。VM技术是工程设计的一次革命性的进步,它的应用范围是非常广泛的,如快速设计与快速原型、面向装配或制造的设计、产品维护、产品设计进入市场的并行处理和人员培训等领域。
(二)智能制造IM(intelligent manufacturing)
智能制造技术是一门综合技术。之所以这么说,是因为它是通过自动化技术、制造技术、系统工程和人工智能等学科互相交织和渗透形成的一门技术。智能设计、智能装配、智能加工、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能测量与诊断等都属于智能制造技术的范畴。对于制造系统集成自动化和柔性自动化来说智能制造是其新发展,也是其重要组成部分,智能传感与检测是智能制造的重点。
(三)纳米制造
20世纪出现了一种高新技术,即纳米技术。它的加工精度或尺寸为0.1nm―100nm。而纳米制造是纳米技术与制造技术相融合而产生的,精密加工、超精加工、微细加工和超微细加工都属于纳米制造。常用的制造技术有聚焦离子束工艺等。
(四)绿色制造GM(green manufacturing)
绿色制造是一种现代制造模式,它综合考虑资源消耗和环境影响,其目的是使产品在整个生命周期中(包括从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理)做到对资源利用率最高,对环境的不利影响最小,并优化协调企业经济效益和社会效益。目前绿色制造受到了全球制造业的关注,因为未来制造业的可持续发展离不开绿色制造,绿色制造已成为先进制造技术的主要内容,也是各国支持和优先发展的研究项目。
四、结论
我国将先进制造技术列入“九五”科技规划和15年科技发展规划中。21世纪的今天,经济全球化进程日益加快,随之而来的日益加剧的制造业领域的竞争,实际上是以先进制造技术为竞争核心的。在这样的大环境、大背景下,我国不仅要迎接挑战,而且要抓住机遇,要不断地对传统产业进行改造,发展先进制造技术,要在技术、机制、管理以及人才等方面进行创新,只有这样我国才能实现跻身世界制造强国的目标。
【参考文献】
[1]王隆太等.先进制造技术[M]. 北京:机械工业出版社,2003.
[2]张平亮等.先进制造技术[M]. 北京:高等教育出版社,2009.
[3]冯.先进制造技术基础[M]. 北京:北京大学出版社,2009.
关键词:机械制造;工艺;发展现状;发展趋势
制造业体现的是一个国家的综合实力,是一个国家的支柱产业。世界发生着巨大的变化,机械制造工艺对人们的生活和生产影响深远。目前,我国的机械制造工艺处于发展阶段,在机械制造过程中已经有些先进的工艺得到了推广和应用。下面将对机械制造工艺的发展现状以及发展趋势进行详细地阐述。
1、机械制造工艺的发展现状
1.1 机械制造工艺中激光技术的应用
激光具备单色性较好、亮度高以及方向好等显著特征,因此,激光在社会许多领域中得到了广泛应用,激光技术是一项重要的技术,其在制造业领域的应用具体体现在以下两个方面:一是快速切割成型。激光技术在制造工艺中的一个重要应用为快速切割,该技术主要是充分利用激光技术中的CAD模块的准确定型以及快速切割,从而快速地完成对材料的切割成型。快速切割成型的对象主要包括复杂的零件以及零件的模型,由于快速切割成型具备独特的优势, 所以其在制造业中得到了广泛的应用;二是激光热处理技术。激光热处理技术主要运用在零件加工过程中, 采用激光热处理技术有助于减少零件的磨损,提高机器的使用性能,也有助于延长零件的使用寿命。一般在零件的表面涂抹耐磨材料能够有效地提高零件的耐磨性能。零件在加工的过程中使用激光技术时,会产生大量的热能,因此,采用激光技术能够修复模具,提高零件的使用寿命。
1.2 在机械制造工艺中应用自动化控制技术
第一,自动化制造工厂。自动化制造工厂的技术含量较高,能够实现从材料到产品的自动化完成,其属于一种综合性非常高的自动化技术。自动化制造工厂是由自动化制造系统构成的,在高自动化物料运输系统与计算机控制系统结合的条件下, 由于自动化制造工厂具备生产成本较高、科技含量高等特征,因此自动化制造工厂还没有在制造业中得到广泛应用。第二,自动化制造生产线。自动化控制系统是指自动化加工流水线, 目前自动化控制技术在机械制造业中应用比较广泛。这种自动化系统在较少的人工直接或者是间接的干预下,将原材料加工成零件或者是将零件组装成产品,在产品加工的过程中实现了工艺过程或者是管理过程的自动化。计算机通常控制着多台加工设备,这些加工设备就是自动化系统的重要组成部分。第三,自动化制造单元。自动化制造单元属于一种小型的自动化控制系统,采用这种自动化系统能够有效地提高生产效率,大大地降低了生产成本。自动化制造单元能够独立地完成各项任务,并且其体型较小,因此在机械制造业中得到了广泛应用。自动化制造单元能够是多台设备或者是一台设备,在组合加工设备时可以根据具体的加工产品来决定,比如,数控机床、物料输送机等。
1.3 高精度技术在机械制造中的应用
精密加工是现代机械制造业的发展方向, 精密加工主要涉及到复合加工技术、研磨加工技术、超精密切削技术以及微型机械等方面。现阶段,纳米技术在纳米材料以及纳米电子等方面得到了推广与应用,纳米技术的发展直接推动着机械科学、光科学等先进技术的发展。因此,微型机械以及纳米技术的发展一定会发展成为未来的关键技术,一些智能技术在机械制造工艺中也正朝着高精度、高速率的方向发展。
2、机械制造工艺的发展趋势
2.1 集成化
集成化是微机设备升级的一个重要标志,也代表着现代微机技术的进步与发展,同时代表着计算机网络系统的各种不同功能由以往的分割状态逐渐向融合状态转变,集成化的工作原理是将各个独立的部件与功能,经过一定的整个之后形成的整体性作业功效高于零散的、部分的作业功效的总和,这一特征也是促使集成化能够彻底改善人们生活与生产的关键所在。由于新时代的信息交流与处理比较复杂,促使广大人民群众在对待计算机的功能时需要同时进行,这一因素是保证集成化存在和使用的关键。因此,在改革制造机械化运用时,需要充分地考虑该技术的独特优势。
2.2 智能化
目前,智能化技术已经渗透到社会各个行业、各个领域中,智能化技术的一个显著特征是非简单化机械的程序运行,智能化技术能够较好地模拟人类大脑的一些思维方式与逻辑性运行方式。这种机械性技术的广泛应用,给人工带来了巨大的挑战,同时这也是机械化今后需要努力的目标之一。在没有运用智能化技术之前,在使用机械设备时,人们经常会抱怨机械设备的速度以及精度达不到预期的要求,并且对机械的逻辑性能力以及分析综合性的能力没有抱有任何的期望,产生这种现象的原因是人们清楚地认识到机械只是根据一个固定的程序发挥作用的,是无法与人们的操作产生任何的互动,机械所能做到的是被动地接受指令,但是智能化技术却改变了这一现象,人们对智能化技术感到惊奇与欣喜。同时人们把智能化技术广泛地应用在社会各个不同领域以及各个不同行业中去,用智能化技术替代一部分人工作用。目前,我国对智能化技术的运用已经进入了一个比较成熟、比较完善的阶段,许多具备智能化人工效能的机械设备已经广泛应用到各种不同行业以及各种不同领域中,并且正在慢慢地改变着广大人民群众的生活方式以及工作方式,促使人们逐渐体验到了智能化机械技术运用的人性化,以及“以人为本”的设置理念。
3、小结
综上所述,机械设备是人类生活与生产中的重要工具,其扮演着新时代工作中的重要身份,通过机械设备所生产出来的产品直接影响着人们生活和工作的各个方面,机械制造对人类的发展有着至关重要的作用,尤其是生产环节。因此,需要不断创新机械制造的工艺技术,提高机械设备的质量与效率,促使机械能够更好地为人类的经济生活服务。
参考文献:
[1] 高伟,殷国富,成尔京. 机械制造工艺序列中的知识发现方法研究[J].机械工程学报,2011.12(22):110-111.
摘 要:随着科学技术日益走向整体化、交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的迅速发展,机电一体化技术的应用也越来越广泛。本文对机电一体化技术的应用进行阐述,并对其发展进行探究。
关键词:机电一体化应用发展
机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科,随着相关技术的不断发展,其内容将不断更新。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、光学技术、电力电子技术、接口技术等群体技术,合理配置各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术,它使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
1机电一体化技术的应用
1.1 在现代机械制造业中的应用 传统机械制造业是建立在规模经济的基础上,靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的,它强调资源的有效利用,以低成本获得高质量和高效率,其生产盈利是靠机器取代人力,靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导,采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业,其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展,充分利用电子计算机技术,使制造技术提高到新的高度。近年来,制造工程领域的新技术相继诞生,如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。
1.2 在饮料行业中的应用 机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高,而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高,使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量,提高其国内、国际竞争能力。
1.3 在钢铁企业中的应用
1.3.1 计算机集成制造系统(CIMS) 钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体,用以实现从原料进厂,生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。
1.3.2 现场总线技术(FBT) 现场总线技术是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。
1.3.3 交流传动技术 随着电力电子技术和微电子技术的发展,交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性,电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动,数字技术的发展,使复杂的矢量控制技术实用化得以实现,交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎,应用不断扩大。
1.3.4 开放式控制系统 “开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持,按此标准设计的系统,可以实现不同厂家产品的兼容和互换,且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联,实现控制与经营、管理、决策的集成,通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联,实现测量与控制一体化。
1.3.5 分布式控制系统(DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。分布式控制系统与集中型控制系统相比,其功能更强,具有更高的安全性,是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
2机电一体化技术的发展趋势
2.1 智能化 智能化即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心理学、生理学和混沌动力学等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
2.2 数字化 微控制器和接口技术的发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复。
2.3 自源化 自源化是指机电一体化产品自身带有能源,如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能,因而对于运动的机电一体化产品,自带动力源具有独特的好处。
2.4 人性化 人性化是各类产品的必然发展方向。机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说更自然,更接近生活习惯。
2.5 微型化 微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电系统是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件和系统。微机电系统产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、信息等方面具有不可比拟的优势。
2.6 绿色化 工业发达给人们的生活带来巨大变化,在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果,所以绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求,机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境,产品寿命结束时,产品可分解和再生利用。
3结束语
随着机电一体化技术的发展,各种产品与装置实现了机电一体化,有利实现整体优化,提高产品质量和生产效率,缩短开发新产品的生产准备周期,加速科技成果向商品转化,有利推动传统产业发生深刻变革,同时,随着新产品的研发及高精密等设备的发展,要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展,从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。
参考文献:
[1]袁中凡.机电一体化技术[M].北京:电子工业出版社.2006.
关键词:智能化;机械工程;发展趋势;探讨
智能化机械工程是继传统机械工程技术发展起来的一种自动化控制技术,智能化机械工程主要由现代机械设备组成,机械装置具有复杂性与精巧性的特征,也能够制造出更为精确的产品,因此可以在理论创新与实际问题的解决方面发挥重要作用[1]。本文简单探讨了机械工程智能化的发展趋势问题,旨在为智能化机械工程实现进一步推广提供参考依据。
一、智能化机械工程的特征
机械工程的智能化发展指的是采用智能化管理方法、设备及技术,有效转变传统机械工程,使传统机械工程实现智能化运作与发展。智能化机械工程具有以下特征:(1)高品质、高效率。在机械工程中应用智能化技术能够减少生产能耗,并可以延长生产链,如从机械生产延伸至生产管理、产品销售及再回收等过程,同时保证高效率生产产品及提高产品的品质。(2)四流交汇、四维集成。人、机、硬件、软件相互交流与集成是智能化机械工程的基本特征,四流交汇与四维集成保证了智能化机械工程的高效性与智能性,这对于机械工程的发展有着非常重要的作用[2]。(3)节能与环保。节能环保是机械工程发展的重要趋势之一,利用传统机械工程技术的过程中难免会产生污染,且污染产生后治理难度较大。智能化机械工程中所使用的技术与设备均具有节能环保的特点,能够减少污染物的排放,避免以牺牲环境作为发展机械工程的代价。
二、机械工程智能化的发展趋势分析
(一)网络化与信息化发展趋势。网络化与信息化是机械工程朝智能化方向发展的主要趋势。就信息化发展趋势而言,与机械工程相关的企业正在不断改革自身管理体系,并注重通过智能化技术改善内部管理环境及利用外部环境,确保机械工程能够在信息化管理环境中实现进一步发展。目前EPR(企业资源计划系统)及MRPII(制造资源计划)等在企业中的广泛应用为智能化机械工程的信息化发展提供了有利条件,同时也能够使机械工程在虚拟企业、动态联盟、电子商务、网络物流等领域中发挥非常重要的作用。机械工程在信息化管理领域中的应用也能够加快智能化机械工程的信息化发展。例如,在对机械工程中的机电产品进行研发时,通常会应用到信息技术,在选择机械加工设备时,通常会优先考虑数控式加工机床等含有智能化信息技术的机械设备。商业化智能机械研发机构的出现也为机械工程的信息化与网络化发展提供了必要条件,目前已有研发机构成功利用智能CAD(计算机辅助设计)技术、智能数据处理技术等设计及开发新型机械产品,并逐渐朝CAM(计算机辅助制造)、CAPP(计算机辅助工艺过程设计)等方向发展[3]。此外,机械工程生产体系的网络化发展趋势尤为明显。智能化机械制造系统以人机结合为主要特征,目前制造模式已经得到了优化,生产体系注重以人为本,并确保机器智能与人类的智能能够实现有效结合,因此可保证调度计划与生产计划能够组成智能化控制网络,确保机械工程的智能化控制系统具有可重构性。例如,可以重构路线调度数量品种,适应机械加工设备及组成方案等。
(二)集成化与自动控制化发展趋势。随着机械工程智能化研究的不断深入,智能化机械应用集成化与自动化控制技术的趋势也表现得越来越明显。在机械工程领域中,基于单机集成与智能控制的自动化换挡系统已经得到了推广与应用,自动化换挡系统主要分为液压式换挡系统与电液式换挡系统,应用以上两种系统后不但可以改善机械设备的使用性能,提高机械工作效率及作业质量,同时还能够使机械操作人员的劳动强度得以减轻。另一方面,机械工程中所使用的监控技术、检测技术、远程诊断技术及维护技术等也已经逐步实现了智能化,并具有明显的集成化与自动化控制的发展趋势。例如,智能化电子诊断技术与监控技术能够实现在线智能检测、预报及检测机械设备的运行工况,同时还可以自动将故障诊断及维修数据发送给机械操作人员,方便操作人员集成化控制工程机械。近些年国外部分厂家已经可以在电子监控装置当中安装数据输出接口与数据存储接口,这就能够为机械工程中故障数据的记录提供有效的物质基础,当得出故障数据后,机械维护或操作人员便可以根据故障代码输出结果分析故障情况,因此有利于精确确定机械故障类型及故障点。此外,集成化与自动化控制的发展趋势还体现在了网络机群方面。网络机群是机械工程智能化的具体体现,实施网络机群管理能够优化配置多机种及高性能机械,确保各类机械充分发挥协同作用。
(三)产品智能化与人工智能化发展趋势。在机械工程本身不断实现智能化的同时,机械工程中的产品也逐渐朝智能化的方向发展,同时在机械工程领域中应用人工智能化及计算机科技技术的发展趋势也变得越来越明显。智能化、多样化及个性化的机械产品能够更好地满足消费者的需求,其中智能化机械产品具有广阔的市场前景。例如,索尼公司开发的智能化娱乐机器狗(爱宝)投入到市场后受到了广大消费者的欢迎,同时也带来了巨大经济效益。机械工程领域中的智能化产品多能够模拟人类大脑所具有的控制功能、分析功能,因此可以实现共同控制与定时控制。在机械产品中安装位置、压力及温度传感装置等,不但可以高效感知与分析外界信号,同时还能够及时处理信号。例如,机械产品中的分级控制可以通过电子电路、SCM( 供应链管理)及显示管等的灵活配置实现。人工智能化与计算机科技技术的应用也加快了机械工程智能化的发展进程。现代科技技术从研发到应用之间的周期正在不断缩短,机械工程中应用的人工智能化技术也变得越来越多,人工智能与计算机智能的结合已经成为机械工程技术研究中的热点,研究的关键点在于解决知识节点划分与模块共享之间存在的技术难题,以便可以协调人工智能、产品智能与计算机智能之间的关系。此外,机械工程智能化知识资源为智能软件的设计提供了必要依据,如MAS技术(移动服务器)、DPS技术(数据保护)等的应用不但提高了机械工程的人工智能化水平,同时还能够提升机械产品的制造质量,降低产品生产成本。因此能够加快机械工程的智能化发展。
结束语:综上所述,机械工程在人类文明发展的过程中起到了非常重要的作用,智能化机械工程的出现将机械工程带入了一个崭新的发展纪元。机械工程智能化的发展趋势是多样化的,包括网络化、信息化、人工智能化与产品智能化等,只有把握好机械工程智能化的发展趋势,才能够丰富机械工程领域的内涵,并由此加快机械工程的发展。
参考文献:
一、机电一体化及智能控制系统概述
当前的机电一体化技术已经广泛的应用到实际生产生活中,其基本内容主要是机械技术、计算机技术、系统及自动化控制技术、传感检测技术。基本组成要素包括结构组成要素、运动组成要素、感知组成要素以及职能组成要素。机电一体化的基本原则有四个,分别是结构耦合原则、运动传递原则、信息控制原则以及能量转换原则。智能化控制就是在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术,是用计算机模拟人类智能的一个重要领域。智能化控制是传统控制的优化升级,智能化控制系统是一个开放的、分布式的、对信息具有综合处理能力的机构,在当今社会得到广泛的应用。智能控制系统是将自动控制理论、人工智能理论、信息理论及运筹学理论综合应用的系统,智能控制的主要对象一般具有复杂程度高、非线性的特点,而且具有不确定性。与传统控制形式相比,智能化控制具有明显的优越性。
二、智能控制在机电一体化系统中的应用
从20世纪90年代后期,机电一体化技术向智能控制发展,开辟了机电一体化技术发展的新篇章。机电一体化的未来发展必将是以智能化作为主要方向,智能控制的优劣直接决定机电一体化系统的整体水平。
1.智能控制在机械制造过程中的应用。
机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分,当前最先进的机械制造技术就是将智能控制技术与计算机辅助技术有机结合,向智能机械制造技术的方向发展。其最终目标是利用先进的计算机技术取代一部分脑力劳动,从而模拟人类制造机械的活动。同时,智能控制技术利用神经网络系统计算的方法对机械制造的现状进行动态地模拟,通过传感器融合技术将采集的信息进行预处理,从而修改控制模式中的参数数据。智能控制在机械制造中的应用领域包括:机械故障智能诊断、机械制造系统的智能监控与检测、智能传感器及智能学习等。
2.智能控制在数控领域中的应用。
随着科学技术的发展,我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求,不仅需要完成很多的智能功能,还需要扩展、模拟、延伸等新的智能功能,从而使得数控技术可以实现智能编程、智能监控、建立智能数据库等目标,运用智能控制技术可以实现这些目标。比如说,利用专家系统可以数控领域中难以确定算法与结构不明确的一些问题进行综合处理,再运用推理规则将数控现场的一些数控故障信息进行推理,从而获得维修数控机械的一些指导性建议。
3.智能控制在机器人领域中的应用。
机器人所具有非线性、强耦合、时变性的特征主要体现在动力系统中,在控制参数的系统中机器人具有多任务及多边变性的特征,这些特征适合智能控制技术的应用。当前智能控制技术在机器人领域中的应用主要表现在以下几个方面:一是机器人手臂姿态及动作的智能控制;二是机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制;三是机器人在行走路径与行走轨迹跟踪方面的智能控制;四是通过专家控制系统对机器人的运动环境进行定位、监测、建模及规划控制等方面的探究。
4.智能控制在建筑工程中的应用。
智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面:一是智能控制在建筑物照明系统中的应用,它主要通过通信与计算机控制的联网,对每一个时段的照明系统进行控制,主要表现在对照明时间、照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制;二是对建筑物内的空调进行智能控制,通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季使用时的模式进行设置,可以智能地调节空调的风阀,在确保建筑内空气质量的同时,减少能量的浪费。
5.智能控制在机电一体化中的效果。
机电一体化是推动工业现代化的重要技术。“智能化”作为当代科技的趋势所在,因此智能控制在机电一体化中的作用不可估量,智能控制应用于机电一体化中有以下几点作用:(1)优化效能:多数数控系统运用的是模块化设计的思路和方式,有着较为广阔的功能涉及面,裁剪性也非常好。如果是群控系统,对于相同的群控系统完全可以借助各种操作流程,进而保证系统的调整能够符合相关标准和要求;(2)提高精度:精度对于数控机床而言是衡量机电一体化制造技术的重要指标,直接影响着产品加工成品率的高低。与旧的设备相比,智能数控系统融合了高速CPU芯片、多CPU控制系统、RISC芯片与交流数字伺服系统,促使机床的精度得以大大的提高;(3)程序控制:操作程序是系统运行的主要指令,根据加工产品的尺寸、精度来编制操作程序才能使产品加工后达到智能效果;(4)改进加工:智能控制方式的运用可以缩短加工时间、优化操作流程。实现了复合加工的效果,数控机床通过智能控制满足了多轴、多控制加工的需要,可以有效地减少人工操作次数,加工程序得到了优化和改进
三、智能控制在机电一体化系统中发展的必然趋势分析