智能制造与先进数控技术分析

智能制造与先进数控技术分析

岳伟先于志山李晓冉（滨州职业学院，滨州256600）我国整体经济的持续性发展，为制造业领域带来了全新改变。一方面，基于“工业4.0”“智慧+”等一系列理念的应用，有效改变了当前制造业的发展格局，从产品设计、数控制造等一系列流程实现了现代化的管控目标。另一方面，借助现代化的技术发展趋势，从智能制造和数控技术等层面逐步渗透，有效革新传统产业的生产、加工模式，实现了产业智能化和创新化，有效推动了整个工业体系的蜕变。1智能制造和先进数控技术的基本论述智能制造是人工智能研究的重要代表内容，通常被认为是知识和智力的总称。智能制造是借助大量的知识实现产品的制造和加工，完成智慧生产的目标和诉求。智能制造涵盖大量知识和技术，能够通过对知识的深层次掌握实现自主学习功能，利用强大的搜索能力和信息分析能力实现对产品制造功能的多层解读[1]。数控技术是利用数字信息实现对机械设备进行多种模式的控制和管理，集成机械制造技术、计算机技术、传感检测技术、网络通信技术以及光机电技术等内容实现现代技术的集成化，能够满足高精度、高效率及全自动等制造要求，在工业制造领域具有不可估量的意义和作用。先进数控技术是近年来数控技术的重要创新，集合制造加工技术和数字化控制系统，实现设备控制能力的进一步升级。特别是对于微米级、纳米级等产品加工能力，有助于高效实现数控技术的产业升级和技术革新[2]。2智能制造和先进数控技术的发展现状智能制造虽然发展历史较短，但是得到了世界各国的重视。例如，美国、加拿大及德国等先后开展制造工艺的产业升级和技术升级，以此提升国内的制造业水平。日本在1989年提出智能制造的概念，并在1994年先后开展制造知识体系、分布智能系统控制以及快速产品实现的分布智能系统技术研究，成为当前智能制造领域的头号国家。我国于20世纪80年代后期开展智能制造领域的探索，国家科技部先后提出“工业智能工程”等创新理念，并且在智能机械人、无人驾驶及智慧交通等领域中展现出卓尔不凡的成效。“十四五”规划的落实，进一步强化了对智能制造产业的重视，提高了对该领域的投资力度[3]。先进数控技术是现代科学技术创新发展的重要内容，且随着微电子、计算机等一系列内容的融合，实现了产业的爆发式增长。目前，美国、德国、日本是数控技术的引领者，无论是其产业技术的丰富程度还是产业发展的智能化水平都远超其他国家。我国数控技术虽然起步较晚，但是随着国家加大对数控技术的投入力度，自1979年起成功实现了“弯道超车”。特别是在2010年后，国内数控技术实现巨大的飞跃和创新，包括航天航空、国防军工等领域。控制技术的有效升级带动了整个产业链的蓬勃发展，其中汽车、摩托车、家电制造、电站设备、轨道交通及生物工程等一系列内容，都得到了常态化的发展和建设[4]。3智能制造和先进数控技术的实践应用3.1智能制造的实践应用3.1.1新型传感技术新型传感技术是智能制造领域的新突破和新代表。一方面，新型传感技术具备超强的敏感性，能够对环境变化进行动态捕捉，有效实现海量信息的汇集和分析。结合量子测量技术、纳米聚合物传感技术及光纤传感技术等，能够实现稳定的感知效应。另一方面，新型传感技术体现了智能制造技术的核心和重点，能够对微弱信号进行动态捕捉，弥补了传统传感技术的缺失和空白[5]。3.1.2模块化、嵌入式控制技术基于现代工业制造的需求和标准，智能制造需要满足海量的设计标准和设计框架，需要从软件层面进行有效嵌入，将不同功能、不同结构的软件模块进行汇总和融合，以微内核操作系统和开放式系统开展对应的功能设计，将语言组织系统、人机控制系统等内容进行关联，实现系统功能的有效植入，并且设定系统的格式、环境、控制标准，以满足工业智能制造的实际需求[6]。3.1.3先进控制和优化技术智能制造领域中，工业产业的大规模数据分析和数据评估需要有序实现和开展，同时需要借助大型控制设备对各项数据的结论进行验证和分析。数据的多样性和内容的繁杂性，必然会增加数据分析的难度。借助先进控制技术和优化技术能够识别和分析海量数据，降低数据计算的烦琐程度，有效实现对数据信息的精细化管理。3.1.4系统协同技术大型制造项目中，智能制造技术中的系统协同技术能够进一步对系统方案的设定模式进行调节和分析，统一对应的操作界面和设计界面，将统一的工作序列进行规整和处理，提高处理速度和处理水平。协同处理技术是现代智能制造领域的重点，能够实现多个功能模块的统一化管理，提高制造设备的管理水平。图1为某工厂制造领域协同技术的应用现场。3.1.5故障诊断和健康维护技术智能制造领域中，通过对设备运行状态的检测和分析能够有效实现设备运行问题智能检测，包括远程检测技术、故障检测技术、状态分析技术、自动调控技术、健康维护技术以及重大设备使用寿命预测技术。相关技术的应用不仅能够保障设备的运行安全，而且能够为后续的设备维护提供必要的参考。3.1.6即时通信网络技术即时通信网络技术主要解决网络系统传输的连续性和高效性，既要保障数据传输通道的畅通和稳定，又要降低数据的延迟概率，实现数据信息无缝衔接。在智能制造领域中，即时通信技术的应用为智能设备的信息传递提供了重要的传输渠道，能够改善网络信息数据的传输效果，提高信息传输的水平和质量。3.1.7功能安全技术功能安全技术是智能制造领域中智能装备硬件、软件的重要测评技术，通过一系列的分析、设计、验证能够全面分析智能制造的设备，实现对安全性、功能性、价值性的多元检测，有效助力设备后续的改进和升级，是智能设备制造领域的重要核心技术。此外，结合多个测试平台和测试设备，它能够周期性评估和测定系统运行问题，实现设备相关数据的有效提升。3.1.8特种工艺与精密制造技术智能制造领域中，特种工艺和精密制造技术是智能制造领域的前沿技术，涉及到高端精密仪器的应用和发展。以光刻机为例，它是现代芯片制造领域的核心设备，对应的技术和市场需求极为广阔，成为世界各国追逐的焦点和议题。我国在此领域高端制造产业中尚处于空白，亟待进一步强化和提升。3.1.9识别技术识别技术是智能制造芯片设计的重要技术，需要借助超高频射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）核心模块设计制造技术实现对芯片制造的基本需求，制造出低成本和低功耗的RFID芯片。图2为某企业智能制造的识别技术设备。3.2新进数控技术的实践应用新进数控技术的实践应用主要在制造行业、信息行业、医疗设备行业以及军事行业中应用广泛。以制造行业为例，它是数控技术最早的应用领域。数控技术主要肩负产品研发以及设备加工、制造等，特别是对于大型设备制造，需要进行精准化把控和操作，需要保持较高的操控水平。以现代军事设备为例，高性能五轴高速立式加工、五坐标加工及大型五坐标龙门铣等都是数控技术的应用重点。数控技术还能够实现焊接、装配及喷涂等操作，能够对设备进行自动切割等，满足设备加工的多种需求。在信息行业，先进数控技术结合计算机网络、通信技术、卫星遥感技术及遥控技术等一系列内容实现对纳米级、微米级的技术加工，有效助力芯片产业光刻机产业等设备的加工和制造，是现代信息行业发展的重要基础。先进的数控技术能够不断进行产业的技术革新，提高产业的加工水平。以芯片产业为例，3nm的芯片产业是目前国际领域的行业先驱，预计在2025年前预计突破1nm的芯片制造技术，实现信息行业质的蜕变。在医疗设备领域，不少设备的医疗诊断预计医疗分析都应用到了数控技术，特别是有机器人操作实施的手术治疗成为现代医疗产业的创新和突破。医疗机械设备的控制能力和控制精度都需要数控技术的应用和实施。在军事装备领域，数控技术的应用为传统的军事装备领域提供了新的技术创新，包括大型军事设备的轨迹控制技术、