工程机械产品的自动化运维系统与智能化控制研究
郭振刚1 马宝荣2
(1 兰州新区市政投资管理集团有限公司 甘肃 兰州 730400;2 兰州理工大学 甘肃 兰州 730050)
摘要:进入21世纪以来,我国的工业建设规模愈加壮大,人们对工业建设的数量与质量也提出了新的要求,研究人员顺应时代的发展需求,对传统的工程机械产品进行相关的改进与功能拓展,相关的经济建设也取得了快速发展。工程机械产品在这样的大背景下的发展也出现了自动化与智能化的趋势,本文将从互联网时代下自动化与智能化对工程机械产品产生的变革影响进行阐述,并对未来的发展前景进行分析与概括。从实践角度出发,在明确的市场环境条件基础上,找出今后的发展方向。
关键词:自动化控制;智能化系统;工程机械;虚拟设计
2015年5月,国务院出台了《中国制造2025》,在该文案中提出了五大重点工程,其中智能制造工程就是其中之一。2015年12月,工信部和国家标准委联合印发《国家智能制造标准体系建设指南》,提出要建成覆盖5大类基础共性标准、5大类关键技术标准及10大领域重点行业应用标准的国家智能制造标准体系。由此可知,国家对于加大创新力度,实现产品的自动化与智能化的目标非常明确。
1 自动化运维系统的阐述1.1 先进的自动控制理论的应用
随着社会生产力的不断提高,我国现阶段出现的矛盾为人民日益增长的物质需求与落后的社会生产力之间的矛盾。这一基本国情变相的向我们提出了要增强社会生产力,国家发展才能大步向前。要实现这一目标,必须采用自动控制的方案。自动控制的应用在我国各个领域均出现了应用,尤其是在工程机械产品的加工与制造方面。智能化控制是近几年来的热门话题,有关它的算法理论也层出不穷,如灰色预测,多元回归分析等。但最基本的两个原理都归咎于模糊控制算法与神经网络算法。这两类算法是现代自动控制的基础,模糊控制算法的关键在于讨论隶属度以及模糊级别的划分,这种控制方式尤其适用于多输入单输出的控制系统。换言之,它相当于一种语言,可以进行反馈调节,保证我们的系统一直处于最佳模式中。神经网络算法主要用于处理各个环节的运行,以及接收到外部干扰因素后如何做出正确的选择,以此来处理来与外界的干扰因素,保证系统的正常稳定运行。
1.2 机械自动化技术
在机械加工生产过程中,计算机的替代人工进行控制的这一现象逐渐被称为“机械设计制造及其自动化”,在很多高校中已经成为众多学员报考的热门专业。自动化运维系统本质上就是其智能控制的核心,二者紧紧相关,密不可分。通俗来说,机械自动化就是按照预先工作人员所设定的路径与方法进行自行运转,操作,在这一过程中无需人工的直接干预。它就是模仿人一样,根据已知的信息,依据一定的推理准则进行“思维”与判断,在工作的过程中可以有效避免一定的外部因素(该因素指非人工指令,但会对这一进程产生阻碍的环境因素)的干扰。不过,这只是自动化运维系统的最基本的概念,随着互联网到物联网的进一步发展,自动化运维系统拥有了更丰富的内涵,不仅仅在提升生产效率与维护设备方面,在机械加工的行业中引入自动化运维系统,可以逐渐实现机械生产加工过程的资源信息化,信息数据化[3],这一系列改变会改变整个机械制造的模式,在节约成本,节省人力物力以及生产资源等方面具有里程碑式的意义。可以更高效地满足民众日子增长的需求,对社会与企业的发展亦是如此,都将起到更加积极的作用。如现在采用的“负载适应控制”技术。可在装置启动中设置几种不同的工作模式,通过选择不同的模式,装置可以根据内设的程序与算法对工作频率与操作进行调整,以匹配制定的功率输出。
1.3 完善相关的技术指标
实现系统的自动化运维操作,最重要的是要掌握我们自身的核心科技,我在文章开头论述了,我国现阶段的创新能力与制造技术较国外依然有很大的差距。因此,我们要加强国内的创新力度,坚定不移地坚持“中国制造”和“中国创造”的路线,打造我国智能制造产业生态圈,提升智能制造国际竞争力,以联盟模式推进智能制造产业生态圈式发展,鼓励企业与科研单位的联合工作。
2 机械加工智能化的概述2.1 机械产品管理信息的数据化
随着机械化与互联网技术的应用,我们对工程上机械的控制逐渐移交给了计算机去完成,这一变化引起了机械产品在设计中的精确程度与微型化得到了普及。对每一个机械产品无需在进行复杂烦琐的工艺与相关的信息记录,虽然互联网操控下生产的机械产品更加精致,所需记录的信息要求也更为严格,但采用机械产品数据管理技术(PDM)完成机械设计及加工产品精细化数据的存储和管理,逐渐成为行业发展的技术主流,PDM技术改变从前工作人员手工进行记录的模式,采用计算机进行时刻的跟踪监测,并将所记录的数据进行打包储存在存储系统中,将信息数据化保存,节约了大量的人力物力,而且强化了对信息的保存与管理。
2.2 机械产品制造流程自动化
传统人工进行机械产品的制造时,需要耗费大量的时间、人力与物力。利用人工智能时代下的“自动化装置”,对节约成本有着重要的作用。自动化操作能够通过计算机信息技术进行有效的分析,将人为制作机械产品的部分进行模块划分,将其分为各个子过程并把它们有机地集成在一起,实现计算机从微观角度的机械加工设计管理,并在宏观上产生正确的“运行”结果。
2.3 信息存储智能化,虚拟化研究
由于实现自动化与智能化需要大量的信息协同参与,在其背后虽然减少了工厂运行中人为的参与,但在背后支持这一庞大的系统运行的计算机网络中需要更多的工作人员进行参与。如何将如此众多的信息进行合理的布置与安排是决定智能化操作能否实现的重要保障。
如广西电网有限责任公司对信息存储管理这一领域提出了更高的要求。要求建立健全信息化三大标准体系,重点推进核心业务系统和企业级数据中心建设”,完善数据存储的管理模式,运用专业化、一体化、标准化、信息化的技术手段,实现集约、规范、高效的存储管理模式,使存储运维管理实现自动化、智能化运维势在必行。正确处理信息是保证系统正常运行的基本要求,而对于数据量大的众多数据而言,同时保证存储与运行最好的处理办法就是运用虚拟存储技术,它是一种不实际占用计算机空间,但确实可以发挥功能的一种信息存储方法。
2.4 械加工智能化发展应该遵循的原则
①价值产出原则。机械制造智能化不是形象工程,是机械加工企业提高效率、降低成本、提高企业利润的重要举措,因此企业在智能化建设过程中要充分考虑企业的实际情况,从投入和产出两方面进行考虑,本着遵循科技发展规律的原则,不断提高其智能化水平。
②信息化原则。信息就是指资源,未来的机械加工是指智能化的集约生产,未来企业最主要的生产要素就是信息,信息化水平对机械制造企业智能化发展起着关键作用,信息技术就是对信息进行收集整理、存储传输、识别转换等各种处理的整合过程,企业高效生产与竞争实力也随着智能化的实现而得到了有力保障。目前,分布式计算与人工智能的有机结合则是这一领域的研究焦点,应通过智能化来改善机械加工公司,使之向着优质、高效的方向发展,并实现信息化发展目标。
3 机械信息化系统的建立除在生产技术方面外,企业需要拥有自己整体的信息化系统,以进行整体资源的调配与处理。人类已步入知识经济时代,这一时代以IT为核心。作为一种战略资源,信息资源与能源以及材料的重要性相当;IT正凭借着其独特的先进性、普遍存在的渗透性而与传统产业有机结合;信息化为公司发展起到了良好的推动作用,甚至成为其综合实力的象征。我们应当加快建设机械信息化系统,只有这样才能从根本上保证工程机械产品自动化运维系统与智能化控制的运行。
图1 机械信息化系统结构图
4 发展前景自动化运维系统与智能化控制的程度对工程机械产品的影响至关重要,严格来说,当今社会中企业所比拼的不单单是品牌,而是技术。虽然我国的工程机械行业正在成长为世界的一股不可忽视的重要力量。但由于行业长期缺乏工业设计的创新思想,导致国内的工程机械产品在性能、技术、质量等硬指标下较国外的品牌竞争中处于劣势。机械的发展与现代科学技术和整体工业水平息息相关,加强智能化制造是提高机械加工的效率和质量的保证,能极大地提高生产效率、生产技术和生产竞争力。作为机械加工行业要充分认识到这一点,通过有效运用计算机信息系统发展智能化技术,克服传统加工制造中存在的弊端,促进机械加工产业化的发展。当然,这机械加工智能化是个系统工程,不是一蹴而就便可以完成的,还需要相关设计人员在工作实践中不断研究和探讨。我们在发展机械产品的自动化与智能化的道路中也取得了一系列的创新成就,只要坚持我们自己的品牌,终归能为处于正在或即将处于变革时期的中国工程机械企业找到一条良性发展的路径。
参考文献:[1]李江波,陈俊,王凯.分析工程机械产品的造型设计要点[J].
低碳世界,2017(32).
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电子技术与软件工程,2019(5).