团论文网
团论文网
-
摘要：随着智能制造技术的不断发展，人机协作在机械加工中变得尤为重要。文章首先概述了人机协同技术，深入剖析了机械加工生产的优化策略，进而探讨了智能辅助工具的运用及其带来的积极影响，最后详尽展示了智能调度系统的打造和使用细节。借助人机配合，调整工艺参数，合理分配和运用资源，严格控制与检测质量，从而提高了机械加工的效率与品质。与此同时，智能辅助工具的运用及优化策略，智能调度系统的开发与应用，为机械加工生产提供了显著的助力，文章的研究成果为智能制造领域的进步指引了创新路径和科技方法。
关键词：智能制造；人机协同；机械加工；生产优化；智能调度系统
1人机协同技术概述
1.1人机交互界面设计
人机交互效果是体现人机协同效率的关键环节。工业互联网时代，在人机交互界面设计方面，重点考虑人、机、物、系统之间的全面连接，用户的认知和操作习惯，以及机器的自动功能，实现人、机、物、系统之间的无缝连接和信息交换，并采用直观的图形界面作为模板，结合视觉观察技术，精心设计界面元素的色彩、图标和布局，以提高用户交互的效率和体验。随着虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的快速发展，用户界面设计正逐渐向更直观和沉浸式方向发展。例如，通过虚拟现实技术，操作人员可以在虚拟空间内进行实时互动，模拟真实的生产流程，从而更清晰地进行操作和监控。该方式不仅提高了用户的参与感和工作效率，还减少了因误解而导致的操作错误，进而提高了生产过程的安全性和稳定性。
1.2计划排程与调度
在传统的生产模式下，计划排程主要依赖于排产计划人员的经验和直觉，手动调度常常受到主观因素的影响，导致排程不合理、资源利用不足、制造效率较低等问题。而在智能制造新模式下，人工智能和优化算法的应用使计划排程和调度过程变得更加智能化，显著提高了生产效率、排产灵活性和自动化水平。例如，在复杂的机械加工生产流程中，智能调度系统可以根据设备状态、工艺规范和订单交付顺序，自动优化生产排程和时间表安排，实现生产资源的最优配置。例如，某智能工厂使用了高级智能排程系统后，对比传统方式，减少了因加工工件换型、热处理工艺调整等带来的产线换型、工艺调整等带来的影响，生产效率增加了30%，生产流程时间减少了20%，同时消除了生产过程中的等待和空闲状况，并减少换型成本。
1.3人机协同操作
在智能制造领域，人机协同操作是操作者与机器共同执行生产任务的关键过程。在这个过程中，清晰的信息传递和良好的合作至关重要，人机协同作业能够保障生产流程的高效率和灵活性。例如，在智能工厂，操作人员通过与智能桁架机器人和数控机床的联合作业完成重复的机械加工任务，从而使其能够专注于监控设备和质量检验等核心工作，进一步提高了生产速率和产品质量。此外，人机合作还能够快速监管数据并做出反应，实现对生产过程的即时优化和升级，例如，通过利用传感器技术进行产品尺寸的质量检验，结合高级算法预测，将检验数据与标准数值之间的差值在线反馈给和数控机床系统，从而能够迅速通知操作人员，机床控制系统在进行加工对刀时自动补偿调整，有效地减少加工过程中的质量风险。
2机械加工生产优化策略
2.1工艺参数优化
精确控制切割速度、送料速度和切割深度等变量，能够显著提高加工效率并降低生产成本。以某智能工厂机械加工为例，不同参数的影响数据，如表1所示。
分析表1中各类工艺参数对加工效率、切削时间和刀具磨损的影响，发现加工效率有所增长，切削时间有所缩短，而刀具磨损程度未见明显变化，这些结果是由多种因素交织作用导致。因此，在工艺参数优化中，需要综合考虑加工效率、切削时间和刀具磨损率，找到最佳平衡点，以实现生产效率的最大化和刀具利用率的优化[1]。
根据物料特性，需要执行量身定制的工艺优化策略，匹配特定的加工技术，执行定制化的技术变革计划。在钢铁材料的加工过程中，精确定义切削速度和进给速度至关重要，这对加工的效率和品质起着决定性作用。精确控制切削速度与进给速度的协同作用可同时提升表面处理质量和加工精度，并显著减少刀具磨损的可能性。某智能工厂通过MES系统和数控机床的加工参数记录，通过一段时间的加工和数据记录累积，可以不断进行工艺参数寻优，把不同的材料对应的加工参数精准设定。
2.2资源调度与利用
通过智能化系统进行高效的资源整合，包括人力、机械和原材料，企业有望达到生产效率的顶峰，同时大幅削减生产成本。审视订单紧急程度，监控设备运行情况，合理安排生产流程，减少生产中断和闲置，提高生产效率。例如，某智能工厂通过调整生产计划和设备运行时间表来优化，结果设备使用效率提升到90%以上，由此，生产时间大幅度缩短，成本显著减少。
智能制造的应用为资源管理策略和效率问题带来了全新的解决方案。利用智能化调度系统，实现生产任务的自动安排与指挥，大幅提高了工作的适应性与作业效率。例如，某制造企业采用智能化调度技术后，生产流程得到即时优化，效率同比增加了20%以上，生产周期时间缩减了15%以上，从而显著提高了资源的使用效率。智能调度系统的部署，带来了生产效率的大幅增进，同时提高了企业应对市场变化的灵活性。
在智能制造业中，资源配置必须灵活应对各种状况，实行多变的策略。例如，面对紧急插入的订单或设备问题时，智能调度体系能够快速重新组织生产安排，对关键订单优先考虑，保证按时交付，从而确保生产流程的无缝和稳定。
2.3质量控制与监测
通过建立成熟的质量体系和采用实时监管技术，可以快速辨识并解决制造缺陷，维持产品质量的一致性和可信度。利用传感器对加工过程中的核心数据进行实时监测，实时掌握加工进度，快速辨识并解决加工故障，预防质量缺陷的发生，从而提升合格产品比率。
质量控制与监测工作需要融合尖端技术，如机器视觉和激光测量，来全面监控和分析产品质量。例如，通过机器视觉技术对商品外表进行详细解析，借此精确评估商品的尺寸、外观、表面瑕疵等核心特征[2]。借助数据分析与统计手段，细致审查并优化生产流程，以提升产品品质并增强生产能力。某机构通过不同质量控制方法的对比，如表2所示。
通过表2数据可知，智能检测的通过率惊人地达到99.5%，显著超越了人工检查的98%，而不良品的比例低至0.5%，较传统方式下降至仅2%。智能检测在缺陷检测中的准确度也显著，以97.5%的高准确率领先其他方法，相比之下，机器视觉检测的准确率只有92%。数据解析显示，智能检测技术促进了产品质量的合格水平，提升了识别缺陷的精确度，并稳固了生产过程中的质量监管。
3智能辅助工具应用
3.1智能辅助工具介绍
智能助手运用尖端技术，融合计算机视觉、传感器技术及数据处理能力，实现对生产过程的实时监管、详尽分析以及辅助决策。机器视觉技术能够实现产品外形的自动检查，同时完成产品轮廓的智能辨识；传感技术实时监控生产设备和环境参数，即时监测生产线和环境指标；通过对数据的深入挖掘，彻底审查监测数据，发现并解决隐含的难题，在创新解决方案的提出上，数据分析扮演关键角色。例如，通过运用机器视觉技术检测产品表面的瑕疵，显著提高产品质量，并有效增进生产流程的速度。利用传感器监控设备，预先识别并迅速解决故障，增强生产过程的稳定性和可靠性。
3.2智能辅助工具在生产中的应用
智能辅助工具已广泛应用于制造业，深入到生产领域。在汽车制造业中，利用机器视觉技术检验车辆外观，快速识别漆面缺陷与装配错误，从而提高产品质量。另外，在电子产品制造行业，传感器技术对设备核心参数实施即时监测，能够提前发现机械问题，执行预防性维护，避免生产中断。数据解析技术开始应用于生产数据的大规模聚集，发现隐患并提出优化建议。在钢铁行业中，机器视觉技术可用户检测废钢等级、钢板表面质量、加工零件的尺寸精度等功能[3]。例如，利用数据分析技术监控生产核心数据，及时调整生产设置，提高生产效率和产品质量。
3.3智能辅助工具优化策略
智能辅助工具的优化策略包括技术和应用两方面的改进。在技术方面，需不断提升机器视觉、传感器和数据分析等核心技术的能力和准确度。例如，采用高分辨率相机和先进的图像处理技术，提高机器视觉系统的检测精度和作业效率；应用创新的传感器技术和信号处理技术，实现生产过程的实时监控与管理。在应用方面，需根据不同的生产环境和具体需求，制定并优化智能辅助工具的应用方案。例如，针对不同产品和生产流程，制定专门的检测标准和计算方法，优化传感器的配置和数量，以最大程度提升辅助设备的性能和可靠性。
4智能调度系统设计与应用
4.1智能调度系统设计原理
智能调度系统的设计理念是利用先进的算法和模型，全面分析并优化生产计划排程任务、设备资源和工艺要求等信息，实现生产流程的智能化调度和管理。其核心设计理念融合了任务分配技巧、资源调控手段以及优先级判定准则等多个方面。任务分配机制有效地优化了生产计划与现有资源的匹配，旨在提高资源利用效率和加速生产流程。资源分配策略考虑了设备运行的实时状态，同时也充分考虑了任务的紧迫性，精确确定了生产任务的执行顺序和时机，以满足生产的实际需求。优先级规则用于确定生产任务的执行顺序，保障重点任务能够得到迅速处理［4］。
4.2智能调度系统在生产调度中的应用
智能调度系统在生产调度中的应用越来越广泛，涵盖的领域也不断扩大。以汽车制造业为例，智能调度系统根据订单紧急程度和机器的运行情况，自动安排和控制装配线作业。例如，某汽车制造商的智能调度系统能够实时追踪装配线的进度，并持续监控机器设备的运行状态。一旦出现工序短缺或超时情况，系统即时调整任务优先级和资源分配，以确保生产线的稳定运行。这种智能调度系统极大地提高了生产效率，显著减少了生产线的闲置时间，优化了生产流程的运行，使其更加高效顺畅。
在制造行业，智能调度技术发挥着重要作用，并且越发凸显其价值。它能根据订单特性和交货期限，灵活调整生产线的运作模式和节奏，以满足市场需求的快速变化。例如，在某智能工厂，其机械加工生产管理用了先进的智能MES系统，精确管理生产步骤。面对复杂的紧急订单情况，生产计划和工艺流程能够迅速调整，加急订单得到优先处理，同时保证常规订单按时交付。
4.3智能调度系统优化策略
智能调度系统优化策略包括优化调度程序和重构模型设计，以加快系统反应速度和提高精确度为核心目标，这些改进对系统整体运行至关重要。通过采用启发式算法、深度学习模型等先进技术，任务分配和资源调度的效率得到显著提升。例如，某钢厂的智能加工车间，高级排程系统采用了深度强化学习技术，优化了生产计划，提高了生产效率和资源利用率，有效应对了复杂生产环境下的挑战。
加强系统间的互动联结和数据互通配合至关重要。智能调度系统与ERP系统紧密结合，与MES系统深度集成，实现对生产流程的全面监控与管理。这种集成方式使企业能够实时监控生产环境，快速进行优化决策，显著提高了生产效率和市场响应速度。例如，某智能工厂通过ERP系统与智能调度系统融合，实现了订单信息与生产计划的无缝更新，提高了生产调度的精确度和响应速度[5]。
此外，系统参数配置不断精进，运行方针频繁修订，维持系统的稳定与可靠度至关重要。定期分析系统性能，及时发现并解决故障，保持系统高效率和可靠性。例如，某制造业公司定期对智能调度系统进行优化设置和性能检测，通过改进算法和调度策略，成功改善了系统的稳定性和信赖度，提高了生产率和资源效率。
5结束语
在智能制造的探索与实践中，人机协同的重要性、工艺创新的核心地位以及智能调度的不可或缺作用已经日益凸显。广泛应用的技术手段不仅促进了生产效率和质量的双重提高，还催生了企业管理模式的创新与转型。利用尖端智能化技术，企业能够精准控制生产环节，实现资源的优化配置与快捷调度，从而大幅提升竞争力和灵活应对能力。智能生产的推进让企业更接近数字化转型的目标，工业化正快速从传统向智能化转变，为追求工业4.0的愿景提供了坚实的基石。
参考文献
［1］王文鑫.机械制造中的智能化技术研究［J］.农机使用与维修，2024（1）：53-56.
［2］郭前建.人机协同机械手及其接口技术研究［D］.长春：吉林大学，2004.
［3］郭超.机器人铣削在汽车亮饰条机加工中的应用［J］.内燃机与配件，2024（3）：51-53.
［4］杨晨.机械加工智能制造生产线控制系统的设计与实现［J］.现代制造技术与装备，2024，60（1）：209-211.
［5］石礼玉.基于人机交互手势的机械臂3D空间打印控制研究［D］.青岛：青岛理工大学，2023.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
本文标签：
人机协同下的机械加工生产优化论文
人参与 2024-12-13 10:38:24 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
-
站内搜索
-
随机文章
-
标签列表
-
-
最近发表
-
-
热门文章 | 最新文章 | 随机文章
-
-
最新留言
-
首页 论文知识 教育论文 毕业论文 教学论文 经济学 管理学 职称论文 法学 理学 医学 社会学 物理学 文献 工程论文 学位论文 研究论文
Powered 团论文网 版权所有 备案号：鄂ICP备2022005557号统计代码
全站搜索