人工智能技术在设计和制造中的应用

人工智能技术在设计和制造中的应用

王建民, ,王伟

瑞立集团瑞安汽车零部件有限公司  浙江 温州  325200

摘要：随着人工智能技术在产品设计制造领域的应用和普及，人工智能技术的优势和作用也更加突出和明显，推动着产品设计制造行业的进一步转型和发展。本文基于人工智能技术在产品设计制造中应用的积极作用分析，探究了人工智能技术在产品设计制造中的具体应用，以此助力人工智能技术在产品设计制造中的更广泛应用和发展。

关键词：人工智能技术产品设计制造应用

1.引言

我国传统意义上的产品设计制造过程，对人工劳动力的需求量比较大，而且在具体的设计和制造环节很多工作内容人工操作的危险性比较高，且精准性和合理性难以保障。人工智能技术在产品设计制造中的应用，不仅可以有效的降低人工成本，还可以推动产品设计制造的数字化、信息化和智能化，提高产品设计制造的效率和质量，推动产品设计制造行业的快速、健康发展。

2.人工智能技术的概述

人工智能技术为现代化的技术方案，具备综合性较强的特点，例如融合了计算机网络和电子信息系统方面的理论知识，构成一体化的技术结构，具备较强的应用性，以此来提高整体的发展水平。伴随着我国科技水平的不断进步，人工智能技术在计算机大力支持下，在产品设计行业中的应用较为广泛，有效满足了产品设计行业当前现代化发展的需要。在以往产品设计制造中存在着模型运算不清晰的问题，为了提高整体的设计和制造效果，要利用人工智能技术来解决这一问题。使整个网络环境变得更加安全和高效，加快信息数据处理的速度，并且根据网络搜索建立与之匹配的设计方案，从而使产品设计制造水平能够得到全面的提高，满足现代化行业的发展需求。

３．人工智能技术在产品设计制造中的具体应用

3.1模糊推理技术

人工智能系统当中模糊推理技术能模仿人的大脑对数据信息进行判断和处理，并且分析和处理速度比人的大脑还要快，反应还要及时。经模糊处理技术分析和处理过的信息数据可以自动实现和学科知识的结合和转换，以确保传输数据的准确性和可参考性。模糊推理技术是当前阶段人工智能技术领域最重要的技术内容之一。模糊推理技术复杂的数据分析功能能够在产品设计制造的过程当中对庞大的相关数据信息进行快速、精准的分析和整理。基于人工智能强大的模糊推理技术实现的数据分析和处理，能进一步保障产品设计制造的精准性，为提高产品设计制造的质量打下坚实的基础。借助模糊推理技术产品设计制造可以呈现连续函数的表达。但是，目前阶段，模糊推理技术在系统连接的稳定性方面还有比较明显的提升空间，也是接下来人工智能在产品设计制造中应用的一个重点研究方向，如图３.1 为常见模糊推理系统的结构图。

图３.1 常见模糊推理系统的结构图

模糊器主要是完成对输入变量的模糊化预处理，将其转化为由模糊语言变量及其相应的隶属度函数描述的模糊集。它主要涉及到模糊函数的选取，并将模糊变量输入到模糊推理机。推理机是模糊推理系统的重要部分，主要是从模糊知识库中选取适当的规则，然后根据模糊输出和模糊算子通过一系列的模糊推理运算来得到模糊结论。模糊知识库则是模糊推理系统的核心部分，其质量的好坏和系统的性能息息相关。它里面主要存放一下供模糊推理机使用的知识，支撑着模糊推理机的运行。模糊解释器则是将模糊结论进行反模糊化处理，为用户提供一个清晰明确的输出。

3.2神经网络技术

一是，基于目前阶段人工智能中的神经网络技术可以将数据信息迅速上传网络，快速实现数据信息的保存、传播和共享。二是，神经网络技术也可以实现数据信息的动态处理。在产品设计制造中的应用就是对相关数据信息进行快速、准确的处理之后，将数据分析和处理结果转变成产品操作指令，自动完成产品操作任务。三是，所谓的神经网络技术，在一定程度上是对人体的神经系统的模仿，基于该技术的神经元反射特性技能自动实现数据分析结果的提取和处理，还能实现数据信息的保存和保护，就像我们人体，基于我们庞大的神经系统，可以感知指令，接受指令，并依据指令做出相应操作，也会对指令有所记忆。当前阶段，神经网络系统在产品设计制造中主要应用于设备管理。加工工艺方面，基于神经网络技术的工艺参数评定和误差预测功能，神经网络技术在产品设计制造中，也常常应用于机床运动过程中的误差补偿。在零配件设计和制造方面，神经网络技术也可以应用于指导齿轮CAD、齿轮形状、大小、强度的设计，一方面，提高设计的精准性和合理性。另一方面，在降低可能产生的经济损失基础上，提升生产效率和质量。

3.3自动识别技术

传统的产品设计制造中控制器的执行原理是先建立控制模型，然后利用动态控制方程开展动态控制。但由于动态控制方程的复杂性，一方面，部分产品设计制造工程现场不具备动态控制方程的控制操作条件。另一方面，传统的动态控制方程适应性一般，对产品工程预警的判断缺乏一定的合理性和精准性。人工智能自动识别技术应用于产品设计制造之后，传感器可以实现对机电设备相应参数的实时监控，一旦监测到参数异常情况，会自动触发系统的报警机制，同时实现自动停机。工作人员接到报警立即切断电源，进行检查。既保证了工作人员在安全的环境下进行工作，又保证了异常数据信息的及时发现和处理。同时，基于自动识别技术的自动识别—激光扫描--超声波传感在产品设计制造中可以保证对作业对象的精准识别，结合现代化的计算机系统，实现指令执行。既能提高动态控制操作的准确性和适应性，又进一步简化了动态控制流程，提高了动态控制的工作效率和质量，如图３.２为常见的自动识别技术架构图。

图3.2常见的自动识别技术架构图

3.4虚拟现实技术

从字面意义上判断，虚拟现实技术是一定程度上“虚拟”与“现实”的结合。虚拟现实技术在产品设计制造中发挥着重要的“工具”作用。产品工程师利用三维建模软件将产品画出来之后，借助虚拟现实技术的环境模拟功能，可以将三维画面更真实的展现出来。也就是将三维立体图形转变成“仿真”模型。基于这个仿真模型，可以更精准的展现产品的各方位细节，辅助定位产品的细节问题，以便及时发现问题，及时处理问题。所以，很多制造产品都可以使用虚拟现实技术先进行设计产品的反复仿真模拟测试，基于测试结果对产品设计进行进一步的优化和调整，得到更科学合理的设计方案之后，再进行模具生产。一方面，可以有效的降低制造模具的生产成本，避免了因设计不精准而造成的重复返工成本增加。另一方面，模具的精准性和科学性，是进一步保障产品质量的基础。

4.结语

作为新时代产物，人工智能技术在我国产品设计制造领域已经广泛应用，该技术的引入对于产品设计制造领域而言有着积极作用。人工智能技术不但可以推动机械设计制造行业转型，还有着削减人工成本、提升生产效率、优化设计制造流程等优势。目前，人工智能技术应用在产品产品设计、零件工艺设计、数控机床设计控制、机械产品制造加工以及产品投资决策等方面。要想充分发挥人工智能技术作用，产品必须做好准备工作，完善产品设计制造方案，拥有高质量硬件与软件。

参考文献：

[1]张智武.人工智能技术在产品设计制造中的应用[J].信息记录材料，2022，21（2）：92-93.

[2]李昂.人工智能技术在产品设计制造中的应用[J].汽车世界，2019，（22）：1.

[3]杨崇英.信息化时代产品设计制造中人工智能技术研究[J].湖北农机化，2020（1）：154.