工程机械智能化与信息化发展分析
邹健 李敏 傅凯文
新余市新钢公司检测中心
编者按：
在经济发展之下，工业化与机械化不断优化和完善。但是，在制造市场激烈的竞争中，将信息化与智能化技术引入其中十分必要，可为原行业带来耳目一新的变化。与国外相比，我国在此方面的起步较晚，且研究力度不足，应采取多样化发展措施，引导工程机械朝着智能、信息、集成的方向发展。
背景
1工程机械技术的发展概况
当前，受国内各方面因素的影响，工程制造业在智能化、信息化发展中受到重重阻碍，发展速度缓慢。许多大型工程机械均是从欧美国家引进，且大部分机械设备是被西方工业强国垄断。与国外智能化设备相比，我国设备的科技含量远远不足。究其原因，我国在工程机械方面的起步较晚，科技人员对此方面的重视度不足。直至进入21世纪后，我国才逐渐认识到机械智能控制的重要性，并开始加强该方面的软件研究，但因缺少高素质编程人才支持，导致许多操控软件还需要从国外引进，无法实现国内自主生产，在一定程度上阻碍了机械技术智能化发展步伐。
主要措施
2工程机械智能与信息化发展措施
在新时期背景下，制造企业为了获得更多的市场竞争优势，势必要积极引入网络技术、计算机技术等，推动工程机械朝着信息化、智能化的方向发展。对此，可采取以下措施实现这一目标。
2.1与5G通信网络相结合
在智能互联时代背景下，一些走在时代前沿的机械企业开始引入智能制造技术，促进产品与服务水平的提升，打造一系列智能产品，为客户带来更多的便捷服务与应用价值。在发展过程中，机械行业应与5G通信网络相结合，共同促进5G在机械领域的融合与应用，并在此基础上研发出众多5G智能产品。因5G通信网络具有低时延、高安全性、高宽带等特点，可与远程驾驶有机结合，通过车联网平台构建应用场景。在未来的发展中，5G的应用可使操作更加精准高效，支持设备自主作业，缩减人机之间的通信延迟，迎来机械行业新业态。例如，由华为和三一联合研制的5G遥控挖掘机正式呈现出来，利用5G网络，工作人员可操作千里之外的挖掘机作业，使挖矿难度显著降低。搭载5G系统的遥控推土机可在无人驾驶情况下完成铲土、推土与装卸等操作，实现精准高效施工。
2.2创新机械技术类型
在工程机械发展中，机械技术的类型与应用范围也应不断扩大，主要包括信息检测技术、信息转发技术与智能处理技术，具体作用如下表1所示。对于检修技术来说，其在工程机械领域的应用主要通过传感器对设备运行状态进行记录，主要包括位移速度、压力、重力、流量变化率、压力变化率等指标，对加工中机械生产部件进行控制；对于转发技术来说，可利用微型计算机对弱点信号进行处理，采集传感器中的强弱信号，利用控制器将弱信号放大，进而控制机械加工部件；对于智能处理技术来说，其在工程中占有主体地位，可利用网络技术对机械生产进行控制，并且是对单一零件到整机的综合控制。在生产过程中还应利用模块化技术对不同模块中的部件组合起来，实现各类部件的同步加工。
2.3引入一体化操作技术
该技术是在单片机的控制下引入智能化技术，由此实现一体化操作的目标。在工程机械应用中，可利用智能化控制实现自动换挡，该技术的应用可使设备工作效率得到显著提升，对施工质量提升具有重要意义。在一体化技术应用中，主要通过两种方式达成操作目标，一种是电液式，主要是指利用智能控制程序实现设备内部参数转换，并将智能程序下的命令参数传递到自动换挡装置中，完成智能换挡目标；另一种是液压式，利用液压方式对设备内部参数进行调整，将其变成电动信号，由此实现智能控制目标。一般情况下，前一种的应用范围更加广泛。
2.4明确机械技术的发展趋势
机械智能与信息化主要是指利用信息集成与智能控制技术，使机械具备一定的自主决策、自我感知、自动控制功能，将其归入智能机器人范畴。在科技发展之下，新一代机械逐渐朝着智能化、集成化方向发展，并且还在网络智能化基础上构建协同控制系统，实现高效率、低能耗的目标。具体趋势如下：
2.4.1智能化。在工程机械中，主要利用计算机微控制器采集信息，再利用感应器对外界信息进行感知，接受操作者的相关指令，通过核心控制策略开展智能分析与判断，将控制指令输出，精准高效地对执行元件进行控制，使其顺利及时地做出反馈，达到预期的控制目标。智能控制主要为：传动控制、发动机控制、空调系统管控、计量系统控制以及相应的机械专业核心控制。
2.4.2信息集成化。工程机械信息分为售前与售后两种类型。前者是指产品销售之前自身带有的全部信息，这也是产品品质保障的先天因素；后者是指产品售出后，在多种外界因素影响下的信息，如运输、使用与保养等等，这属于产品质量的后天因素，一般起决定性作用。如若工程机械信息得到有效集成，且读取较为便利，则对其后续使用、管理、维修与专卖评估等均具有较大便利，可使各方利益得到切实保障。
后记
综上所述，在现代化工业发展之下，制造企业应积极引入先进的网络技术、5G通信技术、传感器技术等，促使工程机械更加智能灵活，拓展机械技术类型与功能，使其为各个行业的信息集成、智能化控制等提供强有力的技术支持，与当前时代发展潮流相符合，促进机械技术水平的进一步提升。
选自《中国机械》2020年第14期。
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