計算智能及其在機械制造中的應用研究

1、<p>　　計算智能及其在機械制造中的應用研究</p><p>　　摘要：機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)，機械制造業(yè)的發(fā)對于促進工業(yè)生產(chǎn)領域的發(fā)展，保持經(jīng)濟穩(wěn)步增長，滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枨笥兄匾饬x，機械制造在操作過程中具有一定的危險性，在機械制造中應用計算智能對防止各類安全事故，保證安全生產(chǎn)，維護人民群眾生命財產(chǎn)安全，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益有著積極意義，本文在對計算智能了解的基礎上，指出了

2、計算智能在機械制造中的優(yōu)勢</p><p>　　關鍵詞：智能，應用，制造</p><p><b>　　1 計算智能概述</b></p><p>　　計算智能（Computational Intelligenee，簡稱CI），又稱軟計算，該詞于1992年被美國學者J.C.Bezdekek首次提出，1994年全計算智能大會明確提出了計算智能的概念，

3、標志著計算智能作為一門獨立學科的誕生。傳統(tǒng)的人工智能問題的處理、結(jié)論的得出都需要在建立精確的數(shù)字模型的基礎上才能實現(xiàn)，但現(xiàn)實中有很多的數(shù)據(jù)都是模糊的，無法建立精確的模型，使得人工智能的應用范圍相對狹窄，而計算智能則突破了人工智能的瓶頸，以模型為基礎，模擬人的理論與方法，只需要直接輸入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就可以對數(shù)據(jù)進行處理，應用范圍更加的廣泛。</p><p>　　計算智能的本質(zhì)是一類準元算法，主要包括進化計算，人工神經(jīng)網(wǎng)

4、絡、模糊計算、混沌計算、細胞自動機等，其中以進化計算、人工神經(jīng)網(wǎng)絡及模糊系統(tǒng)為典型代表。</p><p>　　1.1 進化計算 進化計算是采用簡單的編碼技術來表示各種復雜的結(jié)構(gòu)，并通過遺傳操作和優(yōu)勝劣汰的自然選擇來指導學習和確定搜索的方向，具有操作簡單、通用性強、效率高的優(yōu)點，其工作原理是通過種群的方式進行計算，借助生物進化的思想來解決問題，分為遺傳算法、進化規(guī)劃及進化策略三大類。</p><

5、p>　　1.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡 人工神經(jīng)網(wǎng)絡是一個高度復雜的非線性動力學系統(tǒng)，具有模糊推理、并行處理、自訓練學習等優(yōu)勢，其工作原理是仿照生物神經(jīng)網(wǎng)絡處理信息方式，通過不同的算法和結(jié)構(gòu)，將簡單的人工神經(jīng)細胞相互連接，通過大量的人工神經(jīng)單元來同時進行信息的傳播，并將信息儲存在改革細胞單元的連接結(jié)構(gòu)中，快速地得到期望的計算結(jié)構(gòu)。生物神經(jīng)網(wǎng)絡的細胞是在不斷的生成和更新著的，即部分細胞壞死，整個神經(jīng)網(wǎng)絡仍能維持正常的運轉(zhuǎn)秩序而不會驟然崩潰，同

6、樣人工神經(jīng)網(wǎng)絡也有著這樣的特性，即使部分神經(jīng)細胞發(fā)生問題，整個網(wǎng)絡也能夠正常的運轉(zhuǎn)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡按照連接方式的不同分為前饋式網(wǎng)絡與反饋式網(wǎng)絡，前饋式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)元是單層排列的，分為輸入層、隱藏層及輸出層三層，信息的傳播是單向的，每個神經(jīng)元只與前一層的神經(jīng)元相連，即信息只能由輸出層傳向隱藏層再傳向輸入層，而不能由輸出層直接傳向輸入層；反饋式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中每個人工神經(jīng)細胞都是一個計算單元，在接受信息輸入的同時還在向外界輸出著信息。不同的行業(yè)

7、和領域可以根據(jù)自身的需要將不同的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和學習方法相結(jié)合，建立不同的人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型，實現(xiàn)不同的研究目的。</p><p>　　1.3 模糊系統(tǒng) 客觀世界中的事物都具有不同程度的不確定性，如生活中的“窮與富”、美與丑”、“相關與不相關”無法用一個界線劃分清楚，對于事物不確定研究的過程中產(chǎn)生了模糊數(shù)學，所謂模糊性是指客觀事物差異的中間過渡中的“不分明性”。美國專家L.A. Zdahe教授首次運用了數(shù)學方法描述模糊概

8、念，自此之后模糊數(shù)學形成了一個新的學科，并在世界范圍內(nèi)發(fā)展起來，在醫(yī)學、農(nóng)業(yè)等方面得到了應用。</p><p>　　2 計算智能在機械制造中的應用</p><p>　　機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)，機械制造業(yè)的發(fā)展對于促進工業(yè)生產(chǎn)領域的發(fā)展，保持經(jīng)濟穩(wěn)步增長，滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枨螅岣呷藗兊纳钯|(zhì)量有著重要意義。一個國家機械制造業(yè)水平的高低是衡量該國工業(yè)化程度的重要指標。由于研究角度的

9、不同，機械制造業(yè)有著不同的分類，如國家統(tǒng)計局將機械制造行業(yè)分為通用設備、專用設備、交通運輸設備、電氣設備、儀器儀表及辦公設備五大類，證券市場將機械制造行業(yè)分為機械、汽車及配件、電氣設備三大子行業(yè)。根據(jù)調(diào)查顯示，2013年我國制造業(yè)產(chǎn)值規(guī)模突破20萬億元，同比增長17.5%，產(chǎn)值占世界比重的19.8%，經(jīng)濟總量位居世界首位，利潤4312.6億元，增長0.33%，增加值累計同比增長10.4%。</p><p>　　隨

10、著計算智能研究的深入，計算智能在機械制造中得到了應用。伴隨著機械行業(yè)的飛速發(fā)展，各類生產(chǎn)安全事故也時有發(fā)生。造成安全事故的原因是多方面的，首先是操作人員安全意識淡薄；其次是企業(yè)的安全管理和監(jiān)督缺失，我國相當多的機械制造企業(yè)不重視勞動安全衛(wèi)生方面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和資料積累，為了追求最大利潤在安全生產(chǎn)方面投入的資金過少，缺乏對員工開展安全教育的培訓。建立科學的安全生產(chǎn)評價方式對于防止各類安全事故，提高安全效益有著積極意義。人工智能的安全評價方法以

11、線性函數(shù)為基礎，而安全生產(chǎn)評價體系是一個復雜的系統(tǒng)，涉及的內(nèi)容繁雜，需要考慮的因素很多，存在很大的不確定性，導致得到的結(jié)論與實際現(xiàn)場常常不能一致，計算智能以選擇非線性函數(shù)建立安全生產(chǎn)評價模型，實現(xiàn)對非線性函數(shù)關系的擬合，解決了這一難題。</p><p>　　在機械制造中存在著大量的模糊信息，如機械設備的損耗、零件設計目標等信息都是用比較模糊的術語來表達，傳統(tǒng)的人工智能進行新的零件生產(chǎn)制造時，設計人員對零件進行設計

12、，確定零件的尺寸，然后試生產(chǎn)零件應用在設備中，如不符合要求，再進行調(diào)整，這就要求設計人員有著豐富的知識和實踐經(jīng)驗，能夠根據(jù)需要設計出適合的零件，而計算智能以系統(tǒng)論作為基礎的，對選擇的自變量進行適當?shù)膬?yōu)化和控制，只需要設計人員將零件的形狀、大小、作用等輸入計算機，并對零件制造的程序編排，利用計算機確定零件的制造技術，同時控制零件的質(zhì)量，使零件設計、制造的過程更加便捷。</p><p><b>　　3 結(jié)語

13、</b></p><p>　　機械制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，是其他經(jīng)濟部門發(fā)展的基礎。相對于國際來說，我國機械制造業(yè)發(fā)展緩慢，技術落后，因此建立智能化的機械體系，將計算智能運用于機械制造中，制造出高質(zhì)量、高性能、高標準的機械，建立起國際市場上的運作體系，才能進一步，發(fā)揮我國機械制造的優(yōu)勢，提高國際競爭力。</p><p><b>　　參考文獻：</b>