浅析工程机械信息化的发展现状及趋势

浅析工程机械信息化的发展现状及趋势

发表时间：2019-01-14T13:50:06.673Z 来源：《防护工程》2018年第30期作者：张树华

[导读] 基于此，对工程机械信息化的主流应用和发展现状进行总结性研究，并对其发展趋势进行分析具有十分现实的价值。

黑龙江省东京城林业局工程公司黑龙江宁安 157400

摘要：工程机械信息化，是在工程机械设计、加工、制造、生产等各应用领域引入信息技术，实现工程机械与信息技术相互融合的产业生态体系。近年来，随着信息技术和网络技术的飞速发展，工程机械信息化的发展也呈现出如火如荼的态势，越来越多的信息技术形式，如：数据管理技术、信息集成化技术、物联网加工技术等被用于机械信息化发展领域，并体现出了良好的辅助发展效益，成为提升机械产品加工制造效率和质量的催化剂。基于此，对工程机械信息化的主流应用和发展现状进行总结性研究，并对其发展趋势进行分析具有十分现实的价值。

关键词：工程机械信息化；信息集成制造；虚拟设计

1导言

人类在长期发展过程中，为了进行生产和改善生活，不断地发明和制造出各种各样的器械和装置，这些器械和装置经过长期的改良，从原始的工具逐渐演变成简单的机械，再发展成现代复杂的机械。人们把这类能够减轻体力劳动、替代人工作业，提高生产效率的各种实物组成体称为“机械”。长期以来，机械的概念是：由机械零件和部件（包括液压、液力和气动元件）组合起来，产生和传递动力，对外界做有效机械功的装置。它们一般是由动力装置、传动装置和工作装置三大部分组成，由动力装置提供动力，经传动装置把能量有效地传给工作装置，通过工作装置对外界作有用功，完成所需要的工作。机械所起的作用主要是扩展人的手足功能，减轻和替代人的体力劳动。 2工程机械信息化发展现状分析

2.1工程机械产品数据管理（PDM）

随着现代机械设计及加工精细化程度的不断提升，整个设计加工过程中的数据总量也呈现出复杂多元的发展态势，如何对这些海量数据进行科学有效的管理，也成为工程机械产品管理的重点问题。应用工程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，相较于传统的数据存储管理技术，PDM技术的最大优势在于：它是一种并行协同设计和管理技术，能够基于信息化数据库对机械设计及加工制造的全过程数据进行协同、集成和并行化的管理，并能够通过网络系统进行数据级联，大大提升数据管理的效率及机械产品设计加工的竞争力。目前，很多相关的研究成果也不断推出，例如：国内学者赵凯（2018）研究了一种基于PDM集成接口的农机加工系统，该系统实现了对农产品加工大数据的整合存储及协同管理，具有很强的实用价值，为该领域的其他研究提供了依据。

2.2工程机械信息集成制造（CIM）

信息集成制造技术（CIM）是近年来十分流行的集合信息化、网络化及计算机辅助设计的综合技术体系，它能够通过计算机信息技术将机械产品设计及加工周期中各个子过程模块有机地集成在一起，实现宏观和微观角度的机械加工设计管理。CIM系统主要分为管理信息子系统、信息辅助设计子系统、工艺控制子系统、信息辅助制造子系统及网络数据库等部分，在工程机械工业4.0概念的影响和助推下，CIM被逐渐应用在现代工程机械设计和加工中，如应用CIM技术实现了对机械手设计的虚拟装配，变速箱切割虚拟样机的设计等，国内一些学者也从学术角度提出了CIM技术在工程机械信息化发展中的应用，例如：王宏贇（2018）探究了基于CIM技术的机械智能制造系统设计与应用，该系统以CIM图形图像技术辅助机械产品制造及自动检测，能够实现复杂环境下机械产品制造检测机器人的自适应图像定位控制，先进性十足。

2.3工程机械产品物联网加工（IOTP）

物联网技术是近年来十分热门的技术形态，被广泛应用在各行各业，而以物联网技术为核心构建的工程机械产品物联网加工（IOTP）技术体系，也逐渐成为行业研究和应用的热点。具体来说IOTP充分借助了全球定位系统（GPS），并引入移动互联技术、智能识别技术等，实现机械产品加工各环节的全过程“物物相连、物人相连和人人相连”。目前，IOTP已成为机械装备加工制造领域的标配技术，例如：2016年大庆油田应用M2M、GPS和移动传感网络技术构建了炼油加工机械设备的物联网系统，实现了对炼油加工的物联网络化监控。国内学者徐洪军（2018）对物联网在农业工程机械产品加工中的应用发展进行了总结：随着物联网技术的发展和普及，它对农业工程接产品加工的益处将不断凸显，甚至会成为农机产品加工信息化发展的主流。

3工程机械信息化发展趋势

3.1实现发动机的智能控制

工程机械通常是将柴油机作为发动机的，智能电控系统是由三部分组成的，一是发动机微控制器，二是高速电磁阀，三是传感器。利用柴油机智能系统对燃油的喷射时间、喷油压力、喷油量等进行控制，可使发动机的以下方面得到调整：第一，动力输出与负载；第二，环境因素匹配。在调整以后，发动机能够使整个工程机械的动力要求得到最大限度的满足，还能使燃料的利用率得到有效的提高。同时，还能对发动机的废气排放量进行控制，降低对环境的污染。发动机在实现智能控制的过程中，需要先采集各种信号，如发动机曲轴转速信号、油门踏板信号、进气温度信号等，在采集到这些信号后对其进行分析，并预先设施好控制策略，将这些信息综合起来就能确定出最佳的喷油量，使喷油正时更加合理。同时，在系统中还会配置CAN总线、整机控制系统，用于对数据进行交换，以实现对整个工程机械的智能化协调控制。

3.2实现牵引和变速控制

在经济全球化发展趋势下，工程机械的智能化发展，是社会不断发展的需求，而信息化发展是各行业可持续发展的需求。因此，工程机械首先应具备行驶功能，但由于工程机械的类型不同，所以其行驶系统也会不同，尤其是其中的动力传动路线布置差异很大。比如，有的发动机是直接与变速器连接起来的；有的发动机会先连接到变矩器，然后再与变速器连接起来；还有的发动机则是直接连接到液压泵的。在实现牵引和变速控制以后，各类工程机械都能够按照驾驶操作需要，对机械的行驶速度进行调整和控制，还能随时对档位进行切