從自動(dòng)化的角度淺析電子信息技術(shù)對(duì)汽車(chē)機(jī)械自動(dòng)化的影響
——以特斯拉跑車(chē)為例

薛雯鑫

（河北省張家口市第一中學(xué)，河北 張家口 075000）

1 特斯拉跑車(chē)生產(chǎn)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

特斯拉曾在博客上提到一個(gè)有趣的設(shè)想：“工廠本身比產(chǎn)品更像是產(chǎn)品”，也曾大膽預(yù)言，特斯拉將用“機(jī)器生產(chǎn)機(jī)器”的技術(shù)顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)。在特斯拉的生產(chǎn)過(guò)程中，大約有160臺(tái)機(jī)器人參與工作，從生產(chǎn)線(xiàn)、車(chē)身到最后的組裝，接近于全自動(dòng)化。很難想象，在沒(méi)有人為的指揮下，所有的無(wú)論是簡(jiǎn)單生產(chǎn)線(xiàn)，還是高難度的裝配，它們是怎樣完成的？又是怎樣配合協(xié)作的？畢竟就算是人類(lèi)自己在很長(zhǎng)一段時(shí)間的磨合下都未必能達(dá)到配合默契，而且配合過(guò)程中人類(lèi)可以通過(guò)語(yǔ)言及肢體語(yǔ)言去表達(dá)自己的想法。而特斯拉的機(jī)器人甚至可以完成多種工作，如切割、焊接等。

這些全自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，都離不開(kāi)電子信息技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用。通過(guò)利用先進(jìn)的軟件和人工智能技術(shù)，事先給機(jī)器人設(shè)定好程序，機(jī)器人就會(huì)按照設(shè)定的程序，按既定的路線(xiàn)，井然有序的工作，而不會(huì)干擾其它的機(jī)器人。

2 自動(dòng)化技術(shù)簡(jiǎn)述

目前，無(wú)論是在狹義的汽車(chē)制造，還是廣義的機(jī)械制造中，都已經(jīng)離不開(kāi)自動(dòng)化技術(shù)，因其帶來(lái)的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，使其越來(lái)越廣泛的被應(yīng)用在各種制造過(guò)程中。在汽車(chē)及汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域，自動(dòng)化技術(shù)在其中應(yīng)用得相當(dāng)廣泛，一臺(tái)現(xiàn)代汽車(chē)，如前文提到的特斯拉汽車(chē)，就相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)化集成系統(tǒng)。

2.1 自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)是指用某種機(jī)器或裝置來(lái)代替部分或全部的人工操作，即使沒(méi)有人為的干預(yù)，就能自動(dòng)進(jìn)行信息檢測(cè)、處理，然后分析判斷，最后達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。自動(dòng)化一詞，最先是由美國(guó)福特公司的機(jī)械工程師提出，是形容發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)傳送和加工的過(guò)程。隨著電子計(jì)算機(jī)的推廣應(yīng)用，自動(dòng)控制與信息處理集合，使自動(dòng)化進(jìn)入綜合的自動(dòng)處理過(guò)程。過(guò)去，人們對(duì)自動(dòng)的理解是機(jī)械動(dòng)作代替人力操作，其實(shí)就是自動(dòng)化代替人的體力勞動(dòng)。后來(lái)隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化代替的不僅僅是人的體力勞動(dòng)，在形式方面還包括代替或輔助腦力勞動(dòng)、制造系統(tǒng)中人與機(jī)及整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、管理、控制；而在功能方面，自動(dòng)化代替的工作在自動(dòng)化的功能體系中僅僅占一部分；在范圍方面，制造自動(dòng)化存在于從產(chǎn)品的生產(chǎn)制造開(kāi)始的整個(gè)生命周期的所有過(guò)程中。

2.2 汽車(chē)機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用現(xiàn)狀

改革開(kāi)放以來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)汽車(chē)業(yè)也迅速崛起，汽車(chē)制造業(yè)不僅是一個(gè)制造體系，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中也起著越來(lái)越重要的作用。為了擴(kuò)大生產(chǎn)，自動(dòng)化生產(chǎn)無(wú)疑在其中起到了不可忽視的作用，其解放生產(chǎn)力的同時(shí)還提高了生產(chǎn)效率。目前自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在汽車(chē)行業(yè)，2008年金融危機(jī)爆發(fā)后，世界上工業(yè)發(fā)達(dá)的幾個(gè)國(guó)家提出了工業(yè)4.0、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等策略，中國(guó)也提出了“中國(guó)制造2025”，以此為中國(guó)工業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向，以工業(yè)自動(dòng)化、信息化為主，推進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的智能化、綠色化。

目前，在汽車(chē)制造過(guò)程中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的勞動(dòng)力成本也在逐年上升，老齡化的趨勢(shì)也在上升，自動(dòng)化設(shè)備代替人力的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)；與之相反，自動(dòng)化設(shè)備的成本卻在下降。機(jī)器人在制造中的工作高效、操作精準(zhǔn)、長(zhǎng)久穩(wěn)定，在2013～2014年期間造成的經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)呈爆發(fā)式的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

2.3 汽車(chē)機(jī)械自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)

（1）生產(chǎn)效率。提升生產(chǎn)效率始終是各大企業(yè)的追求，而機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用就可以很好地做到這一點(diǎn),它改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，將人為操作的工作以機(jī)械自動(dòng)化代替，這樣降低人力成本，同時(shí)，將人工作的不穩(wěn)定因素導(dǎo)致的損耗減少甚至消除，這樣增加效率的同時(shí)，又控制了成本。

（2）安全性。在機(jī)械廠的工作中，或多或少會(huì)因?yàn)楦鞣N可控或不可控的因素導(dǎo)致一些安全事故的發(fā)生，即使企業(yè)非常重視，也積極預(yù)防安全隱患，但總會(huì)有意外發(fā)生?，F(xiàn)在，大多數(shù)的生產(chǎn)制造業(yè)已經(jīng)采用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，尤其在高危操作上，這樣就可以提前避免安全隱患的發(fā)生。同時(shí)，這也關(guān)乎著企業(yè)的形象和企業(yè)的成本控制。

（3）機(jī)械設(shè)備的調(diào)整、維修。以往，機(jī)械設(shè)備的調(diào)整和維修需要人工來(lái)完成，而每一個(gè)的工作方式、承受能力不盡相同，并且在每一次的檢查維修中會(huì)花大量的時(shí)間和精力，一旦設(shè)備出現(xiàn)需要維修的情況，這樣影響了工作效率。而當(dāng)前機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化的應(yīng)用下，針對(duì)故障的檢查工作可以外部進(jìn)行，通過(guò)外部設(shè)備調(diào)整檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可以針對(duì)性的解決，這樣大大節(jié)省了成本和時(shí)間。

2.4 汽車(chē)機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

汽車(chē)機(jī)械制造自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展必然是自動(dòng)化在制造中的深度融入，在操作精準(zhǔn)上不斷提升，人工智能深入應(yīng)用，控制上逐漸優(yōu)化加強(qiáng)。

（1）提升精準(zhǔn)度。在機(jī)械領(lǐng)域中，技術(shù)上追求更高的精準(zhǔn)度作為其發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)化的控制，即利用計(jì)算機(jī)的數(shù)字控制與監(jiān)控，使機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)上更為精準(zhǔn)的控制，避免人工操作導(dǎo)致的誤差，或者更為準(zhǔn)確的將誤差控制在一定范圍內(nèi)。

（2）智能化的發(fā)展。在目前的汽車(chē)生產(chǎn)中，大部分機(jī)械設(shè)計(jì)制造是利用半人工半機(jī)械的生產(chǎn)方式，即半智能化。這種半機(jī)械半自動(dòng)化的生產(chǎn)模式，為生產(chǎn)帶來(lái)了很大的便利。智能化在當(dāng)今社會(huì)應(yīng)用得非常廣泛，在汽車(chē)行業(yè)同樣如此。通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)定程序，機(jī)器人或機(jī)械設(shè)備按設(shè)定的程序工作，這樣使生產(chǎn)過(guò)程規(guī)范、系統(tǒng)化，很大程度上避免了一些隱患，又提高了效率。

（3）環(huán)保化。工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題一直是人們關(guān)注的問(wèn)題，盡管各企業(yè)非常重視，甚至采取了一些預(yù)防或治理手段，但問(wèn)題還是一直存在。機(jī)械設(shè)備運(yùn)作過(guò)程中產(chǎn)生的噪音污染，會(huì)給工人帶來(lái)安全隱患，對(duì)周?chē)用駧?lái)不良影響。這些都是機(jī)械自動(dòng)化汽車(chē)生產(chǎn)中亟需解決的問(wèn)題，勢(shì)必要求朝著綠色、環(huán)保的方向發(fā)展。

3 電子信息技術(shù)與汽車(chē)生產(chǎn)

汽車(chē)的自動(dòng)化技術(shù)離不開(kāi)信息技術(shù)的支持，信息技術(shù)的發(fā)展和完善，改變的不僅僅是生產(chǎn)模式，還提高了企業(yè)的技術(shù)水平，有助于企業(yè)的科學(xué)管理，提升產(chǎn)品質(zhì)量。例如為了方便質(zhì)量追溯，發(fā)動(dòng)機(jī)工廠將每個(gè)零件打上二維碼，就像手機(jī)掃碼一樣，既可以計(jì)數(shù)又可以對(duì)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，這樣工作人員只需通過(guò)采集的數(shù)據(jù)了解每道工序的情況，一旦有問(wèn)題，可以很方便的根據(jù)二維碼查詢(xún)。

3.1 計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車(chē)生產(chǎn)中的應(yīng)用

（1）數(shù)字控制。在汽車(chē)的生產(chǎn)過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與相應(yīng)的軟件對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控與控制，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，隨時(shí)可以掌握汽車(chē)的生產(chǎn)運(yùn)行狀況，也能隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

（2）可編程控制器。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行編程，輸入命令，然后控制機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，例如數(shù)控機(jī)床，只需要在設(shè)備運(yùn)行前輸入命令，設(shè)備就可以按照預(yù)定程序工作，相比于傳統(tǒng)的需要人工操作的車(chē)床，大大減少了人工失誤，提高了產(chǎn)品的精確度。

（3）繪圖與仿真。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)與計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）已經(jīng)廣泛的在汽車(chē)?yán)L圖領(lǐng)域應(yīng)用，相比于傳統(tǒng)的手工繪圖，提高的不僅是效率還有精確度，而三維繪圖軟件所具有的仿真建模，可以在繪制過(guò)程中不斷地模擬、修改、仿真運(yùn)行，為繪圖設(shè)計(jì)提供了很大的便利。

3.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲透到汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中的方方面面，就像特斯拉想要建造全自動(dòng)化的汽車(chē)工廠一樣，沒(méi)有計(jì)算機(jī)技術(shù)的參與，這些設(shè)計(jì)制造過(guò)程很難完成。而現(xiàn)在汽車(chē)行業(yè)正邁入電子控制時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在推動(dòng)汽車(chē)的電子一體化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化成為可能。汽車(chē)電動(dòng)化、電商化、智能化和共享化成為趨勢(shì)，而在汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)計(jì)、控制、生產(chǎn)、檢測(cè)、試驗(yàn)都與計(jì)算機(jī)技術(shù)息息相關(guān)，所以計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展必將促進(jìn)自動(dòng)化的進(jìn)一步完善與發(fā)展。例如德國(guó)數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)技術(shù)公司推出的商品優(yōu)化軟件，不僅能監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程，還能對(duì)設(shè)備和產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)，在批量化的生產(chǎn)中發(fā)揮了很大作用。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，汽車(chē)已走入千家萬(wàn)戶(hù)，是生活中常見(jiàn)的交通工具，為了滿(mǎn)足居民的生活要求，汽車(chē)生產(chǎn)必然會(huì)朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用也是必然趨勢(shì)。畢竟這樣在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，還提高了生產(chǎn)效益。而電子信息技術(shù)在汽車(chē)機(jī)械化上的應(yīng)用，是機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的需要，也是社會(huì)發(fā)展的需求，電子信息技術(shù)與機(jī)械制造更好的融合、創(chuàng)新，才能為我們更好的服務(wù)。

[1]趙昂.機(jī)械工程自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀[J].山東工業(yè)技術(shù).2015.

[2]郭興改.機(jī)械工程設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)探討[J].科技展望.2015.