略談自動(dòng)化控制在機(jī)械制造中的應(yīng)用

徐維彬

青海國(guó)鑫鋁業(yè)股份有限公司，青海西寧 810000

1 機(jī)械自動(dòng)化概述

1.1 自動(dòng)化定義和應(yīng)用效果

自動(dòng)化指的是機(jī)械設(shè)備在設(shè)定的程序或者指令之下進(jìn)行一系列自動(dòng)的控制和操作，無需人為干預(yù)的技術(shù)。在機(jī)械制造中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，一方面可以明顯節(jié)約人力，降低勞動(dòng)量，使人員可以將精力放在精細(xì)化管理上；另一方面可以在一定程度上提高生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。可以說使用自動(dòng)化控制的方式進(jìn)行機(jī)械制造，能夠提高制造的靈活性，而且能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的勞動(dòng)生產(chǎn)力，既節(jié)約了人力資源成本，又能彌補(bǔ)人力生產(chǎn)本身存在的缺陷。比如在人力生產(chǎn)中存在產(chǎn)品誤差大、生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)等問題。目前，我國(guó)在自動(dòng)化生產(chǎn)方面還存在技術(shù)上的問題，為提高自動(dòng)化生產(chǎn)的應(yīng)用效果，筆者認(rèn)為機(jī)械制造中的自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)還需要進(jìn)一步完善。

1.2 自動(dòng)化的生產(chǎn)方式

作為一種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，自動(dòng)化生產(chǎn)在其發(fā)展過程中也應(yīng)該注意和自然保持高度協(xié)調(diào)，在發(fā)展科技的同時(shí)不能破壞自然環(huán)境。所以在機(jī)械制造的自動(dòng)化控制中，首先要考慮的問題是如何節(jié)能減排，對(duì)生產(chǎn)所產(chǎn)生的CO2如何處理，怎樣才能達(dá)到國(guó)家和行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。鑒于此，自動(dòng)化生產(chǎn)方式也叫做綠色化的生產(chǎn)方式。此外，自動(dòng)化控制技術(shù)在機(jī)械制造中的實(shí)現(xiàn)需要利用到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，所以也是一種網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)方式，也就是要利用網(wǎng)絡(luò)人機(jī)界面技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。該技術(shù)的要點(diǎn)包括：首先通過計(jì)算機(jī)平臺(tái)感知人的能力，了解機(jī)械制造相關(guān)知識(shí)和技術(shù)，然后對(duì)所需要進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行全面的仿真，對(duì)整個(gè)機(jī)械制造過程進(jìn)行建模。只要產(chǎn)品還未進(jìn)入生產(chǎn)，都可利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開展虛擬交互試驗(yàn)，對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。此外，網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)方式也可以對(duì)整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期、以及綜合性能等進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)估預(yù)算，全方位模擬生產(chǎn)的全過程，預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性較高。這樣可以保證生產(chǎn)過程是高質(zhì)量，高效率的，同時(shí)可以在很大程度上降低設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本。

2 自動(dòng)化控制技術(shù)在機(jī)械制造中的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

自動(dòng)化控制技術(shù)是機(jī)械制造中最常使用到的一種技術(shù)，該技術(shù)目前也已經(jīng)深入到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。在機(jī)械制造工藝中，自動(dòng)化控制技術(shù)主要通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械制造的實(shí)時(shí)監(jiān)督控制。其中自動(dòng)化控制系統(tǒng)由多臺(tái)自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床構(gòu)成，然后由一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)控機(jī)床和系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)督管理。在該系統(tǒng)模式下，運(yùn)輸物料的裝置通過計(jì)算機(jī)連接在一起，然后形成簡(jiǎn)單方便的加工模式，實(shí)現(xiàn)多品種小批量且多元化的生產(chǎn)。利用自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行機(jī)械化制造，最大的優(yōu)勢(shì)是其不僅可以提高生產(chǎn)效率，而且也可以為生產(chǎn)企業(yè)節(jié)約成本，所以得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。在現(xiàn)階段整個(gè)機(jī)械制造過程中，自動(dòng)化設(shè)計(jì)應(yīng)該更加偏向于現(xiàn)實(shí)化的生產(chǎn)設(shè)計(jì)，所以要充分結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際和相關(guān)發(fā)展要求，使得自動(dòng)化技術(shù)能最大程度地應(yīng)用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)中而不是停留在虛擬設(shè)計(jì)研究中，這樣可以充分發(fā)揮自動(dòng)化技術(shù)的作用，使企業(yè)在發(fā)展中因利用自動(dòng)化技術(shù)而實(shí)現(xiàn)利益的最大化。

2.2 自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)雖然在我國(guó)已經(jīng)取得了較好的成績(jī)，但就其整體應(yīng)用水平而言，與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家之間還存在很大差距，主要是在設(shè)計(jì)方面有一定的局限性?，F(xiàn)階段，在全球機(jī)械制造行業(yè)中的自動(dòng)化主要是依靠CAD技術(shù)來降低技術(shù)開發(fā)的壓力，在設(shè)計(jì)上投入更多精力，以獲得準(zhǔn)確的機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)的相關(guān)信息和規(guī)范。然而目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用CAD技術(shù)的較少，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的層次和企業(yè)的制造效率不高，影響企業(yè)的設(shè)計(jì)水平，從而影響我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。

3 機(jī)械制造發(fā)展中出現(xiàn)的問題

機(jī)械制造工藝是機(jī)械制造的核心技術(shù)，也是核心動(dòng)力。不過目前我國(guó)機(jī)械制造業(yè)還處在不斷發(fā)展探索階段，雖然一些先進(jìn)的工藝技術(shù)已經(jīng)在機(jī)械制造中得到了應(yīng)用，比如自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)集中控制的應(yīng)用等，但是柔性控制技術(shù)在我國(guó)還沒有得到有效的普及。其次，我國(guó)在全面發(fā)展高新技術(shù)的同時(shí)，也應(yīng)該注重對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，但是現(xiàn)階段并不十分重視傳統(tǒng)技術(shù)的改革，不管是在資金投入上還是專業(yè)人才的培養(yǎng)上更傾向于全力引進(jìn)和發(fā)展新技術(shù)，對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)中的精華內(nèi)容關(guān)注不夠。再次，自動(dòng)化制造工廠在我國(guó)比較少見，也就是使整個(gè)制造過程同多個(gè)自動(dòng)化制造系統(tǒng)全部連接起來，然后通過所設(shè)置的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配和指揮，實(shí)現(xiàn)原材料、生產(chǎn)、加工裝配和成品整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)化工廠很少。另外，關(guān)于精細(xì)加工、微型機(jī)械、微米納米技術(shù)、高精密加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)和復(fù)合加工技術(shù)等新型的加工方法在我國(guó)的普及率較低，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)方面我國(guó)人才比較緊缺。

4 機(jī)械制造和自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 機(jī)械制造工藝自動(dòng)化發(fā)展

隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，在機(jī)械制造業(yè)中，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造技術(shù)全自動(dòng)化，自動(dòng)化信息管理是未來機(jī)械制造工藝的主要發(fā)展方向。現(xiàn)階段自動(dòng)化控制技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中已經(jīng)得到了很好的運(yùn)用，就運(yùn)用效果來看，切實(shí)改善了機(jī)械制造工藝，提高了加工質(zhì)量和加工效率。在全球化程度提高的背景下，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造生產(chǎn)全線的自動(dòng)化就變得更加重要，可以為企業(yè)節(jié)約大量成本，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，從而在市場(chǎng)上獲得更多競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

4.2 機(jī)械制造全球化發(fā)展

隨著經(jīng)濟(jì)全球化腳步的加快，機(jī)械制造行業(yè)中，不管是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還是國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)都十分激烈，很多企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中逐漸失去優(yōu)勢(shì)。很多企業(yè)為了可持續(xù)發(fā)展，開始不斷拓寬業(yè)務(wù)，發(fā)展新的市場(chǎng)。比如一些制造企業(yè)開始和網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)合起來，但是在業(yè)務(wù)拓寬以后使得原本就激烈的市場(chǎng)變得更加復(fù)雜，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)更為激烈，從而進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)械制造的全球化。機(jī)械制造的全球化發(fā)展所依托的是技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化，正是因?yàn)楹芏嗥髽I(yè)開始發(fā)展網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，才使得制造全球化得到了較快發(fā)展。

4.3 機(jī)械制造高度集成化發(fā)展

隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，在機(jī)械制造工藝中自動(dòng)化程度也越來越高。由于自動(dòng)化技術(shù)的推廣應(yīng)用，所以在制造生產(chǎn)上形成了簡(jiǎn)單方便的加工模式，可利用自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)加工進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督控制。正是因?yàn)榧庸つＪ接稍瓉淼姆稚⒒絹碓较蚣苫l(fā)展，所以機(jī)械制造工藝也不斷趨于集成化，使得機(jī)械制造在生產(chǎn)加工上逐漸變得連續(xù)且向規(guī)?；l(fā)展，而目前集成化發(fā)展技術(shù)也是機(jī)械制造企業(yè)的重要生產(chǎn)模式之一。在信息集成程度較高的機(jī)械制造系統(tǒng)中具體可包括自動(dòng)化信息系統(tǒng)部分、自動(dòng)化制造系統(tǒng)部分和自動(dòng)化管理系統(tǒng)部分。其應(yīng)用原理是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行一系列整合，將生產(chǎn)制造的系統(tǒng)化零為整，使其形成相互之間存在關(guān)聯(lián)的小模塊系統(tǒng)。

4.4 機(jī)械制造數(shù)字化發(fā)展

在機(jī)械制造工藝的發(fā)展中，數(shù)字化制造是一種將制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及管理科學(xué)等相互聯(lián)合起來發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，包括數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造和數(shù)字化控制等。對(duì)于自動(dòng)化機(jī)械制造公司而言，各類圖形、數(shù)據(jù)等信息都可以通過數(shù)字化的形式表達(dá)出來，而且可以在各個(gè)領(lǐng)域中形成數(shù)字信息網(wǎng)絡(luò)。由于數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展和在多個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，在未來機(jī)械制造的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)加工上也將逐漸實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。比如在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)不但可以提高設(shè)計(jì)的精確性，而且也有利于為接下來的制造生產(chǎn)提供基礎(chǔ)，形成一個(gè)完整高效的機(jī)械制造工藝過程。

4.5 自動(dòng)化技術(shù)虛擬化和智能化發(fā)展

自動(dòng)化技術(shù)朝著虛擬化的方向發(fā)展，使得整個(gè)生產(chǎn)模式，包括設(shè)計(jì)和整個(gè)生產(chǎn)過程都可以實(shí)現(xiàn)完全的模擬實(shí)驗(yàn)。虛擬化的生產(chǎn)模式將現(xiàn)代多種科學(xué)技術(shù)，比如計(jì)算機(jī)技術(shù)、高端技術(shù)生產(chǎn)等結(jié)合在一起，這樣可以使得整個(gè)機(jī)械制造過程中的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)都能先通過模擬、建模的形式來進(jìn)行精確預(yù)測(cè)，從而提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。智能化的發(fā)展指的是在整個(gè)機(jī)械制造中，將多種技術(shù)手段，比如計(jì)算機(jī)技術(shù)、制造技術(shù)手段、自動(dòng)化生產(chǎn)方式、人工智能技術(shù)等結(jié)合起來，然后使這些技術(shù)相互融合和滲透，實(shí)現(xiàn)人機(jī)雙向互動(dòng)，使機(jī)械制造系統(tǒng)具有更高的適應(yīng)能力。該發(fā)展方向的優(yōu)點(diǎn)在于可以通過人工智能機(jī)械技術(shù)將人和機(jī)器有效結(jié)合起來，然后將人工智能模式放到整個(gè)機(jī)械制造生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中去，使得各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)可以模擬專業(yè)人士的思維，這樣比傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中人為制造操作要更加便捷高效，而且自動(dòng)化的調(diào)整具有靈活性，可以保證機(jī)器本身處于良好的生產(chǎn)狀態(tài)中，精確程度較高?？傊?，智能化制造是一種將集成化、自動(dòng)化和智能化相結(jié)合的模式。是一種深入發(fā)展的具備高技術(shù)水平的制造系統(tǒng)，可以進(jìn)行模擬性的智能活動(dòng)，像人類一樣進(jìn)行判斷和分析，甚至在未來可以部分取代人類的腦力活動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，各種現(xiàn)代化技術(shù)的涌現(xiàn)，以及在工業(yè)制造上的技術(shù)、工藝創(chuàng)新，使得現(xiàn)代機(jī)械制造也得到了快速發(fā)展。由于機(jī)械制造在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中具有不可代替的作用，工業(yè)又是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿χ?，所以必須要研究和掌握現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和方向，使得我國(guó)的機(jī)械制造技術(shù)一直保持在世界潮流發(fā)展中?？傊怀霈F(xiàn)代機(jī)械制造的重要性，不斷優(yōu)化機(jī)械制造工藝中的自動(dòng)化控制技術(shù)，可保證機(jī)械制造企業(yè)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中獲得一定的優(yōu)勢(shì)。