自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

曲全瑜 王德壯 金筵庭

摘 要：自動(dòng)化技術(shù)在不斷的發(fā)展，應(yīng)用范圍越來越廣泛，工業(yè)發(fā)展與其密切相關(guān)，而機(jī)械制造作為工業(yè)基礎(chǔ)，自然離不開自動(dòng)化技術(shù)。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以減少企業(yè)制造成本，增強(qiáng)機(jī)械制造專業(yè)的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。本文主要從自動(dòng)化技術(shù)的概念入手，分析我國(guó)機(jī)械制造中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)其中的不足，并探究解決辦法。把自動(dòng)化技術(shù)推廣到機(jī)械制造的方方面面，在提高生產(chǎn)率的同時(shí)有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù);機(jī)械制造;生產(chǎn)率

步入新時(shí)代以來，技術(shù)的更新?lián)Q代越發(fā)迅疾，我國(guó)的機(jī)械制造雖然取得了一定的發(fā)展，但是由于其本身起點(diǎn)較低，與最前沿的技術(shù)的差距其實(shí)可以說是越來越大，就目前而言，自動(dòng)化技術(shù)是機(jī)械制造需要突破的重點(diǎn)方向，實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化是我們跟上時(shí)代進(jìn)步，乃至實(shí)現(xiàn)超車的大好機(jī)會(huì)。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用問題亟待解決。

一、初步了解自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)，通俗的來說，主要是去除繁重枯燥的人工操作，通過機(jī)器來完成重復(fù)的生產(chǎn)活動(dòng)。它的優(yōu)勢(shì)在于脫離了原本大量的勞動(dòng)力資源，通過機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，節(jié)省了大量的生產(chǎn)成本，并且極大地提高的平均精度和生產(chǎn)效率。也有助于操作人員減輕負(fù)擔(dān)。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)了以人為本的核心理念，它是機(jī)械生產(chǎn)的一個(gè)新的階段。

二、 我國(guó)對(duì)此的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀絕對(duì)不容樂觀，從教育領(lǐng)域還是應(yīng)用領(lǐng)域乃至于是研究領(lǐng)域來看，我們距離世界前沿水平還是非常大的距離。目前廣泛使用的機(jī)床還是非常初級(jí)的數(shù)控機(jī)床和加工中心，并且即使這些機(jī)床我國(guó)都無法獨(dú)立制造，控制系統(tǒng)完全依賴于進(jìn)口，自己的系統(tǒng)的研發(fā)使用還需要時(shí)間。而柔性自動(dòng)化技術(shù)，集成技術(shù)，還有智能AI等都還停留在研發(fā)階段，還沒有一個(gè)成功的結(jié)果，但是同時(shí)期的一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)把這些技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的機(jī)械制造生產(chǎn)當(dāng)中。最為嚴(yán)重的是，我國(guó)對(duì)此的管理模式依舊落后，從大學(xué)機(jī)械制造專業(yè)學(xué)生的教育管理，從事研究的科研人員的人才管理，國(guó)外先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的收集還有實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)體系等等都還談不上完善。這樣下去，我們可能會(huì)被落的更遠(yuǎn)。機(jī)械制造是制造業(yè)的基礎(chǔ)，也是科技國(guó)防實(shí)力壯大的關(guān)鍵性條件。然而我國(guó)在這一領(lǐng)域所面臨的形勢(shì)非常嚴(yán)峻。究其原因，主要在于人才，無論是理論人才還是實(shí)踐人才，只有優(yōu)秀的人才不斷涌現(xiàn)，機(jī)械制造才能真正的大踏步向前，趕上時(shí)代的步伐?？萍紕?chuàng)新的基礎(chǔ)是人才強(qiáng)國(guó)，根本上落實(shí)到教育培養(yǎng)和人才引進(jìn)上。

三、 自動(dòng)化技術(shù)的主要構(gòu)成

1.柔性自動(dòng)化技術(shù)。柔性自動(dòng)化技術(shù)是指在機(jī)械制造的過程中可以按照需求適當(dāng)改變生產(chǎn)流程，是區(qū)別于之前大批量生產(chǎn)使用的剛性技術(shù)，一旦確定生產(chǎn)線，如果更新就會(huì)報(bào)廢。而柔性自動(dòng)化技術(shù)，引入了的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床的結(jié)合，通過預(yù)先編程控制機(jī)械制造生產(chǎn)的過程，如果產(chǎn)品發(fā)生了改變或者要求發(fā)生了改變，我們只需要改變?cè)械某绦虼a，進(jìn)行機(jī)械加工過程的修改就可以生產(chǎn)新的產(chǎn)品。使用這樣的技術(shù)可以有效提高資源的利用率，加快企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，更加具有競(jìng)爭(zhēng)力。

2.集成自動(dòng)化技術(shù)。集成自動(dòng)化技術(shù)也就是把原本有許多設(shè)備進(jìn)行的加工過程，集中合成到一個(gè)設(shè)備上。在原有的機(jī)械制造項(xiàng)目中，為了提高效率，通常把一件產(chǎn)品的加工分在不同的工廠，一個(gè)工廠車間只研究一項(xiàng)工序，方便管理與加工。但是對(duì)于個(gè)性化至上的今天，除了許多大批量的零件生產(chǎn)，企業(yè)還要面對(duì)小批量的需求，如果用原有的方式加工得不償失，但是這樣的需求才是許多中小企業(yè)真正的前途所在。通過集成自動(dòng)化技術(shù)，綜合加工中心的出現(xiàn)就很好的處理了這一問題，解決了供求雙方很大的苦惱。

3.智能自動(dòng)化技術(shù)。智能自動(dòng)化技術(shù)在很多人的了解中也是AI（人工智能）的一種，它其實(shí)就是利用計(jì)算機(jī)預(yù)設(shè)編程，讓工業(yè)機(jī)器人代替人工處理一些高危作業(yè)或者是惡劣環(huán)境下的工作。它的智能主要體現(xiàn)在一個(gè)非常熱門的研究課題，深度學(xué)習(xí)。它的內(nèi)部程序其實(shí)非常復(fù)雜，總而言之它在工作過程中會(huì)不斷記憶加工的過程，加深其自身的行為樹的豐富程度，對(duì)于過程而言，可以極大程度上保證機(jī)械制造過程的精度問題，也可以自主處理一些突發(fā)狀況，避免之前發(fā)生過的一些工業(yè)機(jī)器人程序錯(cuò)誤導(dǎo)致的意外事件。

四、自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景

自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也是日新月異的，每時(shí)每刻都有著新的進(jìn)步，例如：

1.信息技術(shù)的融入。現(xiàn)今計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和先進(jìn)的控制技術(shù)相結(jié)合，已經(jīng)突破到了實(shí)踐應(yīng)用階段。如模型預(yù)測(cè)、神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、多變量控制、自適應(yīng)和自尋優(yōu)等先進(jìn)控制算法已進(jìn)入實(shí)踐并用于DCS、PLC等控制器中，而且這種趨勢(shì)在加快。

信息技術(shù)與自動(dòng)化結(jié)合另一個(gè)重點(diǎn)方向是公共數(shù)據(jù)庫(kù)、局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、無線技術(shù)等滲透控制系統(tǒng)使控制系統(tǒng)扁平化，實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)，跨地區(qū)的控制。信息技術(shù)的加快融入使得自動(dòng)化控制系統(tǒng)更加完善靈活，也更加完美。

2.自動(dòng)化技術(shù)的互補(bǔ)與滲透。DCS，PLC，IPC是自動(dòng)控制領(lǐng)域的三大支柱，它們?cè)诓粩嗟叵嗷ジ?jìng)爭(zhēng)中相互促進(jìn)，因而形成了具有混合控制策略的PLC/DCS混合系統(tǒng)HCS，混合系統(tǒng)HCS的主要特點(diǎn)是：它是一個(gè)通用的程序開發(fā)環(huán)境，具有統(tǒng)一的標(biāo)簽和單一的數(shù)據(jù)庫(kù)，以滿足多領(lǐng)域自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成的需要。

3.控制系統(tǒng)由集中向分散化發(fā)展。應(yīng)對(duì)現(xiàn)在生產(chǎn)趨向小型化個(gè)性化等趨勢(shì)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)也在為此轉(zhuǎn)變。如智能化分布式I/O是將某一部分I/O組成一個(gè)有自治能力的節(jié)點(diǎn)，其本身帶有處理器，獨(dú)立完成某一部分的控制。由于組合在一個(gè)框架內(nèi)，它可直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)，甚至空間十分有限的地方，但它同時(shí)又可鏈接到中央計(jì)算機(jī)，從而將控制系統(tǒng)從傳統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為二層結(jié)構(gòu)。

五、結(jié)語(yǔ)

在21世紀(jì)的今天，我們的祖國(guó)正在努力實(shí)現(xiàn)我們共同的中國(guó)夢(mèng)，機(jī)械制造方面，自動(dòng)化技術(shù)的革新應(yīng)用迫在眉睫，行業(yè)中的我們要不斷進(jìn)取，為機(jī)械自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)力量，機(jī)械制造的自動(dòng)化前景在我們的努力下清晰可見。

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