機(jī)械自動(dòng)化在機(jī)械制造中的實(shí)踐

羅中東 張家界國(guó)輝建材有限公司

引言：隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，信息化已經(jīng)滲透到人們生產(chǎn)生活的方方面面。為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，應(yīng)該逐步淘汰那些存在許多漏洞，已經(jīng)不再適用的傳統(tǒng)技術(shù)，而應(yīng)該廣泛使用先進(jìn)的新型技術(shù)。在工業(yè)和制造業(yè)領(lǐng)域中，機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)作為一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)，起著彌足輕重的作用。全面實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化，能夠有效減少工作人員的工作量，節(jié)省大量的人力資源，同時(shí)保障了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的高效性。因此，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的長(zhǎng)遠(yuǎn)穩(wěn)定的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化的核心技術(shù)進(jìn)行深入分析和研究是很有必要的。

一、自動(dòng)化的概念和內(nèi)涵

自動(dòng)化(Automation)是指機(jī)器設(shè)備、系統(tǒng)或過(guò)程(生產(chǎn)、管理過(guò)程)在沒(méi)有人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經(jīng)過(guò)自動(dòng)檢測(cè)、信息處理、分析判斷、操縱控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)的過(guò)程。將自動(dòng)化應(yīng)用于傳統(tǒng)制造業(yè)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理的整個(gè)生產(chǎn)流程，最大限度的減少人力成本，提高生產(chǎn)效能。自動(dòng)化和傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)相結(jié)合，不僅提高了生產(chǎn)效能，提高了生產(chǎn)效率，還能夠把人類(lèi)從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，減少人工的投入，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。自動(dòng)化是衡量一個(gè)國(guó)家生產(chǎn)效率的重要標(biāo)志，也是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化水平的標(biāo)志。

二、機(jī)械自動(dòng)化的影響

制造業(yè)是以物體幾何改變和機(jī)械性能改變?yōu)樘卣?，過(guò)程工業(yè)對(duì)原材料進(jìn)行物理和化學(xué)變化將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，供求無(wú)法達(dá)到平衡，單位勞動(dòng)力成本的增加。制造商為了降低成本，提高效率。出現(xiàn)了機(jī)械制造行業(yè)與計(jì)算機(jī)行業(yè)相融合的產(chǎn)業(yè)鏈，整個(gè)融合過(guò)程將電力和控制系統(tǒng)、可編程控制技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)制造系統(tǒng)、控制系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)化匹配。機(jī)械在代替部分勞動(dòng)力的同時(shí)，部分低級(jí)腦力勞動(dòng)被合并[1]。勞動(dòng)力在機(jī)械制造行業(yè)占據(jù)比重越來(lái)越小。其主要占比是在機(jī)械設(shè)計(jì)、軟件編程、設(shè)備安裝、運(yùn)行監(jiān)控、檢查維修等行業(yè)。根據(jù)生產(chǎn)要求，初期對(duì)機(jī)械設(shè)備和設(shè)備中某些控制芯片進(jìn)行編程，從而使整套機(jī)械設(shè)備可以在無(wú)人或者少人的條件下根據(jù)程序設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行自動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)械自動(dòng)化的出現(xiàn)轉(zhuǎn)變了社會(huì)的勞動(dòng)結(jié)構(gòu)，大部分人即將面臨或者已經(jīng)面臨已經(jīng)失業(yè)的狀況。自動(dòng)化的出現(xiàn)提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率、降低了錯(cuò)誤率、節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了單位人員的工作質(zhì)量。其在促進(jìn)全民素質(zhì)提升的同時(shí)又為解決人口老齡化開(kāi)辟了一條新道路。

三、我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)的自動(dòng)化現(xiàn)狀

（一）自動(dòng)化在我國(guó)機(jī)械制造業(yè)獲得長(zhǎng)足的發(fā)展

我國(guó)的傳統(tǒng)制造業(yè)是在新中國(guó)一窮二白的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，存在著生產(chǎn)率不高、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、技術(shù)和管理水平較為落后，大大降低整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的效能。因此，自動(dòng)化與我國(guó)的傳統(tǒng)制造業(yè)結(jié)合具有較大的提升空間。在改革開(kāi)放后期，隨著自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于我國(guó)傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)，使得我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)水平大大提高，生產(chǎn)效能大大提高，部分機(jī)械制造業(yè)和自動(dòng)化相結(jié)合的水平躋身于世界發(fā)展水平的前列，改變了我們?cè)谑澜缰圃煨袠I(yè)不利的競(jìng)爭(zhēng)地位[2]。

（二）缺乏自動(dòng)化的核心技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用

由于我們的機(jī)械制造業(yè)是在新中國(guó)原來(lái)薄弱的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，機(jī)械制造業(yè)的很多行業(yè)的技術(shù)都來(lái)源與發(fā)達(dá)國(guó)家淘汰的技術(shù)。因此，機(jī)械制造業(yè)的自動(dòng)化的行業(yè)堡壘很高，尤其是先進(jìn)的技術(shù)，發(fā)達(dá)國(guó)家更是對(duì)我國(guó)的機(jī)械制造進(jìn)行技術(shù)封鎖，因此，短時(shí)間內(nèi)我們要通過(guò)自動(dòng)化和機(jī)械制造相結(jié)合在國(guó)際行業(yè)內(nèi)占據(jù)大部分市場(chǎng)的可能性不大。

（三）自動(dòng)化在機(jī)械制造業(yè)的創(chuàng)新能力不足

傳統(tǒng)的制造業(yè)在發(fā)展過(guò)程當(dāng)中遇到過(guò)很多瓶頸，那么發(fā)展的瓶頸是必須依靠先進(jìn)的技術(shù)來(lái)進(jìn)行突破和解決的，自動(dòng)化恰恰解決了這個(gè)問(wèn)題，促進(jìn)了我們國(guó)家機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，但是我們也清醒地認(rèn)識(shí)到，在機(jī)械制造業(yè)和自動(dòng)化結(jié)合發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，我們還存在著很多的問(wèn)題，而其中比較重要的問(wèn)題就是缺乏自主創(chuàng)新的能力，我們的企業(yè)和行業(yè)缺乏自主創(chuàng)新的能力，尤其是大型的機(jī)械制造業(yè)。

（四）人力資源相對(duì)比較匱乏

由于機(jī)械制造業(yè)是在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，而自動(dòng)化是新興的產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)點(diǎn)，因此既懂機(jī)械制造業(yè)又能懂自動(dòng)化的人才是非常少的，但是由于薪金、個(gè)人發(fā)展等不同的要求，人員的流動(dòng)性比較大。因此，人才匱乏是影響我們自動(dòng)化在機(jī)械制造業(yè)行業(yè)當(dāng)中創(chuàng)新能力不足的重要因素，也是我們?nèi)狈诵募夹g(shù)的基礎(chǔ)性條件[3]。

四、機(jī)械自動(dòng)化的實(shí)踐

當(dāng)今機(jī)械自動(dòng)化被廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)，小處電梯的升降，大處工程項(xiàng)目的安裝。其體現(xiàn)出集成化、安全化、綠色化、智能化、虛擬化、精確化等一系列特性。

（1）生產(chǎn)集成化。鏈條式流水線生產(chǎn)是機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)用最廣泛的行業(yè)，其將一些簡(jiǎn)單的手工操作按照生產(chǎn)的流程進(jìn)行軟件編程。對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行最優(yōu)化處理，利用最精簡(jiǎn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)代替重復(fù)的勞動(dòng)力，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的信息收集和處理功能對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)控代替低級(jí)的管理職能。機(jī)械開(kāi)始運(yùn)作時(shí)，軟件命令被下達(dá)給機(jī)械開(kāi)關(guān)或者機(jī)械手，讓其按照人類(lèi)的意志進(jìn)行操作。此種方式適合于大量重復(fù)性工作，既節(jié)約了人工成本，又提高了生產(chǎn)速度。其將大量的手工工人、以勞力為主的苦力工人、低技能的管理人員從安穩(wěn)的工作位置重新推入社會(huì)的競(jìng)爭(zhēng)大環(huán)境[4]。

（2）高危行業(yè)安全化。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)工作中，某些生場(chǎng)所在一定運(yùn)行環(huán)境下是高危狀況，絕對(duì)不允許進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境。比如核電站反應(yīng)堆的運(yùn)行，在此種情況下，運(yùn)用自動(dòng)化系統(tǒng)可代替人力處于此環(huán)境，選用抗輻射材料做成自動(dòng)化配套設(shè)備，當(dāng)需要進(jìn)行停堆或者換芯處理時(shí)，按照初始的編程指令進(jìn)行操作即可達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。建筑行業(yè)屬于常規(guī)行業(yè)中較多高危操作的行業(yè)，其在整個(gè)施工過(guò)程中大量采用自動(dòng)化機(jī)械進(jìn)行操作。高危行業(yè)的自動(dòng)化運(yùn)用，不僅降低成本而且又保證了人生的安全。

（3）智能化。人工智能其偏重點(diǎn)主要在于生活，生活具有更多的不去確定性和復(fù)雜性。智能攝像頭、家電、窗簾、家具、掃地機(jī)無(wú)不是自動(dòng)化的高級(jí)體現(xiàn)。其是建立在重復(fù)性使用的基礎(chǔ)上，要求自動(dòng)化結(jié)構(gòu)足夠精細(xì)、耐用，并且也需要體現(xiàn)一定的外觀設(shè)計(jì)性。無(wú)人駕駛和智能機(jī)器人是升級(jí)版的智能化，其面臨的社會(huì)環(huán)境是人所需要面臨的，機(jī)械構(gòu)造要求具有足夠的靈活性、易于控制性、可監(jiān)督性。其給生活帶來(lái)了便利性，給生活增加了安全性，與此同時(shí)也弱化了一些人類(lèi)的基本生活技能。

（4）污染行業(yè)綠色化。自動(dòng)化生產(chǎn)鏈?zhǔn)且粋€(gè)綠色、環(huán)保、無(wú)污染的過(guò)程，并且將其運(yùn)用到化工類(lèi)生產(chǎn)、礦樣品位分析時(shí)。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐要求，將各個(gè)機(jī)械構(gòu)造進(jìn)行組裝，形成一套可解決污染的系統(tǒng)。通過(guò)自動(dòng)化結(jié)構(gòu)將高壓、X光管、探測(cè)器、主板、電源等連接起來(lái)，分析軟件對(duì)自動(dòng)化結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，其在對(duì)品位分析時(shí)具有高效、快速、無(wú)污染的特性。對(duì)X熒光儀的使用解決了化學(xué)分析對(duì)環(huán)境帶來(lái)的污染、降低了化學(xué)藥品對(duì)人體的傷害，提高了樣品分析的速度，降低生產(chǎn)成本，也在一定程度上對(duì)化學(xué)分析行業(yè)產(chǎn)生了一定的沖擊[5]。

（5）虛擬化實(shí)踐。在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)一個(gè)項(xiàng)目準(zhǔn)備立案時(shí)，需要對(duì)其可成功性進(jìn)行評(píng)估，但是如果直接采取實(shí)踐的方法，意味著就需要投入一定的人力資金，這是一種不可取的方式。此時(shí)采取虛擬化實(shí)踐，對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行建模，給予模型一定的參數(shù)和初始條件，根據(jù)輸出結(jié)果判斷項(xiàng)目的可行性分析。

（6）醫(yī)藥行業(yè)精確化。醫(yī)藥行業(yè)是與大眾最息息相關(guān)的一個(gè)行業(yè)，在自動(dòng)化進(jìn)入之前，醫(yī)護(hù)人員每天面臨巨大的壓力，從掛號(hào)到復(fù)查每一步都是一個(gè)需要大量人力的工作。當(dāng)前掛號(hào)、取藥、復(fù)查預(yù)約已經(jīng)進(jìn)入大面積的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化。最大的突破人工智能手術(shù)機(jī)器人，此機(jī)器人在進(jìn)行手術(shù)時(shí)可以達(dá)到比人工更精細(xì)的尺寸，可以有效地避免人工疲勞等原因?qū)κ中g(shù)產(chǎn)生的影響。

五、機(jī)械制造及其自動(dòng)化核心技術(shù)

（一）數(shù)控技術(shù)

數(shù)控技術(shù)通過(guò)編制電腦程序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械運(yùn)行的有效控制的。研發(fā)設(shè)計(jì)人員提前設(shè)置相應(yīng)的操作程序，然后來(lái)加工生產(chǎn)制造相應(yīng)的機(jī)械零部件的。該技術(shù)是由美國(guó)人率先研發(fā)并投入使用的。隨著我國(guó)工業(yè)發(fā)展的不斷加快，數(shù)控技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這不僅在很大程度上提升了生產(chǎn)的機(jī)械化程度。當(dāng)前數(shù)控技術(shù)正朝著智能化以及開(kāi)放化的方向發(fā)展，生產(chǎn)人員以及管理人員，積極的借助該技術(shù)，能夠遠(yuǎn)程監(jiān)督管理并控制整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)程，有效的提升了工作效率。除此之外，數(shù)控技術(shù)和當(dāng)前的很多行業(yè)均存在著密切的聯(lián)系，包括醫(yī)療行業(yè)以及輕工業(yè)等等，所占據(jù)的地位越來(lái)越重要。

（二）智能技術(shù)

智能技術(shù)是由多門(mén)學(xué)科組成的，包括計(jì)算機(jī)技術(shù)，定位技術(shù)以及精密傳感技術(shù)等等，因此也就具備了較強(qiáng)的綜合性。現(xiàn)階段，智能技術(shù)在我們的實(shí)際生產(chǎn)以及生活等各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。將智能化技術(shù)積極的應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域當(dāng)中，能夠在改善工作環(huán)境的同時(shí)，降低工作難度。尤其是在面對(duì)一些有著較強(qiáng)的生產(chǎn)難度、較大規(guī)模以及較高精細(xì)度的機(jī)械設(shè)計(jì)制造當(dāng)中，積極的借助該技術(shù)，為我們解決了眾多的難題。智能技術(shù)的核心，關(guān)鍵就在于設(shè)定相應(yīng)的程序，因此這也就需要相應(yīng)的研發(fā)設(shè)計(jì)人員做好程序設(shè)定以及指令編排方面的工作，以此來(lái)替代傳統(tǒng)的人工操作，真正做到機(jī)器智能，以此來(lái)更好的解決傳統(tǒng)人工所無(wú)法完成的操作[6]。

六、對(duì)社會(huì)行業(yè)結(jié)構(gòu)的影響

自動(dòng)化的產(chǎn)生加劇了社會(huì)的兩級(jí)分化形式，無(wú)論從知識(shí)結(jié)構(gòu)，還是貧富差距。淘汰了一批就業(yè)崗位，也產(chǎn)生了一批新的崗位。新生崗位要求工作者具有一定的高技術(shù)性，這就意味著一批就業(yè)者面臨著繼續(xù)教育的需求。在不同行業(yè)中，波及的程度也大不相同，影響最大的包括單一重復(fù)簡(jiǎn)單的物理加工。數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)處理已由大量勞動(dòng)力收集的繁重模式，轉(zhuǎn)變?yōu)榇髷?shù)據(jù)模式，在大數(shù)據(jù)下，利用電腦和手機(jī)的瀏覽記錄可進(jìn)行數(shù)據(jù)歸納和分析，人力起的主要作用是提出問(wèn)題。對(duì)于有一定經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)管理人才、科學(xué)家、高級(jí)行政工作者、行業(yè)應(yīng)用專(zhuān)家、社會(huì)工作者自動(dòng)化還無(wú)法對(duì)其產(chǎn)生較大的影響。對(duì)教育行業(yè)，學(xué)生的選擇更加的多元化，提出了學(xué)生篩選有效信息的能力的考驗(yàn)，老師的課堂吸引度更是迎來(lái)一個(gè)挑戰(zhàn)。但教育行業(yè)并不會(huì)因?yàn)闄C(jī)械自動(dòng)化的影響而發(fā)生降低的趨勢(shì)，反而會(huì)因?yàn)樯鐣?huì)競(jìng)爭(zhēng)壓力的增大而促進(jìn)除基本教育之外的其他繼續(xù)教育的發(fā)展。

七、我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)的自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著技術(shù)與科學(xué)的快速發(fā)展，未來(lái)10年先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域就主要集中在智能制造、自動(dòng)化生產(chǎn)和柔性化生產(chǎn)，包括物聯(lián)網(wǎng)智能等方面，全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加緊孕育興起，與我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)形成歷史性交匯。智能制造在全球范圍內(nèi)快速發(fā)展，已成為制造業(yè)重要發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和分工格局帶來(lái)深刻影響，推動(dòng)形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式。發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)施“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，不斷推出發(fā)展自動(dòng)化制造的新舉措，通過(guò)政府、行業(yè)組織、企業(yè)等協(xié)同推進(jìn)，積極培育制造業(yè)未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，經(jīng)濟(jì)增速換擋、結(jié)構(gòu)調(diào)整陣痛、增長(zhǎng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換等相互交織，長(zhǎng)期以來(lái)主要依靠資源要素投入、規(guī)模擴(kuò)張的粗放型發(fā)展模式難以為繼。加快發(fā)展自動(dòng)化制造，對(duì)于推進(jìn)我國(guó)制造業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，培育經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新動(dòng)能，構(gòu)建新型制造體系，促進(jìn)制造業(yè)向中高端邁進(jìn)、實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)具有重要意義。

八、結(jié)束語(yǔ)

全社會(huì)自動(dòng)化是社會(huì)進(jìn)步的一個(gè)體現(xiàn)，無(wú)論是處于接收或者排斥。在全球大競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下，需要機(jī)械制造自動(dòng)化來(lái)提高生產(chǎn)量，降低成本，增強(qiáng)綜合經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。與此同時(shí)，為了配合自動(dòng)化進(jìn)行，基礎(chǔ)設(shè)施的配套提高也是必不可少的。比如：社會(huì)基建設(shè)施、國(guó)民素質(zhì)教育的水平、下崗工人再就業(yè)培訓(xùn)福利。