林業(yè)工程中木工機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)研究

張兵

（白山市建設(shè)工程管理中心，吉林 白山 134300）

一、引言

當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的普及，在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化是機(jī)械設(shè)備發(fā)展的主要方向。同時(shí)，隨著人力資源的短缺和就業(yè)成本的增加，傳統(tǒng)手工生產(chǎn)面臨著人力成本高、效率低的問(wèn)題，嚴(yán)重制約了傳統(tǒng)手工生產(chǎn)的發(fā)展。在林業(yè)中，機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用，通過(guò)ID 和數(shù)控應(yīng)用、工業(yè)控制和網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化設(shè)備，可以大大提高林業(yè)的工作效率。目前，林業(yè)自動(dòng)化的研究方向主要包括：自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)除塵技術(shù)和清洗技術(shù)、加工過(guò)程中的原材料自動(dòng)編碼技術(shù)和木制品自動(dòng)包裝技術(shù)。本文從木材機(jī)械化的發(fā)展出發(fā)，詳細(xì)介紹了木材機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的意義和我國(guó)林業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的主要研究方向。

二、木工機(jī)械的概念及其發(fā)展歷程分析

（一）林業(yè)工作用林業(yè)機(jī)械的概念

木工機(jī)械是指木材加工的機(jī)械加工過(guò)程和成品中半成品木材的生產(chǎn)，林業(yè)機(jī)械是指林業(yè)機(jī)械處理過(guò)程。與其他木工機(jī)械相比，林業(yè)機(jī)械的工作環(huán)境更差，原料更復(fù)雜，操作更困難。

（二）原始木工機(jī)械

在原始木制機(jī)械階段，人們主要依靠普通勞動(dòng)力作為木材操作的能源，上周在中國(guó)發(fā)現(xiàn)的青銅刀和20 世紀(jì)80 年代穿越歐洲的風(fēng)就是典型的例子。在木材生產(chǎn)的早期階段，木材的作業(yè)效率很低，因此林業(yè)機(jī)械的發(fā)展非常緩慢。

（三）木工機(jī)械

木工機(jī)械階段和木工機(jī)械初始階段之間最典型的區(qū)別是，在木材的初始階段，木材操作的機(jī)械化緩慢出現(xiàn)。17 世紀(jì)，英國(guó)著名木工機(jī)械設(shè)計(jì)師首次發(fā)明了以木材為主體的機(jī)械化木制設(shè)備，如磨床、滑翔機(jī)等，這些設(shè)備的出現(xiàn)為林業(yè)機(jī)械化的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（四）現(xiàn)代木工機(jī)械

近代以來(lái)，一些輔助設(shè)備的出現(xiàn)，如滾筒、履帶和運(yùn)輸設(shè)備，進(jìn)一步提高了木工機(jī)械的工作效率，拋光滑翔機(jī)和組合限位擰緊機(jī)的出現(xiàn)也拓寬了木工機(jī)械的工作范圍。

（五）自動(dòng)木工機(jī)械

20 世紀(jì)50 年代末，美國(guó)首次開(kāi)發(fā)了數(shù)控磨床，標(biāo)志著木制機(jī)械正式進(jìn)入自動(dòng)化階段。近年來(lái)，隨著數(shù)控磨床技術(shù)的飛速發(fā)展，林業(yè)機(jī)械以驚人的速度服務(wù)于人類(lèi)生活。

三、林業(yè)工程發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)的意義分析

（一）林業(yè)自動(dòng)化是未來(lái)林業(yè)發(fā)展的唯一形式

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段人們對(duì)木材產(chǎn)品的要求越來(lái)越高。未來(lái)，木材自動(dòng)化是林業(yè)機(jī)械發(fā)展的主要方向，高質(zhì)量生活的需求可以通過(guò)自動(dòng)木材來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（二）林業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展可以顯著提高林業(yè)發(fā)展的效率

如前所述，木工機(jī)械的傳統(tǒng)操作存在工作效率低的問(wèn)題，并且不符合當(dāng)前林業(yè)機(jī)械的需求，越來(lái)越多的傳統(tǒng)林業(yè)機(jī)械已經(jīng)難以滿足人們的生活需要，因此，大力發(fā)展林業(yè)自動(dòng)化技術(shù)可以顯著提高林業(yè)發(fā)展的效率。

（三）林業(yè)自動(dòng)化技術(shù)可以擴(kuò)大林業(yè)工程的范圍

由于操作設(shè)備有限，傳統(tǒng)的林業(yè)作業(yè)機(jī)械很難操作任何含有大量原材料的木材，通過(guò)林業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，它可以輕松地在各種質(zhì)量和體積范圍內(nèi)操作木材。

（四）林業(yè)自動(dòng)化技術(shù)可反映國(guó)家工業(yè)化水平

自動(dòng)化技術(shù)是一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平的主要標(biāo)志，木材產(chǎn)品的加工主要通過(guò)木材機(jī)械行業(yè)進(jìn)行，因此，大力發(fā)展林業(yè)自動(dòng)化技術(shù)可以顯著提高我國(guó)木材產(chǎn)業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上的核心競(jìng)爭(zhēng)力，具有重要的戰(zhàn)略意義。

四、中國(guó)林業(yè)工程自動(dòng)化的發(fā)展分析

（一）數(shù)控機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國(guó)木工機(jī)械主要包括觸覺(jué)曝光設(shè)備和特種木工設(shè)備，適用于生物質(zhì)燃料加工專(zhuān)用設(shè)備的控制和管理，具有動(dòng)態(tài)數(shù)字顯示功能，木材開(kāi)發(fā)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)效益分析。但在現(xiàn)階段，中國(guó)數(shù)控的專(zhuān)業(yè)機(jī)械并沒(méi)有建立一套完整的系統(tǒng)來(lái)統(tǒng)一管理木工機(jī)械的硬件設(shè)備，與此同時(shí)，生產(chǎn)木制機(jī)器的中國(guó)公司沒(méi)有知識(shí)產(chǎn)權(quán)和軟件源代碼，這導(dǎo)致發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)更新中國(guó)木制機(jī)器來(lái)限制其源代碼，發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)對(duì)數(shù)控路由器的壟斷嚴(yán)重影響了我國(guó)數(shù)控專(zhuān)用機(jī)床的發(fā)展。

（二）數(shù)控帶鋸技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

20 世紀(jì)80 年代，中國(guó)成功開(kāi)發(fā)了第一臺(tái)數(shù)控帶鋸機(jī)，數(shù)控皮帶的研制成功，標(biāo)志著我國(guó)林業(yè)機(jī)械的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)代。數(shù)控皮帶在木材機(jī)械上的應(yīng)用不僅提高了木材切割速度，而且還減少了人力資源投資，以提高林基機(jī)械的效率和經(jīng)濟(jì)效益。拆卸和打開(kāi)后，傳統(tǒng)的寬帶鋸逐漸被數(shù)控曲線所取代，在這個(gè)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和相應(yīng)技術(shù)的成熟，我國(guó)也開(kāi)始進(jìn)行運(yùn)動(dòng)鋸的研發(fā)，然而，由于ID 成本高和資本投資大，在林業(yè)公司看到的跑車(chē)軌道的應(yīng)用并不受歡迎。

（三）數(shù)控刨切機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)控規(guī)劃工具在林業(yè)機(jī)械大部件的處理中起著重要的作用，其應(yīng)用可以極大地促進(jìn)其他林業(yè)機(jī)械的發(fā)展，可以提高木工機(jī)械的生產(chǎn)效率。目前我國(guó)數(shù)控加工系統(tǒng)制造技術(shù)水平較低，與國(guó)外相比，數(shù)控加工系統(tǒng)研發(fā)不到位，導(dǎo)致我國(guó)數(shù)控加工方案與先進(jìn)國(guó)家存在明顯差異，因此，在今后的林業(yè)發(fā)展中，有必要加強(qiáng)我國(guó)數(shù)控計(jì)劃的制定。

（四）數(shù)控車(chē)床的發(fā)展

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)開(kāi)始了數(shù)控機(jī)床的研發(fā)，但由于我國(guó)數(shù)控機(jī)床的研發(fā)起步較晚，與西方發(fā)達(dá)國(guó)家有所不同，各國(guó)之間仍然存在著明顯的差距，因此，我國(guó)必須重視窗板加工的研究與開(kāi)發(fā)，重視多頭雕刻技術(shù)的應(yīng)用。

五、提高我國(guó)林業(yè)工程木工機(jī)械自動(dòng)化的措施分析

（一）數(shù)控木工工具在林業(yè)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)現(xiàn)代化的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，對(duì)木材產(chǎn)品的需求不斷增加，因此，中國(guó)的林業(yè)生產(chǎn)是必要的，積極實(shí)施先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，促進(jìn)我國(guó)林業(yè)木材的快速發(fā)展?，F(xiàn)階段，人們對(duì)木制品的美觀有了更高的要求，因此，在林業(yè)中，我們必須注意其準(zhǔn)確性。今后在中國(guó)林業(yè)中應(yīng)用數(shù)控木工工具時(shí)，必須首先確定加工作業(yè)的加工基準(zhǔn)，以確保各方在一個(gè)過(guò)程中加工，為了顯著簡(jiǎn)化過(guò)程中的步驟，并有效避免不一致引用所導(dǎo)致的錯(cuò)誤，基準(zhǔn)確定后，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，可同時(shí)操作多臺(tái)加工設(shè)備。

（二）快速提升中國(guó)木工機(jī)械CNC 水平

木材機(jī)械設(shè)備的數(shù)字化控制是林業(yè)機(jī)械化的基礎(chǔ)，只有機(jī)械木材設(shè)備的數(shù)控才能為下一步機(jī)械化提供便利。但在現(xiàn)階段，中國(guó)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在明顯差異，例如，我國(guó)林業(yè)NC 作業(yè)率低，NC 標(biāo)準(zhǔn)不完善。因此，有必要按照CN 理念提高中國(guó)木材企業(yè)的CN 率，并制定相應(yīng)的規(guī)章制度，有效提高中國(guó)木工機(jī)械的NC 水平。

（三）重點(diǎn)研究和開(kāi)發(fā)自主充放電自動(dòng)化技術(shù)

目前，我國(guó)單臺(tái)通用機(jī)械的自動(dòng)裝卸尚未普及，仍以人工為主，嚴(yán)重影響裝卸效率。通過(guò)改進(jìn)單個(gè)通用機(jī)械裝卸自動(dòng)化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)木制機(jī)械的自動(dòng)化生產(chǎn)，以避免人為故障導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，因此，在這種情況下，通過(guò)提高生產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量和機(jī)械自動(dòng)化程度，可以在不受人為因素影響的情況下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的快速增長(zhǎng)。

（四）產(chǎn)品自動(dòng)加工工藝的監(jiān)控

在林業(yè)木材生產(chǎn)中，需要一些加工技術(shù)，如自動(dòng)切割、木材質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)化木材生產(chǎn)線，因此，對(duì)于木材運(yùn)輸企業(yè)來(lái)說(shuō)，建立相應(yīng)的生產(chǎn)線，提高產(chǎn)品監(jiān)控和加工的效率，可以有效地提高客戶滿意度。未來(lái)，中國(guó)木材運(yùn)輸企業(yè)應(yīng)該從簡(jiǎn)單入手，在完成后續(xù)幾項(xiàng)自動(dòng)化加工技術(shù)后，通過(guò)技術(shù)裝配進(jìn)行流水線加工。

（五）木工機(jī)械柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線的理論研究

目前，隨著木材產(chǎn)品需求的不斷增加，對(duì)木材機(jī)械設(shè)備的需求也在不斷增加，這給木材機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)帶來(lái)了一些不利因素，因此，木材機(jī)械柔性自動(dòng)化的發(fā)展是未來(lái)木材自動(dòng)化生產(chǎn)的主要發(fā)展方向之一。目前，我國(guó)已基本實(shí)現(xiàn)了單相自動(dòng)化設(shè)備和裝配線租賃技術(shù)的自動(dòng)化，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)柔性木工機(jī)床制造單元與自動(dòng)化設(shè)備輸送裝置的有效結(jié)合，以生產(chǎn)出柔性木工機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)線。

（六）提高木工機(jī)械數(shù)控化水平

在林業(yè)工程木質(zhì)機(jī)械設(shè)備中，數(shù)字控制是機(jī)械化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，只有實(shí)行數(shù)控，才能為機(jī)械化生產(chǎn)的發(fā)展提供可靠的保證。但是，就目前情況而言，我國(guó)數(shù)控技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在一定差距，如木材CN 率低、數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)體系不完善等，因此，應(yīng)根據(jù)數(shù)控化的具體概念進(jìn)行分析，提高數(shù)控化率，制定合理的體系，從根本上提高我國(guó)林業(yè)工程木工機(jī)械的技術(shù)水平。

六、結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)上述分析，中國(guó)經(jīng)濟(jì)能夠取得巨大進(jìn)步，這與先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)水平密切相關(guān)，盡管中國(guó)林業(yè)機(jī)械自動(dòng)化在提高人民生活水平方面取得了顯著進(jìn)展，但現(xiàn)有林業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化已難以滿足人們的日常需求。在現(xiàn)階段，林業(yè)工程行業(yè)木材機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展仍存在一些局限性，因此，在今后的發(fā)展過(guò)程中，我國(guó)林業(yè)機(jī)械工業(yè)應(yīng)注重?cái)?shù)控機(jī)床通用機(jī)械技術(shù)的發(fā)展。在木材機(jī)械自動(dòng)化的過(guò)程中，我們必須充分認(rèn)識(shí)到幾個(gè)因素，加快林業(yè)工程自動(dòng)化和機(jī)械化技術(shù)的研究，只有這樣，我們才能有效地提高制造業(yè)的整體質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)林業(yè)工程領(lǐng)域的發(fā)展目標(biāo)，相關(guān)人員應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新思路，推動(dòng)林業(yè)工程木工機(jī)械行業(yè)走向世界。開(kāi)展機(jī)械裝卸自動(dòng)化，開(kāi)展木工機(jī)械柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線研究，有效提高我國(guó)林業(yè)機(jī)械自動(dòng)化水平，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)快速發(fā)展。