自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用及發(fā)展前景探討

張 斌

（甘肅省白銀市平川區(qū)工業(yè)和信息化局， 甘肅 白銀 730913）

0 引言

機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)在國(guó)際機(jī)械設(shè)備制造過(guò)程中的應(yīng)用已經(jīng)是一種比較先進(jìn)的制造技術(shù)。通過(guò)在實(shí)際的機(jī)械產(chǎn)品自動(dòng)化制造項(xiàng)目中使用這種新技術(shù)，可以進(jìn)一步提高整個(gè)機(jī)械企業(yè)的生產(chǎn)和制造管理能力，有效提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)概述

機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)可以分為三個(gè)發(fā)展階段：第一個(gè)階段為剛性自動(dòng)化；第二個(gè)階段為柔性自動(dòng)化；第三個(gè)階段為綜合自動(dòng)化。同時(shí)，想要理解和掌握綜合自動(dòng)化，需要從計(jì)算機(jī)輔助制造等多個(gè)方面找到答案。這是因?yàn)樗鼘⒅圃旒夹g(shù)以及控制技術(shù)等融合在了一起，既能實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)的高生產(chǎn)率，也能使市場(chǎng)擁有更快的相應(yīng)速度。具體而言，機(jī)械制造自動(dòng)化裝備包含機(jī)械以及液壓等在內(nèi)的多種控制方法，具體見表1。

表1 機(jī)械制造自動(dòng)化的內(nèi)容

2 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

目前，我國(guó)現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)械制造信息產(chǎn)業(yè)體系正在快速向著計(jì)算機(jī)集成化、智能化、敏捷控制化以及網(wǎng)絡(luò)虛擬化的方向發(fā)展。而制造自動(dòng)化控制技術(shù)同時(shí)也可以與云計(jì)算集成制造、計(jì)算機(jī)輔助制造服務(wù)等先進(jìn)概念系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)縫聯(lián)系，為整個(gè)機(jī)械制造業(yè)數(shù)字化的健康發(fā)展進(jìn)程提供最完備全面的專業(yè)技術(shù)和支持。

2.1 集成化

計(jì)算機(jī)集成制造法（CIMS）已被認(rèn)為是21 世紀(jì)現(xiàn)代制造服務(wù)企業(yè)采用的兩種主要的集成生產(chǎn)技術(shù)方法，其系統(tǒng)如圖1 所示。作為一個(gè)軟件系統(tǒng)，CIMS系統(tǒng)至少由幾個(gè)相互緊密聯(lián)系的子部件（子系統(tǒng)）組成。通常由工程技術(shù)信息自動(dòng)化子系統(tǒng)、管理過(guò)程信息自動(dòng)化子系統(tǒng)、制造過(guò)程自動(dòng)化控制子系統(tǒng)和生產(chǎn)質(zhì)量信息監(jiān)控子系統(tǒng)組成。工程技術(shù)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與集成系統(tǒng)應(yīng)用子系統(tǒng)技術(shù)中一般還需包括工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)輔助綜合決策系統(tǒng)集成平臺(tái)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助組織實(shí)施的工程結(jié)果可視化綜合與分析、計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)新設(shè)計(jì)產(chǎn)品工藝的系統(tǒng)分析平臺(tái)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工程先進(jìn)設(shè)備制造與技術(shù)工裝編程、數(shù)控產(chǎn)品自動(dòng)在線加工輔助編程系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)平臺(tái)等技術(shù)[1-2]。

圖1 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)圖

2.2 智能化

智能機(jī)器設(shè)計(jì)制造的智能系統(tǒng)可以通俗地理解為由各類高級(jí)智能機(jī)械工具系統(tǒng)和由各種高級(jí)人類專家系統(tǒng)所綜合組成的高級(jí)人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它可以直接通過(guò)人腦在整個(gè)設(shè)計(jì)及制造智能機(jī)器過(guò)程中自動(dòng)組合來(lái)綜合進(jìn)行其他各項(xiàng)人機(jī)智能活動(dòng)，如可以進(jìn)行邏輯分析、推理、判斷、構(gòu)思、決策以及控制等。對(duì)于傳統(tǒng)的人工智能產(chǎn)品開發(fā)制造，強(qiáng)調(diào)的生產(chǎn)技術(shù)安全性和工業(yè)社會(huì)友好性。對(duì)于現(xiàn)代化社會(huì)工業(yè)環(huán)境，要求其生產(chǎn)技術(shù)能夠保證完全地做到工業(yè)產(chǎn)品綠色環(huán)保、無(wú)任何含硫汞廢水排放或污染、節(jié)約大量清潔生產(chǎn)能源、資源和消耗并且能夠持續(xù)進(jìn)行或充分得到有效回收再使用等等；但同時(shí)對(duì)于整個(gè)現(xiàn)代后工業(yè)化國(guó)家社會(huì)，提倡采用更健康合理的、安全可行的國(guó)際技術(shù)經(jīng)濟(jì)合作組織的技術(shù)組織發(fā)展模式生產(chǎn)和競(jìng)爭(zhēng)。

2.3 敏捷化

敏捷虛擬制造技術(shù)是企業(yè)以整體競(jìng)爭(zhēng)力水平和產(chǎn)品信譽(yù)度水平為發(fā)展基礎(chǔ)，選擇若干合作者共同組成一個(gè)虛擬式公司。為完成同一經(jīng)營(yíng)目標(biāo)通過(guò)共同的努力合作來(lái)達(dá)到增強(qiáng)產(chǎn)品整體核心競(jìng)爭(zhēng)的能力，對(duì)各種用戶需求迅速作出的快速的反應(yīng).以迅速滿足各個(gè)用戶的實(shí)際需要，為了快速達(dá)到市場(chǎng)快速的應(yīng)變能力，虛擬制造企業(yè)系統(tǒng)的快速建立也是一門關(guān)鍵制造技術(shù)，其核心部分是敏捷虛擬制造系統(tǒng)技術(shù)，即敏捷虛擬制造企業(yè)是完全以敏捷虛擬的制造企業(yè)技術(shù)系統(tǒng)為技術(shù)基礎(chǔ)的。敏捷柔性制造模式是中國(guó)現(xiàn)代智能集成制造系統(tǒng)的從制造信息的集成發(fā)展轉(zhuǎn)變到現(xiàn)代企業(yè)智慧集成系統(tǒng)的發(fā)展必由之路[3]。

2.4 虛擬化

虛擬電子數(shù)字設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)工程的總體技術(shù)內(nèi)容主要概括為包含著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、現(xiàn)代先進(jìn)電子技術(shù)制造的新工藝、并行工程、人工智能，多媒體技術(shù)、信息技術(shù)及其集成制造等方面諸多先進(jìn)高新技術(shù)。過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行較為深入且全面及詳細(xì)描述的大規(guī)模產(chǎn)品建模仿真，以幫助盡早地發(fā)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)及制造操作流程系統(tǒng)中要避免出現(xiàn)的產(chǎn)品方面的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，在對(duì)開始的產(chǎn)品進(jìn)行模擬實(shí)際的規(guī)模和生產(chǎn)過(guò)程操作前就應(yīng)開始著手采取能夠有效預(yù)防上述風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的應(yīng)對(duì)技術(shù)措施，從而借此來(lái)盡快達(dá)到企業(yè)實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的批量一次性大批量生產(chǎn)或制造項(xiàng)目的全部成功，實(shí)現(xiàn)真正可以達(dá)到的快速有效降低生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)成本，縮短企業(yè)產(chǎn)品市場(chǎng)研究開發(fā)投入的生產(chǎn)周期，增強(qiáng)其自身新產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力等方面的主要目的[4-5]。

3 機(jī)械制造中機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展前景

3.1 實(shí)用化

在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的實(shí)踐中，研究機(jī)械及其自動(dòng)化控制技術(shù)，獲得開發(fā)、生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展效益的基本方法是獲得充分的技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)，以保證經(jīng)濟(jì)效益的最大化。生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀仍然是小規(guī)模經(jīng)濟(jì)，工業(yè)化水平低于國(guó)外。因此，企業(yè)在今后的機(jī)械制造業(yè)發(fā)展中，仍需更加重視和緊密結(jié)合國(guó)外機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備和控制技術(shù)及其生產(chǎn)實(shí)踐。要求堅(jiān)持分步深入的原則，為促進(jìn)我國(guó)企業(yè)的機(jī)械和自動(dòng)化技術(shù)裝備盡快進(jìn)入國(guó)內(nèi)外較高的發(fā)展水平鋪平道路。

3.2 綠色化

傳統(tǒng)機(jī)械加工制造模式中不可避免的一個(gè)大問(wèn)題就是生態(tài)環(huán)境污染。因此，在未來(lái)我們必須注意尋找未來(lái)機(jī)械智能制造模式的發(fā)展方向與自身生態(tài)環(huán)境發(fā)展之間的協(xié)調(diào)平衡和機(jī)制。智能制造過(guò)程中會(huì)反復(fù)消耗大量的機(jī)械原材料能源和制造能耗，造成勞動(dòng)力資源的浪費(fèi)和次重，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的環(huán)境噪聲氣體和各種污染氣體排放，不利于我國(guó)的生態(tài)環(huán)境。今后，我國(guó)必須更加重視我國(guó)機(jī)械智能制造工藝體系中的資源綠色發(fā)展。

3.3 柔性制造化

柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展方向具體可以分為兩個(gè)方面。一方面為與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)扣輔助制造系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，將典型工藝資料作為實(shí)施使用的產(chǎn)品系列，同時(shí)，精細(xì)設(shè)計(jì)和科學(xué)組合不同的模塊，從而形成形式眾多的模塊化柔性系統(tǒng)，并且既有物料流也有信息流。另一方面為從產(chǎn)品決策開始到銷售的整個(gè)正產(chǎn)過(guò)程內(nèi)都實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，尤其是管理層次自動(dòng)化。然而，從整體大系統(tǒng)的角度來(lái)看，柔性制造系統(tǒng)僅僅是一個(gè)組成部分。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)機(jī)械制造業(yè)科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展和提升，機(jī)械制造業(yè)科學(xué)技術(shù)水準(zhǔn)將會(huì)獲得質(zhì)的飛躍。因此，我國(guó)機(jī)械行業(yè)今后就一定要繼續(xù)著力強(qiáng)化并建設(shè)機(jī)械過(guò)程全部自動(dòng)化，與迅速發(fā)展的我國(guó)裝備制造生產(chǎn)充分和有機(jī)地結(jié)合，并將其適時(shí)地引人到學(xué)習(xí)消化吸收國(guó)外先進(jìn)的自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)械生產(chǎn)新技術(shù)，使我國(guó)的制造過(guò)程機(jī)械和全裝備過(guò)程全自動(dòng)化生產(chǎn)整體技術(shù)能力逐步向?qū)崿F(xiàn)低成本、綠色化生產(chǎn)發(fā)展。