機(jī)械工程自動(dòng)化在制造業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

劉麗莉

（西寧市科技創(chuàng)新促進(jìn)中心，青海 西寧 810000）

信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為我們的生活帶來(lái)了諸多便利，同時(shí)也推動(dòng)著社會(huì)中各領(lǐng)域的改革與發(fā)展。高附加值制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景下，應(yīng)當(dāng)做好對(duì)機(jī)械工程技術(shù)的全面研究，從實(shí)際出發(fā)，應(yīng)用高新技術(shù)提高機(jī)械工程技術(shù)水平，以此實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)高度的提升。目前，機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到制造業(yè)中，以青海地區(qū)為例，圍繞電力裝備、化工通用裝備、重型機(jī)械等領(lǐng)域綠色低碳需求，聚焦重點(diǎn)工序，加強(qiáng)先進(jìn)鑄造、鍛壓、焊接與熱處理等基礎(chǔ)制造工藝與新技術(shù)融合發(fā)展，實(shí)施智能化、綠色化改造，極大地降低了企業(yè)在生產(chǎn)中的成本，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。為有效提升機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，推動(dòng)我國(guó)制造行業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展，需做好對(duì)該技術(shù)的全方位研究。

1 機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)概述

機(jī)械工程和自動(dòng)化技術(shù)就是指將發(fā)達(dá)的技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械制造的過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用該技術(shù)，加快對(duì)原材料的加工與生產(chǎn)，同時(shí)也使產(chǎn)品質(zhì)量得到提升。[1]即在具體的機(jī)械制造中，借助信息技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)合理安排機(jī)械設(shè)計(jì)工作，通過(guò)這些技術(shù)的應(yīng)用，引導(dǎo)機(jī)器完成一系列的生產(chǎn)工作。關(guān)于印發(fā)《青海省工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》明確指出青海省裝備制造行業(yè)應(yīng)基于綠色低碳需求，加強(qiáng)基礎(chǔ)制造工藝與新技術(shù)的融合，提升關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用能力，全面增強(qiáng)制造業(yè)的制動(dòng)化水平。隨著通知的發(fā)布，對(duì)制造行業(yè)提出了新的標(biāo)準(zhǔn)與要求。因此，需要應(yīng)用機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)，在自動(dòng)化運(yùn)行的過(guò)程中完成一系列的機(jī)械生產(chǎn)工作，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的全面拓展。

2 機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)的主要特點(diǎn)

2.1 綜合化

在制造業(yè)發(fā)展中，機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用，該技術(shù)最大的特點(diǎn)就是綜合化，主要體現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的各個(gè)方面。從當(dāng)前機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)來(lái)看，利用自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)展相應(yīng)的生產(chǎn)工作，不會(huì)只對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行相應(yīng)的加工，而是在實(shí)踐中會(huì)綜合各個(gè)方面的工作，如市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品加工等。整個(gè)流程體現(xiàn)出了極高的協(xié)調(diào)性和綜合性，能有效發(fā)揮現(xiàn)代化機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械制造各個(gè)環(huán)節(jié)的全面監(jiān)控與管理，切實(shí)提高各個(gè)環(huán)節(jié)的工作效率和質(zhì)量，全面滿足機(jī)械工程生產(chǎn)要求。

2.2 一體化

除上述兩個(gè)特點(diǎn)之外，機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)還具有一體化的特點(diǎn)。在實(shí)踐中，應(yīng)用此技術(shù)可以對(duì)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行有效整合，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建完整的技術(shù)運(yùn)行體系，可及時(shí)了解在生產(chǎn)過(guò)程中存在的不足，從而采取針對(duì)性的措施進(jìn)行解決，最終可有效提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。與此同時(shí)，在一體化技術(shù)運(yùn)行環(huán)境下，能夠有效提升技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，發(fā)揮出技術(shù)整合的工作效率，使得企業(yè)掌握更多的市場(chǎng)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。[2]

3 機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

3.1 提高生產(chǎn)效率

隨著我國(guó)制造企業(yè)的不斷增加，使得制造事業(yè)市場(chǎng)逐漸飽和，各企業(yè)均面臨著較大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。對(duì)于制造企業(yè)而言，想要在當(dāng)前社會(huì)環(huán)境下站穩(wěn)腳跟，提高自身在市場(chǎng)中的核心競(jìng)爭(zhēng)力，樹(shù)立優(yōu)質(zhì)的企業(yè)形象，需由內(nèi)而外地做好各個(gè)工作。制造業(yè)的核心工作以產(chǎn)品生產(chǎn)為主，為切實(shí)提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極引入并應(yīng)用機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)，滿足產(chǎn)品生產(chǎn)要求。從傳統(tǒng)的機(jī)械工程來(lái)看，大多以人工方式進(jìn)行，整個(gè)工程的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要由人工進(jìn)行監(jiān)管，這在一定程度上會(huì)消耗大量的人力、物力和財(cái)力，同時(shí)，由于員工職業(yè)素養(yǎng)存在一定不同，在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)可能會(huì)出現(xiàn)諸多不足，在一定程度上影響了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。而機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)就是把機(jī)械設(shè)備的諸多性能融合在一起，讓機(jī)械設(shè)備不但操作簡(jiǎn)便，同時(shí)性能多樣化。[3]在該技術(shù)的應(yīng)用下，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化進(jìn)行，即使無(wú)人監(jiān)管，機(jī)械工程作業(yè)系統(tǒng)也能穩(wěn)定運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。不僅如此，在機(jī)械工程中，設(shè)備維護(hù)是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用下，工作人員可以借助計(jì)算機(jī)分析機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，將所生成的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理，從而總結(jié)出機(jī)械設(shè)備存在的問(wèn)題，以此進(jìn)行針對(duì)性的維護(hù)，提高工作效率。同時(shí)，還能將生成的數(shù)據(jù)信息上傳至云端，以避免此類故障問(wèn)題再次發(fā)生。從這一方面來(lái)說(shuō)，在機(jī)械工程中，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用顯著提高了機(jī)械生產(chǎn)的效率。

3.2 優(yōu)化生產(chǎn)流程

在機(jī)械工程中，生產(chǎn)流程代表著產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到進(jìn)入市場(chǎng)的整個(gè)環(huán)節(jié)。從傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)角度來(lái)看，由于缺乏信息技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，生產(chǎn)流程十分繁瑣，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要在人工的管理下有效進(jìn)行，但在實(shí)踐中常常會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)整個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制，無(wú)法提高產(chǎn)品加工的精度，這些問(wèn)題在一定程度上降低了機(jī)械生產(chǎn)的質(zhì)量。在機(jī)械工程自動(dòng)化的應(yīng)用下，通過(guò)信息技術(shù)以及自動(dòng)化程序，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械工程各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)收集，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，計(jì)算機(jī)可以對(duì)整個(gè)生產(chǎn)加工流程進(jìn)行全面監(jiān)控，找出生產(chǎn)流程中不足的部分，刪除一些冗余的程序，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化生產(chǎn)流程的目的，降低了機(jī)械生產(chǎn)成本。

3.3 提高產(chǎn)品質(zhì)量

對(duì)于制造企業(yè)而言，產(chǎn)品的質(zhì)量決定著企業(yè)在市場(chǎng)中的高度。在傳統(tǒng)的機(jī)械制造加工中，各生產(chǎn)者會(huì)運(yùn)用專業(yè)的技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行操作，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要管理者進(jìn)行監(jiān)管，確保各個(gè)環(huán)節(jié)的開(kāi)展符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。雖然此種方式能夠?qū)ιa(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，但由于人工操作穩(wěn)定性不高，且時(shí)常出現(xiàn)生產(chǎn)失誤的問(wèn)題，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量造成了一定影響。應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化運(yùn)行，確保生產(chǎn)節(jié)奏保持一致，以此提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的質(zhì)量。

4 機(jī)械工程自動(dòng)化在制造業(yè)中的應(yīng)用

目前，隨著機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，青海省已步入裝備制造產(chǎn)業(yè)的拓展工程發(fā)展階段，實(shí)施裝備制造產(chǎn)業(yè)拓展工程，打造青海裝備制造競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)，到2035 年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值約200 億元。在拓展工程項(xiàng)目中，新能源發(fā)電及儲(chǔ)存裝備、新能源汽車、節(jié)能環(huán)保設(shè)備、智能制造設(shè)備、軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)等受到了重點(diǎn)的關(guān)注。以下對(duì)機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)全面分析。

4.1 集成化技術(shù)

在機(jī)械工程制造中，由于生產(chǎn)環(huán)節(jié)眾多，涉及內(nèi)容廣泛，所以在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，需結(jié)合多種技術(shù)，將多種技術(shù)集成為一個(gè)整體，充分發(fā)揮各個(gè)技術(shù)的功能和優(yōu)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械生產(chǎn)的自動(dòng)化運(yùn)行。從這一方面來(lái)說(shuō)，在制造業(yè)中，集成化技術(shù)成為主要的技術(shù)之一。集成化技術(shù)涵蓋了多種技術(shù)，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)等。將這些技術(shù)融為一體，全面地應(yīng)用到機(jī)械工程生產(chǎn)中，能有效提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。需要注意的是，集成化技術(shù)的應(yīng)用效果顯著，但需要較強(qiáng)的理論支撐以及實(shí)踐操作，對(duì)于技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，需具備理論知識(shí)基礎(chǔ)以及實(shí)踐操作能力，在實(shí)踐中將各類技術(shù)有效整合，全面了解每一項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)和功能，將其應(yīng)用到機(jī)械生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。

4.2 智能化技術(shù)

在機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)中，智能化技術(shù)是主要的技術(shù)之一，該技術(shù)的應(yīng)用可滿足制造業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。將智能制造融入機(jī)械制造企業(yè)的發(fā)展脈絡(luò)當(dāng)中，提升整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的擬人化能力。[4]通常來(lái)說(shuō)，該技術(shù)可被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)以及管理環(huán)節(jié)。從產(chǎn)品生產(chǎn)的角度講，應(yīng)用智能化技術(shù)可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品檢驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面監(jiān)控，同時(shí)，還可將智能化技術(shù)添加到機(jī)械產(chǎn)品之中，確保機(jī)械產(chǎn)品的智能化水平得以提升，從而滿足機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)字化、智能化發(fā)展需求。從管理的角度來(lái)講，運(yùn)用智能化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的全方位管理。管理人員能夠在智能化技術(shù)的幫助下借助計(jì)算機(jī)、監(jiān)控設(shè)備、管理軟件等載體進(jìn)行生產(chǎn)流程的管理，便于管理人員及時(shí)找出生產(chǎn)環(huán)節(jié)的問(wèn)題，并進(jìn)行針對(duì)性的解決，從而消除在機(jī)械生產(chǎn)中的隱患。不僅如此，在機(jī)械生產(chǎn)中，管理人員還可借助智能化技術(shù)優(yōu)化管理方案，確保管理工作更加科學(xué)、精細(xì)，為機(jī)械工程開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。另外，智能化技術(shù)在智能制造裝備工程中發(fā)揮出了極高的應(yīng)用價(jià)值，主要的發(fā)展方向是發(fā)展智能設(shè)備軟、硬件規(guī)?；a(chǎn)，加大對(duì)人工智能、云計(jì)算等先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)的研發(fā)和引進(jìn)，為企業(yè)、社會(huì)、居民提供一站式智能化解決方案。發(fā)展智能可穿戴設(shè)備、智能代步工具、智能工業(yè)機(jī)器人等系列產(chǎn)品。遠(yuǎn)期探索發(fā)展無(wú)人機(jī)、直升機(jī)、通用航空裝備以及北斗導(dǎo)航終端產(chǎn)品研發(fā)與制造。

4.3 虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)是當(dāng)前機(jī)械工程生產(chǎn)中必不可少的技術(shù)之一，該技術(shù)的應(yīng)用能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中的主要問(wèn)題，幫助工作人員及時(shí)找出問(wèn)題并采取針對(duì)性的措施解決從源頭上消除問(wèn)題，提高生產(chǎn)質(zhì)量。虛擬化技術(shù)主要是指在機(jī)械工程生產(chǎn)中，應(yīng)用該技術(shù)將既有的加工產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型，在此基礎(chǔ)上借助計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械設(shè)備的各個(gè)零部件和生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行分析，找出其中的問(wèn)題。與此同時(shí)，在實(shí)踐中，技術(shù)人員還可通過(guò)虛擬化技術(shù)構(gòu)建仿真分析模型，通過(guò)對(duì)模型的了解與分析，直觀地了解在生產(chǎn)過(guò)程中的一些問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)方案和制造方案，以此提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，減少返工的問(wèn)題，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。在虛擬化技術(shù)中，CAD 輔助設(shè)計(jì)是常用的軟件之一，應(yīng)用這一軟件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類產(chǎn)品的三維建模，并在計(jì)算機(jī)上生成相應(yīng)的加工圖紙，從而降低設(shè)計(jì)難度。

4.4 柔性自動(dòng)化技術(shù)

在機(jī)械工程中，柔性自動(dòng)化技術(shù)也是不可缺少的技術(shù)之一，通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，能夠保證生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，從而提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量。該技術(shù)主要是電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合，其加工程序十分靈活，也被稱之為可變自動(dòng)化技術(shù)。在生產(chǎn)量較大時(shí)，柔性與生產(chǎn)率是相悖的。[5]為減少在生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)時(shí)間、降低企業(yè)的生產(chǎn)成本、全面提高生產(chǎn)效率和制造工業(yè)的柔性，便需要充分應(yīng)用到柔性自動(dòng)化技術(shù)，以此滿足市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)暢銷度。尤其在當(dāng)前環(huán)境下，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求不斷增加，機(jī)械產(chǎn)品也逐漸朝著多元化的方向發(fā)展，為了滿足廣大客戶的實(shí)際需求，需做好對(duì)產(chǎn)品的針對(duì)性設(shè)計(jì)。而在整個(gè)過(guò)程中，則需要應(yīng)用到柔性自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)相關(guān)的產(chǎn)品生產(chǎn)要素、技術(shù)要素、營(yíng)銷要素進(jìn)行綜合分析和整理。

5 機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

5.1 數(shù)據(jù)智能化發(fā)展

數(shù)據(jù)智能自動(dòng)化主要是指機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于人工智能的控制及模擬。在現(xiàn)代化生產(chǎn)領(lǐng)域中，生產(chǎn)數(shù)據(jù)是至關(guān)重要的一部分，所有的生產(chǎn)項(xiàng)目都會(huì)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)作為主要的依據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行針對(duì)性的產(chǎn)品生產(chǎn)。從這一方面來(lái)說(shuō)，機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)必將朝著數(shù)據(jù)智能化的方向發(fā)展。

5.2 人機(jī)一體化發(fā)展

機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用顯著提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，在整個(gè)過(guò)程中，產(chǎn)品、環(huán)境、人是不可缺少的三要素，也是人機(jī)一體化自動(dòng)化制造系統(tǒng)的組成要件。在制造業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展中，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值通常需要由人和產(chǎn)品進(jìn)行反映，產(chǎn)品和人之間是相輔相成的。人機(jī)一體化可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)方面的整合，將系統(tǒng)運(yùn)行、生產(chǎn)操作、屏幕顯示多個(gè)方面集合在一起，顯著降低了控制的難度。在未來(lái)，我國(guó)制造業(yè)必將朝著更加多元化的方向發(fā)展，而人機(jī)一體化不是機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。

5.3 綠色型發(fā)展

在機(jī)械工程生產(chǎn)中，通常會(huì)消耗大量的資源以及材料，借助自動(dòng)化技術(shù)能夠降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，減少能源消耗，滿足當(dāng)前綠色環(huán)保的制造理念。在未來(lái)，機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)必將朝著綠色型發(fā)展。在生產(chǎn)的過(guò)程中，可以全方位減少能源消耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境污染的控制，保障機(jī)械工程中的無(wú)污染、低耗能的生產(chǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在新時(shí)期下，我國(guó)制造業(yè)發(fā)展得如火如荼，機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用到該行業(yè)中。通過(guò)對(duì)該技術(shù)的分析，了解到在機(jī)械工程生產(chǎn)中，集成化技術(shù)、智能化技術(shù)、虛擬化技術(shù)以及柔性自動(dòng)化技術(shù)呈現(xiàn)出了極高的應(yīng)用效果，在未來(lái)，自動(dòng)化技術(shù)必將朝著數(shù)據(jù)智能化、人機(jī)一體化以及綠色環(huán)保型方向發(fā)展。