汽車制造中機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用研究

摘 要：近些年，中國(guó)社會(huì)的進(jìn)步顯著，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)被廣泛運(yùn)用到工業(yè)領(lǐng)域中，尤其是在汽車生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)如焊接、組裝及涂裝等方面，其不可或缺。這種技術(shù)的使用大幅提升了公司的生產(chǎn)效能，同時(shí)減少了勞動(dòng)力投入并降低了生產(chǎn)流程中的錯(cuò)誤發(fā)生率，從而實(shí)現(xiàn)公司資源利用與人力資源的最優(yōu)分配。所以，研究和實(shí)施機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的重要性在于它能在生產(chǎn)線全階段使用，并且全力推進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展是促進(jìn)工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

關(guān)鍵詞：機(jī)械自動(dòng)化技術(shù) 汽車制造 應(yīng)用研究

近些年，全球汽車行業(yè)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，這對(duì)于汽車制造業(yè)來(lái)說(shuō)意味著更高的生產(chǎn)效能的要求。面對(duì)市場(chǎng)的變化，各國(guó)的汽車制造商都在積極增加對(duì)機(jī)械化技術(shù)的研究投資，以便提升產(chǎn)值并保證產(chǎn)品的品質(zhì)。在國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)逐漸走向完善的環(huán)境里，中國(guó)本土汽車制造公司正承受著愈發(fā)嚴(yán)峻的市場(chǎng)壓力。要在這樣的環(huán)境中保持競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)一步優(yōu)化汽車制造過(guò)程中的機(jī)械化程度已是迫切需要解決的問(wèn)題。所以，我們有必要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的深入探討，以此推動(dòng)其更好地融入汽車制造過(guò)程中去。

1 機(jī)械自動(dòng)化概念

在其運(yùn)作的過(guò)程中，機(jī)械自動(dòng)化的主要應(yīng)用包括：傳感器及數(shù)據(jù)收集與處理體系、管理系統(tǒng)、實(shí)施者、反向系統(tǒng)、控制代碼和人機(jī)互動(dòng)界面。這些組件的主要功能在于檢測(cè)周圍的環(huán)境及其設(shè)備的狀態(tài)，并將實(shí)物變換成電子信號(hào)，比如光學(xué)傳感器、壓強(qiáng)傳感器、溫濕度傳感器等等，以便持續(xù)監(jiān)控制造進(jìn)程中的各類物理指標(biāo)和參數(shù)。由傳感器所捕獲的數(shù)據(jù)會(huì)被輸入至管理系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)由解析和評(píng)估后，確定出目前的產(chǎn)品狀況、位置和品質(zhì)等相關(guān)資訊。作為整個(gè)機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的核心理念，管理系統(tǒng)接受來(lái)自傳感器的回饋信息，利用預(yù)先設(shè)定好的邏輯規(guī)則和程式，做出邏輯推斷和運(yùn)算，然后把控制指令發(fā)送給實(shí)施者。這種控制裝置可能采用的是PLC （可編程邏輯控制器）或者其他的控制工具。而實(shí)施者的任務(wù)就是依據(jù)控制命令去完成相應(yīng)的行為，比如說(shuō)電機(jī)、活塞桿等。它們的職責(zé)是在滿足了控制指令的前提下，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的位移、速率或是力量。為了確保能夠不斷獲得傳感器提供的反饋信息，從而形成循環(huán)式的控制方式，也就是當(dāng)管理系統(tǒng)接收到真實(shí)反饋之后，會(huì)對(duì)實(shí)施者發(fā)出的控制指令做出必要的修正，以此達(dá)成預(yù)期控制的目標(biāo)。此外，機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)必須提前編制好相關(guān)程序，明確闡述該系統(tǒng)的工作步驟、邏輯關(guān)系和約束條件。這些程序能夠被控制器操作，達(dá)到自動(dòng)化的效果。通常情況下，機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)都會(huì)配備人機(jī)交互界面，使得操作員能夠通過(guò)觸摸屏和軟件界面等方式與系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)，以監(jiān)測(cè)生產(chǎn)流程、調(diào)整參數(shù)和處理異常狀況等。

2 機(jī)械自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)

通過(guò)引入先進(jìn)的技術(shù)如機(jī)器人和計(jì)算機(jī)等設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的全流程智能化是現(xiàn)代制造業(yè)的重要趨勢(shì)之一。這些智能化的手段不僅可以顯著改善產(chǎn)品的品質(zhì)及產(chǎn)量水平（例如：更高的精確性和一致性的產(chǎn)出）而且還可以極大增強(qiáng)安全生產(chǎn)的可能性。此外，它還能為企業(yè)的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)諸多好處包括但不限于節(jié)約人力資本投入以達(dá)到節(jié)省開支的目的；快速響應(yīng)突發(fā)事件的能力有助于防止重大事故的發(fā)生等等。最終，自動(dòng)化的運(yùn)用能增強(qiáng)生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)作，由于人工制造的產(chǎn)品可能因人手誤差產(chǎn)生微小變化，因此對(duì)于操作者的要求較為嚴(yán)格。然而，通過(guò)引入自動(dòng)化技術(shù)，我們可以減小這種差異并優(yōu)化生產(chǎn)的準(zhǔn)確性，并且還能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估每個(gè)產(chǎn)品的狀況。如果發(fā)現(xiàn)有較大偏差的產(chǎn)品，我們應(yīng)立即對(duì)其進(jìn)行修正或處置，以防止它們繼續(xù)流入后續(xù)階段的生產(chǎn)過(guò)程，從而干擾到車輛的制造成本。此外，自動(dòng)化技術(shù)還可以盡量減少原料的使用量，協(xié)助公司削減物料費(fèi)用，進(jìn)而增加公司的盈利能力。

3 汽車機(jī)械制造中自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 集成化技術(shù)

在汽車制造業(yè)中，我們主要利用自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)來(lái)建立綜合性的操作體系，目的是提升汽車通信和控制設(shè)備的一體化運(yùn)作模式。透過(guò)分析傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)的工藝特性可知，通常情況下，它們把通訊及控制系統(tǒng)分開處理，讓兩者各自單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣做的缺點(diǎn)是：首先，它增加了組裝車輛各個(gè)部分和零件的技術(shù)復(fù)雜度；其次，這可能增加出錯(cuò)的概率，從而導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中的錯(cuò)誤或事故的發(fā)生；最后，這也給后期汽車維護(hù)保養(yǎng)帶來(lái)了負(fù)面效果。然而，如果采用一體化技術(shù)，能有組織地融合通信系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，不僅有助于提升整個(gè)生產(chǎn)線的整體效能，而且還能方便日后對(duì)于故障檢測(cè)和解決的問(wèn)題。此外，使用這一先進(jìn)的技術(shù)方法，我們可以創(chuàng)建集成的控制系統(tǒng)，實(shí)行多層次的管理策略，以此大幅度提升汽車制造業(yè)管理的效率，并且實(shí)現(xiàn)了每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的精細(xì)監(jiān)控和管理。借助集控系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，同時(shí)應(yīng)用如云計(jì)算、人工智能等現(xiàn)代技術(shù)工具，可以更深入地?cái)U(kuò)展和完善管理模塊的功能，明確具體的目標(biāo)，執(zhí)行精確的集控，充分發(fā)揮集成化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，從而全面推進(jìn)汽車制造業(yè)控制管理工作向更高水平的發(fā)展。

3.2 數(shù)控技術(shù)

作為一種融合自適應(yīng)和計(jì)算設(shè)備的技術(shù)手段，車用機(jī)電一體化系統(tǒng)（CIMS）以高效率、輕體力需求等優(yōu)點(diǎn)而被引入到制造業(yè)領(lǐng)域。這種先進(jìn)的方法不僅能提供高度準(zhǔn)確且穩(wěn)定的部件質(zhì)量，而且能在很大程度上減少人力成本投入，在車輛制動(dòng)器的設(shè)計(jì)及制作過(guò)程中得到了普遍運(yùn)用；此外，它還可有效地提高產(chǎn)品的一致性和可靠性能并降低故障率；同時(shí)也能滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)于更高品質(zhì)產(chǎn)品的追求：如采用新型材料來(lái)改善金屬制品的使用壽命或使用新方法使塑料更加耐磨損等等。

3.3 組裝自動(dòng)化技術(shù)

車輛的主要組成部分是各種機(jī)械零件，而在這些零件的制作過(guò)程中，自動(dòng)化組裝技術(shù)起到了關(guān)鍵作用。這種自動(dòng)化技術(shù)可以取代人力的手動(dòng)組裝，從而顯著提升了汽車的組裝速度和質(zhì)量，并降低了人為錯(cuò)誤的可能性。以前的人力組裝方式很容易出錯(cuò)，但使用自動(dòng)化組裝就能有效防止這種情況發(fā)生。例如，凱迪拉克公司就采用了自動(dòng)化機(jī)器來(lái)完成汽車的組裝任務(wù)，他們的車廠占地四點(diǎn)五萬(wàn)平方米，相當(dāng)于六個(gè)半足球場(chǎng)的總面積，其中有接近一半的工作是由大約四百臺(tái)機(jī)器人負(fù)責(zé)的，僅有十幾名工人需要在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控他們。得益于自動(dòng)化技術(shù)的支持，每天他們都能產(chǎn)出八十輛以上的汽車。

3.4 柔韌自動(dòng)化技術(shù)

其特性在于能對(duì)外部環(huán)境作出相應(yīng)的調(diào)整和適應(yīng)，即通過(guò)靈活化的工藝處理后產(chǎn)出滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，遵循發(fā)展的理念和經(jīng)濟(jì)變遷規(guī)律，不斷改進(jìn)和完善產(chǎn)品特質(zhì)?，F(xiàn)階段，機(jī)械公司需要依據(jù)消費(fèi)者的需求去調(diào)整產(chǎn)品構(gòu)造及種類，所以提升產(chǎn)品的實(shí)用性是所有機(jī)械制造商都需要面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題。運(yùn)用靈活化技術(shù)的時(shí)候要與其余的技術(shù)相融合，以確保生產(chǎn)的有序性為基礎(chǔ)，改善員工的行為方式，更新電腦系統(tǒng)的界面，同時(shí)合理地建立產(chǎn)品信息的參數(shù)，充分利用電腦的管理功能，從而實(shí)現(xiàn)保證信息系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的目的，同時(shí)也達(dá)到了保證交付時(shí)間的目標(biāo)。

3.5 機(jī)器視覺技術(shù)的使用

作為一種先進(jìn)的技術(shù)手段，車載視像系統(tǒng)的關(guān)鍵在于其對(duì)人類視力模仿能力的高效利用——通過(guò)計(jì)算設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息的獲取及分析解讀的過(guò)程，從而為實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)或操控提供支持。這一領(lǐng)域有著極為廣闊的使用空間且涵蓋的專業(yè)知識(shí)眾多，比如它已經(jīng)在錯(cuò)誤辨識(shí)、特性確認(rèn)等任務(wù)上有所表現(xiàn)。在此種情況下的特質(zhì)確定可以增強(qiáng)車輛生產(chǎn)的彈性度量值，使之具備更好地適應(yīng)變化環(huán)境的可能性和保證產(chǎn)品性能滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)達(dá)成率。對(duì)于工業(yè)制品鑒別而言，這是目前制造業(yè)的重要組成部分之一。舉例來(lái)說(shuō)：一旦電動(dòng)車臺(tái)階式升壓機(jī)構(gòu)完成全部安裝步驟并且電源開啟之后，如果該裝置達(dá)到規(guī)定的長(zhǎng)度則能觸發(fā)相應(yīng)的定位探測(cè)儀器的動(dòng)作并將數(shù)據(jù)發(fā)送至管理單元判斷是否合格的狀態(tài)，然后開始下個(gè)階段的工作程序。此外，我們還將在產(chǎn)線的各個(gè)部位安置自拍攝影，機(jī)以便于記錄產(chǎn)品的詳細(xì)狀況，如涂抹黏合劑保護(hù)層，或者檢查是否有未被正確放置的車窗開關(guān)，等細(xì)節(jié)問(wèn)題都可通過(guò)影像采集的方式得到解決，并在后期使用相關(guān)軟件，將其編入批次編號(hào)，以此方便日后追查任何可能出現(xiàn)的品質(zhì)瑕疵等問(wèn)題。這充分展示出了此類工藝品鑒定方法的長(zhǎng)處所在然而從另一個(gè)角度來(lái)看，視覺檢查的功能同樣具有無(wú)法取代的重要性?；谟跋褡R(shí)別的技術(shù)，該功能能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和檢驗(yàn)汽車制造業(yè)使用的核心部件，迅速投入應(yīng)用并對(duì)之實(shí)施全方位且精細(xì)化的審查。借助計(jì)算機(jī)、顯微鏡組合、攝影設(shè)備的協(xié)同工作，觀察到的產(chǎn)品形狀、電纜連接頭的壓接表面等等情況。一旦發(fā)現(xiàn)被檢物體存在某種程度上的偏移或變形，會(huì)再次執(zhí)行測(cè)試，并將兩者的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)合理的解析以確定其真實(shí)變化及其產(chǎn)生的原因，從而持續(xù)優(yōu)化，確保汽車零部件制作過(guò)程中的準(zhǔn)確度、統(tǒng)一性和穩(wěn)定性。利用機(jī)器視覺技術(shù)的高速性、大量信息的處理能力、多樣化功能以及高清視察特性，將其完全融合于汽車制造自動(dòng)化的過(guò)程中，對(duì)于零部件的生成起到了至關(guān)重要的推動(dòng)效果。

4 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展前景

4.1 機(jī)械自動(dòng)化解決環(huán)保問(wèn)題

面對(duì)全球生態(tài)危機(jī)對(duì)人類生活和進(jìn)步帶來(lái)的巨大壓力，各個(gè)行業(yè)都需要把環(huán)保意識(shí)作為核心價(jià)值觀來(lái)執(zhí)行，尤其是在汽車制造這一關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)上更應(yīng)該如此。與此同時(shí)，我們需要確保在推進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化的研發(fā)進(jìn)程時(shí)，也要考慮到環(huán)保因素。只有堅(jiān)持以綠色、節(jié)能、環(huán)保為導(dǎo)向的發(fā)展策略，才能讓機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在汽車工業(yè)保持持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)增長(zhǎng)。

4.2 網(wǎng)絡(luò)虛擬化

建立網(wǎng)絡(luò)虛構(gòu)化，這是一種基于電腦的工作模式，通過(guò)在各種電腦設(shè)備間創(chuàng)建虛擬的環(huán)境，并把知識(shí)系統(tǒng)、實(shí)踐技能和感官認(rèn)知融入其中，使得這些元素能夠與其中的實(shí)體互動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)虛構(gòu)化的建設(shè)。從技術(shù)創(chuàng)新的角度看，這種技術(shù)的運(yùn)用主要在于對(duì)機(jī)器生產(chǎn)線流程的模仿及復(fù)制，以此來(lái)達(dá)成實(shí)物產(chǎn)品的虛擬測(cè)試目標(biāo)。而在汽車制造業(yè)領(lǐng)域，機(jī)械自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)虛構(gòu)化進(jìn)步是相當(dāng)廣泛的，它可以通過(guò)減少許多煩瑣且難以掌控的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，而成功地執(zhí)行一系列車輛各方面的性能檢查和優(yōu)化，這也是過(guò)去許多汽車制造商從未想過(guò)的事。

4.3 實(shí)用性發(fā)展

我們必須明確認(rèn)識(shí)到，盡管中國(guó)的機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)還不夠穩(wěn)固，并且在自動(dòng)化的實(shí)際運(yùn)用中存在不足。鑒于機(jī)械產(chǎn)業(yè)能力直接反映了一個(gè)國(guó)家的整體實(shí)力，就像攀巖一樣，唯有腳踏實(shí)地、逐級(jí)而升，才有可能從基本操控過(guò)渡至高層次的自動(dòng)化，因?yàn)闄C(jī)械生產(chǎn)的效率和效果才是關(guān)鍵所在。對(duì)于“制造技術(shù)”這座高峰來(lái)說(shuō)，頂端應(yīng)該是“應(yīng)用”這個(gè)龐大的巔峰。因此，從機(jī)械自動(dòng)化的角度出發(fā)，企業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新可以被視為其發(fā)展的基石。只有找到了適合產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)模式，才能取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效應(yīng)。

4.4 系統(tǒng)性發(fā)展

創(chuàng)新被視為進(jìn)化的核心驅(qū)動(dòng)力。因此，汽車生產(chǎn)公司應(yīng)將其對(duì)創(chuàng)新性地運(yùn)用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)提升至策略層次，特別是在引導(dǎo)汽車制造業(yè)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變的過(guò)程中加以執(zhí)行。他們需要積極推進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新利用，尤其關(guān)注人工智能技術(shù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用深度。具體實(shí)踐中，汽車制造商需全力推廣“互聯(lián)網(wǎng)+機(jī)械自動(dòng)化”“機(jī)械自動(dòng)化與AI結(jié)合”“AI與機(jī)械自動(dòng)化協(xié)同發(fā)展”等多種新型應(yīng)用模式，并著力加強(qiáng)數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、AI技術(shù)在電動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用力度，力求全面增強(qiáng)車輛制造過(guò)程中的自動(dòng)化程度和智能性能，從而在動(dòng)作處理效率、自我修正能力和風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)等方面取得更大的進(jìn)展。比如：在引入人工智能技術(shù)時(shí)，可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)嵌入機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)之中，優(yōu)化并擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí)，還可加入如基因算法等的人工智能技術(shù)，借助“大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)”進(jìn)行全方位的數(shù)據(jù)整合分析，以此來(lái)提升機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的智能化等級(jí)。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，自動(dòng)化技術(shù)是一種無(wú)需人工直接參與的過(guò)程，它根據(jù)既定的工作流程或者計(jì)劃執(zhí)行步驟，并以此方式對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及管理工作實(shí)施全面監(jiān)控與管理。這種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要依賴于機(jī)器驅(qū)動(dòng)力、自控設(shè)備及其他相關(guān)技術(shù)的融合運(yùn)用。伴隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)在中國(guó)汽車制造業(yè)中被大規(guī)模采用，中國(guó)汽車制造業(yè)已取得諸多創(chuàng)新成果。為加速提升中國(guó)的現(xiàn)代化自動(dòng)化技術(shù)水準(zhǔn)，推動(dòng)其實(shí)際應(yīng)用達(dá)到更高的層次，從而確保我國(guó)的現(xiàn)代化自動(dòng)化技術(shù)能適應(yīng)各方面的發(fā)展需要。

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