自動化技術在化工機械中的應用

李輝

摘 要：化工機械是機械制造行業(yè)中的重要分支，也是自動化技術重要應用領域之一。化工機械自動化技術包括制造單元、制造系統(tǒng)、制造線以及制造工廠四種類型的自動化技術，并涵蓋了模糊控制技術、計算機技術、人工智能等在內的多種關鍵性技術?；C械自動化技術將向智能化、集成化、虛擬化和敏捷化方向發(fā)展，從而減少化工機械制造過程中的能源浪費，實現(xiàn)經濟向綠色化發(fā)展方向轉變。

關鍵詞：自動化；化工機械；模糊控制；人工智能

引言

隨著現(xiàn)代化信息技術的不斷發(fā)展，自動化技術的應用范圍不斷擴大，已拓展到除數據存儲、計算、傳輸以外的行業(yè)，如煤礦生產、石油開采以及其他工業(yè)生產領域等。機械制造業(yè)也受先進科學技術的影響，正逐步向自動化方向發(fā)展，機械制造業(yè)改進手段、技術發(fā)展方向都將向自動化方向邁近。將自動化技術引入機械制造行業(yè)，不僅可促進機械制造業(yè)的生產水平，還能推動各生產領域的發(fā)展速度，符合我國現(xiàn)階段的基本國情，也適應現(xiàn)代化社會生產的需要?；C械作為機械制造行業(yè)的重要分支，也是自動化技術的重要應用領域之一。

1 化工機械自動化發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 化工機械自動化技術應用類別

化工機械自動化技術主要有四類應用，按應用范圍依次進行如下介紹：（1）自動化制造單元。自動化制造單元由1-2臺生產設備、工業(yè)機器人、物料運送儲存設備及數控設備構成。自動化制造單元具有規(guī)模小、成本低、可生產多種類型產品的優(yōu)點。（2）自動化制造系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少四臺以上的全自動數控設備及人工中心，數控設備及物料搬運系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)進行集中管理，以實現(xiàn)連續(xù)工作下的多品種、中小批量的生產及管理。（3）自動化制造線。自動化制造線的實際功能介于單一品種或小品種大批量非自動化生產線與中小批量多品種生產之間的一種生產線，該生產線主要優(yōu)點提高了生產效率，但對于物料搬運系統(tǒng)自動化技術要求較低。（4）自動化制造工廠。將多條柔性制造系統(tǒng)（FMS），如訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、發(fā)貨的制造系統(tǒng)進行有機結合，配以自動化立體倉庫，各條FMS及倉庫之間通過計算機系統(tǒng)進行自動化管理。自動化制造工廠包括CAD/CAM，將計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）投入生產實際，不僅實現(xiàn)了生產的自動化，還將生產管理、產品加工及物料儲存及運輸自動化擴展到全廠范圍，是自動化生產的最高水平。

1.2 化工機械自動化關鍵技術

（1）模糊控制技術。模糊控制器利用模糊數學理論知識制造而成，隨著科技的不斷進步，模糊控制技術也不斷進步，已經將人工神經網絡工作原理，滲透到模糊處理器中，使其具有自學功能。具有自學功能的控制器可根據不斷獲取的新信息自動地對控制量參數做出適當調整，提高了設備的實用性能。（2）計算機輔助設計。計算機輔助技術（CAD）要實現(xiàn)智能化需要引進專家系統(tǒng)，從而提高對復雜問題的處理能力。計算機三維立體打印技術的研發(fā)為計算機輔助技術的應用拓展提供了更多機會，利用該技術可減少機械樣品制造周期，降低能源浪費，加快新產品的研發(fā)速度。計算機三維立體打印技術工作原理為利用計算機技術將激光掃描采集的數據進行轉化——三維數字模型轉化為二維片狀圖形，轉化后的數據被系統(tǒng)掃描到光敏樹脂液面，被掃描液面固化成形后與其他片狀固化材料自動粘合，最后復制出精確的原型。（3）人工智能-專家系統(tǒng)-智能傳感器技術。專家系統(tǒng)是FMS中采用較多的人工智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據專家知識及一般推理規(guī)則進行程序設定，利用預設推理程序解答各類問題。專家系統(tǒng)將生產實踐中常見案例與理論相結合，確保了該系統(tǒng)的實用性，實現(xiàn)生產自動化。（4）人工神經網絡技術。人工神經網絡是人工智能工具的一種，是通過模擬智能生物的神經網絡對信息進行并行處理的一種方法，該技術處于研發(fā)階段，但由于其良好的應用前景，將并列與專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，成為自動化系統(tǒng)中新的重要組成部分。

2 化工機械自動化技術未來發(fā)展方向

化工機械自動化技術的實現(xiàn)需要長期探索、在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，改進技術?；C械生產企業(yè)在進行自動化技術改進時，應根據企業(yè)自身硬件條件及生產需要進行逐步改進，注重技術的實用性能和低成本化，避免化工機械自動化技術改進影響企業(yè)正常生產，降低企業(yè)經濟效益?；C械自動化技術改進立足于實用功能和低成本基礎上，還應向智能化、集成化、虛擬化和敏捷化方向發(fā)展。

2.1 智能化

智能化是將化工機械制造技術通過人工智能轉化為可控制各個生產流程的先進技術，以構建人機一體化的智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建立需要對人工智能進行合理、規(guī)范的程序編制，將數據分析、數據推理、操作判斷及操作決策等進行程序模擬，以實現(xiàn)對機械制造各生產環(huán)節(jié)的監(jiān)控、預防和改進；具有良好的友好性和適應性，能對突發(fā)事件進行及時有效的判斷和調整，以實現(xiàn)機械制造生產的安全性和高效性；系統(tǒng)采用模塊化方法，具有更大的柔性；系統(tǒng)不僅能提高企業(yè)的生產力，還能降低環(huán)境污染、提高能源的利用率，為企業(yè)和社會創(chuàng)造更大的經濟效益。

2.2 集成化

集成化是指利用先進的網絡技術，將化工機械制造過程中涉及的各種技術進行整體優(yōu)化集成，實現(xiàn)生產流程的一體化控制，改善產品性能、降低生產成本，從而提升機械制造業(yè)的整體生產水平。將各項技術進行有機整合需要利用計算機集成制造（CIMS）系統(tǒng)，該系統(tǒng)由四個彼此獨立，而又相互關聯(lián)的子系統(tǒng)構成，包括工程技術信息系統(tǒng)、制造自動化系統(tǒng)、質量信息系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)。

2.3 虛擬化

虛擬化技術將計算機技術應用領域進一步擴展，由此升級的現(xiàn)代化仿真模擬技術已經在工業(yè)制造中得到廣泛應用，如冶金生產、車削加工、化石能源生產等。現(xiàn)代化仿真模擬技術可將化工機械制造生產流程進行虛擬化展現(xiàn)，從而發(fā)現(xiàn)生產流程中可能存在或已經存在的問題或安全隱患，并對生產流程各環(huán)節(jié)的相關預設參數進行調整，以優(yōu)化生產流程。利用仿真模擬技術可節(jié)約生產成本，加快產品研發(fā)速度，提高企業(yè)在市場中的競爭力，解放了勞動力，改善了工作人員的工作環(huán)境。

2.4 敏捷化

化工機械制造自動化技術的敏捷性以虛擬化制造技術為基礎，是現(xiàn)代機械制造集成技術發(fā)展的必然趨勢。自動化技術的敏捷性不僅代表了現(xiàn)代集成制造的發(fā)展水平，也是企業(yè)提升市場競爭力的重要保障?；C械制造的敏捷化可以通過化工機械生產企業(yè)與計算機技術相關的研發(fā)單位之間的分工與合作得以實現(xiàn)。化工機械制造企業(yè)應根據產品在市場中的銷售情況及用戶反饋情況進行數據統(tǒng)計與分析，聯(lián)合計算機相關技術人員對產品中存在的缺陷進行技術調整，實現(xiàn)產品的升級，以提高產品的性能。企業(yè)對產品性能的快速改進，能及時迎合市場的需求，從而提升企業(yè)的市場競爭力。自動化技術的敏捷化還需要依靠互聯(lián)網提供的信息處理技術，以便機械制造方、程序軟件設計方、產品用戶方之間的信息能快速、安全、有效的傳輸，縮短機械制造生產周期。

3 結束語

化工機械制造是機械制造行業(yè)的重要組成部分，傳統(tǒng)化工機械制造技術生產周期長、成本高、能源浪費嚴重，給化工企業(yè)帶來沉重負擔的同時，也影響了其他衍生行業(yè)的發(fā)展，嚴重減緩了化工領域經濟增長速度。作為國民經濟重要支柱產業(yè)之一的化工機械制造，應充分利用先進的自動化技術，推動化工機械制造業(yè)向現(xiàn)代化、技術化、綠色化方向發(fā)展，加大化工機械制造生產領域的技術含量，依靠先進的科學技術，降低生產成本、減少環(huán)境污染、提升產品質量，從而提升產品及企業(yè)的市場競爭力，提高整個機械制造行業(yè)的生產水平。

參考文獻

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