自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

韓建偉

摘 要：本文介紹了全球制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)及未來(lái)的發(fā)展前景，著力闡述了自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造的應(yīng)用，分析自動(dòng)化技術(shù)及機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù)；機(jī)械制造業(yè)；集成化；智能化

中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展迅速，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步迅猛，這不僅體現(xiàn)在我們的日常生活中，更與機(jī)械制造的發(fā)展息息相關(guān)。時(shí)至今日，與傳統(tǒng)的機(jī)械制造不同的是，我們所討論的不再是產(chǎn)品的制造，而是工業(yè)生產(chǎn)的高效率，高收益。

1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展

1.1 全球制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

全球制造業(yè)的發(fā)展正處于不斷變更的進(jìn)程中，由于科技的進(jìn)步和人們需求的增長(zhǎng)，機(jī)械制造行業(yè)正在由生產(chǎn)的大規(guī)模化向定制化轉(zhuǎn)變。由此制造商的商業(yè)模式也開始隨之轉(zhuǎn)變，原先以產(chǎn)品為中心的模式不可行，要改為以顧客的需求為中心。總體而言，全球制造業(yè)出現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)。

首先，從大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)向定制化生產(chǎn)，是由于發(fā)展中國(guó)家的收入持續(xù)增長(zhǎng)，“金磚四國(guó)”的數(shù)十億人即將步入小康，對(duì)定制產(chǎn)品的需求不斷增長(zhǎng)。

第二，從簡(jiǎn)單生產(chǎn)轉(zhuǎn)向產(chǎn)品服務(wù)的方向。制造商為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)客戶的需求，產(chǎn)品的部分零件交由專業(yè)的公司來(lái)提供，已達(dá)成高度集成的服務(wù)產(chǎn)品鏈?zhǔn)浇M合，這一切就要求企業(yè)的供應(yīng)鏈要向下延伸。

第三，現(xiàn)今的科學(xué)技術(shù)在對(duì)自動(dòng)化、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、嵌入式技術(shù)的運(yùn)用上更進(jìn)一步，在對(duì)供應(yīng)鏈的數(shù)據(jù)上實(shí)現(xiàn)信息的整合，這是對(duì)于傳統(tǒng)生產(chǎn)的變革，將傳統(tǒng)生產(chǎn)發(fā)展如今的智能化與科學(xué)化。

第四，從粗放生產(chǎn)到可持續(xù)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。未來(lái)的20年內(nèi)，全球人口會(huì)大幅度的增長(zhǎng)，劇增的人口無(wú)疑會(huì)給地球的資源與環(huán)境帶來(lái)巨大的壓力，資源的枯竭和環(huán)境的保護(hù)問(wèn)題是當(dāng)今世界的一個(gè)重大問(wèn)題。世界要求在機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程中減少不可持續(xù)資源的使用，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的運(yùn)營(yíng)。

1.2 工業(yè)4.0概念的出現(xiàn)

工業(yè)4.0實(shí)際上是通過(guò)技術(shù)革新獲得競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)器對(duì)話機(jī)器、機(jī)器對(duì)話生產(chǎn)部件，按照生產(chǎn)過(guò)程中所設(shè)定的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，解放人力。對(duì)應(yīng)這個(gè)概念，我國(guó)國(guó)務(wù)院出臺(tái)了《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略計(jì)劃，《中國(guó)制造2025》將發(fā)展的目標(biāo)放在創(chuàng)新上，這也是符合工業(yè)4.0的核心概念。通過(guò)制造業(yè)的改革創(chuàng)新，加速科學(xué)技術(shù)與制造業(yè)的信息融合，形成智能制造。再生產(chǎn)制造過(guò)程中，將業(yè)務(wù)管理與機(jī)械生產(chǎn)高度集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式對(duì)生產(chǎn)要素及靈活配置，最終實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。這一切的進(jìn)步都將導(dǎo)致我國(guó)傳統(tǒng)的機(jī)械制造進(jìn)一步轉(zhuǎn)型。

2 機(jī)械自動(dòng)化

2.1 機(jī)械自動(dòng)化的概述

自動(dòng)化是指在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下，根據(jù)預(yù)先確定的程序或指令自動(dòng)操作或控制機(jī)器或設(shè)備的過(guò)程。機(jī)械自動(dòng)化是指機(jī)器或設(shè)備機(jī)械地控制機(jī)器人的過(guò)程。這是在近些年來(lái)，機(jī)械制造業(yè)隨著由自動(dòng)化為主的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展而在生產(chǎn)模式上發(fā)生巨大的的轉(zhuǎn)變，機(jī)械自動(dòng)化就應(yīng)運(yùn)而生。近些年在國(guó)內(nèi)，關(guān)于機(jī)械自動(dòng)化的制造和設(shè)計(jì)研究也是發(fā)展迅速。

2.2 機(jī)械自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)及意義

與以往的機(jī)電產(chǎn)品不同的是，機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品不僅擁有高等級(jí)的的產(chǎn)品性能，也進(jìn)一步擴(kuò)大了產(chǎn)品的功能范疇，增加產(chǎn)品的使用價(jià)值。由此可以看出機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品必將取代以往的機(jī)電產(chǎn)品成為社會(huì)的主流。

（1）生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高

大部分的機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品都要求機(jī)械的操作過(guò)程是符合人類的主觀意向，由此才能在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)最佳的操作，而違反這一原則將會(huì)導(dǎo)致無(wú)論是工作質(zhì)量還是產(chǎn)品合格率都大幅度的降低。要達(dá)到這一目的，就要提升機(jī)械的自動(dòng)信息處理和控制功能，關(guān)于檢測(cè)產(chǎn)品的靈敏度以及準(zhǔn)確度的范圍要不斷減小以保證精確度。

（2）使用安全性和可靠性提高

機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等功能。

這代表著生產(chǎn)工作的過(guò)程中，安全性大大提高。在出現(xiàn)過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)載等安全事故時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以根據(jù)相應(yīng)的參數(shù)變化自發(fā)的采取保護(hù)措施，以減少人員的傷亡。

（3）調(diào)整與維護(hù)更加方便，使用性能得到改善

正是由于使用了計(jì)算機(jī)技術(shù)的集成化，控制程序的改變不需要再像傳統(tǒng)方式中大工作量的修改機(jī)械零件，現(xiàn)今條件下有多種更為簡(jiǎn)單的方式，直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)或者功能的改變。

3 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造方面的應(yīng)用

3.1 集成化應(yīng)用

計(jì)算機(jī)技術(shù)在當(dāng)今世界的發(fā)展日益成熟，而與之息息相關(guān)的自動(dòng)化技術(shù)也隨之迅速發(fā)展，正是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化的結(jié)合，通過(guò)計(jì)算機(jī)的理論技術(shù)對(duì)機(jī)械制造的過(guò)程不斷優(yōu)化，由計(jì)算機(jī)的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化，生產(chǎn)流程的排序。目前，“集成化”主要指：

（1）現(xiàn)代技術(shù)的整合。機(jī)電一體化是當(dāng)前機(jī)械制造的主要生產(chǎn)模式，它是微電子制造設(shè)備、儀器儀表、信息技術(shù)和醫(yī)療環(huán)保等高技術(shù)裝備的基礎(chǔ)。

（2）加工技術(shù)、特殊加工技術(shù)和設(shè)備的集成，如：添加劑制造（即快速成型）、激光加工、高能束加工、電氣加工等。

（3）企業(yè)整合，即管理整合，包括生產(chǎn)信息、功能和流程的整合。

3.2 智能化應(yīng)用

在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的世界下，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展一直是綜合國(guó)力的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，而工業(yè)又是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈所在，機(jī)械制造要在當(dāng)前的市場(chǎng)下求的一席生存之地，就必須尋求突破。智能化就為制造業(yè)的發(fā)展提供了新的方向。智能化就是將機(jī)械制造和智能化技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)對(duì)人工智能、自動(dòng)控制、軟件系統(tǒng)和機(jī)器控制等部分的高度集成，形成高度智能化的機(jī)械制造系統(tǒng)。

（1）高速、高效、高精度。這要求企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)要大幅度提升，科技人才將重點(diǎn)放在精密加工、微型技術(shù)上。納米技術(shù)就是我們當(dāng)前根據(jù)這一發(fā)展要求所進(jìn)一步深化的重大成果。目前，納米技術(shù)廣泛應(yīng)用于力學(xué)、電子、材料等多個(gè)領(lǐng)域中。不可否認(rèn)的是，納米技術(shù)加速推動(dòng)著機(jī)械學(xué)，光學(xué)，物理科學(xué)和電子科學(xué)的發(fā)展。機(jī)械制造工業(yè)將迎來(lái)微機(jī)化技術(shù)和微型機(jī)器人高速、高精度、高效的時(shí)代。

（2）自動(dòng)化智能化，正是由于近年來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，在機(jī)械生產(chǎn)活動(dòng)中，機(jī)器代替了人的工作，這表明了大部分人類在現(xiàn)今只需要從事腦力方向的工作，體力都交由機(jī)器完成，這在很大程度上解放了人類，促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，更重要的是這些危險(xiǎn)的工作由人類操控機(jī)器來(lái)完成，這減少了生命的傷亡，是一項(xiàng)巨大成就。

在當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展進(jìn)程中，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了社會(huì)生產(chǎn)的各行各業(yè)中，在提高了工作質(zhì)量與效益的同時(shí)有效的節(jié)省人力，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。面對(duì)世界市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的多變性及激烈競(jìng)爭(zhēng)，更好的發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，使我國(guó)經(jīng)濟(jì)更好更快的發(fā)展。

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