綜述機(jī)械工程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

韓玉偉

摘要：在機(jī)械工程中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，是機(jī)械制造業(yè)不斷發(fā)展，提高生產(chǎn)效率的必然要求。但縱觀當(dāng)前我國機(jī)械制造工程自動(dòng)化，仍處于初級(jí)階段，與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有很大一段距離。為此，為了能擴(kuò)大自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程的應(yīng)用范圍，本文就其在機(jī)械工程的應(yīng)用進(jìn)行闡述，并簡要提出了自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用過程中應(yīng)注意的問題，以供參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù);機(jī)械工程;應(yīng)用

1. 前言

自動(dòng)化技術(shù)是以微電子技術(shù)、工程軟件、計(jì)算機(jī)信息等為基礎(chǔ)發(fā)展起來的信息技術(shù)，將其應(yīng)用于機(jī)械工程，可很好地改善機(jī)械工程傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，提高原材料的流動(dòng)速度，優(yōu)化機(jī)械工程整個(gè)生產(chǎn)信息系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、加工裝備系統(tǒng)、檢測(cè)優(yōu)化系統(tǒng)等，并能夠促進(jìn)整個(gè)機(jī)械制造的連續(xù)性。但縱觀當(dāng)前我國機(jī)械工程自動(dòng)化的現(xiàn)狀，其與國外一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍存在很大的差距。如，在自動(dòng)化管理方面仍采用傳統(tǒng)的管理模式;在設(shè)計(jì)上仍是生搬硬套國外的技術(shù)，沒有結(jié)合我國機(jī)械工程的生產(chǎn)實(shí)際，使得所引進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)有效地轉(zhuǎn)換;在工藝方面，如數(shù)控加工技術(shù)仍停留在精細(xì)加工等初級(jí)階段，尚未掌握較為高端的復(fù)合加工手段;在人才方面，我國缺乏大量具有機(jī)械自動(dòng)化實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)技術(shù)的高端復(fù)合型人才，在技術(shù)的應(yīng)用上只停留在淺層次。這些存在的問題，使得我國機(jī)械工程應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)仍處于初級(jí)階段，不能充分發(fā)揮自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程中的功能和作用。為此，加強(qiáng)對(duì)機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的研究，以提高機(jī)械工程的生產(chǎn)效率等，顯得尤為重要。

2. 機(jī)械工程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 集成自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

在機(jī)械制造工程中，集成自動(dòng)化技術(shù)主要是將制造生產(chǎn)過程中的相關(guān)技術(shù)和生產(chǎn)信息進(jìn)行高效的集成，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械制造全過程的有效控制與優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)集成能力的不斷增強(qiáng)。目前，集成自動(dòng)化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造工程的設(shè)計(jì)、評(píng)估、生產(chǎn)和銷售信息等環(huán)節(jié)，對(duì)各類技術(shù)、原材料及物流等信息實(shí)施集成。在機(jī)械制造業(yè)中，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）應(yīng)用最為廣泛，得到了機(jī)械制造業(yè)的普遍認(rèn)可。它集成了產(chǎn)品生產(chǎn)過程中多種技術(shù)與相關(guān)生產(chǎn)信息，以系統(tǒng)工程理論為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，精簡了產(chǎn)品生產(chǎn)流水線，建立了標(biāo)準(zhǔn)流程，擴(kuò)大了機(jī)械生產(chǎn)，降低了資源浪費(fèi)，是目前相對(duì)成熟的集成制造系統(tǒng)。而在未來的發(fā)展中，隨著制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，為計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)營造了一個(gè)良好的應(yīng)用環(huán)境，也必將促使其不斷發(fā)展，最終形成一套集質(zhì)量工程、數(shù)據(jù)庫信息、產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造、管理決策等整個(gè)生產(chǎn)信息的復(fù)雜集成制造系統(tǒng)。

2.2 智能自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

智能自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用，是指把人工智能技術(shù)和產(chǎn)品生產(chǎn)制造控制流程融于一體，用人工智能系統(tǒng)來取代人類專家在制造過程中的控制操作，解決生產(chǎn)過程中復(fù)雜的決策問題，并實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)督整個(gè)制造生產(chǎn)過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題并予以實(shí)時(shí)解決，從而提高自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)水平和實(shí)用性。目前，智能制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要類型有：以提高制造系統(tǒng)智能為目標(biāo)，智能機(jī)器人、智能體等為手段的智能制造系統(tǒng);通過互聯(lián)網(wǎng)把企業(yè)的建模、加工、測(cè)量、機(jī)器人的操作一體化的智能制造系統(tǒng)。

2.3 柔性自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

柔性自動(dòng)化技術(shù)主要是指在對(duì)市場需求仔細(xì)調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)市場及客戶反饋信息，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或類型做出調(diào)整優(yōu)化，細(xì)分產(chǎn)品市場，滿足不同階梯市場的需求。當(dāng)前，由于機(jī)械制造技術(shù)及市場需求千變?nèi)f化，這就要求機(jī)械制造企業(yè)能根據(jù)市場需求的變化，及時(shí)作出相應(yīng)的決策，根據(jù)市場需求調(diào)整制造產(chǎn)品，從而最大限度滿足客戶需求。但由于傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)自身調(diào)節(jié)能力較弱，而將柔性自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)，就很好地解決了這一問題，其可大大提高制造企業(yè)對(duì)市場的適應(yīng)能力，加速產(chǎn)品更新，保證制造產(chǎn)品的市場占有率、覆蓋率。同時(shí)，應(yīng)用柔性自動(dòng)化技術(shù)，還能提高產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短制造周期和交貨期，大幅度降低企業(yè)生產(chǎn)成本。因而，柔性自動(dòng)化技術(shù)也成為了各國機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。

目前，在柔性自動(dòng)化技術(shù)的諸多領(lǐng)域中，如：柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/ 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）、管理信息系統(tǒng)（MIS）等，工業(yè)發(fā)達(dá)國家已取得了很大的發(fā)展，但我國在這些方面仍滯后于發(fā)達(dá)國家。因此，在未來的機(jī)械制造柔性自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，我國要切實(shí)做好“掌握柔性自動(dòng)化裝備的設(shè)計(jì)方法和制造技術(shù)”，以及“提高自主開發(fā)能力”這兩個(gè)方面的工作，完成FMC、P-FMS（準(zhǔn)柔性制造系統(tǒng)）、FMS 這三個(gè)層次的典型柔性加工設(shè)備的開發(fā)，以不斷提高制造系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)水平，為今后制造業(yè)綜合自動(dòng)化的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2.4 虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用

虛擬制造技術(shù)是指利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等對(duì)現(xiàn)實(shí)制造過程中人、物、信息及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造等生產(chǎn)過程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的故障與問題，預(yù)測(cè)、檢測(cè)、評(píng)價(jià)產(chǎn)品性能和產(chǎn)品的可制造性等，達(dá)到機(jī)械產(chǎn)品制造成功的目的，最終實(shí)現(xiàn)降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的目的。

目前，虛擬制造技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用分為：虛擬企業(yè)、虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)、虛擬產(chǎn)品制造以及虛擬生產(chǎn)過程。如，在飛機(jī)、汽車的外形設(shè)計(jì)中，其形狀是否符合空氣動(dòng)力學(xué)原理、運(yùn)動(dòng)過程的阻力、其內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局的合理性等，在復(fù)雜管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，就可采用虛擬制造技術(shù)，設(shè)計(jì)者可“進(jìn)入其中”進(jìn)行管道布置，并可檢查其可行性，這樣就可盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題，從而優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率。又如，在產(chǎn)品的制造中，可應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)零件的加工方法、工序順序、工裝的選用、工藝參數(shù)的選用，加工工藝性、裝配公益性、配合件之間的配合性、運(yùn)行物件的運(yùn)動(dòng)型等均可建模仿真，從而提前發(fā)現(xiàn)加工缺陷和裝配時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)的問題，優(yōu)化制造過程，提高加工效率。

3. 自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程中須注意的問題

3.1 在應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)程中，應(yīng)同時(shí)發(fā)展行配套控制系統(tǒng)及機(jī)械自動(dòng)化元件等。另外，還要確保各種傳感器、編程控制器、控制系統(tǒng)、系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)軟件和微處理機(jī)等方面技術(shù)的不斷發(fā)展。

3.2 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造應(yīng)用過程中，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)等等容易受到系統(tǒng)質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、剛性等方面要求的影響，因此應(yīng)對(duì)其及時(shí)進(jìn)行更新，以確保各自動(dòng)化系統(tǒng)的制造效果。

3.3 由于我國機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，對(duì)復(fù)合產(chǎn)品的加工尚未具備相應(yīng)的技術(shù)，因此，在產(chǎn)品制造過程中應(yīng)合理使用自動(dòng)化技術(shù)。如，在大批量的鑄造、鍛造、焊接、沖壓、熱處理以及裝配等生產(chǎn)過程中，可采用自動(dòng)單機(jī)或自動(dòng)線等，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。

4. 結(jié)束語

總而言之，機(jī)械制造工程自動(dòng)化是企業(yè)不斷追求的目標(biāo)，也是我國機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。機(jī)械制造工程實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、虛擬化自動(dòng)化技術(shù)，定能大幅降低原料成本及提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)化配置。在未來的發(fā)展中，要更好地發(fā)揮自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造工程的作用，還需不斷優(yōu)化整合機(jī)械自動(dòng)化的管理、經(jīng)營和技術(shù)等，在學(xué)習(xí)和借鑒國外先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)的同時(shí)，自主研發(fā)具有我國特色和具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，從而不斷提高我國機(jī)械制造的自動(dòng)化技術(shù)能力，促使我國機(jī)械制造自動(dòng)化水平與國際接軌，增強(qiáng)我國機(jī)械制造行業(yè)的國際競爭力。

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（作者身份證號(hào)碼：412724198806096931）