機械自動化技術及自動化發展方向研究

趙昌盛

[摘? ? 要]新中國成立之后，我國制定了以工業化升級為主的社會建設發展方針，加大力度發展城市化建設和開拓經濟市場，也造就了如今國富民強的經濟環境。高科技的不斷發展，也奠定了21世紀人類社會的發展方向，人類、社會、國家也會在高科技的發展中經歷著日新月異的變化。而機械自動化技術的推進，會逐步取代傳統的人力工作，造就新型的市場格局，從根本上改變人類的生活模式。

[關鍵詞]機械自動化;發展方向;自動化技術

[中圖分類號]TP29-A5 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）02–0–03

Research on Mechanical Automation Technology

and Development Direction of Automation

Zhao Chang-sheng

[Abstract]After new China， China formulated the social construction and development policy focusing on industrial upgrading， strengthened the development of urbanization and the development of economic market， and created today's economic environment of enriching the country and strengthening the people. However， with the continuous development of science and technology and the continuous progress of society， China's development policy has been changing. The continuous development of high technology has also laid the development direction of human society in this century. Mankind， society and the country will also experience rapid changes in the development of high technology. The advancement of mechanical automation technology will gradually replace the traditional human work content， create a new market pattern and fundamentally change the human life mode. Due to the influence of many factors， China's machinery manufacturing technology started slightly later than other developed countries. Under the strong praise of countries in recent years， China has also made great progress and development， but there is still a certain gap compared with other developed countries. The development of automation technology will become the key to overtaking in the curve of China's machinery manufacturing industry.

[Keywords]mechanical automation; development direction; automation technology

從廣義上來說，機械自動化的技術在很早以前就存在了，例如《墨子》一書中所記錄的魯班制作的可以飛翔的木鳥，還有廣為流傳的諸葛亮所創造的的“木牛流馬”，都具有典型的機械自動化特征。但現代意義上機械自動化技術則是在西方工業革命時期，融合了能源消耗的理念后所誕生。機械自動化理念的發展歷程，就像是科學家在1865年發現電磁波信號，而智能手機卻出現在210世紀一樣，需要一個漫長的摸索發展過程，一旦技術成熟后，會給人類社會帶來翻天覆地的變化，人類社會會更加簡單化、便捷化、快速化和智能化。機械自動化技術的發展，是人類科技發展的重要里程碑。目前，越來越多的機械自動化產品進入到人們的生活當中，例如電飯鍋、電冰箱、洗衣機等，在工業上的應用更為廣泛。在未來，機械自動化還有更廣闊的發展空間，更好地作用在機械制造行業中，特別是在虛擬化、智能化、集成化等方向的發展，其功能也會更加全面化、多元化、人性化。例如機器人技術的完善，它的發展會給人類社會進步帶來巨大的革新力量，也會徹底改變機械制造產業的格局。

1 機械自動化技術概述

機械自動化技術是自動化技術的一個分支，自動化是指機器或裝置在無人干預的情況下按預定的程序或指令自動進行操作或控制的過程，而機械自動化就是機器或者裝置通過機械方式來實現自動化控制的過程。因此機械自動化技術被廣泛應用在工業生產中，取代原本的人力，進行一些具有重復性或較為危險的工作，例如大型生產加工廠等，不但可以提升工作效率，降低人力成本，同時也能降低工作失誤，減少殘次品產生的概率。

除此之外，機械自動化生產的加工精度更為精密化，可以將誤差設置在很小的范圍內，加強制作工藝，一旦發生任何問題，都可以通過儀器反饋進行查詢。機械自動化在未來會取代大部分具有重復性特點的人力工作，促進社會的科技化發展，優化工人條件。

2 機械自動化技術的優點

2.1 操作便捷，節約人力成本

在傳統的機械生產中，機械設備的操作方式較為繁瑣，需要人力輔助，例如車床，需要人工切割毛坯并手動擰緊到車床上，再輸入設備特定的編程語言，才能開始進行加工，如若出現任何問題，只能停止車床卸下毛坯進行檢查，再次裝載毛坯的時候也很容易出現誤差，導致零件廢棄，所以彼時大型生產企業還是以人力生產為主。但機械自動化技術使生產流程為更為簡單化、人性化。通過計算機等大型輔助設備的計算，對工作環境進行模擬，搜集信息，再通過對信息的計算，從而得出流程的最優解，簡化生產過程，拓展機械生產的多樣性，例如今年在醫療上被廣泛應用的機械臂，就是采用視覺傳感器及計算機集成系統，來保障工作時的準確度和精度。

2.2 規范產品質量

在傳統的機械生產中，機械設備大部分是作為輔助功能，無法擔起全部的生產任務，例如毛絨玩具生產企業，就使用機械充棉，但充量卻由人為控制，因為機械無法判斷毛絨玩具所需多少棉量，而毛絨玩具大小不一，員工操時也沒辦法做到分毫不差，從而使成品質量參差不齊，降低了企業的生產口碑，也壓低了產品的價格。而機械自動化技術下的充棉機，會經由縝密的系統自主計算玩具所需的棉量，定量充棉，提高生產效率和生產質量，奠定了企業的生產口碑。

除此之外，機械設備不會疲倦，人工在長時間操作后，身體會產生疲憊感，從而降低了操作精度，提高了殘次品產生的概率，但機械設備只要不出現意外狀況，例如斷電、機械受損等，會自始至終用同樣的標準長時間工作。

2.3 應用場景廣泛

隨著機械自動化技術的逐步成熟，其產品被廣泛運用在多種場合，其中使用最多的還是機械制造業。機械制造業設計范圍廣泛，小到人們用的小五金、挖耳勺、小玩具，大到航空航天相關產業，均使用自動化機械加工技術，增加產量，控制精度，減少人為失誤。機械自動化在機械生產場景的運用也十分方便，自動化的基礎，除了硬件的操作設備，就是最核心的軟件計算系統，當一個機械生產工廠準備使用自動化技術時，只需根據工廠的生產要求及實際情況錄入信息，計算系統就會自行運算，并將運算結果通過機械設備進行反饋，操控機械設備進行生產加工工作，出現問題，也只需通過程序的自查，就可以輕松找到問題的根由，更改程序便可以解決問題，為企業生產省去了很多麻煩。

2.4 技術創新性

近年來，我國越來越重視在科技發展，特別是在機械自動化科技上研發，我國的機械制造及自動化研發產業較國外起步較晚，許多先進設備都是從國外購買的，即便是現在，科技的封鎖也讓我國的科技發展事業在諸多方面受限，這種科技的落后導致我國部分產業無法升級，只能做著最基礎的工作，賺取最微薄的利潤。步入21世紀后，科技才是第一發展力，只有科技的提升，才能讓產業升級，獲取更高額的利潤，過上更富裕的生活，機械自動化技術還要廣闊的發展天空，能夠為人類社會提供更加智能、便捷的服務。機械自動化技術的不斷發展，符合市場的發展需求，也是當今國家和社會所需要的，其不斷升級的技術創新，也會為企業經營帶來更高的經濟效益。

3 機械自動化技術在機械制造業中的應用

3.1 柔性自動化方向的運用

柔性制造系統是由統一的信息控制系統、物料儲運系統和一組數字控制加工設備組成，能適應加工對象變換的自動化機械制造系統，這種方式主要適用于市場需求的多變，可以用于多品種、小批量物品的加工，符合當代人們對于產品多元化追求的特性。例如在奧運會期間，和奧運會有關的飾品會成為時尚潮流，受到民眾的追捧，但在奧運會過后，熱度降低，工廠只能轉而去生產其他飾品，就可以采用柔性制造設備，其優點是通過多級控制方式，可以靈活變化加工方式，改變加工內容，更好地迎合市場，縮短生產周期，提高設備的利用率，適合中小型企業的生產經營，滿足大眾多元化的產品需求。柔性自動化生產設備是目前我國應用最為廣泛的機械自動化生產技術。

3.2 智能化方向的運用

隨著智能手機的誕生，智能化的熱潮席卷了世界各地，從手機到家用電器，都可以進行智能化改善，讓其更好地為人類服務。智能化的基礎是作用于計算機、無線網、大數據等人工智能設備（圖1），這些設備可以通過聯網的方式進行信息的傳遞，好像一顆善于學習的聰慧大腦，以信息的搜集作為身體和思維的感知，逐步有了更全面的思維能力、學習能力和適應能力。

智能化的機械自動化技術發展，越來越廣泛地應用在現代社會中，它可以運用科學研究、民生經濟等大方向上，也可以作用于家用電器、智能手機等生活基礎上。智能型的機械自動化技術是將智能的感知與學習融合機械自動化的計算與操控，讓機械生產更加的智能化，例如廣泛應用在快遞分揀中的快遞車，就是通過強大的學習和計算能力，做到了井井有條，功能強大。

3.3 集成化方向的運用

集成化就是將所有功能集合起來成為一個整體，而不是分區域分模塊。集成化減少了機械設備在計算中的計算流程，縮短了計算時間，提高了計算效率。假如在一條生產線上，需要設定多個生產功能，每個功能都有其獨立的編碼方式，每次輸入之后，還要不斷地調節各個功能之間的適配性，就會造成生產線上不必要的損耗，而集成化則是將所有功能模塊作用在一個系統內，通過一個編碼程序就可以進行加工。機械自動化的集成化主要體現在機械設備的系統上，在生產中，總是要經過多道工序，例如罐頭的加工，要經過清洗食材、加工食材、裝罐、消毒、密封等流程，每一道工序的工作內容和工作設備都完全不同，一個生產管理車間就需要多臺設備多個人員進行輔助，而集成化就是在一臺設備上完成這些生產流程的操控，對于企業來說，更為簡單方便，生產效率更高。

3.4 虛擬化方向的運用

機械制造業的虛擬制造技術，旨在虛擬空間內，進行加工和環境的模擬，幫助產品的設計與生產，可以用于多種生產學習環境，降低實驗成本，提高實驗效率和精度，例如在服裝的設計生產上，即便是現在，也是人力制造為主，因為服裝的制作擁有多種不定因素，柔軟的布料、多變的人體尺寸、造型和顏色的變化、布料打板、服裝的縫制等，復雜又精細的操作只能依靠人力完成，而虛擬化技術的應用，可以通過計算機根據需求計算出布料的形態，輔助機械設備進行切割、縫制、印花、上色等行為。目前阿里巴巴打造的犀牛工廠，就是這樣一個采用虛擬制造技術大批量機械化生產服裝的工廠，但其工作能力較弱，只能制作較為單一的T恤衫牛仔褲等，虛擬化將成為未來機械自動化的重要發展方向。

4 機械自動化技術的發展方向和發展前景

4.1 廣泛性，低成本

隨著機械自動化技術的逐步提升，機械設備的使用環境、操作方式也能適用于大部分場景和人群，目前也的確有一些機械自動化設備運用于更小型的生產單位，例如餐館的自動罐頭機、真空封口機等。所以機械自動化設備未來的發展方向，除了頂尖的機械生產科技外，還有低成本、應用廣泛的技術發展道路。機械自動化設備也會越來越廣泛地進入到微小型企業當中，具有投資少、見效快、應用場景廣泛的優點，幫助我國企業向著更多元化的方向發展。同時也能帶動我國多個產業，例如文化、藝術、小型生產制造等產業蓬勃發展。

4.2 因地制宜，結合我國基本情況

我國從建國時的百廢待興到了現在超級世界工廠，GDP也一躍成為了世界第三，但這并不代表在機械自動化發展的道路上，已經獲得了最終的成功，技術相較于發達國家還有一定差距，甚至是受限制的，因此，在很長一段時間內，仍要購買國外的機械設備運用到生產中。但同時，國家大力發展自主科技創新，科學技術在節節攀升，也預示著，終將有一天，會打破科技的限制，創造出屬于自己的高科技。因此，目前我國的機械自動化技術發展，應當立足于本土，深入本土基因，以能夠為國家創造經濟價值的前提，去進行發展研究和創新，造福社會造福百姓。

4.3 綜合性發展趨勢

隨著自動化技術、智能化技術的不斷發展，大數據的搜集和流通，信息越來越平面化、細致化，而未來的機械制造產業發展，技術創新方向，也會向著全面化、多元化、智能化的方向發展，例如傳統的電冰箱，只需要冷藏冷凍功能即可，而隨著技術的發展，冰箱不但提高了保險的功能，還加載了只能操控系統，即便不在家中，也可以通過手機檢查冰箱內部的瓜果蔬菜，這就是典型的融合機械自動化技術的發展趨勢。企業應當放眼于未來，加強機械設備綜合性能的發展，使其具備更多元化的工作功能，更好地為消費者服務。

5 結語

機械自動化技術是機械制造業在未來發展的重要方向，它不但會革新企業的生產模式，推動社會發展進程，也會越來越便利化、簡單化，更加貼近普通人的生活。而隨著科技的不斷發展，機械自動化技術會給世界帶來更多的驚喜。機械自動化技術運用在機械制造業中，可以降低生產成本，提高生產質量，縮短生產時間，為企業帶來更高的經濟收益。

參考文獻

[1] 胡洪磊.淺談機器視覺技術及其在機械制造自動化中的應用[J].通訊世界，2020，27（2）：128-129.

[2] 曹子豪.淺談機械自動化技術及其在機械制造中的應用[J].百科論壇電子雜志，2020（12）：97.