機械自動化在機械制造中的應用分析

陳蓉蓉，楊瑞靜

（湖北寰安康華安全科技發展有限責任公司，湖北 武漢 430070）

隨著我國信息技術發展水平的不斷提升，自動化技術已經逐漸從電子行業轉移到了機械制造領域，新時期機械設備需要依托信息技術進行性能優化。因此，為了全面提升機械制造的科學性和合理性，應用自動化技術實現優化具備可行性。本文應用理論分析法和文獻研究法，綜合探討了機械自動化技術在機械制造中的實際應用。

1 相關理論分析

1.1 機械自動化概述

機械自動化主要是依托信息技術以及自動化技術進行機械設計，機器本身可以通過信息引導來完成一系列工作。從機械設計的角度來講，機械設備本身的生產需要大量工序的協調，人工管理以及設備自動化運行是提升機械生產效率以及質量的根本保障，尤其是新時期的機械設備、零件更為精密，系統不斷進行升級，自動化技術能夠為機械產品的設計提供安全輔助作用。而從分類層面來講，在機械制造的過程中，自動化技術的應用強調硬件智能管理、軟件智能檢測、系統自動化運轉、各工序集成化管理等[1]。

1.2 機械自動化技術的發展歷程

我國的機械自動化發展是一項隨著社會生產水平以及信息技術創新不斷進行改革的系統性工程，從其發展歷程來講，可以分為機械技術產生、動力機械發展、機械加工技術優化三個不同的階段。

1.2.1 機械技術產生

機械技術是機械自動化技術產生的第一個環節，最初人們在石器時代能夠制造并且使用各種石器工具，這被認為是機械自動化技術產生的前提條件。早期發明的機械工具往往用于農耕，比如谷物脫殼、水利工程、磨盤等等，早期的機械工具還是依靠人力才可以運行。發展至十七八世紀，由西方資本主義國家引領的產業革命以及工業革命成為世界機械設備發展的引導性革命，蒸汽機的出現使人們認識到了機械動力的多元性，并且逐步從紡織以及冶金行業進行拓展，形成了具備體系化的自動化產業。

1.2.2 動力機械發展

動力機械發展階段，主要依托機械加工技術的不斷改革實現傳統的機械技術，單純以手工技術以及金屬儀器為主，而隨著蒸汽機的出現，在采礦和冶金領域，由于機械技術需求量較大，需要進行系統優化以及性能升級，因此動力機械成為新時期機械自動化技術發展的輔助性階段。該階段業務要求越來越高，機械設備自身的應用價值也在逐步提升，為了進一步提升機械設備自身的運行性能，需要改變傳統的動力供給方法，利用機械動力代替傳統人力，能夠為機械設備的運行提供更加穩定的保障。因此在第二個發展階段中，動力機械的產生成了自動化技術優化的前提條件。

1.2.3 機械加工技術優化

在動力加工技術與機械制造融合之后，還需要結合人們的實際生產生活需求進行調控，隨著新時期經濟發展水平的不斷提升，信息技術也迎來了新的發展，自動化技術依托互聯網以及電子計算機技術得以形成，并且逐步在機械制造領域中進行了應用[2]。自動化技術的優化強調生產線系統自動調控、設備自動運行、生產運行體系自動監管。這種技術具有更強的時效性以及精準性，能夠實現遠程控制，同時也可以降低人力資本，極大地提升了機械生產的精細化程度。

2 機械自動化技術在機械制造中的具體應用

綜合我國機械制造領域的發展現狀，自動化技術已經成為提升機械制造生產效率和質量的根本保障，實現了成本優化以及資源節約，從具體的應用類型角度來講，自動化技術在機械制造中的應用通常分為以下幾種。

2.1 柔性自動化技術

機械制造工程本身具備較強的系統性特點，不同機械設備自身性能有較大差異性，那么機械制造生產線也需要解決不同的問題。這就強調機械自動化技術必須要具備靈活性和多樣性，那么改變傳統的硬性制造生產模板，打造柔性管理指標以及管理方向有助于提升機械制造生產的科學性，可以綜合實際需求，合理調整其中的變量因素。因此，機械制造柔性自動化技術強調應變性和靈活性，滿足不同類型機械制造的實際需求[3-4]。例如，在某不銹鋼材質的電梯轎壁加工的過程中，傳統的工序是通過剪板機下料，利用數控沖床進行沖折彎曲，然后再進行上下封頭，加設鋼筋進行焊接加固。該傳統的生產體系具備較多的問題，一是人力成本投入較大，一條生產線至少需要8名工作人員同時進行監督和工作；二是對人的依賴性較強，整體質量不夠穩定，涉及大量人工操作環節；三是效率不高。針對此現象，生產廠家積極采取自動化技術打造柔性生產線，確保能夠為設備的生產提供更多的可調控空間，首先為柔性生產線設定了一套自動料庫，配備了4臺工業機器人，原有的數控沖床保留，增加了一臺數控折彎機和一套自動清洗涂膠和壓緊裝置，配備了一臺自動鉚接機和輥筒式動力輸送線。為了提升整體生產線的可調控性能，又配備了西門子總線控制系統。新型的柔線生產流程為自動料庫自動上料，沖孔自動彎折系統快速進行運作；然后將制作好的成品自動清潔并涂膠，配備鋼筋進行加固；最后封裝上下封頭，自動鉚接。通過改良之后，柔性生產線可以結合具體的生產需求進行全方位調整，避免人工管理中存在的各項人為缺陷影響加工質量。另外，能夠實現自動上料以及自動折彎，整體生產線可以實現流水線作業，解決了對于人員依賴程度較高的問題，提升了產品質量。

2.2 智能化自動技術

智能化自動技術強調依托信息技術以及計算機，打造“智腦”代替傳統的人工控制系統[5]。從具體組成角度來講，涉及了機械技術、自動化技術和人工智能技術，是多種技術融合發展的結果，可以全面提升機械制造生產的靈活性，可以實時監控生產線具體運行狀態。與傳統的機械生產相比，智能化自動技術的應用強調系統具備有序組織、信息監察、質量檢測、環境監督的作用。當今全球制造強國均已基本實現了智能化生產線，并擁有自身獨特的技術體系，開發了大量的智能系統，實現了機械生產線的智能化調控。例如，某鑄造企業傳統的生產線是依托人機交互系統來完成的，強調人員操作和機械設備的自動運行，雖然能夠應用部分自動化技術實現系統優化，但是配料不穩定且效率較低，難以滿足高端客戶的實際需求，最主要的是其中的各項參數設定以及信息數據采集不夠完善，無法實現整體生產線的可視化管理。而采用智能化自動技術進行轉型之后，打造了自動化創新技術與綠色智能鑄造相結合的新型生產體系，不僅可以提升產量，而且可以提高產品合格率[6]。從優化轉型角度來講，對傳統的鑄造生產流程的各項重點環節進行智能化改造，配備了配料工藝智能單元、熔煉工藝智能單元、澆筑工藝智能單元、清理智能單元、細節處理智能單元等五大智能模塊，打造閉環系統，各個單元之間能夠實現局部智能制造。同時也可以依托中心處理器進行各個工序之間的銜接和管理，最終能夠實現產量管理、能源控制、質量檢測、安全管理、排放管控，真正實現生產線全流程智能化管理[3]。

2.3 集成化自動技術

集成化主要指的是在機械制造生產的過程中合理管控各個細節，打造企業與企業、人與人、項目和項目之間的集成化控制，進一步縮短不同領域之間的差距，堅持與世界接軌，真正實現全性能優化、全流程控制的機械生產制造體系。集成化設計強調從單機到系統、從簡單到復雜、從剛性到柔性，具備極強的復合性特點[7]。例如，在某農機產品生產的過程中，該設備主要應用于農耕、肥料管理領域，在生產制造的過程中，采取集成化自動控制的方式進行系統設計，主要形成一套綜合性的生產系統，每一個系統在生產過程中和其他系統是相互關聯的，能夠全面提升設備生產的效率和質量；而這些集成化的要素不僅包含農耕過程中需要注意的種子間距、壞種檢測、種植坑深度檢測，還包含天氣系統檢測、病蟲害檢測等。在設備生產的過程中融入了全球定位系統、傳感器技術等相關智能化技術體系以做好信息鏈接工作，能夠科學合理地使用種子、農藥、化肥，從而提升農業機械的整體價值。

2.4 虛擬化自動技術

虛擬化自動技術主要強調將既有的加工產品轉化為數字模型，通過前期的質量調控以及系統分析了解機械設備各個零部件以及系統之間是否存在問題。同時，可以結合機械設備的動力性能以及相關活動構建仿真分析模型，及時發現其中的問題，調整生產方案和制造方案，通常應用在機械設備生產的前期階段。能夠真正確保產品一次生產制造成功，對于縮短生產周期、降低錯誤成本、提升產品綜合質量有極強的促進作用[8]。例如，在汽車零部件制造的過程中，零部件測繪實踐虛擬輔助技術便可以將實物作為模型，分析其中的各項動態要素，利用計算機虛擬技術來繪制圖畫以及動畫，直接地分析模型的運行狀態，了解零部件的各項細節。而這一過程可以直接應用到生產設備的自動調控系統中，通過前期的虛擬分析進行建模，將其作為后期生產的核心依據。另外，在當前的部分動力性設備生產的過程中，可以通過有限元技術構建運動系統的仿真模型，了解多個結構之間的動態仿真情況以及受力情況，更可以分析動荷載以及靜荷載，從而全面增強機械制造生產的精準性。

3 應用前景及未來發展方向

在當前的機械制造領域，自動化技術在多種生產體系中，都具備較強的生產價值，不僅能夠提升設備生產的科學性和有效性，更可以打造無人干預的智能生產線以及具備自動調控的集成化生產線，這種模式能夠有效推動我國機械制造領域的發展，進一步提升產品制造的穩定性，從而真正服務于廣大人民的生產、生活。另外，從我國機械自動化技術的實際發展層面來講，我國和世界發達國家之間的發展水平存在著差距，這些差距將作為未來機械自動化技術生產創新和改革的主要方向，堅持為滿足自身發展需求不斷探索新的發展方向，這樣才可以為機械自動化生產及制造提供良好保障[9]。

隨著我國機械自動化技術的不斷發展，在機械生產制造領域的應用優勢逐步加大，在未來發展的過程中可以逐步從機械制造生產向機械科技研發、運行管理、應用研究等角度進行拓展。比如打造智能化的印刷機械、高性能數控車床、集成性的發電設備、高質量的工程機械等等。此外，還要注重對人員體系的培養，打造完善的人員團隊，落實人員隊伍的技能培訓以及實踐創新，這樣才有利于實現機械制造領域的核心發展目標[10]?？偟膩碇v，必須堅持實事求是，腳踏實地，不斷地學習和研究，學習并借鑒世界其他國家的技術，努力提高我國機械自動化技術的核心競爭力。

4 結束語

綜上所述，在機械制造領域，自動化技術本身具備較強的發展優勢，當前既有的柔性技術、智能技術、集成技術、虛擬技術可以為機械制造發展提供堅實基礎；而在未來發展的過程中，也需要注重技術升級、人才培養、科學創新，這樣才能夠為我國機械制造領域的自動化以及智能化轉型奠定良好基礎。