自動化技術在機械制造中的應用及發展前景探討

張 斌

（甘肅省白銀市平川區工業和信息化局， 甘肅 白銀 730913）

0 引言

機械自動化系統技術在國際機械設備制造過程中的應用已經是一種比較先進的制造技術。通過在實際的機械產品自動化制造項目中使用這種新技術，可以進一步提高整個機械企業的生產和制造管理能力，有效提高企業的經濟效益。

1 機械制造自動化技術概述

機械制造自動化技術可以分為三個發展階段：第一個階段為剛性自動化；第二個階段為柔性自動化；第三個階段為綜合自動化。同時，想要理解和掌握綜合自動化，需要從計算機輔助制造等多個方面找到答案。這是因為它將制造技術以及控制技術等融合在了一起，既能實現制造企業的高生產率，也能使市場擁有更快的相應速度。具體而言，機械制造自動化裝備包含機械以及液壓等在內的多種控制方法，具體見表1。

表1 機械制造自動化的內容

2 自動化技術在機械制造業中的應用

目前，我國現有的工業機械制造信息產業體系正在快速向著計算機集成化、智能化、敏捷控制化以及網絡虛擬化的方向發展。而制造自動化控制技術同時也可以與云計算集成制造、計算機輔助制造服務等先進概念系統進行無縫聯系，為整個機械制造業數字化的健康發展進程提供最完備全面的專業技術和支持。

2.1 集成化

計算機集成制造法（CIMS）已被認為是21 世紀現代制造服務企業采用的兩種主要的集成生產技術方法，其系統如圖1 所示。作為一個軟件系統，CIMS系統至少由幾個相互緊密聯系的子部件（子系統）組成。通常由工程技術信息自動化子系統、管理過程信息自動化子系統、制造過程自動化控制子系統和生產質量信息監控子系統組成。工程技術信息網絡系統與集成系統應用子系統技術中一般還需包括工程項目現場計算機輔助綜合決策系統集成平臺設計、計算機輔助組織實施的工程結果可視化綜合與分析、計算機輔助工業新設計產品工藝的系統分析平臺設計、計算機輔助工程先進設備制造與技術工裝編程、數控產品自動在線加工輔助編程系統應用軟件開發平臺等技術[1-2]。

圖1 計算機集成制造系統圖

2.2 智能化

智能機器設計制造的智能系統可以通俗地理解為由各類高級智能機械工具系統和由各種高級人類專家系統所綜合組成的高級人機一體化智能系統，它可以直接通過人腦在整個設計及制造智能機器過程中自動組合來綜合進行其他各項人機智能活動，如可以進行邏輯分析、推理、判斷、構思、決策以及控制等。對于傳統的人工智能產品開發制造，強調的生產技術安全性和工業社會友好性。對于現代化社會工業環境，要求其生產技術能夠保證完全地做到工業產品綠色環保、無任何含硫汞廢水排放或污染、節約大量清潔生產能源、資源和消耗并且能夠持續進行或充分得到有效回收再使用等等；但同時對于整個現代后工業化國家社會，提倡采用更健康合理的、安全可行的國際技術經濟合作組織的技術組織發展模式生產和競爭。

2.3 敏捷化

敏捷虛擬制造技術是企業以整體競爭力水平和產品信譽度水平為發展基礎，選擇若干合作者共同組成一個虛擬式公司。為完成同一經營目標通過共同的努力合作來達到增強產品整體核心競爭的能力，對各種用戶需求迅速作出的快速的反應.以迅速滿足各個用戶的實際需要，為了快速達到市場快速的應變能力，虛擬制造企業系統的快速建立也是一門關鍵制造技術，其核心部分是敏捷虛擬制造系統技術，即敏捷虛擬制造企業是完全以敏捷虛擬的制造企業技術系統為技術基礎的。敏捷柔性制造模式是中國現代智能集成制造系統的從制造信息的集成發展轉變到現代企業智慧集成系統的發展必由之路[3]。

2.4 虛擬化

虛擬電子數字設計制造系統工程的總體技術內容主要概括為包含著計算機圖形學、現代先進電子技術制造的新工藝、并行工程、人工智能，多媒體技術、信息技術及其集成制造等方面諸多先進高新技術。過程數據進行較為深入且全面及詳細描述的大規模產品建模仿真，以幫助盡早地發現大規模生產及制造操作流程系統中要避免出現的產品方面的實際應用問題，在對開始的產品進行模擬實際的規模和生產過程操作前就應開始著手采取能夠有效預防上述風險出現的應對技術措施，從而借此來盡快達到企業實現新產品的批量一次性大批量生產或制造項目的全部成功，實現真正可以達到的快速有效降低生產制造環節成本，縮短企業產品市場研究開發投入的生產周期，增強其自身新產品競爭力等方面的主要目的[4-5]。

3 機械制造中機械自動化技術的發展前景

3.1 實用化

在機械設計和制造的實踐中，研究機械及其自動化控制技術，獲得開發、生產和可持續發展效益的基本方法是獲得充分的技術應用基礎，以保證經濟效益的最大化。生產技術的現狀仍然是小規模經濟，工業化水平低于國外。因此，企業在今后的機械制造業發展中，仍需更加重視和緊密結合國外機械自動化設備和控制技術及其生產實踐。要求堅持分步深入的原則，為促進我國企業的機械和自動化技術裝備盡快進入國內外較高的發展水平鋪平道路。

3.2 綠色化

傳統機械加工制造模式中不可避免的一個大問題就是生態環境污染。因此，在未來我們必須注意尋找未來機械智能制造模式的發展方向與自身生態環境發展之間的協調平衡和機制。智能制造過程中會反復消耗大量的機械原材料能源和制造能耗，造成勞動力資源的浪費和次重，同時還會產生大量的環境噪聲氣體和各種污染氣體排放，不利于我國的生態環境。今后，我國必須更加重視我國機械智能制造工藝體系中的資源綠色發展。

3.3 柔性制造化

柔性制造系統的發展方向具體可以分為兩個方面。一方面為與計算機輔助設計扣輔助制造系統有機結合，將典型工藝資料作為實施使用的產品系列，同時，精細設計和科學組合不同的模塊，從而形成形式眾多的模塊化柔性系統，并且既有物料流也有信息流。另一方面為從產品決策開始到銷售的整個正產過程內都實現自動化，尤其是管理層次自動化。然而，從整體大系統的角度來看，柔性制造系統僅僅是一個組成部分。

4 結語

隨著我國機械制造業科學技術水平的不斷發展和提升，機械制造業科學技術水準將會獲得質的飛躍。因此，我國機械行業今后就一定要繼續著力強化并建設機械過程全部自動化，與迅速發展的我國裝備制造生產充分和有機地結合，并將其適時地引人到學習消化吸收國外先進的自動化先進機械生產新技術，使我國的制造過程機械和全裝備過程全自動化生產整體技術能力逐步向實現低成本、綠色化生產發展。