王文超 代小華 趙平

摘 要：科技的發(fā)展促進了相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域的相互融合，這也在一定程度上加劇了市場的競爭。對機械領(lǐng)域而言，電子技術(shù)和計算機技術(shù)在極大程度上促進了機械領(lǐng)域的技術(shù)革新，并促使其朝著機械自動化的方向發(fā)展。從市場來看，機械電氣化向機械自動化這一過渡較為明顯，因此，機械自動化成為了先進制造技術(shù)中的重要組成部分，也是機械制造企業(yè)面對日趨競爭激烈市場所做出的必然選擇。

關(guān)鍵詞：機械自動化；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TB 文獻標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.18.083

機械自動化即機械制造企業(yè)通過相關(guān)的自動化技術(shù)來實現(xiàn)生產(chǎn)加工的自動化進行，從而優(yōu)化和改進工藝技術(shù)的過程。對機械制造企業(yè)而言，機械自動化的合理運用可以極大程度提高生產(chǎn)效率，通過自動化的操作來保障產(chǎn)品的生產(chǎn)和質(zhì)量，減少人為因素對生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)的影響。特別是針對諸多危險工種而言，機械自動化可以有效改善工人的施工環(huán)境，降低勞動強度，強化生產(chǎn)加工的安全。因此，機械自動化發(fā)展不僅是當(dāng)前機械制造企業(yè)所需要解決的問題，更是未來諸多行業(yè)和先進技術(shù)的發(fā)展方向。

1 機械自動化的現(xiàn)狀分析

從行業(yè)發(fā)展角度來看，機械自動化其實就是一個從初級到高級，從簡單到復(fù)雜的過程。改革開放之前，國內(nèi)的工業(yè)基礎(chǔ)較為薄弱，更缺乏相關(guān)的專業(yè)人才，所以即便投入了很多的人力、物力和財力，機械自動化的進程也沒有得到顯著提高，并且在較長時間內(nèi)，國內(nèi)機械自動化水平一直遠遠落后于發(fā)達國家。改革開放后，國內(nèi)經(jīng)濟水平得到了大幅度的提高，加上對先進技術(shù)和先進設(shè)備的學(xué)習(xí)和引進，為機械自動化的前期快速發(fā)展提供了有效保障。就目前來看，雖然“中國制造”享譽全球，但是出口的產(chǎn)品大多處于中低端，并且手工制品數(shù)量眾多，不僅產(chǎn)品的溢價低、能耗高，而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，這在一定程度上反映了當(dāng)下國內(nèi)機械自動化水平與發(fā)達國家依然存在較大差異這一現(xiàn)實問題。另外，機械制造企業(yè)除了在生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)效率方面落后于發(fā)達國家之外，其在產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品種類方面也存在許多的問題，這些問題大多由工業(yè)基礎(chǔ)水平、產(chǎn)業(yè)機構(gòu)和技術(shù)創(chuàng)新幾個方面的原因所引起。這就需要機械制造企業(yè)能夠加強機械自動化的發(fā)展，并針對國內(nèi)工業(yè)水平和市場需求的實際情況來進行生產(chǎn)和加工，實現(xiàn)機械自動化水平的不斷提高。而且，經(jīng)濟水平的提高和商品的同質(zhì)化發(fā)展決定了未來機械自動化必須朝著小批量和多樣化的方向發(fā)展，這就對機械制造企業(yè)的生產(chǎn)靈活性和市場敏銳度提出了很大的要求。

2 機械自動化的發(fā)展趨勢

2.1 虛擬化

傳統(tǒng)的機械電氣化生產(chǎn)，事先需要設(shè)計人員對產(chǎn)品進行圖紙設(shè)計，然后交由生產(chǎn)人員對圖紙進行測試和實驗，確保無誤后才能將設(shè)計應(yīng)用于實際的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，進行大規(guī)模生產(chǎn)。從設(shè)計到實際的產(chǎn)品生產(chǎn)，所涉及的環(huán)節(jié)和范圍較廣，不僅會給機械制造企業(yè)造成大量的人力、物力和財力的浪費，而且信息在各個環(huán)節(jié)的傳遞中容易失真，最終導(dǎo)致實際產(chǎn)品與圖紙設(shè)計存在較大的差異性。當(dāng)下信息技術(shù)的發(fā)展給機械自動化的信息傳遞提供了可能，首先，虛擬化技術(shù)的發(fā)展能夠有效解決計算機、操作系統(tǒng)和通信協(xié)議不一致引發(fā)的問題，提高了機械制造企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)的兼容性，讓機械制造企業(yè)內(nèi)部的軟硬件設(shè)施能夠得到合理的利用，極大程度提高了企業(yè)內(nèi)部資源的利用率，降低了生產(chǎn)成本；其次，機械制造企業(yè)的內(nèi)部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)在虛擬化的過程中，可以對不同的應(yīng)用程序進行隔離，通過信息整理和資源共享來滿足不同生產(chǎn)任務(wù)的需要，并且工作人員可以直觀獲取流程的進度，避免了重復(fù)的工作內(nèi)容，極大提高了機械制造企業(yè)的生產(chǎn)效率；然后，信息資源的高度整合為遠程辦公和業(yè)務(wù)擴展提供了可能性，工作人員只需要通過網(wǎng)絡(luò)就能實現(xiàn)對工作和生產(chǎn)的有效控制，加上機械制造企業(yè)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和核心機密都被整合到一起，企業(yè)管理者只需要通過權(quán)限的設(shè)置就能減少傳統(tǒng)紙質(zhì)數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險，一旦機械制造企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)出現(xiàn)問題，還可以通過備份的數(shù)據(jù)來及時進行恢復(fù)，確保各項工作都能持續(xù)穩(wěn)定進行；最后，機械制造企業(yè)的虛擬化系統(tǒng)可以讓諸多軟件和應(yīng)用得以統(tǒng)一部署，不僅便于后期的系統(tǒng)管理和維護，而且可以對外定期發(fā)布企業(yè)的相關(guān)信息，讓客戶和消費者能夠及時了解機械制造企業(yè)的動態(tài)，機械制造企業(yè)也能在與客戶和消費者的交流和溝通中得到信息的反饋，為后續(xù)的生產(chǎn)指明方向。

2.2 數(shù)字化

數(shù)字化制造在工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級中得到了廣泛的關(guān)注，其發(fā)展的根本在于制造技術(shù)的信息化和知識化。信息化主要體現(xiàn)于通過互聯(lián)網(wǎng)作為信息傳遞的媒介，促進信息的高速傳播，知識化則體現(xiàn)于科學(xué)看待機械自動化的發(fā)展，并最終形成一門全新的科學(xué)體系。所以，數(shù)字化制造在生產(chǎn)加工的全過程中均有所體現(xiàn)，雖然當(dāng)先數(shù)字化制造更多應(yīng)用于產(chǎn)品的設(shè)計和實驗?zāi)M過程中，但是在車間的生產(chǎn)加工中的應(yīng)用成為了未來主要的發(fā)展方向。在“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的發(fā)展過程中，諸多機械制造企業(yè)已經(jīng)由原來的批量生產(chǎn)向研發(fā)生產(chǎn)方向轉(zhuǎn)變，加上市場對產(chǎn)品多樣化需要的加劇，這直接決定了機械制造企業(yè)會面臨品種多、產(chǎn)量小、周期短和難度高的問題，這些問題都會機械制造企業(yè)的生產(chǎn)運營和發(fā)展構(gòu)成影響。對于機械制造企業(yè)而言，網(wǎng)絡(luò)中的信息（圖形、表格、文字等）多以數(shù)字形式出現(xiàn)，這些信息可以在數(shù)字化發(fā)展過程中得以充分收集、統(tǒng)計、分析和應(yīng)用，最終達到產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品性能的仿真，實現(xiàn)產(chǎn)品原型的確定和制造，讓機械制造企業(yè)得以適應(yīng)快節(jié)奏的市場環(huán)境。從國外來看，歐美大型企業(yè)很早之前就開始了對數(shù)字化制造的研究，比如波音、空客等企業(yè)，其數(shù)字化制造幾乎包括了產(chǎn)品生命周期的整個過程，并且通過精細化的分工和零部件的制造來體現(xiàn)訂單式的生產(chǎn)。從國內(nèi)來看，最近幾年時間，數(shù)字化制造得到了很好的發(fā)展，特別是在數(shù)控機床方面，無論是產(chǎn)品的產(chǎn)出量還是產(chǎn)值都得到了大幅度地提高，其不僅運用到了企業(yè)生產(chǎn)中，而且在航空、軍事等領(lǐng)域均有所體現(xiàn)。

2.3 綠色化

綠色化制造主要是權(quán)衡企業(yè)經(jīng)濟效益和環(huán)境影響的制造模式，旨在提高資源的利用效率，并且對環(huán)境構(gòu)成最小的影響。低碳環(huán)保是經(jīng)濟發(fā)展的熱點問題，也是應(yīng)對全球氣候變暖和環(huán)境污染的重要措施，所以綠色化制造成為了未來機械制造行業(yè)發(fā)展的趨勢。但是，與高層意見相反的是，當(dāng)下部分機械制造企業(yè)所提倡的綠色生產(chǎn)還僅停留在了宣傳、樹立形象等方面，甚至部分機械制造企業(yè)認為經(jīng)濟效益和綠色化發(fā)展兩者相駁。因此，如何把綠色化制造進一步落實到機械制造企業(yè)的行為中，成為該行業(yè)未來發(fā)展的重點。對機械制造企業(yè)而言，綠色生產(chǎn)可以給企業(yè)帶來可觀的收益：首先，降低能耗是綠色化制造的宗旨，機械制造企業(yè)進行綠色生產(chǎn)的途徑和技術(shù)有很多，比如在原材料、生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程方面都能夠加以選擇，實現(xiàn)降低能耗的目的，為機械制造企業(yè)節(jié)省生產(chǎn)成本；其次，機械制造企業(yè)實施綠色生產(chǎn)能夠直接降低污染排放，減少后續(xù)的環(huán)境治理費用，從當(dāng)下的政策來看，政府在大力扶持綠色生產(chǎn)，因此機械制造企業(yè)可以申請經(jīng)費支持和環(huán)保補助，擴寬機械制造企業(yè)經(jīng)濟收益；然后，機械制造企業(yè)能夠?qū)δ茉础U棄材料和產(chǎn)品進行回收利用，既可以節(jié)省資源的投入費用，又可以大幅度減少污染排放量，實現(xiàn)了對有限資源的重復(fù)利用；最后，綠色化制造可以有效改善職工工作環(huán)境，提高他們的健康水平和生活質(zhì)量，減少環(huán)境事故給企業(yè)內(nèi)部和社會帶來的影響。

2.4 智能化

智能化制造是由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，其通過制造工具和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)對生產(chǎn)流程進行智能化改造，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的跨系統(tǒng)流動、采集、分析、與優(yōu)化，完成設(shè)備性能感知、過程優(yōu)化、智能排產(chǎn)等智能化生產(chǎn)方式。智能化制造雖然已經(jīng)成為了機械制造企業(yè)發(fā)展的主要趨勢，但是從實際的情況來看，部分機械制造企業(yè)所采用的生產(chǎn)線大多從國外直接進口，國產(chǎn)生產(chǎn)線的參與度不高，即便我國消費了全球數(shù)控機床的一半，絕大多數(shù)智能生產(chǎn)線上的設(shè)備都是源自進口。因此，以海爾、廣汽傳祺、五家渠石化等為代表的機械制造企業(yè)通過建立智能工廠，推動智能化生產(chǎn)，實現(xiàn)了機械制造企業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。從智能化制造設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)來看，其主要包含了以下幾個方面：首先，智能化系統(tǒng)。智能化系統(tǒng)在提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量方面，其不僅能夠自動編程，而且具有故障診斷系統(tǒng)，實時掌握了設(shè)備的狀況評估，避免了早期故障的停機檢修，降低了設(shè)備的維護費用；然后，智能化神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。智能化神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是一種模仿人大腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以期實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、非線性映射和尋找最優(yōu)解等功能，雖然智能化神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在數(shù)控機床方面的應(yīng)用不多，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，智能化神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)一定能給機械自動化發(fā)展提供廣闊的前景；最后，專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)內(nèi)部具有大量的專家知識和經(jīng)驗，通過學(xué)習(xí)和利用這些內(nèi)容能夠有效解決軟硬件中的技術(shù)問題，并且系統(tǒng)能夠根據(jù)問題的種類給操作者推薦相應(yīng)的內(nèi)容，以提高對問題的推理和判斷能力。

3 結(jié)束語

綜上所述，機械自動化的出現(xiàn)和發(fā)展并非空穴來風(fēng)，而是體現(xiàn)了諸多科技前沿技術(shù)研發(fā)和運用的結(jié)果，更是社會發(fā)展的必然產(chǎn)物。機械自動化作為一個高新行業(yè)，其發(fā)展的潛力和運用的市場是非常廣泛的，一方面機械自動化為傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)注入了新鮮血液，促進了制造行業(yè)的不斷發(fā)展，另一方面西方發(fā)達國家的機械自動化歷程給我國的機械自動化提供了很好的參考和借鑒。從歷史的經(jīng)驗教訓(xùn)中可以發(fā)現(xiàn)，機械自動化是生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的有效結(jié)合，盲目追求速度往往造成產(chǎn)品質(zhì)量的降低，進而陷入到廉價商品生產(chǎn)的惡性循環(huán)中。只有正視我國機械自動化的現(xiàn)狀，并努力提高機械自動化的發(fā)展水平，才能讓國內(nèi)制造行業(yè)趕上國際先進水平，推動我國工業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型升級。

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