韓昌重，楊巖虎

（青海鹽湖元通鉀肥有限公司，青海格爾木 816000）

1 機(jī)械制造與自動(dòng)化相結(jié)合的要點(diǎn)

在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中，機(jī)械制造本身并不含有自動(dòng)化的因素，但是對(duì)其主要特點(diǎn)進(jìn)行分析能夠發(fā)現(xiàn)，機(jī)械設(shè)備的制造其實(shí)是由非常多的零件組成的。這些零件往往都需要經(jīng)過(guò)大規(guī)模的生產(chǎn)，再分類進(jìn)行組裝，最后形成一個(gè)機(jī)械設(shè)備整體，而每個(gè)相同零件的生產(chǎn)方式都是一致的。在機(jī)械制造的各環(huán)節(jié)之中還會(huì)涉及到很多難度并不高但是重復(fù)性很強(qiáng)的工作，這些工作對(duì)員工的素質(zhì)水平要求也并不高。因此在這些環(huán)節(jié)中，如果能夠利用自動(dòng)化的生產(chǎn)模式，將這些重復(fù)性很高的工作交給機(jī)器，不僅生產(chǎn)效率能夠提升，同時(shí)也減少了大量的人工成本。

機(jī)械制造和自動(dòng)化相結(jié)合最基本的要點(diǎn)就是：應(yīng)當(dāng)使用自動(dòng)化的方式來(lái)對(duì)那些本身難度不高、重復(fù)性強(qiáng)的工作進(jìn)行替代，在這一過(guò)程中實(shí)現(xiàn)成本的下降和生產(chǎn)效率的提升。另外，順應(yīng)信息時(shí)代和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在自動(dòng)化的應(yīng)用上也應(yīng)當(dāng)更加智能，相關(guān)的工廠和企業(yè)應(yīng)當(dāng)在流水線上進(jìn)行智能化的改造，使得現(xiàn)有的設(shè)備能夠使用新的環(huán)節(jié)、設(shè)置等方式，來(lái)對(duì)生產(chǎn)效率進(jìn)行進(jìn)一步的提升。在自動(dòng)化的過(guò)程中加入更多的智能化因素，推動(dòng)我國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)與人工智能結(jié)合，對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域的生產(chǎn)模式都作出進(jìn)一步的革新，實(shí)現(xiàn)中國(guó)的智能化生產(chǎn)和工業(yè)化生產(chǎn)目標(biāo)。這也是當(dāng)前中國(guó)機(jī)械制造與自動(dòng)化相結(jié)合的最主要的發(fā)展目的。

2 信息技術(shù)在機(jī)械制造以及自動(dòng)化之中的優(yōu)勢(shì)

2.1 提高生產(chǎn)效率

在當(dāng)前的機(jī)械制造過(guò)程之中其實(shí)有很大的優(yōu)化空間。在傳統(tǒng)模式中，機(jī)械制造實(shí)際上并沒有具備很好的系統(tǒng)性特征，各個(gè)部門之間的聯(lián)系以及不同工序之間的操縱只能通過(guò)人為手段進(jìn)行，然而在加入了信息技術(shù)之后，就能夠達(dá)到一個(gè)遠(yuǎn)程的控制效果，能夠加強(qiáng)整體工程和各個(gè)生產(chǎn)部門之間的聯(lián)系。

運(yùn)用信息技術(shù)時(shí)，可以參考當(dāng)前比較前沿的工藝，可通過(guò)計(jì)算機(jī)和機(jī)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確化，不僅能夠減少人工成本，同時(shí)也能夠從較為長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度簡(jiǎn)化相關(guān)的生產(chǎn)流程，使生產(chǎn)內(nèi)容更加精確化和規(guī)范化，這也是信息技術(shù)運(yùn)用在機(jī)械制造之中的主要進(jìn)步意義。在自動(dòng)化方面，信息技術(shù)實(shí)際上是自動(dòng)化的基礎(chǔ)，只有用現(xiàn)代信息技術(shù)作為支撐，才能夠保證在整體的生產(chǎn)過(guò)程中能夠?qū)σ恍┯幸?guī)律可循的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行算法編寫，從而達(dá)到自動(dòng)化的效果。在自動(dòng)化領(lǐng)域中信息技術(shù)是必不可少的，這也是自動(dòng)化技術(shù)能夠得以發(fā)展的重要原因之一。

自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械生產(chǎn)之中的應(yīng)用其實(shí)也很好地提升了機(jī)械生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，能夠在更短的時(shí)間里完成更多的生產(chǎn)工作，并且很好地避免了人工操作可能會(huì)帶來(lái)的一系列誤差，把所有的無(wú)關(guān)影響都降到了最低。也能夠保證同一個(gè)生產(chǎn)部門生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量和規(guī)格大小都是相同的，從而確保了生產(chǎn)過(guò)程的規(guī)范性。能夠讓企業(yè)在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下開展更大規(guī)模的生產(chǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

2.2 提升機(jī)械制造安全性

在機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)使用到很多的切割工藝和焊接工藝，而這些環(huán)節(jié)本身就具有一定的危險(xiǎn)性，所以在機(jī)械生產(chǎn)的過(guò)程中也應(yīng)更加注重安全問(wèn)題。由于員工的技術(shù)水平參差不齊，在對(duì)員工的培訓(xùn)上也不可能做到面面俱到，因此實(shí)際操作過(guò)程中不同人員對(duì)于相同機(jī)械生產(chǎn)內(nèi)容的完成程度也不盡相同，在一些機(jī)械生產(chǎn)環(huán)節(jié)之中出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)的概率也會(huì)不同。

在機(jī)械制造過(guò)程中加入信息技術(shù)，提升自動(dòng)化的程度，能夠從數(shù)據(jù)的角度來(lái)幫助生產(chǎn)部門更加精準(zhǔn)地完成相關(guān)的生產(chǎn)要求，機(jī)器的操作比普通勞動(dòng)者要更加精確，因此在實(shí)際的生產(chǎn)中也能夠降低相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于一些危險(xiǎn)系數(shù)本身就比較高的生產(chǎn)內(nèi)容，例如切割和焊接等，通過(guò)機(jī)器的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)也能夠很好地保護(hù)工作人員的人身安全。

2.3 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控

在傳統(tǒng)的制造模式之下，生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要有人員實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)管。但是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管的方式，效率其實(shí)非常低下，也很難照顧到生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)方面，這種情況就會(huì)導(dǎo)致人員的浪費(fèi)，人員的技術(shù)水平也并沒有很好地發(fā)揮出來(lái)。

利用信息技術(shù)的發(fā)展可以使得生產(chǎn)過(guò)程和互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，能夠?qū)崟r(shí)地將生產(chǎn)的狀況反饋給監(jiān)管人員，監(jiān)管人員不需要到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視，就能夠全面地監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常的時(shí)候能夠第一時(shí)間采取相關(guān)措施。這實(shí)際上也能夠讓問(wèn)題的解決變得更加的簡(jiǎn)單、清晰，使得員工的行動(dòng)力能夠更好地發(fā)揮出來(lái)，也加強(qiáng)了整體生產(chǎn)監(jiān)管過(guò)程的規(guī)范性和全面性。

3 信息技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)中的應(yīng)用

信息技術(shù)在當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)及自動(dòng)化技術(shù)之中的運(yùn)用程度其實(shí)很高，也對(duì)當(dāng)前的生產(chǎn)效率產(chǎn)生了很大的推動(dòng)作用。下面以機(jī)械設(shè)計(jì)制造機(jī)械手的改良為例，分析信息技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)中的應(yīng)用。

3.1 設(shè)計(jì)目的

機(jī)械手是一種爪型設(shè)備，體型有大有小，在生產(chǎn)過(guò)程中主要是完成原料和部件抓取的過(guò)程，通過(guò)上下抓取的方式來(lái)進(jìn)行取料、送貨等功能。在生產(chǎn)過(guò)程之中使用機(jī)械手能夠提升生產(chǎn)過(guò)程中的安全性，防止工人在傳送帶或其他設(shè)備之中進(jìn)行操作時(shí)不慎發(fā)生肢體損傷。

3.2 機(jī)械手的需求

機(jī)械手不僅要滿足生產(chǎn)的需要，在生產(chǎn)過(guò)程中也應(yīng)當(dāng)考慮到機(jī)械手本身會(huì)不會(huì)對(duì)機(jī)床等基礎(chǔ)設(shè)備造成損壞，因此在上下運(yùn)動(dòng)距離，抓取力度上也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，防止在抓取的過(guò)程中由于上下位置估計(jì)錯(cuò)誤而對(duì)機(jī)床產(chǎn)生過(guò)高壓力，或是機(jī)械爪的抓取力度過(guò)強(qiáng)，或?qū)ぷ魅藛T造成誤傷等情況的出現(xiàn)。

另外在設(shè)計(jì)目的上也應(yīng)當(dāng)充分考慮企業(yè)的需求，如果本身是為了分揀而設(shè)計(jì)的機(jī)械手，就應(yīng)當(dāng)更加注重改善分辨訂單和自動(dòng)分類的內(nèi)容。對(duì)于企業(yè)的需求進(jìn)行分析，再進(jìn)行改善方向的研究，能夠更好地提升機(jī)械手的性能。由于機(jī)械手的工作形式是通過(guò)檢測(cè)，判斷物品所在位置，是否已經(jīng)正確抓取，是否下放到準(zhǔn)確位置，再進(jìn)行新一輪的循環(huán)，因此在這幾個(gè)工作環(huán)節(jié)上應(yīng)當(dāng)保證機(jī)械手能夠及時(shí)地對(duì)抓取情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提升其準(zhǔn)確性。

3.3 如何實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)需求

3.3.1 借助計(jì)算機(jī)技術(shù)

在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，信息技術(shù)的參與程度可以從計(jì)算機(jī)的技術(shù)提升上來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)整體的運(yùn)行路徑進(jìn)行模擬，根據(jù)物品最初的位置到生產(chǎn)的目標(biāo)位置進(jìn)行路線的制定，并通過(guò)計(jì)算機(jī)算法來(lái)使得機(jī)械手能夠完成這一路徑的轉(zhuǎn)變，能夠在抓取到物品之后正確地將物品移動(dòng)到事先預(yù)定好的區(qū)域內(nèi)部。

在這一過(guò)程之中引入完整且精確的計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，保證在立體環(huán)境之下的算法編寫能夠盡可能的嚴(yán)謹(jǐn)，保證機(jī)械手的正常運(yùn)行。并且在這一過(guò)程中進(jìn)行數(shù)據(jù)模型的演練，通過(guò)多次演練的方式來(lái)檢驗(yàn)猜想和假設(shè)的可能性，探究設(shè)計(jì)路徑是否能夠真正運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中。并且對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境因素也通過(guò)信息的方式來(lái)賦值到整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中去，保證機(jī)械手在實(shí)際工作的過(guò)程中能夠盡可能地排除其他的環(huán)境干擾項(xiàng)，正確地完成工作內(nèi)容。

3.3.2 借助紅外技術(shù)和重力感應(yīng)技術(shù)

在機(jī)械手進(jìn)行物品抓取的過(guò)程中，需要對(duì)是否進(jìn)行正確的抓取做出正確的判斷。這一判斷可以通過(guò)相關(guān)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，例如在機(jī)械手中加入紅外線探測(cè)儀，在每一次抓取之后都發(fā)出紅外線，判斷在爪內(nèi)是否發(fā)生遮擋來(lái)推斷出抓取動(dòng)作是否已經(jīng)完成。通過(guò)這樣的技術(shù)就能夠保證機(jī)械手在對(duì)物品的抓取項(xiàng)目上能夠做到萬(wàn)無(wú)一失，不會(huì)出現(xiàn)空爪的情況，能夠保證物品的運(yùn)輸結(jié)果。

如果想要實(shí)現(xiàn)定量的抓取，可以使用重力感應(yīng)技術(shù)，對(duì)于抓取的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)先設(shè)定。例如在判斷對(duì)零部件的抓取應(yīng)當(dāng)滿足幾件的時(shí)候，通過(guò)對(duì)重量進(jìn)行設(shè)定，加入重力感應(yīng)系統(tǒng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手抓取相關(guān)質(zhì)量的零部件或物體，能夠精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的數(shù)量控制，在脫離人工的情況下完成定量的運(yùn)輸工作，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

3.3.3 計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)

在對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要有精密的圖紙作為支撐，但是繪圖過(guò)程十分復(fù)雜，設(shè)計(jì)師如果僅僅依靠傳統(tǒng)的繪圖技術(shù)，需要對(duì)零部件的不同位置進(jìn)行全方位的繪制，并且提供多方面的角度。這種方式不僅耗費(fèi)大量的精力，在展現(xiàn)模式上也并不直觀，只能從不同的平面圖或者固定視角的立體圖上進(jìn)行分析與展示。但是通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)，就能夠使用較小的內(nèi)存，用軟件運(yùn)行的形式提供非常高的數(shù)據(jù)量和運(yùn)行空間，讓設(shè)計(jì)師能夠在計(jì)算機(jī)終端上就實(shí)現(xiàn)大型的建模內(nèi)容，通過(guò)現(xiàn)有的設(shè)備將設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化成精密的數(shù)據(jù)，也能夠讓設(shè)計(jì)師對(duì)原有的設(shè)備性能和模式進(jìn)行精準(zhǔn)的分析，從而思考修改和提升的方案。

在對(duì)新的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師不僅能夠直接通過(guò)建模的形式來(lái)預(yù)先觀看實(shí)際效果，也能夠直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入轉(zhuǎn)化成相對(duì)應(yīng)的圖形，保證設(shè)計(jì)內(nèi)容的各個(gè)維度清晰可見，在實(shí)際投入生產(chǎn)時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的偏差和模糊的情況，能夠使得設(shè)計(jì)師的靈感完整地呈現(xiàn)出來(lái)，減少了設(shè)計(jì)方案向現(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)化的技術(shù)壁壘。

另外，CAD 等繪圖軟件也降低了繪圖過(guò)程的復(fù)雜性，大大減少了設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)程中耗費(fèi)的時(shí)間，能夠提升實(shí)際的工作效率。與此同時(shí)，在對(duì)設(shè)計(jì)出的新設(shè)備進(jìn)行性能測(cè)試的時(shí)候，也可以利用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)來(lái)構(gòu)造出一個(gè)比較貼近現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境，建立模型來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)流程上的測(cè)驗(yàn)，大大縮減了實(shí)際測(cè)試過(guò)程中可能會(huì)耗費(fèi)的成本和人力物力，企業(yè)對(duì)于設(shè)備改革的試錯(cuò)程度降低。這實(shí)際上也能夠推動(dòng)設(shè)備的更新?lián)Q代，設(shè)計(jì)師更愿意做出嘗試來(lái)進(jìn)行設(shè)備性能上的轉(zhuǎn)變，對(duì)于設(shè)備的革新和進(jìn)步有著積極的推動(dòng)作用，也能夠在很大程度上推動(dòng)生產(chǎn)效率的提升。

3.3.4 仿真技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于一些非常精密的機(jī)械設(shè)備，想要通過(guò)人工的方式對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的分析和掌控其實(shí)是非常困難的，數(shù)據(jù)測(cè)量的內(nèi)容非常龐大，這也會(huì)給設(shè)計(jì)師的工作帶來(lái)很大的困難，例如如果不知道原先設(shè)備的設(shè)計(jì)圖紙，在后續(xù)的改進(jìn)上就會(huì)變得難以推進(jìn)。但是仿真技術(shù)的應(yīng)用很好地解決了這一問(wèn)題，仿真技術(shù)能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)掃描的方式來(lái)得出整體掃描物的多方面數(shù)據(jù)，能夠非常精準(zhǔn)地將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來(lái)，設(shè)計(jì)師也能夠更好地利用這些數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行設(shè)備性能的判斷，從而在此基礎(chǔ)上加入企業(yè)的需求，進(jìn)行改善，這一技術(shù)的應(yīng)用也能夠降低在革新過(guò)程之中遇到的困難，大大提升設(shè)計(jì)效率。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的改善方向

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)并不只是涉及到一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的內(nèi)容，其中包含了信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子集成技術(shù)等多個(gè)方面，實(shí)際上是一門綜合性非常高的學(xué)科。因此在后續(xù)的發(fā)展之中也應(yīng)當(dāng)更加注重不同領(lǐng)域技術(shù)的集合和概括，提升數(shù)據(jù)運(yùn)算能力和建模能力，從技術(shù)水平和人力水平上共同出發(fā)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破，同時(shí)重視相關(guān)人才的綜合性培養(yǎng)，才能夠保證機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的不斷提升。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著信息時(shí)代的不斷發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化與信息技術(shù)的發(fā)展程度呈現(xiàn)了緊密的關(guān)系，信息技術(shù)的高效利用，實(shí)際上推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的整體生產(chǎn)效率，并且推動(dòng)了當(dāng)前生產(chǎn)過(guò)程之中的自動(dòng)化程度，良好的信息技術(shù)能夠給生產(chǎn)過(guò)程提供良好的技術(shù)支撐。因此，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)更加重視信息技術(shù)的應(yīng)用和相關(guān)人才的培養(yǎng)，推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高。