董金華， 陸輝仲， 付 龍

（共享裝備股份有限公司， 寧夏 銀川 750021）

引言

所謂自動化技術只在沒有人或較少人參與的情況下實現(xiàn)自動運行生產(chǎn)的技術，使人們的工作方式和生活方式發(fā)生了巨大的改變。該技術在機械設計和制造中的應用能夠有效地減少人力成本的投入，提高生產(chǎn)效率，提高資源的利用率，促進機械制造行業(yè)的長足發(fā)展。

1 機械設計與制造中應用自動化技術的優(yōu)點

1.1 提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量

自動化技術在機械制造中應用，可以提升制造的精細化程度和智能化水平，生產(chǎn)效率無需受到人力的制約，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質量都得到提升，提高企業(yè)的核心競爭力。同時，借助自動化技術，可以改進機械生產(chǎn)中的設計，彌補傳統(tǒng)機械設計中的缺陷，使生產(chǎn)效率得到優(yōu)化和提升。

1.2 降低資源成本和人力成本

在傳統(tǒng)的機械生產(chǎn)和制造中，多是采用粗放的生產(chǎn)模式，過分地依賴人工，生產(chǎn)效率較為低下，且需要浪費大量的物料，制造企業(yè)成本較高，嚴重制約了制造企業(yè)的發(fā)展。而自動化技術的良好應用，可以對生產(chǎn)物料達到精細化的控制，廢料率較少，進而降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的效益。還可以對生產(chǎn)廢料經(jīng)過重新處理后再加工成產(chǎn)品，投放市場，可以降低成本，減少廢料的污染[1-2]。

除此之外，隨著自動化技術的引用，減少流水線上人力的使用，而人力可以有更多的精力根據(jù)實際情況對機械制造的各個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，減少勞動成本和勞動費用的支出。

1.3 實現(xiàn)精準化操作

在機械設計和制造產(chǎn)業(yè)中，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)是極為敏感的，只有控制好生產(chǎn)數(shù)據(jù)才能保證生產(chǎn)的質量和生產(chǎn)的經(jīng)濟價值，使機械設備的價值得到充分的發(fā)揮。而自動化技術的運用就可以很好地解決這一問題，首先，自動化技術可以利用計算機對機械設備下達精細化的指令；其次，自動化技術可以嚴密監(jiān)視整個流程的執(zhí)行情況，并進行科學的分析，及時發(fā)現(xiàn)流程中存在的問題，并針對問題可以設置改進方案，以減少經(jīng)濟損失。除此之外，通過自動化技術還可以對機械設備的運行情況進行實時的監(jiān)控，對可能存在故障的設備進行及時的排查和維修，提高機械設備的使用壽命。

1.4 擁有較高安全性

自動化技術融合了多種學科，在系統(tǒng)設計的過程中考慮了多方面的因素，具備自動診斷、自動報警等安全性能。在實際生產(chǎn)中，機械設備難免出現(xiàn)故障問題，而自動化技術可以自動識別這些故障，并對故障進行檢修。發(fā)生故障時，其會自動控制程序停止生產(chǎn)活動，起到保護設備和人員安全的目的。在生產(chǎn)過程中，利用自動化技術控制全過程的運行，可避免人為的失誤而造成設備的損壞或者釀成安全事故，提高了生產(chǎn)過程中的安全性[3]。

1.5 具有較強的適應性

自動化技術可以跳出單產(chǎn)品，單功能的制約，利用復合技術和功能實現(xiàn)自動化控制，自動檢驗等多種功能，可以應用于不同產(chǎn)品，不同場合，滿足客戶的不同需求，具有較好的應變性。

2 機械技術和制造中自動化技術的應用

2.1 集成化技術

所謂集成化技術，就是將信息系統(tǒng)技術應用于機械設計和制造中，在信息化的指導下，實現(xiàn)整個機械設計和制造過程的優(yōu)化。利用集成化技術可以實現(xiàn)生產(chǎn)制造過程中涉及的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)設備、管理流程等的集成。而要想實現(xiàn)高度集成，對設備參數(shù)和人員素質都有較高要求，若設備參數(shù)與性能不符合要求容易造成生產(chǎn)產(chǎn)品不符合要求或者設備損壞的情況，所以需要對設備進行考核，并記錄機器設備的原始數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)的支持，才能提升機械設計制造的水平與質量。除此之外，機械設計制造是一個復雜的過程，需要綜合考慮各方面的因素，如設備、物料、人力等等，關注好生產(chǎn)中的各個細節(jié)，以確?？梢约皶r完成生產(chǎn)制造的需求[4-5]。

2.2 數(shù)字化技術

傳統(tǒng)的生產(chǎn)制度模式多是使用大量的人工，生產(chǎn)效率低下、精準度較差，且由普通工向熟練工轉變需要大量的時間積累。而借助自動化技術，通過數(shù)控技術作為支撐，可以極大地提高制造的精準度，進而提升效率。數(shù)字化技術是控制技術和數(shù)字技術融合的一種新型技術，操作人員只需要在計算機界面對數(shù)據(jù)和流程進行設置，就可以實現(xiàn)機械設備的自動運行。目前，此種技術已經(jīng)得到廣泛的應用，只需要專人負責設置機械操作流程、控制操作數(shù)據(jù)、管理相關設備，就能實現(xiàn)機械制造的平穩(wěn)運行。

2.3 組裝自動化技術

在機械設計生產(chǎn)中，一個機械成品的完成需要各個零件進行組裝，如汽車就包含發(fā)動機、轉向裝置、制動裝置、儀表裝置等。在機械中應用組裝制動化技術，可以很大程度上提高組裝的效率和質量，減少由于人工組裝造成的失誤。組裝技術主要包括自動傳送和自動組裝等。所謂自動傳送，就是將各個零部件傳送到需要組裝的位置上，而自動組裝是將需要組裝的零部件進行清洗、分類、篩選、裝入、測試等。組裝自動化技術可以使產(chǎn)品組裝速度和精度得到大幅度的提升，促進企業(yè)提高自身的核心競爭力。

2.4 柔性自動化技術

所謂柔性自動化技術是一種可以實現(xiàn)多種產(chǎn)品，多批量產(chǎn)品的加工、制造、測試等工作的生產(chǎn)技術。柔性自動化技術可以提高機械制造過程中的應變能力，可以根據(jù)市場需求進行柔性處理的機械產(chǎn)品。除此之外，可以通過信息技術對柔性制動化設備進行調節(jié)和控制，提高生產(chǎn)線的可控性，從而對機械制造的產(chǎn)品進行改進和優(yōu)化，使其符合客戶的需求和市場的預期。

2.5 自動化故障診斷

我國當前自動化模式和半自動化模式是最常見的兩種模式，前者具有更明顯的優(yōu)勢，生產(chǎn)過程更加穩(wěn)定，故障檢修難度也會降低，可以利用自動化診斷系統(tǒng)實現(xiàn)在線診斷的目的，減少因故障停工的狀況。除此之外，半自動化模式還是需要投入大量的人力，資金投入也會增加，市場競爭力就會降低。充分利用自動化技術，不僅可以提高生產(chǎn)效率，還可以幫助企業(yè)在較短的時間內(nèi)完成檢測工作，保證生產(chǎn)制造的穩(wěn)定運行，提高了運行中的安全性。

3 機械技術和制造中自動化技術的發(fā)展方向

3.1 智能化

自動化技術的延伸正朝著智能化的方向發(fā)展。智能化是指機械設備具有思考、分析、與判斷的能力，使制造的各個環(huán)節(jié)均能實現(xiàn)自動化操作。我們可以根據(jù)生產(chǎn)制造的實際情況，合理地采用智能化技術，使機械設備安裝相關程序指令完成相關的任務。我們可以利用人工智能系統(tǒng)，通過高端的設備和軟件，對機械制造的過程進行科學的掌控，從而充分發(fā)揮智能化的優(yōu)勢?，F(xiàn)在智能化技術已經(jīng)在智能物流、智能機器人、GPS 定位、傳感技術等方面得到運用，但是對機械制造行業(yè)運用還不廣泛，這是機械制造行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。

3.2 虛擬化

所謂虛擬化是指利用計算機技術中的仿真技術，對生產(chǎn)制造過程進行情景模擬，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)制造中的不足并加以改進，保證整個生產(chǎn)過程的順利進行。傳統(tǒng)的自動化技術必須要進行生產(chǎn)才能發(fā)現(xiàn)程序設置中的問題和不足，使用虛擬化技術將這一過程提前，不僅能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，進行仔細的分析，并進行及時糾正，能更好地把握生產(chǎn)過程中的特征，減少生產(chǎn)過程中物料的浪費，減少經(jīng)濟損失，為生產(chǎn)制造保駕護航。

3.3 網(wǎng)絡化

自動化技術在實際應用中需要通過網(wǎng)絡建立連接，利用網(wǎng)絡開放性、便捷性的優(yōu)點可以簡化機械設計和制造的流程，為自動化技術提供更為優(yōu)化的方案。但是我們需要注意的是，在機械制造中實現(xiàn)網(wǎng)絡價的應用，需要專業(yè)人員進行設置，以保證其合理性和有效性，使網(wǎng)絡化得到最大限度的應用。除此之外，在系統(tǒng)進行升級優(yōu)化的時候，應當結合實際情況進行構建，以實現(xiàn)網(wǎng)絡化在機械設計與制造中得到合理的運用。

3.4 節(jié)能化

機械制造行業(yè)的發(fā)展不應當只注重效率的提升，還應當考慮環(huán)境的保護和資源的節(jié)約，謀求可持續(xù)發(fā)展，人與自然和諧共存，這也是現(xiàn)代的發(fā)展趨勢和需要我們關注的問題。在機械制造的材料方面，要盡量地節(jié)省原材料，使其可以得到最大的利用率，還需要盡量減少污染物的排放，如工業(yè)廢水、廢棄、廢渣等。

3.5 機電一體化

機電一體化是指由計算機技術、傳感技術、光學技術、控制技術、電子技術等相融合的一門交叉學科。其幫助機械制造企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品的智能化、網(wǎng)絡化、微型化、系統(tǒng)化等，提升產(chǎn)品的精確性和生產(chǎn)效率，提升企業(yè)核心競爭力。機電一體化的應用是目前機械制造行業(yè)發(fā)展的新趨勢，機電一體化在機械制造領域有很大的發(fā)展空間，幫助產(chǎn)品設計更加合理。

3.6 機械視覺技術

所謂機械視覺技術就是使用網(wǎng)絡技術和電子技術相結合，用計算機信號對人體視覺進行模擬，借助精密測量和智能監(jiān)控，為制造提供準確的數(shù)據(jù)，制定監(jiān)測方案，幫助數(shù)據(jù)校對。

1）產(chǎn)品監(jiān)測。由于監(jiān)測員能力存在差異，且長時間的監(jiān)測容易產(chǎn)生視覺疲勞，監(jiān)測的質量容易受到檢測員狀態(tài)的影響，導致機械零器件可能存在細微的差異。有效利用機械視覺技術，可以解決人工監(jiān)測精確性不足的問題，通過控制相關的參數(shù)，可以有效地對系統(tǒng)零部件進行精確的監(jiān)測，保證監(jiān)測結果的準確性。除此之外，此技術的應用可以準確地反應測試數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)過程提供準確的參考，幫助企業(yè)提高生產(chǎn)質量。

2）工件測量。通過視覺技術的應用對零部件與基準材料進行比較，可以對零部件進行精確測量，其中使用到了相機、計算機和光學系統(tǒng)。其使用原理就是利用光束的投影，用顯微鏡顯示零件的構造，并利用計算機獲取精確的成像數(shù)據(jù)。因為流水線上的部件產(chǎn)品都是在移動的，需要其完全暴露在鏡頭下，以確保測量的準確。

3）預調方案。傳統(tǒng)的預調方案是利用光學進行投影進行定位，進行數(shù)據(jù)測量和讀取。這種方案的缺點就是需要人力資源較多，工作效率低，使用新型的預調測量技術，添加了自動控制程序和計算機系統(tǒng)處理程序，在傳統(tǒng)視覺技術的基礎上增加了光柵技術，通過立體成像使流程更加簡化，準確性也得到相應的提高。

3.7 數(shù)字化

隨著信息技術的發(fā)展，自動化技術更趨向于數(shù)字化發(fā)展，很多工作需要與計算機技術結合，運用數(shù)字化技術作為支撐，利用計算機技術進行信息數(shù)字化處理。數(shù)字化的發(fā)展可以使機械制造行業(yè)整體效率得到提升，提高產(chǎn)品的綜合競爭力，使產(chǎn)品更加精確，靈活的滿足客戶物品。

3.8 微型化

隨著機械制造自動化的發(fā)展，微型化是其很重要的發(fā)展趨勢，生產(chǎn)產(chǎn)品的體積越來越小，且在節(jié)能，靈敏度等方面有很大的提升。針對微型化的發(fā)展特點，可以有效的降低設備與技術投入，在資源節(jié)約方面也發(fā)揮了積極的作用。

3.9 全球化

所謂全球化是指生產(chǎn)一個產(chǎn)品往往需要很多國家分工協(xié)作才能完成，機械自動化也在朝著全球化的方向發(fā)展。生產(chǎn)全球化推動著信息技術全球化的發(fā)展，借助網(wǎng)絡信息全球化，可以實現(xiàn)生產(chǎn)制造不間斷，對機械過程高效融合，實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高。

4 國內(nèi)自動化技術的發(fā)展

我國是生產(chǎn)制造的大國，擁有完整的工業(yè)體系，我國在吸收國外自動化生產(chǎn)經(jīng)驗的同時，立足本國國情，進行自主研發(fā)，由低到高、由簡入繁，逐步發(fā)展建立一套擁有中國特色的自動化系統(tǒng)。在不斷適應市場需求的過程中，實現(xiàn)由原始單元，傳統(tǒng)機械生產(chǎn)到計算機、人工智能化、微型化、數(shù)字化的過渡，建立了一套擁有核心技術的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，并得到了良好的運用。

5 結語

隨著我國科技水平的提升，自動化技術已經(jīng)在機械設計和制造行業(yè)得到了廣泛的應用，不僅提高了生產(chǎn)效率，提高了生產(chǎn)的精確性，而且節(jié)約了資源成本和人工成本，幫助企業(yè)獲取了更多的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)了良性發(fā)展。自動化技術的應用也是一個國家科技化、智能化的體現(xiàn)，同時各項新型技術和功能應用于傳統(tǒng)的機械設計和制造行業(yè)，也符合我國可持續(xù)發(fā)展的理念。