買詠平

（寧夏青龍塑料管材有限公司，寧夏 銀川 750021）

機械自動化是根據(jù)技術人員嵌入的預設執(zhí)行程序進行識別對象而作業(yè)一種過程。目前，中國社會不斷發(fā)展進步，人們對生活質量的要求不斷提高，這不僅僅包括家庭電氣的自動化，還包括工作環(huán)境中機械的自動化，通過機械智能自動完成作業(yè)任務，而作業(yè)人員只需要簡單地操作機械，維持正常運作就可以，如此，機械自動化可以有效減輕工作人員的負擔，節(jié)約成本，還能提高建筑工程的施工質量[1]。由于施工人員以前都是手持施工用具進行施工，器械過于簡陋，所有的施工重擔都落在施工人員肩上，這會導致職工勞累過度，甚至有些建筑項目管理者為了趕項目進度，讓職工連夜勞作，職工的精力就會下降，出現(xiàn)施工質量問題或工地安全施工問題也不足為奇，而自動化施工用具就可以很好地減輕施工人員的負擔，只要機器性能良好，就可以不間斷的施工，并且施工質量也不會因為作業(yè)時間過長而變差。目前，機械自動化技術已經(jīng)在建筑行業(yè)開始得到應用，大量的實踐也說明了自動化器械不但能縮短施工時間，確保施工質量，還能保障施工人員的安全，減少施工事故的發(fā)生，推進中國建筑行業(yè)蓬勃健康發(fā)展。

1 機械工程自動化的重要意義

在機械工程中運用自動化技術能夠有效推動中國的機械制造發(fā)展，同時還能提高機械的生產(chǎn)水平。當時，許多企業(yè)都開始運用機械自動化和智能化系統(tǒng)，將它們結合起來運用，可以提升企業(yè)生產(chǎn)能力，促進中國經(jīng)濟的發(fā)展。在很短的時間內，人們生活質量的提高離不開經(jīng)濟的加速發(fā)展。對于國家制造業(yè)來說，機械制造業(yè)是很重要的一部分，隨著發(fā)展，挑戰(zhàn)也越來越大，跟國際的制造業(yè)水平比較，中國還有很大的上升空間[2]。工程制造業(yè)和工業(yè)有緊密的關系，工業(yè)能夠推動中國在國際的地位，當前，一部分的生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始關注自動化技術在機械工程中的重要性。自動化技術不僅能夠推動生產(chǎn)的水平，還能夠提高機械制造的效率。同時，智能化的發(fā)展讓中國的工業(yè)技術能力邁上了新臺階，當時，中國絕大多數(shù)的機械制造企業(yè)在生產(chǎn)的過程當中，不僅會運用到自動化的技術，智能化技術也會同時運用。所以智能化和自動化技術是中國機械制造企業(yè)的發(fā)展趨勢，智能化技術在運用過程中可以把發(fā)生失誤的概率降低，提升產(chǎn)品的質量，還能夠對生產(chǎn)過程中發(fā)生的問題進行處理，為中國機械制造工程作出了一定的貢獻。

2 機械自動化控制的關鍵技術

2.1 位置導向功能

在建筑施工工程中，作業(yè)人員可以通過機械自動化控制技術和位置誘導技術，讓大型施工機械按照已設定的施工路徑進行施工，如此，可以大大減輕作業(yè)人員的勞動負擔，并且能有效控制施工質量。如若施工器械在作業(yè)過程中逐漸偏離了自己的軌道，安裝在器械上的傳感器就會檢測到機械位置軌跡有錯誤，控制中心就會自動進行調整，及時糾正機械的位置、方向、行駛速度等等，讓其回到自己的作業(yè)預設路線，而且傳感器是實時進行位置監(jiān)測，一旦有所偏側，調整過程就會瞬間發(fā)生，并不會導致施工錯誤[3]。

2.2 位置辨別功能

在建筑施工工程中，機械的自身位置識別功能是極為關鍵的技術，它能對自身位置進行精準的識別，為其他作業(yè)活動提供有效精準的數(shù)據(jù)參數(shù)，也是實現(xiàn)遠程操控機械或是機械自動作業(yè)的基礎。位置辨別功能分為外部位置識別和內部位置識別，前者是通過預設位置為基準，然后利用電磁波測距，對其他器械進行定位，從而識別各個作業(yè)機械的位置，而后者則是利用速度傳感器和回轉式角傳感器，對行駛的路徑進行數(shù)據(jù)收集，然后通過控制系統(tǒng)的精確計算，從而判斷出作業(yè)機械的位置。

2.3 機群控制功能

在建筑施工工地上，一般都會有多個工種機械同時施工，即使是同一個工種也會有多個機械，為了提升各個機械的配合度和施工效率，可以利用機群控制系統(tǒng)對工地上的施工機械進行統(tǒng)一的調配[4]。這就需要機群控制系統(tǒng)收集各個機械設備的運行狀態(tài)，如位置信息、作業(yè)任務、機體的運行狀態(tài)等等一些信息，然后傳輸?shù)綑C群控制平臺，經(jīng)過中央控制系統(tǒng)科學的計算，合理調配各個施工機械，并發(fā)布合理的任務，增強施工器械的利用率，保障各個機械協(xié)調運作。

2.4 施工現(xiàn)場安全管理功能

在施工現(xiàn)場，環(huán)境異常復雜，不穩(wěn)定因素較多，施工人員的人身安全也面臨著諸多的考驗，而且施工現(xiàn)場都是各種各樣的施工設備協(xié)同作業(yè)，一旦某個機械出現(xiàn)了故障，也會引起安全隱患。因此，施工現(xiàn)場的安全管理極為關鍵，每個機械設備都應該具有感知障礙物的基本功能。一般自動化的機械自身都具備多種傳感器，用來識別施工環(huán)境中的各種情況，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給中央控制系統(tǒng)，然后進行虛擬模擬仿真計算，當實時數(shù)據(jù)超出了預設的參考值時，系統(tǒng)就會控制施工設備，進行相應的調整，避免危險，或是提醒操作人員有危險隱患，進行人工干預調整，從而有效對施工現(xiàn)場的安全進行維護。

2.5 作業(yè)對象識別功能

施工機械在進行作業(yè)的過程中，還需要具備識別作業(yè)對象的功能，才能進行施工操作。此項功能也是利用傳感技術，收集機身周圍的實際情況信息，然后利用圖形信息技術處理，識別出需要處理的對象。例如，挖掘機可以利用此項功能，識別出巖石、土方等一些實物，進而進行精準作業(yè)。

3 機械自動化在建筑工程中應用

以上提到了一些自動化機械的關鍵技術，如今，也開始應用到了施工機械上面。其中主要是利用傳感器收集機械所處環(huán)境的信息，然后利用計算機輔助計算，將圖形、聲波、電磁波信息轉化為具體的數(shù)值信息，然后進行編程計算，控制機械基本動作，從而實現(xiàn)施工自動化過程。筆者將介紹以下4 種機械自動化施工應用。

3.1 自動化壓路機

在建筑施工作業(yè)過程中，壓路機可以結合傳感器技術和遠程通信技術，實現(xiàn)自動化施工，從而大大減少人力成本，發(fā)揮出巨大的經(jīng)濟效益。自動化壓路機可以利用水平測量儀和紅外線測量儀，實現(xiàn)對路面的測量和分析，實時收集機身周圍信息，再利用遠程通信技術，將數(shù)據(jù)參數(shù)傳輸給中心控制平臺，計算機將得到的信息數(shù)據(jù)進行整理計算過后，就會自動發(fā)布下一條指令，操縱壓路機自動作業(yè)。結合了世界的前沿科技力量，自動化壓路機主要是向著無人化、智能化的終極目標發(fā)展。傳統(tǒng)的壓路機通過與自動化科技的結合，能對施工任務精準把握，并能高效地完成任務，操作員會有休息的時間，但是自動化壓路機只要擁有足夠的能源，就能不間斷地作業(yè)，大大縮短了施工周期[5]。

3.2 自動化挖掘機

傳統(tǒng)的挖掘機可以利用激光自動挖掘系統(tǒng)實現(xiàn)自動化，其中激光檢測系統(tǒng)可以監(jiān)測車體的高度和作業(yè)面的實際情況，然后再將數(shù)據(jù)參數(shù)信息傳送到掘削系統(tǒng)，經(jīng)過精密的計算和模擬，系統(tǒng)就會發(fā)布執(zhí)行命令，對挖掘機的輸送油缸、轉輪方向、電磁比例閥、車速等等一些參數(shù)進行控制，實現(xiàn)精準的持續(xù)性操作。

3.3 機械自動化照明系統(tǒng)

在建筑工地夜間作業(yè)期間，照明系統(tǒng)極為關鍵，如若不能合理控制照明燈的光照強度，就會導致作業(yè)人員無法施工，或是對危險錯誤判斷，導致施工事故。此項技術主要是對終端數(shù)據(jù)進行采集，然后進行合理調度，縮減對設備故障的反應速度，尤其在市政工程建設中，照明設施的建設率更高，利用機械自動化技術，通過GPRS 技術、地理信息系統(tǒng)的利用，將當前路燈設備運行情況、測繪圖紙信息呈現(xiàn)在大屏幕上，增加移動數(shù)據(jù)采集設備，利用變功率鎮(zhèn)流器提升自動化程度，增加遙調功能的發(fā)揮，調節(jié)道路照度。

3.4 安全管理系統(tǒng)的自動化

在建筑施工中，還可以建立自動化安全管理體統(tǒng)，也同樣是利用傳感器和無線通信手段，實現(xiàn)自動化管理。例如，在在施工現(xiàn)場和庫房中，將門鎖嵌入自動報警裝置，一旦發(fā)生非正常手段開鎖的情況可以啟動報警裝置；也可以在施工場地，安裝監(jiān)控攝像頭，進行云監(jiān)控，然后通過圖形數(shù)字化處理，自動識別出危險所在，并提前進行預警，確保施工人員的安全，就如交通監(jiān)控識別違章車一樣；也可以對施工器械的性能參數(shù)進行實時監(jiān)控，如若超出合理范圍，也可以進行報警，或是直接發(fā)送“停止作業(yè)”的指令，令其自動前往故障檢測場地；如若施工現(xiàn)場存在堵塞施工通道、隨意擺放施工設備的情況，機械自動化技術的應用也可以使報警裝置及時發(fā)出警報，維護施工人員的生命安全，及時控制或取消施工設備危險作業(yè)，促進施工現(xiàn)場的穩(wěn)步運行[6]。

4 建筑工程機械自動化的應用現(xiàn)狀

4.1 缺少自動化概念

目前，相當一部分建筑施工單位不愿意引進自動化的設備，甚是對自動化的概念都不甚了解，認為設備是不可能自主作業(yè)的，還是需要人力去操控，或是自動化設備的購買成本和維護成本太高，還不如多招聘一些基層施工人員。并且一些設備和技術的革新，就意味著公司需要消耗大量的資金去培訓專業(yè)的操作人員，還需要聘請專業(yè)設備維護人員，對設備進行養(yǎng)護。如若資金投入量過大，在改革施工作業(yè)的過程，出現(xiàn)一些不適應的情況，就會導致非常大的損失。因此，非常多的施工單位都不敢做“第一個吃螃蟹的人”，都在等待自動化施工模式成熟后，有現(xiàn)成成功的實施方案后，才敢于去應用。也有少數(shù)建筑施工單位勇于引進自動化技術，但是缺乏創(chuàng)新意識，導致效果甚微。中國的機械制造企業(yè)發(fā)展仍然不夠先進，缺乏創(chuàng)新思維，對機械自動化在建筑行業(yè)的應用不甚了解，只是仿造其他產(chǎn)品加工行業(yè)上的設備，但是建筑施工的機械應用環(huán)境比產(chǎn)品流水線環(huán)境更為復雜。即使能制造出設備，也需要人力進行輔助操作，而不能完全像流水作業(yè)一樣，完全由智能控制系統(tǒng)進行操控，故而，這只能稱為“半自動化”。

4.2 自動化技術人才缺失

中國對自動化技術的人才培養(yǎng)都不太重視，特別是大學學校，對學生教授的知識大多已經(jīng)過時，學生參加工作的時候，對行業(yè)內比較熱門的技術和知識都不甚了解，而且沒有一定的工作經(jīng)驗，公司的培訓制度也不會給學生傳授相關知識，而是不斷地講授公司的企業(yè)文化和歷史、職能要求和責任、人事管理條例等等。這就造成了“學”與“用”的矛盾，很多學生都要重新花費精力和時間去學習自動化的知識，才能夠從事相關的工作，如此，人才輸送效率就會大大降低。一些施工單位即使想要改革自己的施工模式或是自動化機械研發(fā)部想要進行創(chuàng)新，也招收不到合適的人才，所以整個行業(yè)都會感覺到畢業(yè)生的綜合素質在逐年下降。

5 自動化技術在機械工程中應用的相關建議

5.1 重視自動化技術和人才培養(yǎng)

機械自動化的快速發(fā)展都離不開企業(yè)大量研發(fā)資金的注入和專業(yè)技術人員的培養(yǎng)，“科技是第一生產(chǎn)力”，而能創(chuàng)造出科學方案的主體是具有高素質的人才。因此，建筑企業(yè)要高度重視自動化技術和人才培養(yǎng)。首先，企業(yè)的管理人員要充分認識到機械自動化的優(yōu)勢，所謂“磨刀不誤砍柴工”，當自動化體系還沒有建立起來的時候，必然會花費大量資金去培養(yǎng)人才，而當自動化施工體系成熟的時候，就會大大節(jié)省人力成本，不僅會縮短工期，還會提高工程質量，因此，管理人員應該長遠考慮，而不是只顧眼前的利益。其次，公司和政府都要注重人才培養(yǎng)，就學校方面而言，教育部門應該推行課改，重視學生的實踐能力，讓學校教授的課程與社會生產(chǎn)接軌，避免學生在大學虛度四年時光，或是只為積累應聘證書，而無工作能力；就企業(yè)而言，施工單位或是機械研發(fā)單位應該注重“一帶一幫”的培養(yǎng)模式，讓老員工多傳授知識給新員工，讓新員工快速適應工作環(huán)境，參與研發(fā)工作，貢獻自己的才智；企業(yè)也有必要定期組織培訓，邀請自動化相關專業(yè)的專家講解科學前沿的技術，增長職員的見識，讓他們跟緊時代的腳步，發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，為機械自動化領域加磚添瓦。

5.2 提高智能機械化水平

目前，中國的機械自動化設備仍是以半自動化為主，完全自動化也就只能做簡單而單一的流水線生產(chǎn)，應對建筑施工復雜的環(huán)境，完全不能處理。故而，國家政府應該重視相關領域自動化的研究，特別是對著建設施工這種復雜的作業(yè)環(huán)境，可以在政策上給予自動化相關生產(chǎn)一些優(yōu)惠政策，引導企業(yè)進行相關的投資和研究，逐步提高工程的自動化程度，實現(xiàn)從人工輔助操作的“半自動化”到人工智能的“全自動化”的飛躍。相比于傳統(tǒng)的建筑施工，“半自動化”機械也能強化生產(chǎn)效率，促進建筑行業(yè)的迅速發(fā)展。

6 結語

總而言之，機械自動化應用領域比較廣泛，而簡單的“半自動化”機械已經(jīng)在加工制造廠得到了大規(guī)模的應用，“全自動化”的建筑施工機械也正在如火如荼的開發(fā)研究之中，而中國科學體系的建立相比于發(fā)達國家，已經(jīng)晚了幾十年，想要趕超世界前列，實現(xiàn)真正的無人智能工業(yè)生產(chǎn)，還需要進一步重視機械自動化和人才的培養(yǎng)，以高科技推動中國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，從而推動社會經(jīng)濟的發(fā)展，繼而用雄厚的資金涵養(yǎng)人才，實現(xiàn)“科技—生產(chǎn)力—經(jīng)濟—人才”的良性循環(huán)，從而實現(xiàn)中國的工業(yè)強國夢。