程鐵 徐寶偉

摘 要： 隨著科學(xué)理念的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)更加合理的說(shuō)法是“機(jī)械制造柔性自動(dòng)化技術(shù)”，其核心內(nèi)容為數(shù)字控制技術(shù)。本文對(duì)發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)展開(kāi)分析，提出基于PLC可編程邏輯控制系統(tǒng)的機(jī)械功能調(diào)用模式、思考全新模式等機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的具體應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞： 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù);機(jī)械制造業(yè);PLC可編程邏輯控制系統(tǒng);數(shù)字控制

【中圖分類(lèi)號(hào)】F407 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.25.169

引言：機(jī)械制造業(yè)涉及的內(nèi)容多種多樣，如動(dòng)力機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、化工機(jī)械、紡織機(jī)械、機(jī)床工具及設(shè)備、儀器儀表等?？傮w來(lái)說(shuō)，機(jī)械制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展提供幾乎全部的技術(shù)裝備。在信息時(shí)代，成功建設(shè)并不斷提升機(jī)械制造業(yè)的自動(dòng)化水平，在大方向上彰顯國(guó)家實(shí)力;在小范圍內(nèi)能夠改善國(guó)民生活質(zhì)量。

1 機(jī)械柔性自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

在千禧年前后，我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)力獲得整體提升的根源在于，機(jī)械制造業(yè)完成了具有里程碑意義的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，即專(zhuān)用生產(chǎn)作業(yè)機(jī)床得到普及，與帶式傳送機(jī)或其他傳送帶設(shè)備相結(jié)合，構(gòu)成了“生產(chǎn)-運(yùn)輸”自動(dòng)化（嚴(yán)格意義上屬于“半自動(dòng)化”）體系，使得各行各業(yè)的生產(chǎn)效率得到了極大地提升。此后，機(jī)床設(shè)備進(jìn)一步發(fā)展，擁有多個(gè)工位的大型自動(dòng)化機(jī)床及大規(guī)模生產(chǎn)線相繼出現(xiàn)，使得我國(guó)機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入了發(fā)展新紀(jì)元。在這一時(shí)期，機(jī)械加工全部或大部分完成了“自動(dòng)化”的建設(shè)，但采用何種工藝、規(guī)劃何種加工任務(wù)、加工具體尺寸的設(shè)計(jì)等無(wú)法借助計(jì)算機(jī)等設(shè)備（彼時(shí)的“智能”尚處于概念提出階段，并未實(shí)際轉(zhuǎn)化成可用技術(shù)）自行調(diào)整，全部需要人工預(yù)先設(shè)定或調(diào)試。一旦初期設(shè)置完成，進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的生產(chǎn)階段，所有參數(shù)（包括生產(chǎn)計(jì)劃）均無(wú)法修改?；诖?，此種自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)被稱(chēng)為“機(jī)械剛性自動(dòng)化技術(shù)”，“無(wú)法變通”是其最大的劣勢(shì)[1]。

進(jìn)入2010年之后，“智能”、“數(shù)字化”技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展。與此同時(shí)，信號(hào)傳輸更加靈活，穩(wěn)定性也有所保證，故在“機(jī)械剛性自動(dòng)化技術(shù)”的基礎(chǔ)上，完成機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步升級(jí)，依托于數(shù)字控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“機(jī)械柔性自動(dòng)化技術(shù)”的全面應(yīng)用，能夠使機(jī)械制造業(yè)迎來(lái)“第二春”。此種“柔性”更加符合當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)機(jī)械制造業(yè)提出的新型要求，對(duì)于產(chǎn)品更新，還是優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程、提升產(chǎn)品質(zhì)量，縮短制造周期和交貨期，大幅度降低成本，均具有積極意義。

2 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用思路

2.1 基于PLC可編程邏輯控制系統(tǒng)的機(jī)械功能調(diào)用模式

在“機(jī)械剛性自動(dòng)化技術(shù)”得到廣泛應(yīng)用的年代，機(jī)械制造生產(chǎn)線的自動(dòng)化原理在本質(zhì)上與“柔性自動(dòng)化”并無(wú)區(qū)別。核心控制端的主要設(shè)備同樣是計(jì)算機(jī)。但區(qū)別在于“控制”的思路以及“實(shí)現(xiàn)方式”。比如，傳統(tǒng)的機(jī)械制造生產(chǎn)線中，計(jì)算機(jī)控制程序算法往往是“長(zhǎng)篇大論”，多如牛毛的程序功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程及其復(fù)雜，完成任何參數(shù)設(shè)定、方案調(diào)整，均需要對(duì)程序整體進(jìn)行“推倒重來(lái)”。故在機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)參數(shù)錯(cuò)誤或是現(xiàn)實(shí)情況與既定方案發(fā)生沖突，則“調(diào)整”意味著“成本提升”。此外，對(duì)大型機(jī)械設(shè)備的控制方式較為單一，如果頻繁更改或修復(fù)程序，很可能導(dǎo)致控制質(zhì)量及效率大幅度下降，嚴(yán)重時(shí)容易引發(fā)安全生產(chǎn)事故。

時(shí)至今日，“機(jī)械柔性自動(dòng)化技術(shù)”得到了廣泛應(yīng)用，長(zhǎng)期困擾機(jī)械制造業(yè)的頑疾之一——控制功能更改問(wèn)題得到了完善地解決。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，程序算法控制整體過(guò)程并未出現(xiàn)較大幅度的改變，但機(jī)械制造生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)有關(guān)功能、參數(shù)調(diào)整的思路實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)造性的突破，及運(yùn)用PLC可編程邏輯控制系統(tǒng)，將多種功能預(yù)先設(shè)定，存儲(chǔ)在一個(gè)個(gè)特定的“功能模塊”中。此類(lèi)PLC功能模塊均屬于“可有可無(wú)”狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，模塊集中存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)功能區(qū)中“待命”，不會(huì)對(duì)程序造成干擾;當(dāng)需要執(zhí)行特定功能時(shí)，控制端主程序的算法中預(yù)先設(shè)置了“功能調(diào)用接口”，輸入簡(jiǎn)短卻清晰的控制指令后，相應(yīng)的PLC功能模塊會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)被“調(diào)集”，進(jìn)而運(yùn)行其中的功能程序，從而完成“調(diào)整”或“更改”。

2.2 以下一代互聯(lián)網(wǎng)——物聯(lián)網(wǎng)為核心，打造集成化機(jī)械制造體系

“特定功能在特殊時(shí)間段的針對(duì)性調(diào)用”模式，解決了機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化從“剛性”向“柔性”轉(zhuǎn)化的根本性問(wèn)題，為后續(xù)大規(guī)模集成化發(fā)展鋪平了道路。在此基礎(chǔ)上，以下一代互聯(lián)網(wǎng)——物聯(lián)網(wǎng)為核心，打造大規(guī)模集成化的機(jī)械制造體系，從而使人類(lèi)社會(huì)文明進(jìn)入歷史新紀(jì)元?！盎ヂ?lián)網(wǎng)”的主要對(duì)象是人，即實(shí)現(xiàn)“人與人”之間的無(wú)障礙連接，完成人類(lèi)信息的交流;“物聯(lián)網(wǎng)”的對(duì)象可以是“天地萬(wàn)物”，在“人與人”交互的基礎(chǔ)上，完成“人與物”、“物與物”之間的信息交換。機(jī)械柔性自動(dòng)化技術(shù)在此過(guò)程中將會(huì)扮演不可或缺的重要角色。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)性的梳理以及對(duì)機(jī)械制造行業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行全面整合后，將會(huì)形成產(chǎn)品研發(fā)、材料界定、加工制造、全面管理、質(zhì)量核驗(yàn)、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)于一體的大集群社會(huì)生態(tài)。如一臺(tái)設(shè)備打磨機(jī)，重點(diǎn)在于芯片研發(fā)、材料組裝、程序輸入、自動(dòng)化生產(chǎn)及運(yùn)營(yíng)。在此過(guò)程內(nèi)，沒(méi)有任何人工與之直接接觸，但人工的影響卻無(wú)處不在[2]。

2.3 思考全新模式、創(chuàng)立全新功能、擴(kuò)大機(jī)械制造自動(dòng)化作業(yè)范圍

機(jī)械柔性自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到了重視。德國(guó)政府提出的“工業(yè)4.0”概念，旨在全面提升工業(yè)領(lǐng)域的智能化水平，核心目的在于提升資源利用率，依托物聯(lián)網(wǎng)整合全球范圍內(nèi)的商業(yè)合作伙伴以及廣大潛在客戶(hù)。我國(guó)與德國(guó)的合作已經(jīng)進(jìn)入深度探索階段，《中德合作行動(dòng)綱要》中提出的“工業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化”已經(jīng)明確了工業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向?；诖耍瑱C(jī)械柔性自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)時(shí)，不可滿(mǎn)足于現(xiàn)狀，而是思考全新模式、創(chuàng)立全新功能、擴(kuò)大機(jī)械制造業(yè)柔性自動(dòng)化的作業(yè)范圍。但此處存在一個(gè)誤區(qū)，即“機(jī)械制造對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懢烤惯_(dá)到何種程度”，換言之，生活中的那些物品屬于“機(jī)械制造”的范疇？在現(xiàn)代社會(huì)，任何專(zhuān)家、學(xué)者均無(wú)法給出明確的答案，原因在于：在物聯(lián)網(wǎng)的框架下，機(jī)械柔性自動(dòng)化技術(shù)與其他技術(shù)的邊界十分模糊，行業(yè)之間的壁壘大有“被打破”的趨勢(shì)。因此，擴(kuò)大機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化的作業(yè)范圍，深度思想在于改變傳統(tǒng)理念，積極探索數(shù)控技術(shù)的適用范圍。

結(jié)語(yǔ)：在21世紀(jì)初期，專(zhuān)用機(jī)床與傳送帶相結(jié)合的生產(chǎn)模式，構(gòu)成了機(jī)械制造業(yè)的初步機(jī)械自動(dòng)化模式——?jiǎng)傂宰詣?dòng)化產(chǎn)業(yè)。此后，大型多工位自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線相繼出現(xiàn)，完成了“設(shè)置人工化、操作自動(dòng)化”建設(shè)。時(shí)至今日，基于數(shù)控技術(shù)的柔性自動(dòng)化機(jī)械生產(chǎn)模式將會(huì)更好地帶動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓為俊.淺談數(shù)控技術(shù)在自動(dòng)化車(chē)輛機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用[J].汽車(chē)與駕駛維修（維修版），2017，（10）：129.

[2] 李亞輝，譚峰強(qiáng).淺談機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展的認(rèn)識(shí)[J].區(qū)域治理，2017，（39）：53.