葫蘆島市第一中等職業(yè)技術(shù)專業(yè)學(xué)校 許卓

現(xiàn)階段信息技術(shù)在我國(guó)各領(lǐng)域行業(yè)得到廣泛普及與推廣，機(jī)械工程領(lǐng)域得益于信息技術(shù)應(yīng)用迎來創(chuàng)新契機(jī)。作為我國(guó)工業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)所在，機(jī)械加工的體系呈現(xiàn)出趨于完善的態(tài)勢(shì)，但是在工業(yè)行業(yè)迅猛發(fā)展的背景下，對(duì)機(jī)械加工精度、質(zhì)量提出更高要求。需借助信息技術(shù)應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化、信息化加工制造。正因此，探討信息化技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)我國(guó)機(jī)械加工制造行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展有著重要影響。

1 機(jī)械加工技術(shù)中信息化技術(shù)應(yīng)用意義與作用

1.1 意義分析

機(jī)械加工作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要組成要素之一，傳統(tǒng)生產(chǎn)加工模式的應(yīng)用以人工加工流水線配置為主，使得機(jī)械加工效率在人為因素、技術(shù)滯后的影響下始終無法得到提升[1]。且手工操作模式的應(yīng)用，對(duì)人員工藝技術(shù)要求相對(duì)較高，且機(jī)械加工效率與質(zhì)量控制水平有限，使得人工流水線模式的應(yīng)用難以滿足企業(yè)規(guī)模拓展、生產(chǎn)力提升的需求。而借助信息化技術(shù)構(gòu)建機(jī)械加工模式，可實(shí)現(xiàn)以自動(dòng)化生產(chǎn)程序來取代人工流水線，在保證機(jī)械加工效率顯著提升的同時(shí)，通過生產(chǎn)容錯(cuò)率控制來達(dá)到機(jī)械加工質(zhì)量控制優(yōu)化的目的，且企業(yè)加工成本得以縮減。另外，機(jī)械加工技術(shù)與信息化技術(shù)融合發(fā)展，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械加工流程的優(yōu)化，通過無用、多余環(huán)節(jié)的剔除來提高資源利用率，以更低成本、更高效率的方式進(jìn)行機(jī)械加工制造創(chuàng)新。

1.2 作用分析

機(jī)械加工制造涉及到多個(gè)環(huán)節(jié)與步驟，傳統(tǒng)加工模式應(yīng)用時(shí)不可避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)問題，而借助信息化技術(shù)應(yīng)用，依托于加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的改良來達(dá)到資源配置優(yōu)化的目的，且加工工序調(diào)配不再受人為操作的限制與影響，實(shí)現(xiàn)借助信息化技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜工序的有效控制，以確保企業(yè)機(jī)械加工效率顯著提升[2]。以往機(jī)械加工制造過程中，各加工工序、環(huán)節(jié)均需配置獨(dú)立檢測(cè)人員，并結(jié)合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的單獨(dú)設(shè)立來達(dá)到加工質(zhì)量把控的目的，但實(shí)際生產(chǎn)期間存在人力資源浪費(fèi)問題，且加工精度與質(zhì)量控制極易受到人為失誤的影響。而采用信息化技術(shù)進(jìn)行加工程序、環(huán)節(jié)改進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)以流水線為載體做到對(duì)工序的自檢驗(yàn)，無需以人工檢測(cè)的方式進(jìn)行加工質(zhì)量把控，進(jìn)而在加強(qiáng)機(jī)械加工精度把控水平的同時(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)械加工制造的高效化、高精度化、自動(dòng)化開展[3]。

2 機(jī)械加工技術(shù)中信息化技術(shù)實(shí)踐運(yùn)用

2.1 設(shè)計(jì)繪圖階段應(yīng)用

產(chǎn)品設(shè)計(jì)與零件圖、裝配圖繪制為機(jī)械加工的首要環(huán)節(jié)，縱觀以往機(jī)械加工模式應(yīng)用，多采用手工繪制方式進(jìn)行機(jī)械圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，而在人為因素的影響下極易出現(xiàn)圖紙意義表達(dá)不明確的問題，對(duì)后續(xù)機(jī)械加工的順暢性產(chǎn)生影響。而得益于信息化技術(shù)應(yīng)用，可有效轉(zhuǎn)變圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方式，并保證圖紙繪制的標(biāo)準(zhǔn)性、精準(zhǔn)性得到提升。借助CAD等軟件的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品圖紙繪制的簡(jiǎn)單化轉(zhuǎn)變，并有效規(guī)避人為失誤對(duì)圖紙精準(zhǔn)度造成影響。以計(jì)算機(jī)軟件為載體開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)與圖紙繪制工作，促使繪圖效率、設(shè)計(jì)靈活性得以顯著提升，設(shè)計(jì)人員可利用軟件完成對(duì)相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)計(jì)算，并在圖紙中明確標(biāo)注零件公差值[4]。相較于傳統(tǒng)圖紙繪制手段應(yīng)用，計(jì)算機(jī)繪圖存在高效、簡(jiǎn)單、誤差小等優(yōu)勢(shì)。另外，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用信息化技術(shù)，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)大型模具細(xì)節(jié)的全面體現(xiàn)，借助相關(guān)技術(shù)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品模型的三維構(gòu)建，以此為相關(guān)人員進(jìn)行模具細(xì)節(jié)的立體化展示（如圖1所示）。同時(shí)，可利用相關(guān)軟件進(jìn)行三維模型的放大、旋轉(zhuǎn)、剖面等操作，為后續(xù)機(jī)械加工打下良好基礎(chǔ)。依托于信息化技術(shù)對(duì)高精度、復(fù)雜性零配件進(jìn)行虛擬圖像構(gòu)建，并借助傳感器設(shè)備進(jìn)行零配件拆裝、旋轉(zhuǎn)等，幫助人員以三維展示的形式來明確零配件加工重點(diǎn)。此外，還可借助3D打印技術(shù)進(jìn)行零件設(shè)計(jì)的驗(yàn)證，以期通過信息技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行機(jī)械加工工序優(yōu)化[5]。

圖1 機(jī)械加工三維設(shè)計(jì)Fig.1 3D design of machining

2.2 制造加工階段應(yīng)用

信息化技術(shù)應(yīng)用有助于促進(jìn)機(jī)械加流程優(yōu)化，并保證其加工效率符合企業(yè)實(shí)際需求。同時(shí)，信息化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造加工階段，還有助于對(duì)加工成本的優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)將零件加工精準(zhǔn)度控制在預(yù)期范圍內(nèi)。依托于信息化技術(shù)應(yīng)用，可做到在機(jī)械加工階段進(jìn)行流程的一體化整合，以數(shù)控機(jī)床為載體進(jìn)行零件參數(shù)錄入，以相關(guān)指標(biāo)參數(shù)為基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的自動(dòng)化加工。隨著信息技術(shù)與機(jī)械加工技術(shù)的深度融合，促使數(shù)控機(jī)床應(yīng)用不再以切削加工為單一任務(wù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械加工不同階段的逐步覆蓋，如可借助數(shù)控機(jī)床完成材料表面處理、車削加工、鉆孔、拋光等處理。相較于以往多流程、多機(jī)床加工模式的應(yīng)用，信息化技術(shù)的融合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型機(jī)床采購成本控制。另外，信息化技術(shù)應(yīng)用可做到在機(jī)械加工期間進(jìn)行不同工序的配合，并以信息化的而方式進(jìn)行加工管理優(yōu)化。利用信息技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工工藝流程優(yōu)化，可在保證零配件加工質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下，通過減少切削刀具與人員接觸來達(dá)到安全加工的目的（如圖2所示）。

圖2 信息化機(jī)械加工流程Fig.2 Information machining process

機(jī)械加工制造流程與環(huán)節(jié)可通過信息化技術(shù)融合應(yīng)用來拓展延伸，傳統(tǒng)車床得益于信息技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)數(shù)控精度提升，并通過多機(jī)床功能的整合來促進(jìn)機(jī)械加工效率的提升，依托于信息化加工管理來保證機(jī)械加工開展符合企業(yè)創(chuàng)新升級(jí)需求。另外，機(jī)械加工得益于信息化技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)流程簡(jiǎn)化，以幫助相關(guān)人員快速上手。且以數(shù)控機(jī)床控制為主開展機(jī)械加工制造，可實(shí)現(xiàn)以更為簡(jiǎn)單、高效的加工方式進(jìn)行高精度、小批量零件的制造。

2.3 信息化質(zhì)量控制

機(jī)械加工精度、質(zhì)量控制是企業(yè)效益創(chuàng)造與現(xiàn)代化發(fā)展的基礎(chǔ)前提，同時(shí)也是體現(xiàn)企業(yè)機(jī)械加工水平的關(guān)鍵指標(biāo)。要想將機(jī)械加工質(zhì)量與精度控制在預(yù)期范圍內(nèi)，需要以機(jī)械加工誤差控制為切入點(diǎn)，明確認(rèn)知機(jī)床、夾具、刀具等硬件磨損、老化、精度偏差；相關(guān)人員素質(zhì)基礎(chǔ)，管理人員對(duì)數(shù)控機(jī)床的控制能力、操作水平；生產(chǎn)材料應(yīng)用是否合理，是否依照設(shè)計(jì)要求來控制材料性能等因素對(duì)機(jī)械加工質(zhì)量與精度的影響。在此基礎(chǔ)上借助信息技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量控制系統(tǒng)的完善構(gòu)建，以數(shù)據(jù)庫為支撐進(jìn)行機(jī)床設(shè)備的信息化管理，并幫助相關(guān)人員全面掌握機(jī)床壽命、機(jī)床保養(yǎng)頻次、刀具使用次數(shù)等信息。同時(shí)，配置專業(yè)人員進(jìn)行信息系統(tǒng)管理，于加工制造階段做到對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，避免因信息掌握不到位而影響到機(jī)械加工質(zhì)量。另外，信息技術(shù)應(yīng)用還可作用于對(duì)從業(yè)人員培訓(xùn)優(yōu)化，在培訓(xùn)教育過程中借助信息技術(shù)進(jìn)行案例演示、操作模擬等，以幫助從業(yè)人員強(qiáng)化自身能力訓(xùn)練，依托于三維建模讓從業(yè)人員全面掌握零件構(gòu)成，對(duì)機(jī)械加工機(jī)床控制工序、操作流程進(jìn)行模擬。結(jié)合信息技術(shù)構(gòu)建完善人員培訓(xùn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，具體評(píng)判內(nèi)容囊括從業(yè)人員實(shí)踐操作能力、專業(yè)知識(shí)掌握等方面，通過專業(yè)審核與檢查來促進(jìn)從業(yè)人員綜合素質(zhì)的提升。

此外，可借助信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)材料管理優(yōu)化，依托于數(shù)據(jù)庫構(gòu)建對(duì)機(jī)械加工材料參數(shù)進(jìn)行全面存儲(chǔ)管理，人員可在數(shù)據(jù)庫中檢索適合機(jī)械產(chǎn)品性能需求的原材料，在保證工藝加工流程合理的前提下，以大數(shù)據(jù)庫為載體進(jìn)行材料廠家、材料需求量、材料產(chǎn)地等信息的全面記錄。

3 機(jī)械加工車間制造過程信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

結(jié)合對(duì)機(jī)械加工制造特點(diǎn)的分析，并依據(jù)實(shí)際組織生產(chǎn)運(yùn)行需求進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的模塊化、組件化設(shè)計(jì)，以確保信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠契合機(jī)械制造過程管理的需求。同時(shí)，立足于軟件工程角度進(jìn)行制造過程信息系統(tǒng)功能的開發(fā)，進(jìn)一步提升信息系統(tǒng)與機(jī)械加工過程的契合性。在明確機(jī)械加工過程管理要點(diǎn)的前提下，以設(shè)備層、執(zhí)行層、控制層、計(jì)劃層進(jìn)行信息管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，其中以MRPⅡ、ERP系統(tǒng)構(gòu)成結(jié)構(gòu)計(jì)劃層，以車間層信息系統(tǒng)為基準(zhǔn)設(shè)置執(zhí)行層，并強(qiáng)調(diào)在加工制造期間對(duì)計(jì)劃的全面執(zhí)行，底層控制層則囊括DCS、PLC、DNC、SCADA等組成，實(shí)現(xiàn)在加工制造過程中以計(jì)劃層面為載體進(jìn)行底層裝備生產(chǎn)信息的全面反饋。

結(jié)合對(duì)機(jī)械加工制造需求的分析，進(jìn)行信息管理系統(tǒng)以下功能模塊設(shè)計(jì)：(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊。該功能模塊是機(jī)械加工技術(shù)與信息化技術(shù)融合的基礎(chǔ)所在，通過對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的全面整合、記錄為信息系統(tǒng)的高效運(yùn)行提供支撐。(2)生產(chǎn)計(jì)劃管理模塊。該模塊主要功能在于對(duì)機(jī)械加工計(jì)劃的編制，以ERP系統(tǒng)運(yùn)行情況的分析為前提，結(jié)合車間資源配置情況、加工制造問題等方面的考量來確定車間生產(chǎn)計(jì)劃。(3)工藝流程模塊。該模主要是對(duì)機(jī)械產(chǎn)品加工制造過程的全面體現(xiàn)，依托于工藝文件的生成為機(jī)械加工過程提供指導(dǎo)。同時(shí)，工藝流程模塊還涉及到對(duì)工藝資料、工藝文件的管理，通過該模塊優(yōu)化設(shè)計(jì)與建構(gòu)可促進(jìn)企業(yè)加工制造水平的提升。(4)工具庫模塊。該模塊功能主要是依據(jù)對(duì)機(jī)械加工需求的分析，進(jìn)行加工工具庫存狀態(tài)的合理調(diào)整，以確保機(jī)械加工作業(yè)的持續(xù)開展。(5)工單管理模塊（如圖3所示）。該模塊作用體現(xiàn)為對(duì)工單完成、實(shí)施狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督管理，明確掌握工單目前進(jìn)行狀態(tài)在總計(jì)劃中的百分比，并做到對(duì)工單生產(chǎn)周期的全過程跟蹤監(jiān)督。(6)車間調(diào)度管理模塊。該模塊設(shè)計(jì)作用體現(xiàn)為對(duì)生產(chǎn)關(guān)系的管理，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行車間人員、物料、設(shè)備調(diào)度的平衡。(7)質(zhì)量管理模塊。該模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)械加工制造質(zhì)量的把控，依托于產(chǎn)品追溯、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)等功能的增設(shè)，全面采集產(chǎn)品加工制造的相關(guān)資料信息，并對(duì)計(jì)劃管理等部門進(jìn)行產(chǎn)品形成過程、來源等信息的反饋。(8)終端管理。該模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)械加工制造過程進(jìn)行監(jiān)控監(jiān)督，以顯示屏為載體進(jìn)行車間加工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)化、動(dòng)態(tài)化展示，在全面采集機(jī)械加工制造信息的同時(shí)，對(duì)機(jī)械加工全過程進(jìn)行質(zhì)控監(jiān)督，并實(shí)現(xiàn)以接口進(jìn)行管理層的信息交互。

圖3 工單管理模塊設(shè)計(jì)Fig.3 Design of work order management module

4 結(jié)語

綜上所述，信息化技術(shù)合理應(yīng)用一方面可促進(jìn)機(jī)械加工效率與質(zhì)量控制得到顯著優(yōu)化，另一方面則為企業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型發(fā)展提供技術(shù)支撐。鑒于此，為進(jìn)一步提升企業(yè)機(jī)械加工制造水平，需在全面掌握機(jī)械加工實(shí)際需求與特點(diǎn)的前提下，通過加大信息化技術(shù)的融合應(yīng)用力度來促進(jìn)機(jī)械加工制造方式創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)以信息技術(shù)為支撐來提升機(jī)械加工效率，并保證機(jī)械產(chǎn)品加工精度、質(zhì)量控制符合預(yù)期要求。