張 瑤

（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000）

機(jī)械自動(dòng)化對(duì)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要價(jià)值，在實(shí)際制造生產(chǎn)過程中，通過集成化應(yīng)用、智能化應(yīng)用、數(shù)控化應(yīng)用、虛擬化應(yīng)用以及柔性化應(yīng)用，提高機(jī)械制造整體水平。在機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)實(shí)踐中，基于制造產(chǎn)業(yè)的實(shí)際需求，完善和優(yōu)化制造流程和模式，對(duì)機(jī)械設(shè)備以及控制系統(tǒng)進(jìn)行兼容和協(xié)調(diào)，增強(qiáng)制造控制能力。

1 機(jī)械自動(dòng)化在機(jī)械制造中的應(yīng)用

1.1 集成化應(yīng)用

機(jī)械化大生產(chǎn)讓整個(gè)社會(huì)的生產(chǎn)效率顯著提升，隨著計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械自動(dòng)化逐漸成為機(jī)械制造領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)。機(jī)械自動(dòng)化讓機(jī)械制造過程最大程度脫離對(duì)人工操作的依賴，這樣有利于制造企業(yè)降低人工成本。機(jī)械制造過程中，由于機(jī)械設(shè)備規(guī)模、類型等都明顯增加，機(jī)械設(shè)備控制難度大。機(jī)械自動(dòng)化可以通過集成化方式，對(duì)整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)予以綜合控制。機(jī)械制造過程中，依賴各種機(jī)械設(shè)備完成不同的生產(chǎn)流程和內(nèi)容，每個(gè)生產(chǎn)設(shè)備都有獨(dú)立的功能模塊，這些模塊既保持獨(dú)立運(yùn)行關(guān)系，又相互關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)，促使整個(gè)機(jī)械作業(yè)有序完成[1]。根據(jù)集成化應(yīng)用技術(shù)，對(duì)機(jī)械設(shè)備以及相應(yīng)模塊進(jìn)行掌控。機(jī)械制造中的機(jī)械設(shè)備屬于半自動(dòng)控制系統(tǒng)，也就是既具備自動(dòng)化特征，又不能完全脫離人工控制。機(jī)械自動(dòng)化以機(jī)械設(shè)備為核心，突出功能模塊的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立一個(gè)高度統(tǒng)一的控制模式。

在該集成模式下，所有處于制造流程中的機(jī)械設(shè)備，都被納入到該框架體系之內(nèi)，受到統(tǒng)一的控制和管理。集成化自動(dòng)控制，利用設(shè)備兼容端口將設(shè)備予以關(guān)聯(lián)。集成化過程中，要求設(shè)備具備較強(qiáng)兼容性，這也是自動(dòng)化控制實(shí)施的重要保障。制造企業(yè)在設(shè)備采購時(shí)，需要考慮到上述因素，選擇統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的設(shè)備類型，可以減少在自動(dòng)化集成應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)的問題。集成化的機(jī)械設(shè)備利用終端控制系統(tǒng)發(fā)布指令，該指令會(huì)同步到達(dá)所有的設(shè)備。雖然每個(gè)機(jī)械設(shè)備所處的制造流程不同，承擔(dān)的制造任務(wù)不一，但作為一個(gè)集成體系中的不同組成，每個(gè)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行情況都會(huì)對(duì)該體系中的其他設(shè)備產(chǎn)生影響。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)所要做的，就是基于該集成模式加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)[2]。當(dāng)某個(gè)機(jī)械作業(yè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，如生產(chǎn)加工制造中，上料環(huán)節(jié)的設(shè)備出現(xiàn)阻滯，原料沒有按照既定要求完成切割。在自動(dòng)化控制中，集成系統(tǒng)中的模塊接收到這一信息后，會(huì)向總控制終端發(fā)出反饋，而主控制終端依靠自動(dòng)化集成系統(tǒng)，完成各個(gè)子系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備的指令控制，讓其他設(shè)備根據(jù)該情況自動(dòng)調(diào)整作業(yè)狀態(tài)，保證整個(gè)機(jī)械生產(chǎn)過程的有序和同步。

1.2 智能化應(yīng)用

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在智能設(shè)備中的應(yīng)用，為機(jī)械制造發(fā)展擴(kuò)展了空間。智能化是基于信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)不依賴人工控制完成機(jī)械作業(yè)的模式。智能化開啟了機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)新篇章，讓機(jī)械制造更加高效、靈活。智能化應(yīng)用中，機(jī)械設(shè)備在數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的模塊體系下，可以模擬人類思維的分析和判斷模式，對(duì)機(jī)械作業(yè)過程予以全面掌握[3]。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)讓整個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)都處于計(jì)算機(jī)控制下，而且在程序指令編輯、調(diào)用過程中，只需要按照智能模型的計(jì)算、分析和決策，就可以完成從指令編輯到最終執(zhí)行的整個(gè)過程。智能化顯著提高了機(jī)械自動(dòng)化制造的整體水平，讓生產(chǎn)過程更具“智慧”特征。

機(jī)械自動(dòng)化的智能應(yīng)用，目前主要體現(xiàn)在智能機(jī)器人這個(gè)領(lǐng)域。在海港等大型機(jī)械設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)所，智能機(jī)器人基于自動(dòng)化、智能化的控制模式，對(duì)作業(yè)內(nèi)容、流程予以掌握。在生產(chǎn)作業(yè)過程中，根據(jù)實(shí)際情況完成指令發(fā)布和執(zhí)行，改變了傳統(tǒng)自動(dòng)化制造中的控制模式限制[4]，如智能機(jī)器人可以識(shí)別原料、半成品等的位置、數(shù)量、類型等，從而根據(jù)調(diào)取的數(shù)據(jù)庫信息，完成分析和決策，也就是基于一種智能化的“思考”模式，確定下一步應(yīng)當(dāng)執(zhí)行何種操作，并且隨時(shí)根據(jù)這樣的分析和決策動(dòng)態(tài)，將一系列生產(chǎn)制造行為關(guān)聯(lián)起來，形成一個(gè)整體的系統(tǒng)運(yùn)行模式。

1.3 數(shù)控化應(yīng)用

機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用，最早在數(shù)控領(lǐng)域取得較好成效。數(shù)控化的應(yīng)用，主要以生產(chǎn)制造企業(yè)的數(shù)控機(jī)床等為基礎(chǔ)，在自動(dòng)化控制模式下，讓機(jī)床完成指定的作業(yè)任務(wù)。最初的機(jī)床需要計(jì)算機(jī)設(shè)備接入，通過計(jì)算機(jī)來控制機(jī)床運(yùn)行[5]。在數(shù)控模式下，控制過程從硬件方式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字方式，可以僅由計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)完成指令編輯和傳輸，讓機(jī)械制造控制過程更加高效和穩(wěn)定。數(shù)控技術(shù)實(shí)施中，以自動(dòng)化為核心的機(jī)床，可以根據(jù)接收到的信號(hào)來進(jìn)行程序編輯和執(zhí)行。數(shù)控機(jī)床的控制模塊，同時(shí)具備了編輯、調(diào)用、接收、傳輸?shù)裙δ?，而?shù)控機(jī)床本身具備的自動(dòng)化系統(tǒng)，讓這些功能模塊相互兼容和協(xié)同運(yùn)行，確保了機(jī)械制造生產(chǎn)的有序運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.4 虛擬化應(yīng)用

虛擬化的機(jī)械制造過程，是自動(dòng)化應(yīng)用對(duì)象和環(huán)境的一個(gè)重大突破。傳統(tǒng)的機(jī)械制造過程中，一個(gè)較大的困境，就是一旦作業(yè)流程和生產(chǎn)線設(shè)計(jì)有誤，則會(huì)造成較大的損失。很多時(shí)候，由于機(jī)械設(shè)計(jì)方面的缺陷，在真正的生產(chǎn)作業(yè)前是無法被及時(shí)、有效發(fā)現(xiàn)的，一旦生產(chǎn)線落地，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問題，企業(yè)投入的制造成本無法轉(zhuǎn)化為利潤(rùn)，企業(yè)不得不重新改造或者更換生產(chǎn)線，這對(duì)于企業(yè)來說影響重大。機(jī)械自動(dòng)化可以為機(jī)械制造提供虛擬制造環(huán)境，自動(dòng)化、信息化等技術(shù)的有效整合，可以在企業(yè)投入生產(chǎn)線之前，按照制造任務(wù)目標(biāo)、流程和內(nèi)容等，對(duì)生產(chǎn)作業(yè)細(xì)節(jié)進(jìn)行虛擬化設(shè)計(jì)和制造。通過將真實(shí)的生產(chǎn)加工作業(yè)過程，用信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)程序予以模擬，建立一個(gè)仿真模型[6]。該模型設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)與真實(shí)生產(chǎn)作業(yè)相符的虛擬作業(yè)界面。機(jī)械制造設(shè)計(jì)人員，可以通過虛擬環(huán)境展示的作業(yè)過程，判斷該設(shè)計(jì)是否合理，哪個(gè)環(huán)節(jié)存在缺陷等，從而及時(shí)予以糾正和優(yōu)化，避免在真實(shí)制造過程中出現(xiàn)問題、造成損失。

1.5 柔性化應(yīng)用

隨著科技發(fā)展速度的加快，很多制造產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品更新?lián)Q代都非?？欤@就給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來挑戰(zhàn)。制造企業(yè)的生產(chǎn)投入往往較大，尤其是一些規(guī)模性的生產(chǎn)作業(yè)中，企業(yè)購置的設(shè)備數(shù)量較多，這些設(shè)備應(yīng)變性不足時(shí)，當(dāng)產(chǎn)品必須更新?lián)Q代時(shí)，企業(yè)如果要跟隨時(shí)代進(jìn)步，就必須重置設(shè)備，這對(duì)于很多企業(yè)而言，都是難以承受的成本壓力，但如果不能及時(shí)換代，則產(chǎn)品將會(huì)失去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。這種兩難的境地，讓很多制造企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中被淘汰。機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展，促使制造過程向著柔性化改進(jìn)。柔性自動(dòng)化技術(shù)，是從機(jī)械設(shè)備和控制方式上綜合著手，改變既有的機(jī)械功能模塊，讓機(jī)械設(shè)備能夠適應(yīng)產(chǎn)品制造參數(shù)等方面的調(diào)整。在柔性機(jī)械化作業(yè)模式下，企業(yè)能夠按照市場(chǎng)需求以及產(chǎn)品更新?lián)Q代情況，在不淘汰和更換機(jī)械設(shè)備的前提下，只需要利用柔性技術(shù)，對(duì)設(shè)備予以重新改進(jìn)和升級(jí)[7]。設(shè)備硬件為基礎(chǔ)，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的單元重新分解、組合，基于柔性模塊的獨(dú)立單元，實(shí)現(xiàn)新的制造模式。柔性化的應(yīng)用，讓制造過程和設(shè)備重新匹配，通過靈活的參數(shù)設(shè)置、程序編輯和模塊單元分組等，讓制造設(shè)備具備了新的功能，可以適應(yīng)新的產(chǎn)品生產(chǎn)加工任務(wù)。柔性化讓機(jī)械制造功能最大程度予以擴(kuò)展，為機(jī)械制造企業(yè)增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提供了助力。

2 機(jī)械自動(dòng)化在機(jī)械制造中的發(fā)展前景

機(jī)械制造領(lǐng)域要向著綠色化、環(huán)?；l(fā)展，這符合國家提出的可持續(xù)發(fā)展方針。綠色環(huán)保的理念與自動(dòng)化制造技術(shù)的結(jié)合，要積極發(fā)展自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，利用自動(dòng)化建模、智能控制等方式，建立一個(gè)高效節(jié)約的制造流程，并將新工藝與生產(chǎn)加工流程緊密結(jié)合。如在生產(chǎn)制造過程中，可以自動(dòng)化控制原料的使用。對(duì)邊角料重新識(shí)別，將符合其他作業(yè)需求的邊角料通過生產(chǎn)線進(jìn)行轉(zhuǎn)移，避免材料浪費(fèi)。另外，在機(jī)械化生產(chǎn)中，大規(guī)模生產(chǎn)的自動(dòng)化控制，可以從能耗角度實(shí)現(xiàn)節(jié)約。對(duì)于可以同步完成的流程，按照機(jī)械制造設(shè)計(jì)予以優(yōu)化，在相同耗能的情況下完成更多的制造任務(wù)[8]。綠色制造模式，還能夠基于環(huán)保思路打造一個(gè)閉合環(huán)路，該環(huán)路中所有的資源予以重新整合，可以通過制造生產(chǎn)末端的處理，使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到報(bào)廢，都在閉環(huán)內(nèi)完成，從而消除對(duì)環(huán)境的污染。綠色制造技術(shù)中，通過機(jī)械自動(dòng)化性能的改良和優(yōu)化，每個(gè)環(huán)節(jié)的資源都可以進(jìn)行二次開發(fā)和利用，最大程度降低廢料量，在實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約的同時(shí)，讓制造企業(yè)可以建立綠色環(huán)保循環(huán)模式，通過在自動(dòng)化控制中設(shè)置相關(guān)參數(shù)，以便達(dá)到綜合開發(fā)、利用和回收的綠色制造體系。

3 結(jié) 語

機(jī)械自動(dòng)化在機(jī)械制造方面作用顯著，在技術(shù)成熟與開發(fā)過程中，以制造生產(chǎn)為目標(biāo)，建立高效的控制和實(shí)踐模式，為企業(yè)增產(chǎn)增效提供助力。文章對(duì)機(jī)械自動(dòng)化的具體應(yīng)用予以分析，并對(duì)自動(dòng)化發(fā)展前景進(jìn)行探索，旨在為現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域提供借鑒和參考，讓企業(yè)始終注重機(jī)械制造技術(shù)的利用和升級(jí)，拉近與國際制造水平的距離。