淺論機械自動化的發展方向

李存利

摘要：本文針對我國機械自動化的產生、發展與應用現狀，針對物資供輸生產自動化、自動化、設備裝配自動化等方面對機械自動化技術應用進行了探討，指出其不斷向高度集成化、智能化發展的前景。

1.機械自動化產生及定義

在1971年日本的《機械設計》雜志副刊上刊登了機電一體化這一名詞，隨著機電一體化的發展而被廣泛的應用。美國機械工程師協會于1984年為現代機械下了如下定義：“由計算機信息網絡協調與控制的，用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和（或）機電部件相互聯系的系統”。20世紀90年代國際機器與機構理論聯合會，給出了這樣的定義，機電一體化是精密機械工程、電子控制和系統思想在產品設計、制造過程中的協同結合。

2.機械自動化在生產制造中的應用現狀

機械自動化技術實現機械自動化的理論基礎是控制理論。控制理論是解決當今具有挑戰性的社會生產與科技研究問題發揮了重要作用，是實現自動化控制的理論基礎，其發展及應用將徹底改變人類傳統生產、生存、生活和管理模式。機械自動化生產應用主要體現在以下方面。

2.1.生產自動化自動化的機械制造加工系統，可以自動持續進行重復工序的循環，同時還可以自動裝卸機械組件。

2.2.信息自動化包括計算機輔助設計、輔助制造以及產品數據庫系統管理等。計算機輔助設計是指通過計算機的圖形設計軟件及設備，輔助工程師進行機械部件及構造的設計工作；產品數據庫系統管理是對計算機設計、生產制造過程中出現的數據信息進行系統化管理。

2.3.設備裝配自動化設備裝配自動化是將特定規格、形狀的機械零配件按照設計預定的技術要求，通過搬運、組裝、調試、試驗、驗收等步驟，自動組裝為一套能夠進行生產制造的工藝流水線。

2.4.物資供輸自動化物資供輸自動化管理可將機械制造系統中所需的各種原材料或成品輸送到預定的相應位置。

2.5.檢測自動化隨著現代科學技術水平的不斷發展和提高，各種新型材料和部件以及有特殊功能要求的新型復雜加工設備不斷被應用到機械制造業中，使產品的檢測技術和工作難度也不斷增大，自動化檢測技術必然被引入到機械制造中，現在應用相對較多的技術主要包括基于時序、電流信號、人工神經網絡對刀具、組件磨損狀態的識別檢測以及多判斷系統的智能設備診斷技術等。

3.機械自動化的優點和效益

隨著機械自動化技術的快速發展，機械自動化產品有逐步取代傳統機電產品趨勢。與傳統機電產品相比，機械自動化產品具有高的功能水平和附加值，它將給開發生產者和用戶帶來社會和經濟效益。

3.1.改善勞動條件，有利于自動化生產

機械自動化產品自動化程度高，是知識密集型和技術密集型產品，是將人們從繁重的體力勞動中解放出來的重要途徑，可以加速工廠自動化、辦公自動化、農業自動化、交通自動化甚至是家庭自動化，從而可促進我國四個現代化的實現。

3.2.生產能力和工作質量的提升

機械自動化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動化控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和較高的產品合格率。同時，由于機械自動化產品實現了工作自動化，所以生產力大大提高。此外，由于機械自動化工作方式具有可通過調整軟件來適應需求的良好柔性，特別適合于多品種、小批量產品的生產，是縮短產品開發周期、加速更新換代的重要途徑。

3.3.使用安全性和可靠性提高

機械自動化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身與設備事故，顯著提高設備的使用安全性。機械自動化產品由于采用電子元器件，減少了機械產品中的可動構件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性，故障率降低，壽命得到了延長。

3.4.節約能源，減少耗材

節約能源是國家的戰略目標，也是用戶十分關心的問題。機械自動化產品通過采用低能耗驅動機構，最佳的調節控制，以提高設備的能源利用率，可達到明顯的節能效果。由于多種學科的交叉融合，機械自動化系統的許多功能一方面從機械系統轉移到微電子、計算機系統，另一方面從硬件系統轉移到軟件系統，從而使得機械自動化產品系統朝著輕小型方向發展，減少了材料消耗。

4.機械自動化的發展方向

近30多年我國研究機構及一些大中型企業雖對機械自動化發展方向這方面進行了大量研究，對這一技術的發展及應用做了大量工作，并取得了一定的成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。機械自動化在技術、工程系統方面已有很大的發展，但基礎理論方面尚在發展中，還很不完備。今后的發展方向有如下幾個方面。

4.1_機電一體化

機電一體化就是機械自動化的發展和延伸，傳統的機械產品只有向機電一體化方向發展，才是機械工業發展的唯一出路。

4.2.具有復合功能，適用面廣

機械自動化產品跳出了機電產品單技術、單功能的限制，具有復合功能和復合技術，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機械自動化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調整等功能。

4.3.智能化

智能化是21世紀機械自動化技術發展的一個重要發展方向。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上吸收人工智能。

5.總結

機械自動化在設計和制造上具有多功能、高質量、高可靠性，低能耗的意義，所以機械的設計、制造都是圍繞著機械自動化來進行的。機械自動化技術所面臨的共性關健技術是傳感檢測技術、信息處理技術、伺服驅動技術、自動化控制技術、接口技術、精密機械技術及系統總體技術等。所以說，機械自動化系統就是機電一體化系統。

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