自動化技術在機械工程中的應用研究

魏建峰 郭贊

摘 要：目前，我國的綜合國力在不斷加強，機械自動化技術是現代工業發展中非常重要的控制技術，其在一定程度上加快人類前進的步伐。在機械工程中，越來越多的企業開始應用自動化技術，在各個領域的應用也越來越普遍。通過科學、合理的使用自動化技術，不但可以提高企業的生產能力，還能節約一定的生產成本。

關鍵詞：機械工程；自動化技術；發展

隨著社會的不斷發展與進步，自動化技術在機械工業生產活動中發揮出了積極的影響價值，科技水平的進步使得機械工程自動化技術水平進一步提高，有效推動了工業各項生產活動的發展。機械工程自動化技術也因此獲得廣泛的應用，從而有效提升了在生產活動中的工作效率，為經濟效益的提升帶來了積極影響。但是在機械工程自動化技術的發展過程中，面臨設計水平沒有得到及時更新，缺乏相關的技術人才，自動化技術的應用范圍存在局限性等一系列問題，對于存在的問題尋求積極的解決對策，也是當前機械工程自動化技術發展的主要趨勢。

1 機械工程中自動化技術的應用分析

1.1 集成自動化技術的應用

在機械制造工程中，集成自動化技術主要是將制造生產過程中的相關技術和生產信息進行高效的集成，以實現對機械制造全過程的有效控制與優化，最終實現集成能力的不斷增強。目前，集成自動化技術已廣泛應用于機械制造工程的設計、評估、生產和銷售信息等環節，對各類技術、原材料及物流等信息實施集成。在機械制造業中，計算機集成制造系統（CIMS）應用最為廣泛，得到了機械制造業的普遍認可。它集成了產品生產過程中多種技術與相關生產信息，以系統工程理論為基礎，結合計算機網絡與數據庫系統，精簡了產品生產流水線，建立了標準流程，擴大了機械生產，降低了資源浪費，是目前相對成熟的集成制造系統。而在未來的發展中，隨著制造業的數字化、網絡化和智能化，為計算機集成系統營造了一個良好的應用環境，也必將促使其不斷發展，最終形成一套集質量工程、數據庫信息、產品設計制造、管理決策等整個生產信息的復雜集成制造系統。

1.2 智能自動化技術的應用

智能自動化技術在機械工程中的應用，是指把人工智能技術和產品生產制造控制流程融于一體，用人工智能系統來取代人類專家在制造過程中的控制操作，解決生產過程中復雜的決策問題，并實時動態監督整個制造生產過程，及時發現存在的問題并予以實時解決，從而提高自動化機械制造系統水平和實用性。目前，智能制造系統結構的主要類型有：以提高制造系統智能為目標，智能機器人、智能體等為手段的智能制造系統；通過互聯網把企業的建模、加工、測量、機器人的操作一體化的智能制造系統。

1.3 柔性自動化技術的應用

柔性自動化技術主要是指在對市場需求仔細調研分析的基礎上，根據市場及客戶反饋信息，對產品結構或類型做出調整優化，細分產品市場，滿足不同階梯市場的需求。當前，由于機械制造技術及市場需求千變萬化，這就要求機械制造企業能根據市場需求的變化，及時作出相應的決策，根據市場需求調整制造產品，從而最大限度滿足客戶需求。但由于傳統的機械制造業自身調節能力較弱，而將柔性自動化技術應用于機械制造業，就很好地解決了這一問題，其可大大提高制造企業對市場的適應能力，加速產品更新，保證制造產品的市場占有率、覆蓋率。同時，應用柔性自動化技術，還能提高產品的質量，縮短制造周期和交貨期，大幅度降低企業生產成本。因而，柔性自動化技術也成為了各國機械制造業發展的重要趨勢。

目前，在柔性自動化技術的諸多領域中，如：柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統（FMS）、計算機輔助設計/計算機輔助制造（CAD/CAM）、計算機輔助工藝設計（CAPP）、管理信息系統（MIS）等，工業發達國家已取得了很大的發展，但我國在這些方面仍滯后于發達國家。因此，在未來的機械制造柔性自動化技術應用的基礎上，我國要切實做好“掌握柔性自動化裝備的設計方法和制造技術”，以及“提高自主開發能力”這兩個方面的工作，完成FMC、P-FMS（準柔性制造系統）、FMS這三個層次的典型柔性加工設備的開發，以不斷提高制造系統的穩定生產水平，為今后制造業綜合自動化的發展奠定基礎。

1.4 虛擬制造技術的應用

虛擬制造技術是指利用信息技術、仿真技術、計算機技術等對現實制造過程中人、物、信息及產品設計、工藝規劃、加工制造等生產過程進行全面的仿真，以發現制造中可能出現的故障與問題，預測、檢測、評價產品性能和產品的可制造性等，達到機械產品制造成功的目的，最終實現降低成本、縮短產品開發周期的目的。

目前，虛擬制造技術在機械制造中的應用分為：虛擬企業、虛擬產品設計、虛擬產品制造以及虛擬生產過程。如，在飛機、汽車的外形設計中，其形狀是否符合空氣動力學原理、運動過程的阻力、其內部結構布局的合理性等，在復雜管道系統設計中，就可采用虛擬制造技術，設計者可“進入其中”進行管道布置，并可檢查其可行性，這樣就可盡早發現設計中存在的問題，從而優化產品設計，提高設計效率。又如，在產品的制造中，可應用計算機仿真技術，對零件的加工方法、工序順序、工裝的選用、工藝參數的選用，加工工藝性、裝配公益性、配合件之間的配合性、運行物件的運動型等均可建模仿真，從而提前發現加工缺陷和裝配時可能會出現的問題，優化制造過程，提高加工效率。

2 自動化技術應用于機械工程中須注意的問題

2.1 在應用自動化技術的進程中，應同時發展行配套控制系統及機械自動化元件等。另外，還要確保各種傳感器、編程控制器、控制系統、系統及計算機軟件和微處理機等方面技術的不斷發展。

2.2 自動化技術在機械制造應用過程中，計算機集成制造系統、智能制造系統、柔性制造系統等等容易受到系統質量、結構、剛性等方面要求的影響，因此應對其及時進行更新，以確保各自動化系統的制造效果。

2.3 由于我國機械制造業自動化技術的應用還處于初級階段，對復合產品的加工尚未具備相應的技術，因此，在產品制造過程中應合理使用自動化技術。如，在大批量的鑄造、鍛造、焊接、沖壓、熱處理以及裝配等生產過程中，可采用自動單機或自動線等，以實現生產過程的自動化。

3 結束語

總而言之，機械制造工程自動化是企業不斷追求的目標，也是我國機械制造行業的發展目標。機械制造工程實現集成化、智能化、虛擬化自動化技術，定能大幅降低原料成本及提高生產效率，實現資源的最優化配置。在未來的發展中，要更好地發揮自動化技術應用于機械制造工程的作用，還需不斷優化整合機械自動化的管理、經營和技術等，在學習和借鑒國外先進的自動化技術的同時，自主研發具有我國特色和具有知識產權的機械自動化技術，從而不斷提高我國機械制造的自動化技術能力，促使我國機械制造自動化水平與國際接軌，增強我國機械制造行業的國際競爭力。

參考文獻

[1]徐文彬.對機械工程自動化技術有關問題的探討[J].中國科技博覽，2013（3）.

[2]何永恒.淺析自動化技術在機械工程中的應用[J].機電信息，2012（12）.

[3]邵杰，張勇.自動化技術在工程機械使用中的應用效用探討[J].中國石油和化工標準與質量，2011（09）.

[4]那超.淺談機械工程及自動化的發展前景[J].山西焦煤科技，2016（S1）：179-180.

[5]郭興改.機械工程設計及其自動化發展趨勢探討[J].科技展望，2015，25（15）：41+43.