機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用

魏 玲

（遼寧工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，遼寧錦州 121001）

0 引言

工程機(jī)械制造指的是對(duì)工程建筑領(lǐng)域中應(yīng)用的所有機(jī)械裝置進(jìn)行生產(chǎn)制造。廣義上的工程機(jī)械制造范圍很廣，既包括建筑中的設(shè)備制造，也包括紡織機(jī)械等其他工程領(lǐng)域的設(shè)備制造。工程機(jī)械制造為國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供技術(shù)和設(shè)備支持，是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的支柱型產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)水平直接關(guān)系到工程行業(yè)的發(fā)展以及國家的工業(yè)水平。與其他發(fā)達(dá)國家相比，我國的工程機(jī)械制造水平未來發(fā)展空間還較大。為有效提升工程機(jī)械制造的水平，應(yīng)采用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備不斷挖掘工程機(jī)械制造的潛力，促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 機(jī)電自動(dòng)化的內(nèi)涵和作用

機(jī)電自動(dòng)化是自動(dòng)化和智能化發(fā)展的代表性產(chǎn)物，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，使機(jī)械設(shè)備在無人為操作的情況下根據(jù)已設(shè)置好的程序或指令來完成運(yùn)作和控制操作。它是一種綜合性很強(qiáng)的機(jī)電技術(shù)類型，也是機(jī)電技術(shù)的重要組成部分。工程機(jī)械制造中，機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)主要起到解放勞動(dòng)力、降低勞動(dòng)強(qiáng)度的作用，使工作人員有將更多的精力用于精細(xì)化管理方面，從而提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量、節(jié)約生產(chǎn)成本。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在實(shí)際工程機(jī)械制造中應(yīng)用的基礎(chǔ)，所以需要人機(jī)界面控制生產(chǎn)，既需要計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來感知人，實(shí)現(xiàn)對(duì)人腦的模擬仿真和建模，又需要進(jìn)行虛擬交互，提前了解機(jī)械制造過程中可能會(huì)出現(xiàn)的問題并及時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)改正，制定解決方案。這種以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)運(yùn)行控制方式的優(yōu)勢(shì)是：實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)機(jī)械制造過程的分析預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了全方位、全過程的機(jī)械制造監(jiān)督控制，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問題并改正。

2 機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用特點(diǎn)和方向

（1）集成化應(yīng)用。集成化應(yīng)用指的是利用機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械制造全過程的優(yōu)化，簡(jiǎn)化機(jī)械制造的過程，將微電子技術(shù)、通信技術(shù)等結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與設(shè)備的集成，不但可以高效完成機(jī)械制造生產(chǎn)和控制管理的工作，而且將生產(chǎn)管理形成了完整的整體，有利于柔性化生產(chǎn)改革，通過集成化生產(chǎn)管理提高工作效率，利用集成化技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)和服務(wù)的統(tǒng)一。

（2）虛擬化應(yīng)用。虛擬化應(yīng)用指的是將多門學(xué)科綜合起來，即將人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體、機(jī)械制造等結(jié)合起來，以模擬仿真和生產(chǎn)建模為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)械制造過程規(guī)定建模與模擬，便于提前了解機(jī)械制造生產(chǎn)特點(diǎn)和可能會(huì)遇到的難題。與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，虛擬化生產(chǎn)技術(shù)只需依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)就能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的模擬，無需提前實(shí)驗(yàn)，大大減少了機(jī)械制造的時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)帶來更多競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

（3）智能化應(yīng)用。由于傳統(tǒng)的生產(chǎn)理念和生產(chǎn)方式已經(jīng)無法滿足新時(shí)代機(jī)械制造的要求，所以必須進(jìn)行改進(jìn)，加深對(duì)生產(chǎn)自動(dòng)化的理解，使機(jī)械制造生產(chǎn)方案更加科學(xué)、合理。智能化應(yīng)用是一種將機(jī)械制造、自動(dòng)化、人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等結(jié)合起來的綜合制造技術(shù)，其在機(jī)械制造中的應(yīng)用可有效提高制造的工藝水平以及生產(chǎn)效率、質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，利用人工智能對(duì)專家人腦進(jìn)行模擬，來完成人工無法完成的工作，促進(jìn)機(jī)械制造自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。

（4）柔性化應(yīng)用。為解決傳統(tǒng)機(jī)械制造流程復(fù)雜、勞動(dòng)重復(fù)、生產(chǎn)效率較低的問題，將數(shù)控、計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)和機(jī)械制造等結(jié)合起來，通過對(duì)機(jī)床參數(shù)的合理調(diào)整，來確定正確的加工路徑和選擇合適的工具，在調(diào)試合格后再進(jìn)行加工制造。但是這還是比較簡(jiǎn)單的自動(dòng)化技術(shù)，隨著科學(xué)的發(fā)展，柔性自動(dòng)化技術(shù)出現(xiàn)并被應(yīng)用到了機(jī)械制造領(lǐng)域。柔性化應(yīng)用指的是通過編寫計(jì)算機(jī)程序，在特殊加工機(jī)床中輸入設(shè)備連接就可以進(jìn)行機(jī)械自動(dòng)化加工，還能結(jié)合實(shí)際情況控制加工的速度和步驟。該技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用能夠提高生產(chǎn)加工的效率和質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本。

2.2 具體應(yīng)用

（1）信息流自動(dòng)化。在工程機(jī)械制造信息流處理方面，利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)建立自動(dòng)化信息系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程的監(jiān)督控制。信息自動(dòng)化檢測(cè)和監(jiān)督控制作為機(jī)械制造自動(dòng)化發(fā)展的核心，主要由設(shè)計(jì)系統(tǒng)、生產(chǎn)監(jiān)督控制系統(tǒng)、自動(dòng)化信息系統(tǒng)構(gòu)成，大大提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工制造的精確度。而且因?yàn)樵跈C(jī)械制造生產(chǎn)全過程中利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控信息系統(tǒng)完成監(jiān)督控制，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題并改正，從而有效提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中還包括大量產(chǎn)品的信息，可以為產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)提供可靠的數(shù)據(jù)參考。

（2）檢測(cè)過程的自動(dòng)化。自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)水平很高，應(yīng)用于機(jī)械制造生產(chǎn)全過程質(zhì)量檢測(cè)中可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中存在的問題，尤其在生產(chǎn)后期，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在性能、功能方面是否和實(shí)際生產(chǎn)要求相符。目前在機(jī)械產(chǎn)品本身因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)和性能變得越來越復(fù)雜，并且還采用了新的技術(shù)工藝和材料，后期如果采用人工檢測(cè)的方式將會(huì)遇到很大的困難，不僅無法準(zhǔn)確有效地發(fā)現(xiàn)問題而且還會(huì)造成重復(fù)勞動(dòng)力使用，降低工作效率。而采用自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)，不但能提高檢測(cè)的效率，而且還可以確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確，有利于提升產(chǎn)品的質(zhì)量。

（3）加工系統(tǒng)自動(dòng)化。機(jī)械制造屬于勞動(dòng)密集型行業(yè)，機(jī)械制造生產(chǎn)對(duì)勞動(dòng)力的需求量較多，而勞動(dòng)強(qiáng)度太大、工作量太多會(huì)降低工作人員的積極性，也會(huì)使員工產(chǎn)生倦怠、疲勞，在實(shí)際生產(chǎn)中可能會(huì)出現(xiàn)不負(fù)責(zé)、不認(rèn)真、注意力無法集中的問題，不但會(huì)降低工作效率，而且還可能因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而導(dǎo)致安全事故。所以，在機(jī)械加工中采用機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)，不僅解放了勞動(dòng)力，而且也提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

（4）物流應(yīng)用和產(chǎn)品裝配過程的自動(dòng)化。構(gòu)建機(jī)械制造領(lǐng)域的自動(dòng)化物流系統(tǒng)，只要正確輸入指令就能將指定物料送到指定位置，不但能及時(shí)將物料送到生產(chǎn)區(qū)域滿足生產(chǎn)的需要，而且還解放了勞動(dòng)力，大大提高了運(yùn)送的效率。在產(chǎn)品裝配時(shí)利用自動(dòng)化裝配系統(tǒng)，只要正確設(shè)定并操作程序就可完成零配件運(yùn)送、組合和檢驗(yàn)，降低工作人員的工作量和難度，同時(shí)也提高了機(jī)械制造的效率與質(zhì)量。

（5）控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用越來越廣泛，在整個(gè)機(jī)械生產(chǎn)和加工的過程中，可由數(shù)字控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)督控制。將數(shù)字總線與設(shè)備連接起來，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種設(shè)備的控制。為避免受到電磁場(chǎng)的影響，自動(dòng)化控制系統(tǒng)在設(shè)置時(shí)可適當(dāng)加大配電系統(tǒng)的功能。

2.3 應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題

我國在工程機(jī)械制造生產(chǎn)的方面已經(jīng)投入了很多資金和人力物力，而且在財(cái)政政策方面也給予了很大的支持，使得我國工程機(jī)械制造取得了很大的進(jìn)步。工程機(jī)械制造的發(fā)展進(jìn)步也促進(jìn)了機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，利用自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)改變傳統(tǒng)工程機(jī)械制造模式，為機(jī)械生產(chǎn)提供動(dòng)力。在傳統(tǒng)工程機(jī)械制造生產(chǎn)中，無論是生產(chǎn)流程還是控制流程都比較復(fù)雜且效率不高，無法全面保障生產(chǎn)控制的效率與質(zhì)量。再加上生產(chǎn)控制容易受到外界因素的干擾，無法確保控制的精確度，影響實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)的進(jìn)程。而采用自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備以后可以避免模塊構(gòu)建，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)生產(chǎn)中的人工控制，提高了生產(chǎn)作業(yè)的效率，也強(qiáng)化了生產(chǎn)控制的精確性，利于工程機(jī)械制造行業(yè)的又好又快發(fā)展。

2.3.1 發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題

現(xiàn)階段我國機(jī)械制造處在不斷發(fā)展的階段，盡管已經(jīng)采用不少的先進(jìn)技術(shù)工藝，但是柔性化應(yīng)用還沒有普及。需要注意的是，傳統(tǒng)技術(shù)也有一定的優(yōu)勢(shì)，在發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)的過程中，也要注重對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的改革創(chuàng)新，加大技術(shù)資金投入和人才培養(yǎng)的同時(shí)也應(yīng)該挖掘傳統(tǒng)技術(shù)中的精髓。

2.3.2 技術(shù)應(yīng)用瓶頸

機(jī)電自動(dòng)化已經(jīng)在我國各個(gè)領(lǐng)域取得了一定的發(fā)展，但是和國外發(fā)達(dá)國家相比還是有很大差距，尤其在生產(chǎn)設(shè)計(jì)上，目前全球機(jī)械制造中的自動(dòng)化是以CAD（Computer Aided Design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)的，該技術(shù)的應(yīng)用可獲得準(zhǔn)確的機(jī)電自動(dòng)化的相關(guān)信息。但是我國在機(jī)械制造設(shè)計(jì)階段自動(dòng)化設(shè)計(jì)水平不高，從而影響機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)及其在機(jī)械制造中的應(yīng)用發(fā)展。

3 優(yōu)化機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備的方法

3.1 提高設(shè)備的技術(shù)含量，充分發(fā)揮其作用

為充分發(fā)揮機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在工程機(jī)械制造中的作用，首先必須提高自動(dòng)化設(shè)備本身的技術(shù)含量。比如機(jī)械制造工業(yè)中常用的焊接設(shè)備，提高其自動(dòng)化技術(shù)水平，完善和改進(jìn)其設(shè)計(jì)與制造功能，并要求技術(shù)人員熟練掌握操作該設(shè)備的具體流程步驟，提升設(shè)備的適用性和靈活性，可以在實(shí)際應(yīng)用中充分發(fā)揮其價(jià)值，克服原本應(yīng)用缺陷，切實(shí)提升工程機(jī)械制造的進(jìn)度和質(zhì)量。

3.2 加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作

為避免自動(dòng)化設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間使用之后出現(xiàn)損傷或故障問題，影響工程機(jī)械制造生產(chǎn)，有必要提高相關(guān)工作人員的自動(dòng)化設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)意識(shí)，讓其認(rèn)識(shí)到做好定期檢修維護(hù)對(duì)于提高工作效率、保障安全生產(chǎn)的重要性。在實(shí)際操作中，應(yīng)做好日常的檢修工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的缺陷并及時(shí)修正，使設(shè)備保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，充分發(fā)揮自動(dòng)化技術(shù)在提高工程機(jī)械制造效率和質(zhì)量方面的作用。

4 結(jié)束語

利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的智能化、自動(dòng)化特點(diǎn)，將機(jī)電自動(dòng)化的理念和設(shè)備應(yīng)用到工程機(jī)械制造，不但能解放勞動(dòng)生產(chǎn)力、節(jié)約勞動(dòng)成本，還能有效提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，使工程機(jī)械制造管理朝著精細(xì)化的方向發(fā)展，提高機(jī)械制造產(chǎn)品的精確度。機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的深入應(yīng)用，對(duì)于促進(jìn)機(jī)械制造的現(xiàn)代化發(fā)展具有重要作用。需要注意的是，從目前我國機(jī)械制造發(fā)展現(xiàn)狀和機(jī)電自動(dòng)化程度來看，在技術(shù)和人才方面還有一定的發(fā)展空間，這就要求企業(yè)和高校聯(lián)合起來，從機(jī)械制造發(fā)展方向著手努力培養(yǎng)更多優(yōu)秀的復(fù)合型機(jī)械化自動(dòng)化人才，為研發(fā)核心技術(shù)做好人才準(zhǔn)備。