機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化在化工機(jī)械制造中的應(yīng)用探討

蓋云峰，秦 暉

（1中鋼集團(tuán)鞍山熱能研究院有限公司 遼寧 鞍山 114000）（2鞍鋼化學(xué)科技有限公司針狀焦作業(yè)區(qū) 遼寧 鞍山 114000）

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)生產(chǎn)力不足的問(wèn)題越來(lái)越明顯，機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)可以對(duì)原有的生產(chǎn)線進(jìn)行自動(dòng)化改造，使其工作效率得到提高的同時(shí)對(duì)人力資源的需求降低，而剩余的人力資源可從中解放出來(lái)繼續(xù)開(kāi)辟新的機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化生產(chǎn)線，這樣生產(chǎn)力不足的矛盾才能得到緩解，化工機(jī)械制造的效率才能得到提高，機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化是整個(gè)行業(yè)的大趨勢(shì)。

2 機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化

2.1 機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化的概念

機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化指的是由專業(yè)人員先設(shè)計(jì)自動(dòng)化生產(chǎn)線，然后按照生產(chǎn)制造的需求配置自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，最后編寫機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化控制程序即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)生產(chǎn)。這種生產(chǎn)方式一旦建立對(duì)人力資源的需要將大大降低，只需要少量人力資源保證機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化生產(chǎn)線自動(dòng)運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)故障即可。機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)是工作效率高且穩(wěn)定、工作危險(xiǎn)性低，缺點(diǎn)是對(duì)設(shè)計(jì)人員和控制人員的要求比較高，因此機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化對(duì)技術(shù)人員的依賴性比較強(qiáng)，對(duì)普通工人不存在復(fù)雜要求。

2.2 機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化在化工機(jī)械制造中的意義

機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化在化工機(jī)械制造中的應(yīng)用，可以極大地提高行業(yè)生產(chǎn)總值，有利于提高化工機(jī)械制造的生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)工作人員的工作壓力、提高化工機(jī)械制造生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性，因此化工機(jī)械制造對(duì)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化的應(yīng)用非常重要。化工機(jī)械制造中容易出現(xiàn)安全事故，而且一旦發(fā)生安全事故對(duì)工人身體的損傷通常比較大，有些崗位工作人員不愿意擔(dān)任，機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化之后該問(wèn)題將不再成為困擾工作人員的問(wèn)題，因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備自動(dòng)化完全可以通過(guò)機(jī)械臂或者其他自動(dòng)化設(shè)備代替人工進(jìn)行危險(xiǎn)操作，機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化在化工機(jī)械制造中的應(yīng)用可以使IT更加穩(wěn)定、安全、高效地進(jìn)行可持續(xù)生產(chǎn)。

3 機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化在化工機(jī)械制造中的應(yīng)用技術(shù)

3.1 CAD輔助設(shè)計(jì)

CAD繪圖技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中比較常見(jiàn)，化工機(jī)械制造圖紙可以通過(guò)該技術(shù)完成模型設(shè)計(jì)，通過(guò)建模等方式可以對(duì)化工機(jī)械制造商品進(jìn)行更加詳盡的了解，有利于提高化工機(jī)械制造的精度。同時(shí)，CAD輔助設(shè)計(jì)技術(shù)還可以與更加先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，利于3D打印技術(shù)，該技術(shù)可以直接按照CAD繪圖模型直接將化工機(jī)械設(shè)備制造出來(lái)，這樣一來(lái)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化在化工機(jī)械制造中的應(yīng)用即可由理論轉(zhuǎn)為實(shí)踐[1]。

3.2 模糊控制技術(shù)

模糊控制技術(shù)是一種基于模糊數(shù)學(xué)研發(fā)的新型技術(shù)，該技術(shù)可以通過(guò)程序和算法完成對(duì)工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化控制，從而提高化工機(jī)械制造生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平，可以認(rèn)為模糊控制技術(shù)是機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化生產(chǎn)的核心技術(shù)。化工機(jī)械制造想要從人工制造走向自動(dòng)化制造，則必須制定出一套完善、合理的控制程序，該程序可以保證生產(chǎn)線各個(gè)流程的自動(dòng)化設(shè)備能夠按照預(yù)定計(jì)劃進(jìn)行工作，最終各個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，可直接將原材料加工成最終商品，該技術(shù)與算法進(jìn)行融合可以進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化水平[2]。

3.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指的是一種基于動(dòng)物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的數(shù)學(xué)模型，該技術(shù)可以通過(guò)大量的數(shù)據(jù)信息使自身的處理能力和分析能力得到最大化發(fā)揮，從而為機(jī)械設(shè)備取代人工操作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化流水線上經(jīng)常使用一些工業(yè)機(jī)器人或者機(jī)械臂執(zhí)行化工機(jī)械制造工作，這種自動(dòng)化技術(shù)相比人工操作具有工作效率高、安全性高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是該技術(shù)的應(yīng)用需要一定的數(shù)據(jù)積累，否則無(wú)法推動(dòng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

3.4 AEI系統(tǒng)

AEI系統(tǒng)是一種智能識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過(guò)傳感器對(duì)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行編號(hào)分類，然后在識(shí)別過(guò)程中按照編號(hào)規(guī)則進(jìn)行匹配，最后即可合理分配生產(chǎn)原料和生產(chǎn)線制造出不同類型的產(chǎn)品。總體來(lái)說(shuō)AEI系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化水平比較高，因此該技術(shù)需要一定的人工智能技術(shù)作為支撐。如果化工機(jī)械制造生產(chǎn)產(chǎn)品的類型比較多，則必須要采用AEI系統(tǒng)才能保證進(jìn)料與生產(chǎn)線相互匹配，否則在生產(chǎn)多樣化產(chǎn)品時(shí)會(huì)非常混亂，不利于對(duì)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控和管理。

3.5 CAE技術(shù)

CAE技術(shù)指的計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)，該技術(shù)在機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化中的重要性比較強(qiáng)，因?yàn)樵摷夹g(shù)的功能強(qiáng)大，能夠從力學(xué)分析的角度對(duì)化工機(jī)械制造產(chǎn)品進(jìn)行更加詳盡的分析。但是CAE技術(shù)在不同應(yīng)用軟件中的使用方法存在一定的差異性，當(dāng)前CAE技術(shù)一般在ANSYS軟件和NASTRAN軟件中使用，前者可以通過(guò)軟件對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得到設(shè)備的性能結(jié)果，后者可以通過(guò)模型可視化直觀地了解不同化工機(jī)械制造設(shè)備的各個(gè)流程。

4 機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化在化工機(jī)械制造中的應(yīng)用成果

4.1 提高化工機(jī)械制造的生產(chǎn)效率

機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化應(yīng)用之后化工機(jī)械制造整個(gè)流程的人工工作基本全部由機(jī)械設(shè)備替代，人工工作的職責(zé)由從事具體生產(chǎn)工作轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)控生產(chǎn)流水線正常運(yùn)行，此時(shí)相同的人力資源可以同時(shí)完成更多化工機(jī)械制造產(chǎn)品的生產(chǎn)。

4.2 提高化工機(jī)械制造的智能化水平

機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化會(huì)將人工智能技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等智能化技術(shù)應(yīng)用其中，人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以由自動(dòng)化控制系統(tǒng)代替工作人員，對(duì)簡(jiǎn)單的生產(chǎn)設(shè)備故障進(jìn)行判斷，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以代替人工進(jìn)行復(fù)雜繁瑣的生產(chǎn)工作，因此化工機(jī)械制造的智能化水平必然會(huì)得到提高。

4.3 提高化工機(jī)械制造的自動(dòng)化檢測(cè)水平

機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化能夠在生產(chǎn)的同時(shí)保證化工機(jī)械制造產(chǎn)品的質(zhì)量不會(huì)出現(xiàn)太大偏差，從某種程度上講，機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化能夠提高化工機(jī)械制造產(chǎn)品的規(guī)范性，因此技術(shù)人員只需要不斷對(duì)影響產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)的生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化，即可代替檢測(cè)設(shè)備，從而提高其自動(dòng)化檢測(cè)水平。

4.4 提高化工機(jī)械制造的設(shè)計(jì)效率

機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化應(yīng)用在化工機(jī)械制造后可以先利用繪圖軟件制造產(chǎn)品模型，然后將其代入虛擬仿真軟件，即可對(duì)化工機(jī)械制造設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量和性能進(jìn)行模擬，最后按照仿真結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行修改，提高化工機(jī)械制造的設(shè)計(jì)效率。

5 機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化在化工機(jī)械制造中的應(yīng)用注意事項(xiàng)

5.1 重視技術(shù)開(kāi)發(fā)工作

機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化雖然能夠提高化工機(jī)械制造的生產(chǎn)效率、智能化水平，但是其基礎(chǔ)技術(shù)水平如果不夠先進(jìn)，則整個(gè)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化生產(chǎn)線的智能化水平也不會(huì)太高，因此，技術(shù)開(kāi)發(fā)工作是機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化在化工機(jī)械制造中的應(yīng)用基礎(chǔ)。機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化比較依賴技術(shù)的使用性，技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)該朝實(shí)用性技術(shù)的方向努力。

5.2 關(guān)注自動(dòng)化設(shè)備的配套性

機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化主要憑借自動(dòng)化設(shè)備以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)完成化工機(jī)械制造，如果自動(dòng)化設(shè)備與操作系統(tǒng)不匹配，則操作系統(tǒng)無(wú)法對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行操作。此時(shí)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化生產(chǎn)線會(huì)存在一定的問(wèn)題，甚至?xí)驗(yàn)樽詣?dòng)化設(shè)備與控制系統(tǒng)不匹配而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，因此技術(shù)人員必須對(duì)整個(gè)自動(dòng)化操控系統(tǒng)進(jìn)行功能和結(jié)構(gòu)等方面的全面優(yōu)化，務(wù)必保證設(shè)備、元件、零部件對(duì)操作系統(tǒng)的影響最低。

5.3 加強(qiáng)自動(dòng)化應(yīng)用成本控制

機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化主要在于對(duì)自動(dòng)化化工機(jī)械制造生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，其中不同產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)線存在一定的差異，因此為了降低機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化的成本，應(yīng)該盡量采用模塊化設(shè)計(jì)方式，針對(duì)不同產(chǎn)品選擇替換的方式對(duì)自動(dòng)化化工機(jī)械制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)進(jìn)行部分替換，這樣才能達(dá)到自動(dòng)化應(yīng)用成本控制的效果。

5.4 提高工作人員的自動(dòng)化控制水平

機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化應(yīng)用到化工機(jī)械制造之后，傳統(tǒng)的人工工作思維和內(nèi)容都會(huì)發(fā)生極大變化，這種情況下工作人員必須經(jīng)過(guò)系統(tǒng)專業(yè)的培訓(xùn)之后才能重新上崗，也才能保證工作人員的自動(dòng)化控制水平能夠勝任崗位工作，否則工作人員的能力跟不上，仍然會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)安全事故的發(fā)生。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化是大多數(shù)行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向，化工機(jī)械制造行業(yè)也不例外，機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化的應(yīng)用可以使化工機(jī)械制造領(lǐng)域出現(xiàn)質(zhì)的飛躍，未來(lái)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化還會(huì)進(jìn)一步與智能化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、集成技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，不斷提高化工機(jī)械制造的安全性、穩(wěn)定性，并且?guī)?dòng)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)，使之成為機(jī)械制造領(lǐng)域的支柱技術(shù)。