機械自動化技術在機械制造中的運用探討

張輝

山東省泰安技師學院，山東 泰安 271000

0 引言

機械自動化即在脫離人工幫助的情況下，機械能夠獨立完成一項生產工藝過程。該技術在機械制造行業發揮了巨大的作用，是現階段較為先進的生產方式。機械自動化技術解放了人力資源，使得公司將人力資源集中到創新研發過程項目中。機械自動化技術還有利于機械制造發展的自動化供應鏈，不僅提高了生產的效率及安全性，還能提高生產過程的精度[1]。除此之外，機械自動化技術的使用還能夠做到對生產周期的控制，從而控制生產成本。機械自動化技術對于機械制造業是一種本質上的提高，值得企業采納。

1 機械自動化技術在機械制造中的應用現狀

1.1 生產角度

我國自動化技術在機械領域已經得到了廣泛的應用，該技術極大地推動了我國機械制造業的發展，使得我國機械產出提升到了一個新的水平，整個機械行業也日漸成熟。但是與發達國家相比，我國的機械自動化技術發展較晚，因此水平差距較為明顯，雖然近些年來我國的機械自動化水平在某些領域已經達到了世界先進水平，但是在大多數領域依然處于落后狀態，需要我國加大在機械自動化領域的投入。

1.2 制造技術角度

從制造技術的角度來說，我國的機械自動化技術發展迅速，在很多領域都取得了十分耀眼的成就，這也促使了我國的機械制造業的迅速發展；而機械制造業的迅速發展又會反哺機械自動化技術，兩者相輔相成、互相促進。但是我國的機械自動化技術發展較晚，與美德等發達國家依然存在著明顯的差距。這一問題得不到解決，那么我國的機械制造在與國外的競爭中難以取得優勢，這也會導致我國的機械自動化技術得不到最好的資源，成長幅度受限[2]。

1.3 管理水平角度

我國在七十年的時間內完成了其他國家近百年的積累，在最初的發展階段就是依靠機械行業的發展帶動了生產力的提高。最初的階段發展十分迅速，因為此時的機械技術較為基礎，且沒有過多的技術封鎖，門檻較低。隨著技術的發展，逐漸轉向高端領域，外國的技術封鎖變得十分嚴重。我國的管理部門雖然意識到了該問題，業作出了一定的努力，但是沒有從根本上解決問題。這已經上升到了國家與國家之間的關系，不是單純的一個部門可以解決的問題。我國只能加大自主研發的力度，幫助我國機械自動化技術的發展渡過難關。

2 我國機械制造自動化的發展趨勢及重要性

2.1 我國機械制造自動化的發展趨勢

2.1.1 數字化

從目前情況來看，數字化技術是機械自動化領域發展的核心內容之一，對于機械制造有著不可替代的作用。該內容本身就集合了制造技術、計算機管理等方面的知識，是一項綜合性的復雜內容。其應用范圍也十分廣泛，包括數字化設計、數字化制造等。從機械制造方面來看，制造機械設備過程中設置的參數全部都是數字化的形式展現。從企業管理角度來看，企業管理人員也是通過數字化的數據來了解公司的實際運營情況。從市場營銷角度看，銷售人員需要統計市場數據，然后對數據進行詳細的分析，以此作出銷售策略。正是在這樣的大環境之下，需要機械制造行業構建一個數字化的網絡，將企業內的所有設備接入其中，方便企業管理，還能夠提升工作效率，反映企業的真實運行狀況[3]。

2.1.2 集成化

目前的機械自動化技術開始追求集成化發展，這也是本世紀最重要的課題。集成化技術其中囊括了計算基礎、計算應用、生產系統等。多方面技術共同構成一個完整的整體，在系統下可以建立分系統輔助生產工作。集成化的發展程度越高，那么機械的體型就越小，精度也更高。并且集成化的發展能夠開拓機械的應用范圍，使得機械的受眾更廣，同時也使得機械自動化技術能夠更加方便地應用于機械制造領域。

2.1.3 智能化

智能化即在制造過程中可以實現人機之間的雙向互動，能夠有效地提高機械制造的效率。該特性可以使用機械代替人工操作，人工只需要進行輔助判斷即可。在未來的很長一段時間內，都是機械自動化技術追求的目標，社會上同樣給予了該特性足夠的關注，該方式可以有效地改善人工勞作的效率及機械制造成本。

如果將自動化、集成化、智能化等特性集合在一起，可以過程一套全新的高水平機械制造系統，使得我國的機械制造技術再上一個新的臺階。

2.2 我國機械制造自動化的重要性

（1）智能化算法提高了機械加工精度，在機械加工過程中，每個環節都可能影響到機械設備的最終效果。人工操作在生產過程中不可避免地會出現誤差甚至人工操作失誤的情況。在實際生產過程中，對于出現的誤差要進行一層層地審查，嚴重地影響了機械生產的效率。機械自動化技術中的智能化算法可以替代人工進行機械生產，人工只需要設置好設備的屬性即可，該方式可以有效地避免人工失誤。除此之外，還可以通過算法對錯誤信息進行檢查并修正。

（2）提高了工業生產效率，節約了成本。傳統的工業生產技術大多是人工參與，生產精度難以與機械化設備相比。在機械制造過程中引入機械自動化技術，可以有效地減少人工誤差。除此之外，機械自動化技術可以代替人工，減少人力資源的消耗，機械自動化的生產效率也遠高于人工生產。不僅如此，經過了屬性設置之后，機械自動化技術可以精確地執行設置的任務，減少資源的消耗與浪費。總體來說會降低機械設備的生產升本[4]。

3 機械自動化技術在機械制造中的運用

3.1 集成化應用

機械自動化技術的集成化發展一共經歷了三個階段，分別是：工程技術信息分系統、管理信息分系統和制造自動化分系統。工程技術信息分系統主要是依靠計算機技術，完成數據的分析工作，在釋放情況下輔助機械制造工作。管理信息分系統包含的范圍較廣，如財務管理、經營管理等內容，在滿足機械制造的需求之上，為企業管理提供保障。制造自動化分系統，主要包括工業機器人、計算機數控等內容，可以執行多項機械制造任務，并且由計算機輔助監控，可以保證機械制造的質量與效率，真正的提高了機械制造水平。綜合來說，機械自動化技術就是拋棄了原有的生產結構方式，對生產步驟進行了優化充足，使得生產過程的誤差更小、效率更高。甚至還可以納入不同的生產元素，保證生產流程的完整性，該方式使得生產系統的性能大幅度的提高。但是在系統使用過程中，需要大量的數據進行支撐，因此系統還要負責數據收集與數據分析功能。通過該方式可以優化機械制造的資源分配，提高生產精度。集成化的應用也是我國機械制造業的邁入下一階段的標志，合理地利用集成化技術，可以推動整個行業的發展。該內容也是諸多工程師及學者的主要研究方向，在未來還會有較大的發展。

在輥壓機生產過程中，技術人員要收集信息，然后根據數據庫中存留的信息制定設備數據的合理區間，在制造過程中物料粒度超標、安全銷故障等都會影響到輥壓機的質量。以處理安全銷故障為例，該故障主要是指凸形塊受到力的軸向分量大于碟形彈簧的彈力，使安全銷損壞或碟形彈簧失效，會造成安全銷頻繁脫出、系統跳停。技術人員只要采集多次故障的數據，將其輸入到計算機系統當中，計算機經過復雜的計算可以得出一個合理的誤差范圍。技術人員只需要根據計算出的誤差設置好數據即可完成機械設備的生產。除此之外，還可以將多種信息存儲到計算機當中，安排計算機對相似數據進行分析信息處理，幫助技術人員完成機械設備的制造方案。該系統可以融入人工智能與大數據處理技術，形成一種完善的信息處理系統。該系統能夠有效地幫助企業提高生產效率及生產穩定性。在生產過程還譚家了系統報警功能，一旦某個環節出現了問題，可以及時報警并切斷后續流程，將損失降到最低[5]。

3.2 柔性化應用

隨著經濟全球化的發展，市場變得越發復雜。現代的企業需要具備足夠的應變能力，能夠及時地反映客戶需求，并且能夠根據市場的變化，對產品的功能及結構進行適當的調整。此前的機械化及剛性化難以滿足設備的需求，因此需要將柔性化的建設提上日程。柔性化是指對外界環境具備較強的適應能力。該能力需要對市場完成較為完善的調查及分析，以此為基礎才能夠對產品完成合適的調整。想要完成此類需求，需要將生產需求及制造聯系起來，該過程需要計算機的協助，憑此間接地完成與市場需求的交流，并且完成生產過程。在該過程中要加強信息處理系統，不受時間距離的約束，使得外部市場信息能夠及時地與企業生產部門對接，增強產品的靈活性，生產出符合市場要求的產品。

對此，國外提出了一種新的制造生產模式：敏捷制造，該生產模式具備高度柔滑特性。我國也及時引進并開發了對應的柔性制造系統：MFS系統。該系統經過實驗后證明可以有效提高企業的生產效率與產品質量，不僅如此還能夠保證企業按時交貨，提高信息系統的可靠性。該技術的應用大量的節省了人力資源，一些較為危險、危害性大的操作全部可以交由自動化技術完成，保證員工的人身安全。隨著實踐的深入，早期提出的自動化、無人化已經初步實現。同時自動化技術的成本更加低廉，適應范圍更廣，可以滿足中小型企業的需求，未來還有更廣闊的發展空間。

3.3 虛擬化應用

在機械自動化基礎上，可以適當地采納虛擬制造技術。該技術具備綜合性與虛擬性的特征，涉及了人工智能、計算機圖像學、多媒體交互等知識。由其特征可知，該技術是一種新興的技術，還沒有得到發范圍的使用。該技術使用場景如下，可以借助情境構建完成仿真場景的構建，可以用于各種問題的分析并且能夠糾正其中的問題與缺陷，降低生產過程中問題發生的概率。除此之外，在機械裝配過程中，可以利用虛擬技術進行分析，為后續的制造過程鋪平道路，完成對省成本的控制。從目前的情況來看，需要將多種技術融合在一起才能夠實現虛擬化的應用。除了生產方面的使用，該技術還可以用于數據信息的驗證處理，是目前企業急需的技術。但是該技術還處于實驗階段，難以做到大規模的應用，現在很多公司引入的虛擬化應用也只是對機械設備進行簡單的模擬，在檢測過程中依然以人工為主，要依賴員工的經驗進行數據的矯正。

在輥壓機生產過程中，首先需要完成機架、軸承座等主要部件的生產。但是在生產之前，可以通過虛擬技術進行模擬，保證生產出的部件符合機械設備的需求。可以采用多媒體技術將主要部件轉換為3D模型圖，將其按照一定比例縮小，技術人員只需要通過計算機在數據庫中篩選出符合的數據即可，虛擬系統就會自動生成需要的部件。例如輸入軸承寬度700mm，軸承支撐中心距3200mm，數據庫就會自動為該部件匹配出合適的軸承底座，并且會自動地調節誤差范圍。在重要部件選取完畢后，可以在虛擬環境中完成輥壓機的組裝。多媒體技術能夠直觀地展示出機械設備的組合過程，技術人員可以及時發現其中的問題并作出整改。人工智能可以將此類模擬過程中出現的問題納入到數據庫當中，一旦再次出現類似的情況，系統可以主動指出問題，有效降低檢測時間與判斷時間。

3.4 自動化檢測應用

自動化檢測技術包含的技術較多，對于機械自動化的技術水平存在一定的要求。許多企業將自動化檢測技術應用到了具體的生產要求檢測當中。該檢測方式分為兩種，一種是直接測量，一種是間接測量。在機械生產過程中，直接測量大多被應用到了尺寸測量、便面測量等方面。直接測量分為四種類型，分別是斷續表面測量裝置、圓測量裝置、孔測量裝置、平面測量裝置。間接測量多是系統提前編寫好的程序，根據生產要求完成檢測功能，主要功能是控制系統中的刀具運行狀況，完成對設備尺寸的測量。

在傳統的測量過程中都是事后測量，這樣會降低檢測的有效性。目前已經發展出了一種實時動態測量技術，可以利用該技術完成實時的檢測。如在項目創建階段，可以將數碼柔性坐標測試技術利用起來，提高項目檢測的科學性與合理性。除此之外，還可以對涉及結構進行檢測，并且能夠完成對機械工件的定向測量。隨著機械檢測技術的發展，新型檢測儀器的檢測更加廣泛。如早期的光學儀器檢測范圍只有幾米，而目前的直線光柵儀器已經將檢測范圍擴展到了30m。使用一臺識別就能對整個環節實現有效的監控。

從檢測技術的原理來看，早期檢測技術分為激光檢測、超聲波檢測、紅外檢測，三種技術有效地提高了自動化的程度與精測精度。但是隨著機械制造行業的發展，對于精度的要求越來越高，上述三種技術已經難以適應新的需求。目前已經發展了更加先進的技術，如納米技術、微米技術、發射行同位素技術等，大大提高了自動化的檢測精度，將檢測范圍提高到了微米級別。當然，檢測技術并不局限于機械制造范疇，還可以用于環境檢測、安全檢測等多個領域。除了檢測技術的紀檢部，還將檢測技術于智能化網絡相結合，雖然目前處在實驗接單，但還是取得了可喜的成績，在多個環節中替代了人工檢測。但是在一些關鍵性的檢測環節，依然需要人工配合檢測。于傳統的檢測方式相比，關鍵性的檢測環節工作量也大幅度地降低，人工只需要配合進行決策即可，系統會自動地完成檢測信息的收集，今后的發展階段會向著更加智能的方向發展[6]。

4 結語

機械制造行業是我國的支柱產業，在經濟發展中占據著重要的地位。機械自動化技術是推動機械制造行業可持續發展的重要手段，需要國家給予大力的支持。機械制造行業要加大對機械自動化技術的研發投入，借此提高企業的生產效率與產品質量，獲得更快的發展。