自動化技術應用分析及發展前景

王琛瑋 ， 燕并男

（西安石油大學電子工程學院，陜西 西安 710065）

傳統制造技術應用雖然十分廣泛，但是存在問題較多，例如材料浪費、生產成本高和工作效率低等。為有效突破傳統制造技術的瓶頸，自動化技術得到了快速發展，它是一種基于計算機技術、電子通信技術和自動控制技術等交叉互融的學科，改變了傳統制造模式，具體體現在生產系統化、集成化和智能化等方面。產品從設計到成品一體化完成，展現自動化技術的先進性，為企業注入新的發展動力，有助于企業提高生產能力，擴大生產規模，保持強有力的競爭力、創造力和市場占有率，進一步推動了我國智能制造技術快速發展[1]。

1 自動化技術概述

自動化技術是通過讓機械設備按照預先編好的程序自動完成一系列自我操作和控制的技術，達到解放人力勞動的目的。從企業的角度而言，可以通過一次購買自動化設備來代替多人勞動，提高工作效率，最大限度增加企業效益。隨著自動化技術的成熟，自動化技術被應用到機械設計與制造、電力系統、交通運輸和汽車制造等行業，有效推動了我國裝備制造業的快速發展[2]。

2 自動化技術在機械制造的應用

2.1 智能制造技術

將計算機技術、信息技術和系統工程結合建立智能化產品加工體系，以適應現代化智能制造發展需求。傳統的零件制造主要依靠人和機械設備完成，零件加工和裝配精度受人為操作因素影響，不僅效率低而且很難保證質量。隨著機械制造與自動化技術深度結合，智能制造和裝配逐步取代傳統制造方式，能夠在零件制造過程中進行自動化改造，滿足零件互換性要求。比如數控加工技術，其可以利用計算機復制技術在終端預先編制加工程序，整個加工過程在實時監測下完成，實現零件的自動化加工，有效提高零件精度。并進一步依靠大數據、云計算和軟件技術等工具通過計算機對零部件完成最優組合或裝配，節約生產時間，從根源上解決生產效率低等問題[3]。

2.2 機械產品設計

自動化利用計算機系統可以實時監測機械設計目標相關信息，根據監測信息的實時反饋來調整機械設備的運行狀態，當設備運行遇到問題時，可以及時對機械故障進行分析和處理并反饋給維修人員，確保機械設備的運行安全性。因此，利用自動化技術可以提高機械設備的生產速度，根據實際工況對設備進行及時調整，減少生產事故發生，進一步提高機械設計整體質量與水平[4]。

2.3 虛擬仿真技術

自動化技術將計算機和虛擬化應用融入機械設計中，可以對機械設計、裝配和運行進行模擬仿真，提供多種動力交互手段。特別在特殊復雜零件的加工和裝配時，不僅可以有效地優化機械結構，還能模擬機械設備在運行過程中可能出現的問題，防止機械設備運行過程中出現返修的情況，提高機械設計的有效性，推動我國制造業飛速發展[5]。

自動化技術是機械制造的助推劑，形成了自動化智能制造技術，但是制造技術離不開檢測，只有將智能制造和檢測有效結合，才能確保產品質量。對于企業而言，需要合理地應用自動化技術以提升競爭力，

顛覆傳統的勞動模式，構建綜合運營模式，促進制造企業邁向現代化發展。

3 自動化技術在汽車行業的應用

3.1 智能化組裝技術

汽車生產制造要基于多元化的加工技術，零件需要采用不同的加工方式完成。隨著人們對汽車的需求量不斷提高，汽車行業不僅要確保數量還要提高汽車的安全性和舒適性。由于汽車零部件加工之后需要精密組裝，而傳統的組裝方式往往是人力完成，人為操作在安裝過程中又很難保證精度。因此汽車制造和裝配形成了自動化流水線生產，不僅保證安裝精度，還能提高生產效率，成為我國汽車制造業現代化發展的重要標志[6]。

3.2 自動巡航系統

利用大數據和信息技術把自動化技術應用到汽車自動巡航系統，加強汽車軟件系統，可以為駕駛員提供輔助幫助，提高自動巡航的準確性和舒適性。在駕駛過程中可以根據路況設置合適的車速，系統可以按照指示要求自動巡視路況，完成輔助駕駛。利用多傳感器技術可以精準地計算并獲取汽車車速和前后車距等信息，傳輸至汽車中心系統后做出判斷，從而把汽車的速度控制在一定范圍，最大限度地降低事故發生率。如果在行駛過程中出現緊急情況，自動控制系統可以對出現的狀況進行分析處理并快速做出響應，做出緊急剎車或者快速通過等判斷，確保汽車安全行駛。自動化技術在汽車行業的應用，很大程度上降低了汽車的駕駛難度，也在汽車制造領域發揮至關重要的作用[7]。

3.3 PLC自動控制系統

PLC自動控制系統主要檢測汽車內部配件，了解車輛在運行過程中的功能效用，當汽車在行駛過程中出現制動系統失靈情況時，PLC安全系統會及時啟動保證汽車內人員的生命安全，因此擁有PLC安全系統的汽車安全性更高，適合現階段汽車行業發展需求，借助安全系統可以有效地對汽車常見故障進行診斷，排除汽車存在的隱患[8]。

自動化技術貫穿于整個汽車制造過程，從生產制造、零部件裝配，到安全駕駛都起著至關重要的作用，有利于增強汽車安全性能，提高駕駛員的舒適性。借助人工智能技術、傳感器和機器視覺技術的發展，為后續無人駕駛及自動導航技術提供技術支持，進一步促進我國汽車制造業快速發展。

4 自動化技術在農業方面的應用

4.1 包裝和檢測自動化

隨著農業的迅速發展，水果和蔬菜的包裝與檢測工作步入自動化，有效地解決了工作人員的工作強度過大的問題。自動包裝和檢測主要利用X射線檢測與高速相機對水果和蔬菜有害性進行檢測，自動對水果和蔬菜進行分類，篩選出無損傷的水果和蔬菜進行分級包裝。進一步提高水果和蔬菜種植人員的工作效率，減少檢測和人工包裝成本，提高經濟效益。

4.2 農產品種植自動化

通過把自動化技術引入農產品的種植中，實現科學種植，提高農產品的產量和質量。利用計算機輔助控制實現農產品的無土種植。結合傳感器技術實時監測農產品對營養液的需求，并用計算機分析各種參數，確定農作物需要的營養液配比，控制系統根據參數需求制備營養液并將其輸送至農產品種植槽，從而減輕人為施肥過度的危害，滿足農產品生長的基本需求[9]。

4.3 農業灌溉自動化監測

利用自動化技術實現農產品節水減排灌溉，通過將計算機和傳感器技術相結合。監測土壤的溫濕度、氣候環境和農產品生產條件需求，監測不同時期農產品對水的需求量。主要是通過傳感器對農產品的含水量進行監測后下達灌溉命令，在確保農產品水量充足的前提下不會造成澇災或者水分流失，節約水資源。充分利用低水位線自動灌溉，高水位自動停水的措施，當遇到惡劣天氣影響時需要自動控水，以免影響農產品正常生長。自動灌溉技術可以解決水資源浪費的問題，有效推動現代化農業技術的發展[10]。

4.4 農作物生產監測

通過將圖像感知技術和計算機技術結合，利用圖像識別功能實時監測農產品的生長情況，遠程控制農產品的灌溉和蟲害防治，幫助種植者治理蟲害，及時止損，提高農產品的產量和質量。在農業生產中應用監控技術還能夠精確化控制農作物，提高農產品品質。

5 自動化技術發展前景

5.1 加快現代工業的發展

自動化技術成為工業生產發展的主流方向，可以節約生產原材料，提高企業生產的質量和效益。有利于標準化和個性化結合，將硬件和軟件高度融合，形成一套行業統一的標準，促進我國自動化技術標準化發展，進一步擴大自動化發展空間，提高工業生產力，推動我國邁入發達國家行列，更好地為社會和人民服務。

5.2 促進制造企業的轉型升級

在《中國制造2025》發展戰略背景下，我國制造業正逐步向智能制造轉型發展，制造業日益朝數字化、網絡化、智能化方向發展。利用物聯網技術加強信息管理，對生產過程進行監測，減少人為干預，加大過程的可控性。將先進的制造技術和信息技術結合，設置參數記憶、故障診斷和分析處理等功能，形成多維度在線監測電流、電壓和溫度等智能PLC模塊。不僅可以在設備出現故障前提前預警，還能進行故障分析處理，確保系統運行良好，極大地提高了工作效率。《“十四五”智能制造發展規劃》中也明確指出到2025年制造企業要普遍采用數字化技術，重點行業初步完成智能升級，到2035年制造企業要全面向智能化和數字化轉型[11]。

6 結語

綜上所述，自動化技術已經廣泛應用于我國各個行業，本文主要介紹了自動化技術在機械設計與制造和汽車行業的應用。在機械制造方面主要從智能制造、產品設計和虛擬仿真方面入手，體現自動化技術促進傳統制造業轉型升級，提高了企業生產能力，行業競爭力和市場占有率。在汽車制造行業主要從智能組裝、巡航系統和PLC自控系統方向入手，體現自動化與信息技術，人工智能和機器視覺等技術交叉互融，增強汽車安全性和舒適性。在農業自動化方面，實施自動化包裝與檢測，提高農產品產量和質量，增加種植者的經濟效益。目前自動化技術減輕了人力勞動，提高了工作效率和生產質量，促進了我國產業結構轉型和升級。到2035年自動化技術會融入更多行業，將走向智能化、信息化和網絡化的發展道路，提高我國綜合國力和國際競爭力。