机械制造与自动化专业的挑战(自动化在机械设备制造中的应用进行了哪些研究？有何优势和挑战？)

文I章仕齐

编辑I章仕齐

机械设备制造和自动化概述

人类社会从机械生产制造最初就开始了自动化的探索，将先进的自动化技术应用于机械生产中，达到提高生产效率和质量的目的，一直是现代工业社会研究的重点之一。

以往，人们一直认为用机械设备代替人工操作行为就是自动化，但随着计算机技术的出现和普及，自动化技术有了更深层次的含义，在计算机技术的支持下，机械生产的效率和自动化程度获得了进一步提升，通过计算机系统的操控，可对生产中出现的微量变化进行自动校正，实现多种预设的加工程序及不同工序间的自动转换。

机械自动化，就是在机械制造中实现对自动化技术的应用，让整个生产过程都能处于自动化和智能化状态中，大大提升了生产的安全性和生产效率。

自动化技术的应用，可解放人们的双手，兼顾手、脑双重作用，减少原本因人工操作而可能受到的干扰因素，让产品的质量更加稳定，无论是在生产的质量还是效率上，均比传统的手工操作有更大收益，还能实现对资源的优化配置，达到降本增效的效果。

机械自动化技术综合性较强，有程序、作用、传感、制定和控制5个单元，其中，程序单元对整个系统起到指挥作用，由作用单元控制系统前期，传感单元检测实时状态及参数情况，发挥基础控制作用，指定单元则负责制定动作信号，控制单元负责对单元制定和动作进行调节，进而保障整个自动化系统的正常运行。

由此可见，机械自动化可取代人力劳动，而计算机可取代部分人脑活动，实现了人工操作和机械运转的充分结合，提高了机械设计和制造的效率，让整个过程的操作和管理更加便捷；优化了机械制造过程，简化了工作流程，使生产过程具体化，每个环节都能处于控制下，提高了产品的质量和工艺。

自动化技术的发展现状

自动化技术发展至今，在信息、生产、机械设备等方面均有较普遍的应用，在信息自动化方面，主要涉及辅助、链接、控制和管理功能，辅助功能是借助计算机技术规范图形设计，链接功能结合了辅助制造和设计两个方面，以确保质量的前提下落实机械制造工作。

控制功能则是在数控技术支持下，实现对机械制造各个环节的实时监管，让机械设备质量达标，生产过程中，会产生大量数据，也需要通过自动化技术行使管理功能来实现对数据的管理。

生产中，若要提升自动化水平，必然需要在生产材料、设备上运用自动化处理方式，优化原始制造形式，做好机械设备的运营加工，以保证生产质量。

在开展机械生产时，借助自动化技术可提高制造工作的精准度，以免出现重大问题，作为一项关键性对策，自动化系统已在多种设备生产中获得大规模应用。

机械设备的零部件和流程上，自动化技术也较为普及，尤其是机械设备零部件的运输、调试等方面，通过自动化技术的应用，可优化后续的生产加工，开展大型设备检测和维护也可通过机械设备自动化实现，以减少人力、物力投放，提高检测的精度，保障人员安全，以免操作中发生危险事故。

虽然目前自动化已在多个领域普及，但就我国而言，该技术起步较晚，发展水平也远远不及西方发达国家，再加上地域发展的不均衡，导致整体自动化水平偏低，因此，在实现高水平机械制造自动化的道路上，我国还需要不断努力，研发先进自动化技术，将其推广到机械制造领域中，实现机械制造业的可持续发展。

自动化技术在机械设备制造中的应用优势

当前，经济全球化的环境给各行各业都带来了巨大的发展契机，为了顺应全球经济发展趋势，机械设备制造业也开始将自动化技术运用其中，并因此获得了巨大收益，大大降低了企业压力，提高了生产效率，降低了生产成本，创造了更大的利润空间，为机械制造业的稳定发展打下坚实的基础。

基于科学技术是第一生产力，自动化技术的使用可减少用工人数和因此而产生的劳务开支；不同于人工生产中需受到工人个人精力的限制，只要做好机器和控制系统的定期维护、检修，还能实现24h不间断的生产，在不增加人力成本的基础延长了生产时间，为企业创造更多的经济效益。

再者，随着我国向工业大国的转变，机械设备制造方面的精准性越来越突出，机械零部件的精度、质量均可适应工业技术要求，再加上计算机技术的发展和普及，可更好地满足自动化要求，通过将设计图、产品质量参数编写到自动控制程序中，可使数控机床的零部件生产更精确，为后续设备的制造奠定基础。

自动化技术在机械设备制造中的具体应用

机械设备制造的基础是相关设计过程，目前已有多种软件被应用于设计中，如CAD软件就能做到对设备三维层面的建设，但在实际应用中，一般会将设计结果以专业图纸的方式提交给加工人员，由相关人员进行设备的制造，这种情况下，很可能会约束整个系统的运行和发展效率。

若通过自动化技术直接关联这类设计软件和已配置的设备，可在系统运行时充分利用相关设备和构件，让生产设备直接识别以数据、图纸等方式呈现的设计结果，并对其进行利用，且获得最终结果，则可去除上述生产中的不利因素，提高设计、生产效率。

柔性制造系统可让企业对市场的应变更为灵活，按照市场需求来更新相关部件和制造种类，调整产品结构，在部分环节上可由人工介入，进一步提升作业效率，其实质为在制造过程中纳入计算机、集成物料和柔性工作站等技术，主要包括柔性装配和加工系统两大类，柔性制造系统更为面向市场化，可同时兼顾产品的出售推广和人们生活的便利性。

当前，微电子技术、自动化及计算机技术均在机械制造中获得了广泛应用，若将这些技术进行分类，可获得不同的集成制造系统，集成化系统不同于传统单一技术作业方式，而是通过连接多项技术来构成一个工作整体，如同一个企业，只有在一定纪律和制度下，才能以一个整体的方式来发挥完整而有力的功能。

在系统工程理论指导下，集成技术可借助信息技术、精简机构和重组制造过程达到集成自动化的目的，机械制造集成中，需要将多类生产线按照线性排序，整合整个生产过程，再利用计算机技术将其根据不同功能细分到不同的子系统中。

集成化技术下的机械制造，可让各个子系统间实现合理的分工合作，具有高度集成化特征，在各环节生产工作均被明确分配的前提下，提高生产的水平和质量。

运行管理系统时，应通过信号的发布和处理装置对所有信息进行传递，并调整已取得参数的运行状态，运用自动化技术后，应立足软件获得的信息进行对数据的集中记录和表达，再将上述数据发送到控制终端，以便调整工作方法、原则和原理，提高最终分析结果的专业性和可靠性。

调整管理方法，优化配置专业的信息分析和收集设备，提高运行的稳定性和精确度，进而提升专业化工作结果的精度。

利用自动化技术进行信息对接时，应根据信息处理标准和规定来识别参数，遵循不同信息处理规则对其进一步分析，再根据不同信息处理规范，研究其使用方法。

在智能化系统运行中，并不会主动参与控制信号的协调，以提高系统对信息的自主识别能力，这就需要实际处理中，应在对接、协调信息时，遵循不同设备的信息处理方法和原则，对结果作出相应协调，结合现有流水线系统，在专业标准的指导下配置所有参数。

对机械设备生产的质量进行控制，需根据其中负反馈信息形成闭环回路，对参数、信息做好协调、处理，获得分析后的参数，可更好地应对整个系统信息的协调。

这就需要在处理时，遵循不同质量设备的处理原则和方法，对各类信息进行归纳和协调，并借助已设定好的控制及运行装置对参数进行有序处理，以便获得专业的分析结果后，将其应用于系统运行中。

机械设备制造中自动化技术的发展趋势

随着科技的进步，机械设备制造中的自动化技术也获得进一步发展，其在未来主要的发展趋势主要有绿色化、人性化和生活化等方向，随着人们的环保、节能意识越来越强，对自动化技术必然存在绿色化发展的要求，需要提高机械设备制造水平同时，通过优化制造过程来减少对周围环境的污染，以更好地体现机械设备生产中的绿色化价值，实现机械设备制造的可持续发展。

机械设备以人为服务对象，因此，对自动化技术也提出了人性化需求，需要自动化技术能适合使用者的行为、习惯，以更加灵活地调整方式，真正为使用者带来便捷，拉近制造和人性的关系，提高机械设备的利用效率[6]，此外，自动化技术的生活化发展，旨在将机械设备推行到生活、生产的各个领域，能被人们充分利用，简化人们的生活，也反映出机械设备的主要价值。

机械制造的智能化主要涉及自动化、人工智能、系统工程、机械制造等多项先进技术，通过上述技术的组合来实现整个制造过程综合性极强的智能化，让生产过程从始至终均表现出自动化、智能化特征。

实际制造时，可通过人机交互的工作界面进行人机沟通，控制机械设备制造过程，并采集相关生产信息，实施科学分析及生产方案的制定，实现机械制造技术和人工智能技术的融合。

也可模拟专家的智力活动、运转模式，运行智能化生产分析、判断等工作，根据实际情况展开检测判断，用智能化技术来代替人工操作。

制造过程中，机械制造和人工智能技术可渗透入不同生产环节，并进行自动化监测，一旦发现问题，可及时纠正，出现突发事件也可以由智能化系统直接应对和改进处理，通过设置保护预防措施，可防止再次出现类似问题。

根据实际生产环境来调整参数设置，可让生产过程更好地适应外部环境，并且，在智能化技术的支持下，可大大减轻工作负担，提高生产效率和质量。

虚拟化是自动化技术中较常用的一种，建立在仿真技术和系统建模的基础上，同时涉及现代化制造工艺、多媒体信息和计算机图形等多项先进技术，需将上述技术进行合理组合。

在计算机环境下对机械设备制造过程实施模拟和控制，预先发现制作中可能发生的问题和存在的缺陷，进行针对性预防措施的探讨，以便在后续制造过程中予以避免，防止上述缺陷对机械设备制造造成的不良影响，以保证制作的精确性，维护设备成品的质量。