自动化技术在化工机械中的应用

李辉

摘 要：化工机械是机械制造行业中的重要分支，也是自动化技术重要应用领域之一。化工机械自动化技术包括制造单元、制造系统、制造线以及制造工厂四种类型的自动化技术，并涵盖了模糊控制技术、计算机技术、人工智能等在内的多种关键性技术。化工机械自动化技术将向智能化、集成化、虚拟化和敏捷化方向发展，从而减少化工机械制造过程中的能源浪费，实现经济向绿色化发展方向转变。

关键词：自动化；化工机械；模糊控制；人工智能

引言

随着现代化信息技术的不断发展，自动化技术的应用范围不断扩大，已拓展到除数据存储、计算、传输以外的行业，如煤矿生产、石油开采以及其他工业生产领域等。机械制造业也受先进科学技术的影响，正逐步向自动化方向发展，机械制造业改进手段、技术发展方向都将向自动化方向迈近。将自动化技术引入机械制造行业，不仅可促进机械制造业的生产水平，还能推动各生产领域的发展速度，符合我国现阶段的基本国情，也适应现代化社会生产的需要。化工机械作为机械制造行业的重要分支，也是自动化技术的重要应用领域之一。

1 化工机械自动化发展现状

1.1 化工机械自动化技术应用类别

化工机械自动化技术主要有四类应用，按应用范围依次进行如下介绍：（1）自动化制造单元。自动化制造单元由1-2台生产设备、工业机器人、物料运送储存设备及数控设备构成。自动化制造单元具有规模小、成本低、可生产多种类型产品的优点。（2）自动化制造系统。该系统包括至少四台以上的全自动数控设备及人工中心，数控设备及物料搬运系统通过控制系统进行集中管理，以实现连续工作下的多品种、中小批量的生产及管理。（3）自动化制造线。自动化制造线的实际功能介于单一品种或小品种大批量非自动化生产线与中小批量多品种生产之间的一种生产线，该生产线主要优点提高了生产效率，但对于物料搬运系统自动化技术要求较低。（4）自动化制造工厂。将多条柔性制造系统（FMS），如订货、设计、加工、装配、检验、发货的制造系统进行有机结合，配以自动化立体仓库，各条FMS及仓库之间通过计算机系统进行自动化管理。自动化制造工厂包括CAD/CAM，将计算机集成制造系统（CIMS）投入生产实际，不仅实现了生产的自动化，还将生产管理、产品加工及物料储存及运输自动化扩展到全厂范围，是自动化生产的最高水平。

1.2 化工机械自动化关键技术

（1）模糊控制技術。模糊控制器利用模糊数学理论知识制造而成，随着科技的不断进步，模糊控制技术也不断进步，已经将人工神经网络工作原理，渗透到模糊处理器中，使其具有自学功能。具有自学功能的控制器可根据不断获取的新信息自动地对控制量参数做出适当调整，提高了设备的实用性能。（2）计算机辅助设计。计算机辅助技术（CAD）要实现智能化需要引进专家系统，从而提高对复杂问题的处理能力。计算机三维立体打印技术的研发为计算机辅助技术的应用拓展提供了更多机会，利用该技术可减少机械样品制造周期，降低能源浪费，加快新产品的研发速度。计算机三维立体打印技术工作原理为利用计算机技术将激光扫描采集的数据进行转化——三维数字模型转化为二维片状图形，转化后的数据被系统扫描到光敏树脂液面，被扫描液面固化成形后与其他片状固化材料自动粘合，最后复制出精确的原型。（3）人工智能-专家系统-智能传感器技术。专家系统是FMS中采用较多的人工智能系统，该系统根据专家知识及一般推理规则进行程序设定，利用预设推理程序解答各类问题。专家系统将生产实践中常见案例与理论相结合，确保了该系统的实用性，实现生产自动化。（4）人工神经网络技术。人工神经网络是人工智能工具的一种，是通过模拟智能生物的神经网络对信息进行并行处理的一种方法，该技术处于研发阶段，但由于其良好的应用前景，将并列与专家系统和模糊控制系统，成为自动化系统中新的重要组成部分。

2 化工机械自动化技术未来发展方向

化工机械自动化技术的实现需要长期探索、在实践中发现问题，改进技术。化工机械生产企业在进行自动化技术改进时，应根据企业自身硬件条件及生产需要进行逐步改进，注重技术的实用性能和低成本化，避免化工机械自动化技术改进影响企业正常生产，降低企业经济效益。化工机械自动化技术改进立足于实用功能和低成本基础上，还应向智能化、集成化、虚拟化和敏捷化方向发展。

2.1 智能化

智能化是将化工机械制造技术通过人工智能转化为可控制各个生产流程的先进技术，以构建人机一体化的智能系统。该系统的建立需要对人工智能进行合理、规范的程序编制，将数据分析、数据推理、操作判断及操作决策等进行程序模拟，以实现对机械制造各生产环节的监控、预防和改进；具有良好的友好性和适应性，能对突发事件进行及时有效的判断和调整，以实现机械制造生产的安全性和高效性；系统采用模块化方法，具有更大的柔性；系统不仅能提高企业的生产力，还能降低环境污染、提高能源的利用率，为企业和社会创造更大的经济效益。

2.2 集成化

集成化是指利用先进的网络技术，将化工机械制造过程中涉及的各种技术进行整体优化集成，实现生产流程的一体化控制，改善产品性能、降低生产成本，从而提升机械制造业的整体生产水平。将各项技术进行有机整合需要利用计算机集成制造（CIMS）系统，该系统由四个彼此独立，而又相互关联的子系统构成，包括工程技术信息系统、制造自动化系统、质量信息系统和管理信息系统。

2.3 虚拟化

虚拟化技术将计算机技术应用领域进一步扩展，由此升级的现代化仿真模拟技术已经在工业制造中得到广泛应用，如冶金生产、车削加工、化石能源生产等。现代化仿真模拟技术可将化工机械制造生产流程进行虚拟化展现，从而发现生产流程中可能存在或已经存在的问题或安全隐患，并对生产流程各环节的相关预设参数进行调整，以优化生产流程。利用仿真模拟技术可节约生产成本，加快产品研发速度，提高企业在市场中的竞争力，解放了劳动力，改善了工作人员的工作环境。

2.4 敏捷化

化工机械制造自动化技术的敏捷性以虚拟化制造技术为基础，是现代机械制造集成技术发展的必然趋势。自动化技术的敏捷性不仅代表了现代集成制造的发展水平，也是企业提升市场竞争力的重要保障。化工机械制造的敏捷化可以通过化工机械生产企业与计算机技术相关的研发单位之间的分工与合作得以实现。化工机械制造企业应根据产品在市场中的销售情况及用户反馈情况进行数据统计与分析，联合计算机相关技术人员对产品中存在的缺陷进行技术调整，实现产品的升级，以提高产品的性能。企业对产品性能的快速改进，能及时迎合市场的需求，从而提升企业的市场竞争力。自动化技术的敏捷化还需要依靠互联网提供的信息处理技术，以便机械制造方、程序软件设计方、产品用户方之间的信息能快速、安全、有效的传输，缩短机械制造生产周期。

3 结束语

化工机械制造是机械制造行业的重要组成部分，传统化工机械制造技术生产周期长、成本高、能源浪费严重，给化工企业带来沉重负担的同时，也影响了其他衍生行业的发展，严重减缓了化工领域经济增长速度。作为国民经济重要支柱产业之一的化工机械制造，应充分利用先进的自动化技术，推动化工机械制造业向现代化、技术化、绿色化方向发展，加大化工机械制造生产领域的技术含量，依靠先进的科学技术，降低生产成本、减少环境污染、提升产品质量，从而提升产品及企业的市场竞争力，提高整个机械制造行业的生产水平。

参考文献

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