机械工程与自动化的关联

文建国

【摘要】本文结合工作实际，从机械工程与自动化技术的概念及特点出发，分析了机械工程与自动化技术之间的关联应用，并就自动化技术在机械工程领域中的未来发展前景进行了展望。

【关键字】机械工程；自动化；关联

一、机械工程与自动化技术概述

1、机械工程与自动化技术的相关概念

机械工程是结合了机械学、动力学、工业控制学等多个学科为一体的综合性工程学科，它以控制技术、计算机技术、通信技术、微处理技术等新型学科技术为理论基础，并结合了实际生产中的相关技术经验与技术理论，以用于研究与解决各种机械设备在开发、设计、制造、安装、使用等多个方面的实际问题。目前，机械工程主要可划分为机械科研、机械设计、机械制造、机械使用等若干个互相衔接且互相配合的分支系统。

而自动化技术则是实现机械产品在制造、安装、使用等多个方面自动化的方法与技术，它以工业生产中各类参数的控制为主要目的，以实现在不需要人工直接干预的情况下，按照预定目标进行机械设备的自动加工、自动测量、自动监控等多种功能。

2、自动化技术在机械工程中的应用特点

目前，自动化技术在机械工程领域中有着广泛的普及与应用，其主要应用特点有：

（1）便捷性

在机械工程领域中，对于生产实践中经常遇到的较为复杂的流程优化或系统优化问题，利用传统的计算方法进行解决时，往往面临着处理时间长、计算复杂度高等问题。而通过自动化技术的应用，能借助多种自动化控制系统以及自动化理论，不仅能对相关问题进行优化求解，从而保证了问题解决的方便与便捷，而且能实现机械产品生产流程的自动化，信息处理的自动化，从而极大的提高了生产效率与生产质量。

（2）可靠性与安全性

利用自动化技术的相关程序化语言和逻辑体系，使机械设备在故障诊断、自动化控制以及机械设计等多个方面，都能实现信息的自动化和智能化的采集、分析和处理，从而保证了决策结果的正确与可靠。而且通过其自动监控与自动保护等功能，还能有效避免生产过程中出现的误操作、误指挥等问题，从而避免了安全事故的發生，提高了机械设备在生产和使用过程中的安全性。

（3）经济性

通过自动化技术的有效应用，一方面极大改善了机械工业生产中的劳动条件，通过优化人员配置，实现了人员作业调度的经济性；另一方面，自动化技术还能实现机械设备的自动加工、自动测量、自动监控等多种功能，从而保证了各种机械设备在运行管理上的经济性，实现了降低设备运行损耗、节省能源的目的。

二、机械工程与自动化技术的关联应用

1、机械自动化系统的构成与功能

机械工程与自动化技术最典型的关联应用，即实际生产中所较常采用的机械自动化系统（如下图1所示），它主要由信息控制器、执行器、传感器、信号处理器、D/A单元、A/D单元等部分所组成。

图1 机械自动化系统示意图

如图1所示，机械自动化系统通过人机接口实现指令信息的输入，然后通过信息控制单元和信息处理单元，以实现机械设备生产过程中的状态监控与动作调整，从而使机械设备能始终保持在理想的工作状态。而D/A单元、A/D单元则是作为信息的传输和转换单元，通过将生产中机械设备的电压、电流、压力、速度等模拟量转换为数字量，从而实现对机械设备各种工作参数的有效控制。

2、自动化技术在机械设备状态监控与故障诊断中的关联应用

自动化技术在机械设备状态监控与故障诊断中的关联应用，是综合利用神经网络技术（BP网络、概率网络、径向基网络等）、模糊理论、改进三比值技术、信息融合技术（D-S证据）等多种自动化技术于一体，不仅能改进传统设备监控与故障诊断方法中的缺陷与效率低的问题，而且对于提高和改进监控效率以及故障诊断的准确率都能起到很好的效果。

以机械设备的故障诊断为例，利用自动化技术不仅能获得更多源信息的支持，以提高故障诊断的准确性，而且能同时满足离线诊断与在线诊断的要求，从而保证了故障诊断信息的多层次性与灵敏性。在具体故障诊断过程中，首先通过自动化技术以系统得出和获取机械设备的试验数据、常规检查数据、运行检修数据等，以此作为故障分析的数据源，并通过多项试验项目以判断机械设备是否正常运行；其次，再利用神经网络技术诊断系统模块的故障性质，利用改进三比值技术诊断系统故障的类型，利用模糊理论和信息融合技术进行故障的分析与判断等等；最后，再利用专业的自动化软件，并结合机械设备的系统运行情况与检修情况，以综合得出故障的具体发生部位与性质，并提出相应的故障解决方案。

3、自动化技术在机械设备生产控制中的关联应用

（1）开关量的自动化控制。基于自动化技术的关联应用，能够对各机械设备的开关量进行逻辑化控制，以保证在开关控制上的组合逻辑、延时逻辑以及时序逻辑等问题得到有效解决，从而保证了机械设备在多种运行工作条件的自动化控制需要。

（2）模拟量的自动化控制。由于各种机械设备在运行过程中，其温度、电压、电流、功率等运行参数均为模拟量，其参数值是连续而变化的，难以有效控制与采集。而利用自动化技术，能将模拟量有效转换为数字量，并加以有效的控制，以保证各机械设备运行的连续性与安全性。

三、自动化技术在我国机械工程中的未来发展前景

1、智能化

智能化即是指通过自动化技术中的神经网络技术、模糊理论、专家系统、信息融合技术等来模拟人的大脑，以进行机械生产的自动分析、识别、测量以及控制等活动。

通过智能化的发展，机械自动化系统不仅能具备决策的优化功能，能最大限度的自行解决系统在生产运行过程中所遇到的各种难题，而且还能实现信息间的高度共享与合理配置，在优化工作参数选择、优化质量控制方案、优化加工路线等多个方面都能起到重要的作用。

2、绿色化

机械工业虽然是我国重要的支柱型产业，但同样面临着极大的资源消耗，以及日趋严重的资源浪费和环境污染问题。随着近年来我国对环境控制要求的日益提高，绿色化也将成为自动化技术在机械工程领域中的主要应用与发展方向。

绿色化的核心理念，是将机械设备从产品开发、设计、制造、安装、使用、维护、回收等各个环节纳为一个整体，在设备的整个循环周期内，尽量达到对周围环境影响最小，而资源利用率最高的目的，从而使得企业的经济效益、环境效益与社会效益之间得到优化与协调。

总结：

进入21世纪以来，随着计算机技术、信息技术、微处理技术的发展，以及各类机械自动化系统及自动化理论的研究与进步，自动化技术在机械领域中有着广泛的关联与应用，并逐渐朝着智能化、绿色化、模块化等方向发展。

参考文献：

[1] 柯争先.浅谈机械自动化技术在我国的发展[J].河北企业，2011（2）.

[2] 李涛.试论我国机械自动化技术应用与发展[J].才智，2008（20）.