机械自动化的现状和发展趋势

王文超 代小华 赵平

摘 要：科技的发展促进了相关学科和领域的相互融合，这也在一定程度上加剧了市场的竞争。对机械领域而言，电子技术和计算机技术在极大程度上促进了机械领域的技术革新，并促使其朝着机械自动化的方向发展。从市场来看，机械电气化向机械自动化这一过渡较为明显，因此，机械自动化成为了先进制造技术中的重要组成部分，也是机械制造企业面对日趋竞争激烈市场所做出的必然选择。

关键词：机械自动化；现状；发展趋势

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.18.083

机械自动化即机械制造企业通过相关的自动化技术来实现生产加工的自动化进行，从而优化和改进工艺技术的过程。对机械制造企业而言，机械自动化的合理运用可以极大程度提高生产效率，通过自动化的操作来保障产品的生产和质量，减少人为因素对生产加工环节的影响。特别是针对诸多危险工种而言，机械自动化可以有效改善工人的施工环境，降低劳动强度，强化生产加工的安全。因此，机械自动化发展不仅是当前机械制造企业所需要解决的问题，更是未来诸多行业和先进技术的发展方向。

1 机械自动化的现状分析

从行业发展角度来看，机械自动化其实就是一个从初级到高级，从简单到复杂的过程。改革开放之前，国内的工业基础较为薄弱，更缺乏相关的专业人才，所以即便投入了很多的人力、物力和财力，机械自动化的进程也没有得到显著提高，并且在较长时间内，国内机械自动化水平一直远远落后于发达国家。改革开放后，国内经济水平得到了大幅度的提高，加上对先进技术和先进设备的学习和引进，为机械自动化的前期快速发展提供了有效保障。就目前来看，虽然“中国制造”享誉全球，但是出口的产品大多处于中低端，并且手工制品数量众多，不仅产品的溢价低、能耗高，而且造成了严重的环境污染，这在一定程度上反映了当下国内机械自动化水平与发达国家依然存在较大差异这一现实问题。另外，机械制造企业除了在生产技术、生产设备和生产效率方面落后于发达国家之外，其在产品质量、产品种类方面也存在许多的问题，这些问题大多由工业基础水平、产业机构和技术创新几个方面的原因所引起。这就需要机械制造企业能够加强机械自动化的发展，并针对国内工业水平和市场需求的实际情况来进行生产和加工，实现机械自动化水平的不断提高。而且，经济水平的提高和商品的同质化发展决定了未来机械自动化必须朝着小批量和多样化的方向发展，这就对机械制造企业的生产灵活性和市场敏锐度提出了很大的要求。

2 机械自动化的发展趋势

2.1 虚拟化

传统的机械电气化生产，事先需要设计人员对产品进行图纸设计，然后交由生产人员对图纸进行测试和实验，确保无误后才能将设计应用于实际的生产环节中，进行大规模生产。从设计到实际的产品生产，所涉及的环节和范围较广，不仅会给机械制造企业造成大量的人力、物力和财力的浪费，而且信息在各个环节的传递中容易失真，最终导致实际产品与图纸设计存在较大的差异性。当下信息技术的发展给机械自动化的信息传递提供了可能，首先，虚拟化技术的发展能够有效解决计算机、操作系统和通信协议不一致引发的问题，提高了机械制造企业内部系统的兼容性，让机械制造企业内部的软硬件设施能够得到合理的利用，极大程度提高了企业内部资源的利用率，降低了生产成本；其次，机械制造企业的内部数据网络在虚拟化的过程中，可以对不同的应用程序进行隔离，通过信息整理和资源共享来满足不同生产任务的需要，并且工作人员可以直观获取流程的进度，避免了重复的工作内容，极大提高了机械制造企业的生产效率；然后，信息资源的高度整合为远程办公和业务扩展提供了可能性，工作人员只需要通过网络就能实现对工作和生产的有效控制，加上机械制造企业的关键数据和核心机密都被整合到一起，企业管理者只需要通过权限的设置就能减少传统纸质数据丢失的风险，一旦机械制造企业内部系统出现问题，还可以通过备份的数据来及时进行恢复，确保各项工作都能持续稳定进行；最后，机械制造企业的虚拟化系统可以让诸多软件和应用得以统一部署，不仅便于后期的系统管理和维护，而且可以对外定期发布企业的相关信息，让客户和消费者能够及时了解机械制造企业的动态，机械制造企业也能在与客户和消费者的交流和沟通中得到信息的反馈，为后续的生产指明方向。

2.2 数字化

数字化制造在工业的转型升级中得到了广泛的关注，其发展的根本在于制造技术的信息化和知识化。信息化主要体现于通过互联网作为信息传递的媒介，促进信息的高速传播，知识化则体现于科学看待机械自动化的发展，并最终形成一门全新的科学体系。所以，数字化制造在生产加工的全过程中均有所体现，虽然当先数字化制造更多应用于产品的设计和实验模拟过程中，但是在车间的生产加工中的应用成为了未来主要的发展方向。在“中国制造”向“中国创造”的發展过程中，诸多机械制造企业已经由原来的批量生产向研发生产方向转变，加上市场对产品多样化需要的加剧，这直接决定了机械制造企业会面临品种多、产量小、周期短和难度高的问题，这些问题都会机械制造企业的生产运营和发展构成影响。对于机械制造企业而言，网络中的信息（图形、表格、文字等）多以数字形式出现，这些信息可以在数字化发展过程中得以充分收集、统计、分析和应用，最终达到产品设计和产品性能的仿真，实现产品原型的确定和制造，让机械制造企业得以适应快节奏的市场环境。从国外来看，欧美大型企业很早之前就开始了对数字化制造的研究，比如波音、空客等企业，其数字化制造几乎包括了产品生命周期的整个过程，并且通过精细化的分工和零部件的制造来体现订单式的生产。从国内来看，最近几年时间，数字化制造得到了很好的发展，特别是在数控机床方面，无论是产品的产出量还是产值都得到了大幅度地提高，其不仅运用到了企业生产中，而且在航空、军事等领域均有所体现。

2.3 绿色化

绿色化制造主要是权衡企业经济效益和环境影响的制造模式，旨在提高资源的利用效率，并且对环境构成最小的影响。低碳环保是经济发展的热点问题，也是应对全球气候变暖和环境污染的重要措施，所以绿色化制造成为了未来机械制造行业发展的趋势。但是，与高层意见相反的是，当下部分机械制造企业所提倡的绿色生产还仅停留在了宣传、树立形象等方面，甚至部分机械制造企业认为经济效益和绿色化发展两者相驳。因此，如何把绿色化制造进一步落实到机械制造企业的行为中，成为该行业未来发展的重点。对机械制造企业而言，绿色生产可以给企业带来可观的收益：首先，降低能耗是绿色化制造的宗旨，机械制造企业进行绿色生产的途径和技术有很多，比如在原材料、生产设备和工艺流程方面都能够加以选择，实现降低能耗的目的，为机械制造企业节省生产成本；其次，机械制造企业实施绿色生产能够直接降低污染排放，减少后续的环境治理费用，从当下的政策来看，政府在大力扶持绿色生产，因此机械制造企业可以申请经费支持和环保补助，扩宽机械制造企业经济收益；然后，机械制造企业能够对能源、废弃材料和产品进行回收利用，既可以节省资源的投入费用，又可以大幅度减少污染排放量，实现了对有限资源的重复利用；最后，绿色化制造可以有效改善职工工作环境，提高他们的健康水平和生活质量，减少环境事故给企业内部和社会带来的影响。

2.4 智能化

智能化制造是由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，其通过制造工具和网络信息技术对生产流程进行智能化改造，实现了数据的跨系统流动、采集、分析、与优化，完成设备性能感知、过程优化、智能排产等智能化生产方式。智能化制造虽然已经成为了机械制造企业发展的主要趋势，但是从实际的情况来看，部分机械制造企业所采用的生产线大多从国外直接进口，国产生产线的参与度不高，即便我国消费了全球数控机床的一半，绝大多数智能生产线上的设备都是源自进口。因此，以海尔、广汽传祺、五家渠石化等为代表的机械制造企业通过建立智能工厂，推动智能化生产，实现了机械制造企业的智能化转型。从智能化制造设备的关键技术来看，其主要包含了以下几个方面：首先，智能化系统。智能化系统在提高生产效率和生产质量方面，其不仅能够自动编程，而且具有故障诊断系统，实时掌握了设备的状况评估，避免了早期故障的停机检修，降低了设备的维护费用；然后，智能化神经元网络技术。智能化神经元网络是一种模仿人大脑神经结构的复杂网络系统，以期实现自主学习、非线性映射和寻找最优解等功能，虽然智能化神经元网络在数控机床方面的应用不多，但是随着技术的发展，智能化神经元网络一定能给机械自动化发展提供广阔的前景；最后，专家系统。专家系统内部具有大量的专家知识和经验，通过学习和利用这些内容能够有效解决软硬件中的技术问题，并且系统能够根据问题的种类给操作者推荐相应的内容，以提高对问题的推理和判断能力。

3 结束语

综上所述，机械自动化的出现和发展并非空穴来风，而是体现了诸多科技前沿技术研发和运用的结果，更是社会发展的必然产物。机械自动化作为一个高新行业，其发展的潜力和运用的市场是非常广泛的，一方面机械自动化为传统的工业生产注入了新鲜血液，促进了制造行业的不断发展，另一方面西方发达国家的机械自动化历程给我国的机械自动化提供了很好的參考和借鉴。从历史的经验教训中可以发现，机械自动化是生产效率和生产质量的有效结合，盲目追求速度往往造成产品质量的降低，进而陷入到廉价商品生产的恶性循环中。只有正视我国机械自动化的现状，并努力提高机械自动化的发展水平，才能让国内制造行业赶上国际先进水平，推动我国工业生产的转型升级。

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