自动化技术在机械制造中的应用及发展前景探讨

张 斌

（甘肃省白银市平川区工业和信息化局， 甘肃 白银 730913）

0 引言

机械自动化系统技术在国际机械设备制造过程中的应用已经是一种比较先进的制造技术。通过在实际的机械产品自动化制造项目中使用这种新技术，可以进一步提高整个机械企业的生产和制造管理能力，有效提高企业的经济效益。

1 机械制造自动化技术概述

机械制造自动化技术可以分为三个发展阶段：第一个阶段为刚性自动化；第二个阶段为柔性自动化；第三个阶段为综合自动化。同时，想要理解和掌握综合自动化，需要从计算机辅助制造等多个方面找到答案。这是因为它将制造技术以及控制技术等融合在了一起，既能实现制造企业的高生产率，也能使市场拥有更快的相应速度。具体而言，机械制造自动化装备包含机械以及液压等在内的多种控制方法，具体见表1。

表1 机械制造自动化的内容

2 自动化技术在机械制造业中的应用

目前，我国现有的工业机械制造信息产业体系正在快速向着计算机集成化、智能化、敏捷控制化以及网络虚拟化的方向发展。而制造自动化控制技术同时也可以与云计算集成制造、计算机辅助制造服务等先进概念系统进行无缝联系，为整个机械制造业数字化的健康发展进程提供最完备全面的专业技术和支持。

2.1 集成化

计算机集成制造法（CIMS）已被认为是21 世纪现代制造服务企业采用的两种主要的集成生产技术方法，其系统如图1 所示。作为一个软件系统，CIMS系统至少由几个相互紧密联系的子部件（子系统）组成。通常由工程技术信息自动化子系统、管理过程信息自动化子系统、制造过程自动化控制子系统和生产质量信息监控子系统组成。工程技术信息网络系统与集成系统应用子系统技术中一般还需包括工程项目现场计算机辅助综合决策系统集成平台设计、计算机辅助组织实施的工程结果可视化综合与分析、计算机辅助工业新设计产品工艺的系统分析平台设计、计算机辅助工程先进设备制造与技术工装编程、数控产品自动在线加工辅助编程系统应用软件开发平台等技术[1-2]。

图1 计算机集成制造系统图

2.2 智能化

智能机器设计制造的智能系统可以通俗地理解为由各类高级智能机械工具系统和由各种高级人类专家系统所综合组成的高级人机一体化智能系统，它可以直接通过人脑在整个设计及制造智能机器过程中自动组合来综合进行其他各项人机智能活动，如可以进行逻辑分析、推理、判断、构思、决策以及控制等。对于传统的人工智能产品开发制造，强调的生产技术安全性和工业社会友好性。对于现代化社会工业环境，要求其生产技术能够保证完全地做到工业产品绿色环保、无任何含硫汞废水排放或污染、节约大量清洁生产能源、资源和消耗并且能够持续进行或充分得到有效回收再使用等等；但同时对于整个现代后工业化国家社会，提倡采用更健康合理的、安全可行的国际技术经济合作组织的技术组织发展模式生产和竞争。

2.3 敏捷化

敏捷虚拟制造技术是企业以整体竞争力水平和产品信誉度水平为发展基础，选择若干合作者共同组成一个虚拟式公司。为完成同一经营目标通过共同的努力合作来达到增强产品整体核心竞争的能力，对各种用户需求迅速作出的快速的反应.以迅速满足各个用户的实际需要，为了快速达到市场快速的应变能力，虚拟制造企业系统的快速建立也是一门关键制造技术，其核心部分是敏捷虚拟制造系统技术，即敏捷虚拟制造企业是完全以敏捷虚拟的制造企业技术系统为技术基础的。敏捷柔性制造模式是中国现代智能集成制造系统的从制造信息的集成发展转变到现代企业智慧集成系统的发展必由之路[3]。

2.4 虚拟化

虚拟电子数字设计制造系统工程的总体技术内容主要概括为包含着计算机图形学、现代先进电子技术制造的新工艺、并行工程、人工智能，多媒体技术、信息技术及其集成制造等方面诸多先进高新技术。过程数据进行较为深入且全面及详细描述的大规模产品建模仿真，以帮助尽早地发现大规模生产及制造操作流程系统中要避免出现的产品方面的实际应用问题，在对开始的产品进行模拟实际的规模和生产过程操作前就应开始着手采取能够有效预防上述风险出现的应对技术措施，从而借此来尽快达到企业实现新产品的批量一次性大批量生产或制造项目的全部成功，实现真正可以达到的快速有效降低生产制造环节成本，缩短企业产品市场研究开发投入的生产周期，增强其自身新产品竞争力等方面的主要目的[4-5]。

3 机械制造中机械自动化技术的发展前景

3.1 实用化

在机械设计和制造的实践中，研究机械及其自动化控制技术，获得开发、生产和可持续发展效益的基本方法是获得充分的技术应用基础，以保证经济效益的最大化。生产技术的现状仍然是小规模经济，工业化水平低于国外。因此，企业在今后的机械制造业发展中，仍需更加重视和紧密结合国外机械自动化设备和控制技术及其生产实践。要求坚持分步深入的原则，为促进我国企业的机械和自动化技术装备尽快进入国内外较高的发展水平铺平道路。

3.2 绿色化

传统机械加工制造模式中不可避免的一个大问题就是生态环境污染。因此，在未来我们必须注意寻找未来机械智能制造模式的发展方向与自身生态环境发展之间的协调平衡和机制。智能制造过程中会反复消耗大量的机械原材料能源和制造能耗，造成劳动力资源的浪费和次重，同时还会产生大量的环境噪声气体和各种污染气体排放，不利于我国的生态环境。今后，我国必须更加重视我国机械智能制造工艺体系中的资源绿色发展。

3.3 柔性制造化

柔性制造系统的发展方向具体可以分为两个方面。一方面为与计算机辅助设计扣辅助制造系统有机结合，将典型工艺资料作为实施使用的产品系列，同时，精细设计和科学组合不同的模块，从而形成形式众多的模块化柔性系统，并且既有物料流也有信息流。另一方面为从产品决策开始到销售的整个正产过程内都实现自动化，尤其是管理层次自动化。然而，从整体大系统的角度来看，柔性制造系统仅仅是一个组成部分。

4 结语

随着我国机械制造业科学技术水平的不断发展和提升，机械制造业科学技术水准将会获得质的飞跃。因此，我国机械行业今后就一定要继续着力强化并建设机械过程全部自动化，与迅速发展的我国装备制造生产充分和有机地结合，并将其适时地引人到学习消化吸收国外先进的自动化先进机械生产新技术，使我国的制造过程机械和全装备过程全自动化生产整体技术能力逐步向实现低成本、绿色化生产发展。