自动化技术在机械工程中的应用研究

魏建峰 郭赞

摘 要：目前，我国的综合国力在不断加强，机械自动化技术是现代工业发展中非常重要的控制技术，其在一定程度上加快人类前进的步伐。在机械工程中，越来越多的企业开始应用自动化技术，在各个领域的应用也越来越普遍。通过科学、合理的使用自动化技术，不但可以提高企业的生产能力，还能节约一定的生产成本。

关键词：机械工程；自动化技术；发展

随着社会的不断发展与进步，自动化技术在机械工业生产活动中发挥出了积极的影响价值，科技水平的进步使得机械工程自动化技术水平进一步提高，有效推动了工业各项生产活动的发展。机械工程自动化技术也因此获得广泛的应用，从而有效提升了在生产活动中的工作效率，为经济效益的提升带来了积极影响。但是在机械工程自动化技术的发展过程中，面临设计水平没有得到及时更新，缺乏相关的技术人才，自动化技术的应用范围存在局限性等一系列问题，对于存在的问题寻求积极的解决对策，也是当前机械工程自动化技术发展的主要趋势。

1 机械工程中自动化技术的应用分析

1.1 集成自动化技术的应用

在机械制造工程中，集成自动化技术主要是将制造生产过程中的相关技术和生产信息进行高效的集成，以实现对机械制造全过程的有效控制与优化，最终实现集成能力的不断增强。目前，集成自动化技术已广泛应用于机械制造工程的设计、评估、生产和销售信息等环节，对各类技术、原材料及物流等信息实施集成。在机械制造业中，计算机集成制造系统（CIMS）应用最为廣泛，得到了机械制造业的普遍认可。它集成了产品生产过程中多种技术与相关生产信息，以系统工程理论为基础，结合计算机网络与数据库系统，精简了产品生产流水线，建立了标准流程，扩大了机械生产，降低了资源浪费，是目前相对成熟的集成制造系统。而在未来的发展中，随着制造业的数字化、网络化和智能化，为计算机集成系统营造了一个良好的应用环境，也必将促使其不断发展，最终形成一套集质量工程、数据库信息、产品设计制造、管理决策等整个生产信息的复杂集成制造系统。

1.2 智能自动化技术的应用

智能自动化技术在机械工程中的应用，是指把人工智能技术和产品生产制造控制流程融于一体，用人工智能系统来取代人类专家在制造过程中的控制操作，解决生产过程中复杂的决策问题，并实时动态监督整个制造生产过程，及时发现存在的问题并予以实时解决，从而提高自动化机械制造系统水平和实用性。目前，智能制造系统结构的主要类型有：以提高制造系统智能为目标，智能机器人、智能体等为手段的智能制造系统；通过互联网把企业的建模、加工、测量、机器人的操作一体化的智能制造系统。

1.3 柔性自动化技术的应用

柔性自动化技术主要是指在对市场需求仔细调研分析的基础上，根据市场及客户反馈信息，对产品结构或类型做出调整优化，细分产品市场，满足不同阶梯市场的需求。当前，由于机械制造技术及市场需求千变万化，这就要求机械制造企业能根据市场需求的变化，及时作出相应的决策，根据市场需求调整制造产品，从而最大限度满足客户需求。但由于传统的机械制造业自身调节能力较弱，而将柔性自动化技术应用于机械制造业，就很好地解决了这一问题，其可大大提高制造企业对市场的适应能力，加速产品更新，保证制造产品的市场占有率、覆盖率。同时，应用柔性自动化技术，还能提高产品的质量，缩短制造周期和交货期，大幅度降低企业生产成本。因而，柔性自动化技术也成为了各国机械制造业发展的重要趋势。

目前，在柔性自动化技术的诸多领域中，如：柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、管理信息系统（MIS）等，工业发达国家已取得了很大的发展，但我国在这些方面仍滞后于发达国家。因此，在未来的机械制造柔性自动化技术应用的基础上，我国要切实做好“掌握柔性自动化装备的设计方法和制造技术”，以及“提高自主开发能力”这两个方面的工作，完成FMC、P-FMS（准柔性制造系统）、FMS这三个层次的典型柔性加工设备的开发，以不断提高制造系统的稳定生产水平，为今后制造业综合自动化的发展奠定基础。

1.4 虚拟制造技术的应用

虚拟制造技术是指利用信息技术、仿真技术、计算机技术等对现实制造过程中人、物、信息及产品设计、工艺规划、加工制造等生产过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的故障与问题，预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等，达到机械产品制造成功的目的，最终实现降低成本、缩短产品开发周期的目的。

目前，虚拟制造技术在机械制造中的应用分为：虚拟企业、虚拟产品设计、虚拟产品制造以及虚拟生产过程。如，在飞机、汽车的外形设计中，其形状是否符合空气动力学原理、运动过程的阻力、其内部结构布局的合理性等，在复杂管道系统设计中，就可采用虚拟制造技术，设计者可“进入其中”进行管道布置，并可检查其可行性，这样就可尽早发现设计中存在的问题，从而优化产品设计，提高设计效率。又如，在产品的制造中，可应用计算机仿真技术，对零件的加工方法、工序顺序、工装的选用、工艺参数的选用，加工工艺性、装配公益性、配合件之间的配合性、运行物件的运动型等均可建模仿真，从而提前发现加工缺陷和装配时可能会出现的问题，优化制造过程，提高加工效率。

2 自动化技术应用于机械工程中须注意的问题

2.1 在应用自动化技术的进程中，应同时发展行配套控制系统及机械自动化元件等。另外，还要确保各种传感器、编程控制器、控制系统、系统及计算机软件和微处理机等方面技术的不断发展。

2.2 自动化技术在机械制造应用过程中，计算机集成制造系统、智能制造系统、柔性制造系统等等容易受到系统质量、结构、刚性等方面要求的影响，因此应对其及时进行更新，以确保各自动化系统的制造效果。

2.3 由于我国机械制造业自动化技术的应用还处于初级阶段，对复合产品的加工尚未具备相应的技术，因此，在产品制造过程中应合理使用自动化技术。如，在大批量的铸造、锻造、焊接、冲压、热处理以及装配等生产过程中，可采用自动单机或自动线等，以实现生产过程的自动化。

3 结束语

总而言之，机械制造工程自动化是企业不断追求的目标，也是我国机械制造行业的发展目标。机械制造工程实现集成化、智能化、虚拟化自动化技术，定能大幅降低原料成本及提高生产效率，实现资源的最优化配置。在未来的发展中，要更好地发挥自动化技术应用于机械制造工程的作用，还需不断优化整合机械自动化的管理、经营和技术等，在学习和借鉴国外先进的自动化技术的同时，自主研发具有我国特色和具有知识产权的机械自动化技术，从而不断提高我国机械制造的自动化技术能力，促使我国机械制造自动化水平与国际接轨，增强我国机械制造行业的国际竞争力。

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