李輝

摘 要：化工機械是機械制造行業(yè)中的重要分支，也是自動化技術(shù)重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。化工機械自動化技術(shù)包括制造單元、制造系統(tǒng)、制造線以及制造工廠四種類型的自動化技術(shù)，并涵蓋了模糊控制技術(shù)、計算機技術(shù)、人工智能等在內(nèi)的多種關(guān)鍵性技術(shù)。化工機械自動化技術(shù)將向智能化、集成化、虛擬化和敏捷化方向發(fā)展，從而減少化工機械制造過程中的能源浪費，實現(xiàn)經(jīng)濟向綠色化發(fā)展方向轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：自動化；化工機械；模糊控制；人工智能

引言

隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴大，已拓展到除數(shù)據(jù)存儲、計算、傳輸以外的行業(yè)，如煤礦生產(chǎn)、石油開采以及其他工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域等。機械制造業(yè)也受先進科學(xué)技術(shù)的影響，正逐步向自動化方向發(fā)展，機械制造業(yè)改進手段、技術(shù)發(fā)展方向都將向自動化方向邁近。將自動化技術(shù)引入機械制造行業(yè)，不僅可促進機械制造業(yè)的生產(chǎn)水平，還能推動各生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展速度，符合我國現(xiàn)階段的基本國情，也適應(yīng)現(xiàn)代化社會生產(chǎn)的需要?；C械作為機械制造行業(yè)的重要分支，也是自動化技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。

1 化工機械自動化發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 化工機械自動化技術(shù)應(yīng)用類別

化工機械自動化技術(shù)主要有四類應(yīng)用，按應(yīng)用范圍依次進行如下介紹：（1）自動化制造單元。自動化制造單元由1-2臺生產(chǎn)設(shè)備、工業(yè)機器人、物料運送儲存設(shè)備及數(shù)控設(shè)備構(gòu)成。自動化制造單元具有規(guī)模小、成本低、可生產(chǎn)多種類型產(chǎn)品的優(yōu)點。（2）自動化制造系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少四臺以上的全自動數(shù)控設(shè)備及人工中心，數(shù)控設(shè)備及物料搬運系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)進行集中管理，以實現(xiàn)連續(xù)工作下的多品種、中小批量的生產(chǎn)及管理。（3）自動化制造線。自動化制造線的實際功能介于單一品種或小品種大批量非自動化生產(chǎn)線與中小批量多品種生產(chǎn)之間的一種生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線主要優(yōu)點提高了生產(chǎn)效率，但對于物料搬運系統(tǒng)自動化技術(shù)要求較低。（4）自動化制造工廠。將多條柔性制造系統(tǒng)（FMS），如訂貨、設(shè)計、加工、裝配、檢驗、發(fā)貨的制造系統(tǒng)進行有機結(jié)合，配以自動化立體倉庫，各條FMS及倉庫之間通過計算機系統(tǒng)進行自動化管理。自動化制造工廠包括CAD/CAM，將計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）投入生產(chǎn)實際，不僅實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動化，還將生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料儲存及運輸自動化擴展到全廠范圍，是自動化生產(chǎn)的最高水平。

1.2 化工機械自動化關(guān)鍵技術(shù)

（1）模糊控制技術(shù)。模糊控制器利用模糊數(shù)學(xué)理論知識制造而成，隨著科技的不斷進步，模糊控制技術(shù)也不斷進步，已經(jīng)將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工作原理，滲透到模糊處理器中，使其具有自學(xué)功能。具有自學(xué)功能的控制器可根據(jù)不斷獲取的新信息自動地對控制量參數(shù)做出適當(dāng)調(diào)整，提高了設(shè)備的實用性能。（2）計算機輔助設(shè)計。計算機輔助技術(shù)（CAD）要實現(xiàn)智能化需要引進專家系統(tǒng)，從而提高對復(fù)雜問題的處理能力。計算機三維立體打印技術(shù)的研發(fā)為計算機輔助技術(shù)的應(yīng)用拓展提供了更多機會，利用該技術(shù)可減少機械樣品制造周期，降低能源浪費，加快新產(chǎn)品的研發(fā)速度。計算機三維立體打印技術(shù)工作原理為利用計算機技術(shù)將激光掃描采集的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化——三維數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為二維片狀圖形，轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)被系統(tǒng)掃描到光敏樹脂液面，被掃描液面固化成形后與其他片狀固化材料自動粘合，最后復(fù)制出精確的原型。（3）人工智能-專家系統(tǒng)-智能傳感器技術(shù)。專家系統(tǒng)是FMS中采用較多的人工智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)專家知識及一般推理規(guī)則進行程序設(shè)定，利用預(yù)設(shè)推理程序解答各類問題。專家系統(tǒng)將生產(chǎn)實踐中常見案例與理論相結(jié)合，確保了該系統(tǒng)的實用性，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。（4）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人工智能工具的一種，是通過模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信息進行并行處理的一種方法，該技術(shù)處于研發(fā)階段，但由于其良好的應(yīng)用前景，將并列與專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，成為自動化系統(tǒng)中新的重要組成部分。

2 化工機械自動化技術(shù)未來發(fā)展方向

化工機械自動化技術(shù)的實現(xiàn)需要長期探索、在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，改進技術(shù)?；C械生產(chǎn)企業(yè)在進行自動化技術(shù)改進時，應(yīng)根據(jù)企業(yè)自身硬件條件及生產(chǎn)需要進行逐步改進，注重技術(shù)的實用性能和低成本化，避免化工機械自動化技術(shù)改進影響企業(yè)正常生產(chǎn)，降低企業(yè)經(jīng)濟效益?；C械自動化技術(shù)改進立足于實用功能和低成本基礎(chǔ)上，還應(yīng)向智能化、集成化、虛擬化和敏捷化方向發(fā)展。

2.1 智能化

智能化是將化工機械制造技術(shù)通過人工智能轉(zhuǎn)化為可控制各個生產(chǎn)流程的先進技術(shù)，以構(gòu)建人機一體化的智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建立需要對人工智能進行合理、規(guī)范的程序編制，將數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)推理、操作判斷及操作決策等進行程序模擬，以實現(xiàn)對機械制造各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的監(jiān)控、預(yù)防和改進；具有良好的友好性和適應(yīng)性，能對突發(fā)事件進行及時有效的判斷和調(diào)整，以實現(xiàn)機械制造生產(chǎn)的安全性和高效性；系統(tǒng)采用模塊化方法，具有更大的柔性；系統(tǒng)不僅能提高企業(yè)的生產(chǎn)力，還能降低環(huán)境污染、提高能源的利用率，為企業(yè)和社會創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

2.2 集成化

集成化是指利用先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將化工機械制造過程中涉及的各種技術(shù)進行整體優(yōu)化集成，實現(xiàn)生產(chǎn)流程的一體化控制，改善產(chǎn)品性能、降低生產(chǎn)成本，從而提升機械制造業(yè)的整體生產(chǎn)水平。將各項技術(shù)進行有機整合需要利用計算機集成制造（CIMS）系統(tǒng)，該系統(tǒng)由四個彼此獨立，而又相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)構(gòu)成，包括工程技術(shù)信息系統(tǒng)、制造自動化系統(tǒng)、質(zhì)量信息系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)。

2.3 虛擬化

虛擬化技術(shù)將計算機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴展，由此升級的現(xiàn)代化仿真模擬技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)制造中得到廣泛應(yīng)用，如冶金生產(chǎn)、車削加工、化石能源生產(chǎn)等?，F(xiàn)代化仿真模擬技術(shù)可將化工機械制造生產(chǎn)流程進行虛擬化展現(xiàn)，從而發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)流程中可能存在或已經(jīng)存在的問題或安全隱患，并對生產(chǎn)流程各環(huán)節(jié)的相關(guān)預(yù)設(shè)參數(shù)進行調(diào)整，以優(yōu)化生產(chǎn)流程。利用仿真模擬技術(shù)可節(jié)約生產(chǎn)成本，加快產(chǎn)品研發(fā)速度，提高企業(yè)在市場中的競爭力，解放了勞動力，改善了工作人員的工作環(huán)境。

2.4 敏捷化

化工機械制造自動化技術(shù)的敏捷性以虛擬化制造技術(shù)為基礎(chǔ)，是現(xiàn)代機械制造集成技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。自動化技術(shù)的敏捷性不僅代表了現(xiàn)代集成制造的發(fā)展水平，也是企業(yè)提升市場競爭力的重要保障?；C械制造的敏捷化可以通過化工機械生產(chǎn)企業(yè)與計算機技術(shù)相關(guān)的研發(fā)單位之間的分工與合作得以實現(xiàn)。化工機械制造企業(yè)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品在市場中的銷售情況及用戶反饋情況進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，聯(lián)合計算機相關(guān)技術(shù)人員對產(chǎn)品中存在的缺陷進行技術(shù)調(diào)整，實現(xiàn)產(chǎn)品的升級，以提高產(chǎn)品的性能。企業(yè)對產(chǎn)品性能的快速改進，能及時迎合市場的需求，從而提升企業(yè)的市場競爭力。自動化技術(shù)的敏捷化還需要依靠互聯(lián)網(wǎng)提供的信息處理技術(shù)，以便機械制造方、程序軟件設(shè)計方、產(chǎn)品用戶方之間的信息能快速、安全、有效的傳輸，縮短機械制造生產(chǎn)周期。

3 結(jié)束語

化工機械制造是機械制造行業(yè)的重要組成部分，傳統(tǒng)化工機械制造技術(shù)生產(chǎn)周期長、成本高、能源浪費嚴(yán)重，給化工企業(yè)帶來沉重負擔(dān)的同時，也影響了其他衍生行業(yè)的發(fā)展，嚴(yán)重減緩了化工領(lǐng)域經(jīng)濟增長速度。作為國民經(jīng)濟重要支柱產(chǎn)業(yè)之一的化工機械制造，應(yīng)充分利用先進的自動化技術(shù)，推動化工機械制造業(yè)向現(xiàn)代化、技術(shù)化、綠色化方向發(fā)展，加大化工機械制造生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)含量，依靠先進的科學(xué)技術(shù)，降低生產(chǎn)成本、減少環(huán)境污染、提升產(chǎn)品質(zhì)量，從而提升產(chǎn)品及企業(yè)的市場競爭力，提高整個機械制造行業(yè)的生產(chǎn)水平。

參考文獻

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