李必貴

（云南后所煤礦有限公司裝備制造技術(shù)服務(wù)公司，云南 曲靖 655500）

自動化技術(shù)屬于綜合性技術(shù)，它與控制論、計算機技術(shù)、電子學(xué)等關(guān)系密切，而其中控制理論、計算機技術(shù)對其影響非常大。將自動化技術(shù)應(yīng)用到機械設(shè)計及制造領(lǐng)域是目前機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢。

1 機械自動化概念與構(gòu)成

1.1 機械自動化技術(shù)概念

機械設(shè)計與制造自動化技術(shù)發(fā)展是經(jīng)過在無人值守的環(huán)境中用特定的程序進行自動控制的過程。自動化技術(shù)的應(yīng)用，能夠提升生產(chǎn)質(zhì)量和效率，且還能夠控制人工成本，優(yōu)化作業(yè)模式?，F(xiàn)如今，機械設(shè)計制造自動化技術(shù)有了質(zhì)的提升，且在具體應(yīng)用中，能夠為我國工業(yè)化的發(fā)展提供支持。但從機械設(shè)計制造現(xiàn)狀看，現(xiàn)在的自動化技術(shù)運用范圍較小，且工作環(huán)境的小型化成為普遍問題，這使機械自動化發(fā)展受到了一定程度的影響。

1.2 機械自動化技術(shù)構(gòu)成

目前，自動化技術(shù)被運用于機械設(shè)計制造的很多領(lǐng)域，且在機械自動化技術(shù)發(fā)展中需要多領(lǐng)域合作為其保駕護航。根據(jù)我國目前機械自動化技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成，可以分成操作系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)及指令系統(tǒng)幾部分。

各系統(tǒng)間的相互合作為機械設(shè)計制造提供了堅實的保障。其中，操作系統(tǒng)能夠通過定量方式對負(fù)載加以綜合分析；傳感器系統(tǒng)依據(jù)目前系統(tǒng)運行實際狀況做系統(tǒng)檢查，并綜合接收相關(guān)信息，保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定；信息處理系統(tǒng)是對接收的信息加以處理，依據(jù)具體的信息內(nèi)容構(gòu)成指令，并將指令傳輸?shù)较到y(tǒng)下一步，便于相關(guān)任務(wù)的順利執(zhí)行；信息傳輸系統(tǒng)，能夠提供并傳輸完善的信息，使自動化技術(shù)能夠安全運行。在自動化系統(tǒng)中，各系統(tǒng)是密不可分的，只有各系統(tǒng)相互合作，才能達到自動化技術(shù)要求。

2 自動化技術(shù)在機械設(shè)計及制造領(lǐng)域中應(yīng)用的作用

2.1 減少生產(chǎn)成本

傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造技術(shù)會增加部分生產(chǎn)加工材料成本，對企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展有不利影響。而自動化技術(shù)的應(yīng)用，可以讓機械設(shè)計制造各工序、各流程更滿足精細(xì)化要求。比如，在機械加工制造中所產(chǎn)生的廢料，可視情況予以科學(xué)應(yīng)用，這樣能夠減少制造加工成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。此外，科學(xué)使用自動化技術(shù)，可以有效解決機械設(shè)計制造中存在的不合理問題，增強機械原材料的適應(yīng)性。

2.2 對生產(chǎn)全過程加以全面監(jiān)控、管理

在機械設(shè)計制造過程中，自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠遠(yuǎn)程對機械設(shè)備運行情況、產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)狀進行監(jiān)控，一旦某個環(huán)節(jié)或設(shè)備產(chǎn)生問題，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端會發(fā)出警報提醒，提示哪些參數(shù)異常，監(jiān)控人員可依據(jù)異常參數(shù)，去分析問題出現(xiàn)的原因，并采用有效的方式去解決，對生產(chǎn)全過程的監(jiān)控能夠保證產(chǎn)品生產(chǎn)精度，還能夠提升產(chǎn)品生產(chǎn)的安全性。機械自動化設(shè)備自帶監(jiān)控、報警、故障診斷等功能，能夠有效預(yù)防因機械故障而引發(fā)的安全事故，還能夠經(jīng)過傳感器將出現(xiàn)損壞的設(shè)備部件信息反饋給監(jiān)控人員，確保企業(yè)可以對設(shè)備及時維修，提升設(shè)備運行質(zhì)量和效率。

2.3 提高生產(chǎn)效率

傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，各個零件、組件都需要在各車間、生產(chǎn)線做加工處理，在產(chǎn)品最后組裝時，可能會因零件生產(chǎn)時間的不同，延誤組裝。在加工精細(xì)元件時，用到的是半自動化車床設(shè)備，需要技術(shù)人員做復(fù)雜計算，再經(jīng)過參數(shù)報表對設(shè)備進行調(diào)整，所要耗費的時間長，影響生產(chǎn)工期。而自動化技術(shù)的應(yīng)用，各元件的加工、調(diào)控都可以由計算人員在電腦中編碼操作，同時，綜合3D建模技術(shù)，會讓元件設(shè)計更緊密，生產(chǎn)過程更高效。

2.4 進一步促進機械設(shè)計制造業(yè)的發(fā)展

自動化技術(shù)是計算機技術(shù)不斷升級發(fā)展的產(chǎn)物，其與智能技術(shù)的融合也成為各行業(yè)、領(lǐng)域發(fā)展，提升市場競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵。

自動化技術(shù)的應(yīng)用，能夠讓企業(yè)進行批量生產(chǎn)、加工。且用自動化機器替代傳統(tǒng)手工操作，無論是生產(chǎn)效率還是質(zhì)量，都得到了很大程度的提升。

3 自動化技術(shù)在機械設(shè)計及制造中的應(yīng)用

3.1 自動化技術(shù)的智能化應(yīng)用

智能化是改變已有的生產(chǎn)制造模式，運用相關(guān)性強的學(xué)科內(nèi)容對組件進行系統(tǒng)處理。其中，零件加工過程要具備很強的邏輯功能，突出人機交互、生產(chǎn)操作功能，提高整個機組的生產(chǎn)效率與精度。另外，在模擬生產(chǎn)中，需要對各項目、流程相關(guān)性、主題內(nèi)容做模擬分析，以便于在生產(chǎn)管理過程中的宏觀監(jiān)控。通過不斷地提出有關(guān)生產(chǎn)問題，利用模擬系統(tǒng)來反饋，為工作人員生產(chǎn)、管控等各個方面提供參考數(shù)據(jù)，以避免不規(guī)范生產(chǎn)帶來的損失。但要注意的是，智能化利用人工智能、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等技術(shù)融合來實現(xiàn)的，這就將機械設(shè)備像神經(jīng)網(wǎng)一樣聯(lián)系在一起。當(dāng)機械設(shè)備產(chǎn)生故障后，設(shè)備能夠經(jīng)過自動化管理及時找到出現(xiàn)故障的區(qū)域，再開始故障檢修，以使設(shè)備問題得到解決。但智能化的運用對有關(guān)人員的專業(yè)素質(zhì)水平提出了比較高的要求，企業(yè)還要進一步強化對智能自動化技術(shù)人員的培訓(xùn)，以提升技術(shù)的應(yīng)用水平。

3.2 自動化技術(shù)的柔性化應(yīng)用

自動化技術(shù)的柔性化應(yīng)用，是基于產(chǎn)品生產(chǎn)信息，綜合了物料存儲、運輸系統(tǒng)等，以滿足各種生產(chǎn)加工需要。而柔性技術(shù)是經(jīng)過組技術(shù)而產(chǎn)生的。組技術(shù)要依據(jù)加工需求有序組織加工對象，便于相關(guān)加工設(shè)備的選取。高效的自動化生產(chǎn)技術(shù)所形成的信息控制結(jié)構(gòu)是呈金字塔形的，將計算機作為核心，在生產(chǎn)階段中對信息進行控制、檢測，并對生產(chǎn)方案做科學(xué)調(diào)整。

此外，負(fù)責(zé)生產(chǎn)控制的計算機能夠?qū)⑾聦佑嬎銠C生產(chǎn)情況反饋給上層，其中，最下層是過程設(shè)備接口的計算機監(jiān)控，它搜集并檢測生產(chǎn)接口生產(chǎn)狀況，并依據(jù)上級指令做相應(yīng)的調(diào)整。在應(yīng)用柔性自動化技術(shù)時，需要不斷地去優(yōu)化、升級技術(shù)設(shè)備，以最大程度地提升產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

3.3 自動化技術(shù)的虛擬化應(yīng)用

自動化技術(shù)的虛擬化應(yīng)用是目前在機械設(shè)計、制造產(chǎn)業(yè)中的重要內(nèi)容。虛擬化也就是基于計算機技術(shù)，利用虛擬化技術(shù)模擬機械設(shè)計、制造過程，讓真實的機械設(shè)計、制造過程可以在情境模擬中實現(xiàn)。通常，在機械設(shè)計、制造情境模擬中，可在模擬中及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中可能會產(chǎn)生的問題，并對產(chǎn)生的問題加以分析、解決，讓機械設(shè)計、制造過程更為科學(xué)。

3.4 自動化技術(shù)的集成化應(yīng)用

現(xiàn)在，計算機技術(shù)在各領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，在機械設(shè)計制造領(lǐng)域也是如此。要對機械設(shè)計制造過程進行集中管理，就需要通過集成方式構(gòu)建多層次多級別控制層。集成化技術(shù)在我國機械設(shè)計制造行業(yè)中應(yīng)用普遍，其是用大系統(tǒng)囊括各子系統(tǒng)，利用云計算來管理。簡單來說，集成化技術(shù)的應(yīng)用，可以優(yōu)化設(shè)計制造程序，保證高度集成化目標(biāo)的實現(xiàn)，提升機械設(shè)計制造整體水平。

3.5 自動化技術(shù)的數(shù)控化應(yīng)用

通過計算機軟件實現(xiàn)自動編程，能夠?qū)?shù)控加工生產(chǎn)過程進行高效控制，適應(yīng)機械設(shè)計制造自動化需求。在機械設(shè)計制造中，使用計算機輔助軟件，對數(shù)控仿真進行分析，并在虛擬環(huán)境中對各種機械產(chǎn)品規(guī)格、結(jié)構(gòu)等直觀展示，這樣能夠為設(shè)計者圖紙設(shè)計、修改提供技術(shù)支持，確保機械生產(chǎn)工作的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。針對普通的二軸車床、三軸銑床，可直接使用數(shù)控系統(tǒng)和與之匹配的機械驅(qū)動裝置來控制，只要對程序或者是用到的裝夾方式進行調(diào)整，就能夠批量加工生產(chǎn)各類工件。從機械控制角度看，現(xiàn)在普遍使用PLC來實現(xiàn)。從機械設(shè)計、生產(chǎn)來看，用到的數(shù)控機床在結(jié)構(gòu)上都有一些不同，當(dāng)輸入了相應(yīng)信號后系統(tǒng)電路就會驅(qū)動。對計算機系統(tǒng)分析處理后，就能夠確定加工坐標(biāo)軸信息，再通過放大、轉(zhuǎn)換處理，在有關(guān)控制設(shè)備中完成輸入，以此對加工機床動態(tài)進行系統(tǒng)監(jiān)控。

4 自動化技術(shù)在機械設(shè)計及制造領(lǐng)域中的實際應(yīng)用

4.1 在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

因我國機械設(shè)計制造自動化起步相對較晚，再加上農(nóng)村經(jīng)濟條件等各個方面因素的影響，機械設(shè)計制造自動化在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用也比較晚。從農(nóng)業(yè)方面看，機械設(shè)計制造自動化的運用以播種、灌溉為主，但相比西方發(fā)達國家，機械設(shè)計制造自動化的推廣應(yīng)用還存在一些差距。加快農(nóng)村機械自動化發(fā)展，能夠提升我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。

4.2 在煤炭行業(yè)的應(yīng)用

隨著煤炭開采水平的不斷提高，對問題的關(guān)注度越來越高。為了滿足煤礦開采的需求，就需要加大力度發(fā)展煤礦五化建設(shè)。但從我國煤炭行業(yè)發(fā)展情況看，因設(shè)備管理不到位引發(fā)的安全事故問題屢見不鮮，而自動化、智能化采煤工作面的實現(xiàn)，會減少許多的問題。現(xiàn)如今，我國部分煤炭企業(yè)已達到了這一要求，無論是煤炭開采，還是煤礦安全等方面的檢測，都可以通過自動化手段進行。該技術(shù)的應(yīng)用大大提升了煤礦安全水平，也緩解了工作人員的壓力。

5 自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域有效應(yīng)用的建議

5.1 創(chuàng)新自動化技術(shù)

自動化技術(shù)是機械設(shè)計制造中的重點內(nèi)容，是提高生產(chǎn)質(zhì)量、效率的重要保障。結(jié)合我國現(xiàn)在機械設(shè)計制造業(yè)的發(fā)展實際，自動化技術(shù)應(yīng)用已比較成熟，但是，因技術(shù)更新?lián)Q代速度很快，如果停滯不前必然會被淘汰。所以，為了讓機械設(shè)計制造企業(yè)在激烈的市場競爭環(huán)境中占據(jù)有利地位，就要與時俱進，不斷地創(chuàng)新自動化技術(shù)。與此同時，企業(yè)還要設(shè)置完善的技術(shù)管理制度，鼓勵并支持有關(guān)研發(fā)隊伍加大技術(shù)創(chuàng)新研究。

5.2 自主研發(fā)或引入先進的機械自動化技術(shù)

現(xiàn)在，我國自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域的發(fā)展情況良好，但是與西方發(fā)達國家還是有一些距離，在某些方面，仍然還存在已有的技術(shù)手段不能解決的問題。所以，為了提高機械設(shè)計制造水平，有關(guān)管理人員還要考慮自主研發(fā)或引入更先進的自動化技術(shù)。但自動化技術(shù)的自主研發(fā)、引入并不是一蹴而就的，相較企業(yè)技術(shù)研發(fā)，引入國外先進技術(shù)耗時短，后期問題小。企業(yè)管理人員需要根據(jù)自身的具體情況，優(yōu)選方式，提高技術(shù)水平。

5.3 注重培養(yǎng)有關(guān)專業(yè)技術(shù)人才

自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，降低了一線工作人員工作的強度，但是，也要重視培養(yǎng)更多的專業(yè)技術(shù)人才。一方面，要培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)研發(fā)人員。技術(shù)更新發(fā)展速度是很快的，在此過程中，一些機械設(shè)備必然會面臨被淘汰、升級的問題，若是不能緊跟市場需求，則企業(yè)的發(fā)展會受到影響。所以，需要加大專業(yè)技術(shù)研發(fā)人員的培養(yǎng)力度，為企業(yè)技術(shù)研發(fā)提供保障。另一方面，重視對一線操作人員的培養(yǎng)，機械設(shè)備的升級、換代，也意味著一線操作人員要重新學(xué)習(xí)、熟練操作，企業(yè)需要加大對機械設(shè)備操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，讓他們在實際工作中技術(shù)應(yīng)用更熟練，使生產(chǎn)、制造過程能夠順利進行。

6 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，機械設(shè)備的利用率隨之提升，對自動化技術(shù)的依賴度也在逐步增強。自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，有效提升了機械設(shè)計制造的水平，減少了生產(chǎn)成本。為了促進自動化技術(shù)與機械設(shè)計制造更深入融合，企業(yè)還要創(chuàng)新自動化技術(shù)，自主研發(fā)或引入先進的機械自動化技術(shù)。同時，還要注重培養(yǎng)有關(guān)專業(yè)技術(shù)人才，以提高機械設(shè)計制造的自動化水平，進一步推動我國機械設(shè)計制造領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展。