淺論機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展方向

李存利

摘要：本文針對(duì)我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化的產(chǎn)生、發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀，針對(duì)物資供輸生產(chǎn)自動(dòng)化、自動(dòng)化、設(shè)備裝配自動(dòng)化等方面對(duì)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了探討，指出其不斷向高度集成化、智能化發(fā)展的前景。

1.機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)生及定義

在1971年日本的《機(jī)械設(shè)計(jì)》雜志副刊上刊登了機(jī)電一體化這一名詞，隨著機(jī)電一體化的發(fā)展而被廣泛的應(yīng)用。美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)于1984年為現(xiàn)代機(jī)械下了如下定義：“由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和（或）機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。20世紀(jì)90年代國(guó)際機(jī)器與機(jī)構(gòu)理論聯(lián)合會(huì)，給出了這樣的定義，機(jī)電一體化是精密機(jī)械工程、電子控制和系統(tǒng)思想在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過程中的協(xié)同結(jié)合。

2.機(jī)械自動(dòng)化在生產(chǎn)制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化的理論基礎(chǔ)是控制理論?？刂评碚撌墙鉀Q當(dāng)今具有挑戰(zhàn)性的社會(huì)生產(chǎn)與科技研究問題發(fā)揮了重要作用，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的理論基礎(chǔ)，其發(fā)展及應(yīng)用將徹底改變?nèi)祟悅鹘y(tǒng)生產(chǎn)、生存、生活和管理模式。機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面。

2.1.生產(chǎn)自動(dòng)化自動(dòng)化的機(jī)械制造加工系統(tǒng)，可以自動(dòng)持續(xù)進(jìn)行重復(fù)工序的循環(huán)，同時(shí)還可以自動(dòng)裝卸機(jī)械組件。

2.2.信息自動(dòng)化包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理等。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是指通過計(jì)算機(jī)的圖形設(shè)計(jì)軟件及設(shè)備，輔助工程師進(jìn)行機(jī)械部件及構(gòu)造的設(shè)計(jì)工作；產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理是對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行系統(tǒng)化管理。

2.3.設(shè)備裝配自動(dòng)化設(shè)備裝配自動(dòng)化是將特定規(guī)格、形狀的機(jī)械零配件按照設(shè)計(jì)預(yù)定的技術(shù)要求，通過搬運(yùn)、組裝、調(diào)試、試驗(yàn)、驗(yàn)收等步驟，自動(dòng)組裝為一套能夠進(jìn)行生產(chǎn)制造的工藝流水線。

2.4.物資供輸自動(dòng)化物資供輸自動(dòng)化管理可將機(jī)械制造系統(tǒng)中所需的各種原材料或成品輸送到預(yù)定的相應(yīng)位置。

2.5.檢測(cè)自動(dòng)化隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展和提高，各種新型材料和部件以及有特殊功能要求的新型復(fù)雜加工設(shè)備不斷被應(yīng)用到機(jī)械制造業(yè)中，使產(chǎn)品的檢測(cè)技術(shù)和工作難度也不斷增大，自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)必然被引入到機(jī)械制造中，現(xiàn)在應(yīng)用相對(duì)較多的技術(shù)主要包括基于時(shí)序、電流信號(hào)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)刀具、組件磨損狀態(tài)的識(shí)別檢測(cè)以及多判斷系統(tǒng)的智能設(shè)備診斷技術(shù)等。

3.機(jī)械自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)和效益

隨著機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品有逐步取代傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品趨勢(shì)。與傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品相比，機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品具有高的功能水平和附加值，它將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來(lái)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

3.1.改善勞動(dòng)條件，有利于自動(dòng)化生產(chǎn)

機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品自動(dòng)化程度高，是知識(shí)密集型和技術(shù)密集型產(chǎn)品，是將人們從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)的重要途徑，可以加速工廠自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、交通自動(dòng)化甚至是家庭自動(dòng)化，從而可促進(jìn)我國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)。

3.2.生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量的提升

機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能，其控制和檢測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作，使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和較高的產(chǎn)品合格率。同時(shí)，由于機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作自動(dòng)化，所以生產(chǎn)力大大提高。此外，由于機(jī)械自動(dòng)化工作方式具有可通過調(diào)整軟件來(lái)適應(yīng)需求的良好柔性，特別適合于多品種、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)，是縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、加速更新?lián)Q代的重要途徑。

3.3.使用安全性和可靠性提高

機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時(shí)，能自動(dòng)采取保護(hù)措施，避免和減少人身與設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性。機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品由于采用電子元器件，減少了機(jī)械產(chǎn)品中的可動(dòng)構(gòu)件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性，故障率降低，壽命得到了延長(zhǎng)。

3.4.節(jié)約能源，減少耗材

節(jié)約能源是國(guó)家的戰(zhàn)略目標(biāo)，也是用戶十分關(guān)心的問題。機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品通過采用低能耗驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，最佳的調(diào)節(jié)控制，以提高設(shè)備的能源利用率，可達(dá)到明顯的節(jié)能效果。由于多種學(xué)科的交叉融合，機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的許多功能一方面從機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到微電子、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，另一方面從硬件系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到軟件系統(tǒng)，從而使得機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品系統(tǒng)朝著輕小型方向發(fā)展，減少了材料消耗。

4.機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展方向

近30多年我國(guó)研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)雖對(duì)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展方向這方面進(jìn)行了大量研究，對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量工作，并取得了一定的成果。但與日本等先進(jìn)國(guó)家相比，仍有相當(dāng)差距。機(jī)械自動(dòng)化在技術(shù)、工程系統(tǒng)方面已有很大的發(fā)展，但基礎(chǔ)理論方面尚在發(fā)展中，還很不完備。今后的發(fā)展方向有如下幾個(gè)方面。

4.1_機(jī)電一體化

機(jī)電一體化就是機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展和延伸，傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品只有向機(jī)電一體化方向發(fā)展，才是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的唯一出路。

4.2.具有復(fù)合功能，適用面廣

機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品跳出了機(jī)電產(chǎn)品單技術(shù)、單功能的限制，具有復(fù)合功能和復(fù)合技術(shù)，使產(chǎn)品的功能水平和自動(dòng)化程度大大提高。機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品一般具有自動(dòng)化控制、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)整等功能。

4.3.智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上吸收人工智能。

5.總結(jié)

機(jī)械自動(dòng)化在設(shè)計(jì)和制造上具有多功能、高質(zhì)量、高可靠性，低能耗的意義，所以機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造都是圍繞著機(jī)械自動(dòng)化來(lái)進(jìn)行的。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)所面臨的共性關(guān)健技術(shù)是傳感檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、接口技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等。所以說，機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)就是機(jī)電一體化系統(tǒng)。

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