對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備制造中的應(yīng)用研究

徐瀟雨 符海盈 黃彬杰 張偉 任佩華

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，工業(yè)得到良好發(fā)展空間，機(jī)械設(shè)備能夠輔助工業(yè)加快生產(chǎn)效率，確保機(jī)械制造質(zhì)量。本文將結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)優(yōu)勢(shì)，討論其機(jī)械設(shè)備制造中模糊自動(dòng)化控制、CAD輔助建模設(shè)計(jì)、柔性自動(dòng)生產(chǎn)、自動(dòng)信息監(jiān)測(cè)、仿生神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用要點(diǎn)，為推進(jìn)工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供參考意見。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；機(jī)械設(shè)備；生產(chǎn)線

引言：機(jī)械制造就是通過技術(shù)手段來(lái)生產(chǎn)設(shè)備，這些設(shè)備可以應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，為保證生產(chǎn)線的平穩(wěn)運(yùn)作，就需要增強(qiáng)設(shè)備參數(shù)精準(zhǔn)度，提高制造效率。傳統(tǒng)人工制造過程中，很容易受到外界影響而出現(xiàn)錯(cuò)誤，為彌補(bǔ)人工操作的漏洞，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而出，依托計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)流程，減少人工壓力，推進(jìn)行業(yè)發(fā)展。

一、機(jī)械設(shè)備制造中自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展概況

新時(shí)期背景下，工業(yè)市場(chǎng)需求開始向著多元化方向轉(zhuǎn)變，機(jī)械制造融合自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)是未來(lái)行業(yè)運(yùn)作的必然趨勢(shì)。以往自動(dòng)化技術(shù)與制造行業(yè)是兩個(gè)獨(dú)立門類，但是在技術(shù)不斷交互后，兩者已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同發(fā)展，相互促進(jìn)。在穩(wěn)定制造質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提高機(jī)械制造與設(shè)計(jì)的效率。自動(dòng)化技術(shù)為工業(yè)機(jī)械設(shè)備制造的精準(zhǔn)度、安全性都提供了強(qiáng)而有力的幫助，有效增加機(jī)械制造企業(yè)在市場(chǎng)中的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了一定幫助。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用還能夠有效減少員工日常工作的強(qiáng)度，減輕工作壓力，降低企業(yè)在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)方面中投入的人力資源成本，促進(jìn)其他部門的工作效率。自動(dòng)化技術(shù)有著良好的發(fā)展前景，從工業(yè)革命歷史進(jìn)程上來(lái)看，生產(chǎn)工具的外觀會(huì)隨著技藝成熟而由大變小，外形上的變化能夠滿足人們對(duì)占地面積的要求，因此未來(lái)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)該提高對(duì)微型設(shè)備的制造水準(zhǔn)，優(yōu)化大型機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部元件，提高構(gòu)建的精密性，進(jìn)一步縮小設(shè)備儀器的體積，強(qiáng)化靈敏度與便捷度，降低工業(yè)生產(chǎn)對(duì)外界環(huán)境的影響。另外網(wǎng)絡(luò)化也是機(jī)械生產(chǎn)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，人們利用計(jì)算機(jī)解決了機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的一體化控制，但是對(duì)網(wǎng)絡(luò)化的關(guān)注仍比較匱乏，很多自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用還需要依靠人力操作、監(jiān)督，對(duì)此就需要發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化的優(yōu)勢(shì)，利用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、RS傳感技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)生產(chǎn)系統(tǒng)。

二、機(jī)械設(shè)備制造中自動(dòng)化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

（一）模糊自動(dòng)化控制

模糊自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展依賴于模糊數(shù)學(xué)理論，模糊控制在自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，具有良好的權(quán)威性，不僅僅創(chuàng)新能力強(qiáng)，而且技術(shù)操作也比較先進(jìn)可靠。執(zhí)行模糊控制時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)依靠模糊數(shù)學(xué)理論，以此為指導(dǎo)，對(duì)人工操作決策進(jìn)行模擬判斷，然后用算法控制機(jī)械制造操作，制定操作系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)。隨著模糊控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不斷凸顯，相關(guān)人員開始嘗試將其與其他制造技術(shù)相結(jié)合，推進(jìn)模糊自動(dòng)化控制向著綜合性、多元化方向發(fā)展。目前在專家學(xué)者的努力下，模糊自動(dòng)化控制已經(jīng)基本能夠?qū)崿F(xiàn)與遺傳算法、專家計(jì)算、系統(tǒng)建模、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合應(yīng)用，整體上提高機(jī)械設(shè)備制造的工作效率。除此之外，還有一部分的模糊自動(dòng)化控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自學(xué)操作，通過機(jī)械設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)指標(biāo)，分析出合理的參數(shù)，按照實(shí)際制造情況對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行調(diào)整，整合內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確保技術(shù)與系統(tǒng)之間適應(yīng)良好，提高制造環(huán)境的安全性、可靠性[1]。

（二）CAD輔助建模設(shè)計(jì)

CAD輔助建模設(shè)計(jì)的應(yīng)用依賴于計(jì)算機(jī)載體，其是一種現(xiàn)代化建模設(shè)計(jì)手段，目前在工業(yè)機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域中較為常見。使用CAD技術(shù)，工作人員能夠?qū)ιa(chǎn)目標(biāo)進(jìn)行建模、提高圖紙?jiān)O(shè)計(jì)效率，彌補(bǔ)以往人力繪圖的漏洞，為后續(xù)生產(chǎn)作業(yè)輸出可靠參考數(shù)據(jù)。CAD技術(shù)應(yīng)用起來(lái)更加直觀，例如：作業(yè)人員可以直接在平臺(tái)上對(duì)產(chǎn)品各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，保證生產(chǎn)數(shù)量、加工數(shù)量的合理性。將CAD技術(shù)與3D打印技術(shù)結(jié)合起來(lái)，能夠加快制造效率，減少機(jī)械作業(yè)的前期成本投入，具體操作如下：首先用計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入，然后分層用特殊材料固化粘合，最終完成產(chǎn)品建模[2]。

（三）柔性自動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)

柔性自動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)是指在機(jī)械設(shè)備制作過程中，根據(jù)現(xiàn)有物料儲(chǔ)備情況進(jìn)行合理調(diào)度協(xié)調(diào)，使其能夠達(dá)到預(yù)期生產(chǎn)目標(biāo)，從而不斷擴(kuò)大生產(chǎn)范圍，增加系統(tǒng)制作對(duì)象的數(shù)量。目前柔性自動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)很大程度上依賴于成組技術(shù)，這也是柔性自動(dòng)化發(fā)展的重要契機(jī)。成組技術(shù)能夠根據(jù)現(xiàn)有的機(jī)械制造要求對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)一的排列組合，提高自動(dòng)化生產(chǎn)的速度與效率，保證儲(chǔ)存系統(tǒng)應(yīng)用準(zhǔn)確。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)備制作過程中應(yīng)用的柔性自動(dòng)化技術(shù)的信息控制方式都是呈現(xiàn)出金字塔結(jié)構(gòu)，所有信息操作都是圍繞計(jì)算機(jī)控制中心進(jìn)行，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造整個(gè)流程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)督整合。成組生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)將底層收集數(shù)據(jù)信息傳達(dá)給上一層計(jì)算機(jī)內(nèi)部，例如：底層收集信息主要對(duì)工藝設(shè)備與生產(chǎn)線的接口進(jìn)行監(jiān)督管理，上層計(jì)算機(jī)可以直接對(duì)底層生產(chǎn)過程進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)節(jié)。

（四）自動(dòng)信息監(jiān)測(cè)

從實(shí)際操作案例中可知，機(jī)械設(shè)備制造過程中，很容易受到外界影響而導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)誤差，最終產(chǎn)品因此無(wú)法應(yīng)用，浪費(fèi)前期投入成本。為改善這一問題，就需要提高自我檢測(cè)自動(dòng)化效率，將其應(yīng)用在產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)過程當(dāng)中。自檢技術(shù)是生產(chǎn)線自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，常見自檢系統(tǒng)是由傳感器、信號(hào)處理單位、數(shù)據(jù)處理單位、結(jié)果整合四部分組成，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)能夠做到對(duì)信息的統(tǒng)一處理，降低產(chǎn)品不合格率，提高成本投入的經(jīng)濟(jì)效益。

（五）仿生神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

仿生神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也被稱為ANNS，指代對(duì)自然界中的生物進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模仿，并以此為規(guī)律制作數(shù)字模型。ANNS中包含的信息量十分多樣，具備良好的信息處理與分析能力。將ANNS與自動(dòng)化技術(shù)有效融合起來(lái)，能夠?yàn)闄C(jī)械制造提供更多幫助作用，目前仿生神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在機(jī)械制作領(lǐng)域得到良好應(yīng)用，操作優(yōu)勢(shì)也比較明顯。ANNS從執(zhí)行流程來(lái)看，能夠?qū)χ谱鬟^程中各個(gè)運(yùn)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模處理，將多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，呈現(xiàn)出精確的非線性特點(diǎn)，提高制作工作效率。另外，該技術(shù)對(duì)于信息處理有著很強(qiáng)的適應(yīng)性，這一點(diǎn)與上文中提到的模糊自動(dòng)化控制、AEI系統(tǒng)十分相似。需要注意的是仿生神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)中板塊配置要求較為嚴(yán)格，為保證生產(chǎn)過程中的安全性、穩(wěn)定性，就需要相關(guān)工作人員提高對(duì)基礎(chǔ)設(shè)備配套的關(guān)注，例如：微電子、自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)等等，運(yùn)行之前要保證系統(tǒng)內(nèi)部組成穩(wěn)定健全，功能完好。另外，還需要相關(guān)工作人員關(guān)注仿生神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用時(shí)需要的自動(dòng)系統(tǒng)材料、原件、零配件的集成化建設(shè)，確保系統(tǒng)功能良好，從而提高生產(chǎn)效率，考慮到自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行能力，合理的針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制、使用年限、體積參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

結(jié)論：綜上所述，以往機(jī)械機(jī)制均是由人工完成，而隨著時(shí)代的發(fā)展，人工存在的效率低、出錯(cuò)高等問題也開始暴露出來(lái)。為改善此類問題，加快機(jī)械制造效率與質(zhì)量，就需要積極引用自動(dòng)化技術(shù)，工作人員只需要在前期下達(dá)指令，計(jì)算機(jī)就能夠自行完成操作，未來(lái)自動(dòng)化技術(shù)還會(huì)向著更加精密、全面的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳長(zhǎng)庚.機(jī)械設(shè)備制造中自動(dòng)化技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（06）：14+31.

[2]蔣政委，李孝芳.智能自動(dòng)技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展研究[J].決策探索（中），2018（10）：59-60.

作者簡(jiǎn)介：

徐瀟雨，（1997）男，（福建省福州市），民族（漢族），學(xué)歷（本科在讀），研究方向（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化），單位名稱（泉州信息工程學(xué)院），單位所在省市（泉州市），單位郵編（362000）

第二作者姓名：（符海盈 黃彬杰 張偉 任佩華）單位（泉州信息工程學(xué)院）