機(jī)械制造裝備的自動(dòng)化技術(shù)

張曉陽

[摘 ? ?要]機(jī)械制造裝備是現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)中不可或缺的基礎(chǔ)條件。在工業(yè)生產(chǎn)中，越來越先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)為機(jī)械制造裝備不斷增加附加值，讓它們替代人工更多地高效率完成工作。尤其是工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)與發(fā)展，讓機(jī)械制造裝備得到了升級(jí)。分析了機(jī)械制造裝備的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)，指出了應(yīng)用中的突出問題，并著重探討了在相關(guān)應(yīng)用中優(yōu)化機(jī)械制造裝備自動(dòng)化技術(shù)的策略。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械制造裝備;生產(chǎn)線;自動(dòng)化技術(shù);工業(yè)機(jī)器人

[中圖分類號(hào)]TN830.1 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）08–00–02

[Abstract]Machinery manufacturing equipment is an indispensable basic condition in modern automated production.In industrial production，more and more advanced automation technology continues to add added value to machinery manufacturing equipment，allowing them to replace labor to complete more efficient work.Especially the emergence and development of industrial robots have upgraded machinery manufacturing equipment.The article analyzes the application characteristics of the automation technology of machinery manufacturing equipment，points out the outstanding problems in the application，and focuses on the strategy of optimizing the automation technology of machinery manufacturing equipment in related applications.

[Keywords]machinery manufacturing equipment; production line; automation technology; industrial robot

無論是生產(chǎn)線上的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，還是得到技術(shù)集成的工業(yè)機(jī)器人操作，都體現(xiàn)了當(dāng)代機(jī)械制造水平的躍進(jìn)式發(fā)展。技術(shù)是工業(yè)生產(chǎn)中的第一生產(chǎn)力，也是驅(qū)動(dòng)其不斷創(chuàng)新的前提。然而，先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用也是循序漸進(jìn)式推廣的，在過程中還存在著一些突出問題，應(yīng)當(dāng)?shù)玫饺藗兊年P(guān)注。人們應(yīng)該立足于這些問題，有的放矢地應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)以及工業(yè)機(jī)器人，讓它們?yōu)樯a(chǎn)一線創(chuàng)造更大的價(jià)值。

1 機(jī)械制造裝備自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 具有系統(tǒng)性特點(diǎn)

自動(dòng)化技術(shù)不是某一項(xiàng)技術(shù)，而是系統(tǒng)龐雜的一種技術(shù)門類，其中包含若干具體的技術(shù)與環(huán)節(jié)。在當(dāng)前的機(jī)械設(shè)備制造中，獲得應(yīng)用的自動(dòng)化技術(shù)眾多，并且體現(xiàn)在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。因此，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用具有系統(tǒng)化特點(diǎn)。在工業(yè)機(jī)器人身上，其系統(tǒng)性體現(xiàn)更為突出，是對(duì)技術(shù)的高效整合。

1.2 具有生產(chǎn)安全特點(diǎn)

（1）自動(dòng)化技術(shù)將人工與機(jī)械有機(jī)結(jié)合，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)作業(yè)步驟，實(shí)現(xiàn)了無人生產(chǎn)或少量人員的生產(chǎn)。自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)裝備替代了人力，一些以往需要人力完成的危險(xiǎn)性工作得以用更安全的方式完成，而且其自動(dòng)化完成效率更高;

（2）自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)裝備能夠進(jìn)行安全警報(bào)，以其自動(dòng)化的預(yù)警運(yùn)作機(jī)制更完美地控制生產(chǎn)流程，在有相關(guān)技術(shù)設(shè)置前提下，一旦遇到故障因素，就可自動(dòng)暫停運(yùn)作，并作出故障檢查。可以說，有了自動(dòng)化技術(shù)加持的機(jī)械制造裝備如虎添翼，更能保障一線生產(chǎn)的安全。

1.3 具有全球性特點(diǎn)

自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展于經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代，其每項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新、升級(jí)都與生產(chǎn)力直接掛鉤，也影響著科技競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)局面?？梢哉f，自動(dòng)化技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用是全球性的，帶動(dòng)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，帶動(dòng)世界范圍的科技發(fā)展。如，PLC自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)具備了全球通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議，即使由不同廠家生產(chǎn)出來的PLC技術(shù)系統(tǒng)，也能夠進(jìn)行替換。這樣方便了后期PLC的調(diào)試，其技術(shù)通用性較高。

2 機(jī)械制造裝備的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中突顯的問題

2.1 技術(shù)水平相對(duì)落后

（1）機(jī)械制造裝備的自動(dòng)化技術(shù)水平存在地域性差別。經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度快的地區(qū)，相關(guān)應(yīng)用的技術(shù)水平更高，相反，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度慢的地區(qū)，相關(guān)應(yīng)用的技術(shù)水平偏低，甚至沒有實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。

（2）相關(guān)裝備的設(shè)計(jì)中雖然對(duì)自動(dòng)化技術(shù)多有體現(xiàn)，但是缺乏對(duì)機(jī)械功能的開發(fā)，尤其是高級(jí)功能有待開發(fā)。目前，很多生產(chǎn)一線的機(jī)械裝備都以進(jìn)行基本操作為主，并不能夠滿足高技術(shù)生產(chǎn)的高效性要求。而且，相關(guān)操作中，裝備的故障問題繁多，檢修成本高。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新能力偏弱

在機(jī)械制造裝備的技術(shù)創(chuàng)新上，相關(guān)領(lǐng)域的高素質(zhì)人員缺乏，后續(xù)的創(chuàng)新能力偏弱。我國(guó)的機(jī)械設(shè)備制造業(yè)還在不斷地趨向于成熟發(fā)展，但是這個(gè)過程中顯然缺乏人才動(dòng)力。一些生產(chǎn)一線盡管在積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，但是還缺少與生產(chǎn)實(shí)際的磨合，整體上的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用效果不算理想。如，有些生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用了先進(jìn)技術(shù)，但是其生產(chǎn)材料性能不好，與技術(shù)嚴(yán)重不匹配，最后并不能帶來理想的經(jīng)濟(jì)效益，還可能使選材工作反復(fù)，讓成本不減反增。

2.3 缺乏規(guī)模化的普及

我國(guó)的很多機(jī)械制造企業(yè)，尤其是小型企業(yè)，還不具備規(guī)模化應(yīng)用機(jī)械制造裝備自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)力，所以，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用的普及尚在行進(jìn)中，與規(guī)?；€有一定距離。

3 在相關(guān)應(yīng)用中優(yōu)化機(jī)械制造裝備自動(dòng)化技術(shù)的策略

3.1 強(qiáng)化宣傳自動(dòng)化技術(shù)

目前，基于生產(chǎn)實(shí)力、引進(jìn)技術(shù)成本等的考慮，很多工業(yè)企業(yè)還沒有充分重視自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，其思想觀念成為相關(guān)技術(shù)普及的一大障礙。因此，為了普及相關(guān)應(yīng)用，也為了推進(jìn)機(jī)械制造裝備的相關(guān)技術(shù)發(fā)展，可以強(qiáng)化自動(dòng)化技術(shù)宣傳，尤其是對(duì)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)、功能特色進(jìn)行普及，讓更多的企業(yè)意識(shí)到技術(shù)引進(jìn)對(duì)于生產(chǎn)效率提高的重要意義。

3.2 創(chuàng)新設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)想要獲得全面的應(yīng)用，就必須與一線的生產(chǎn)實(shí)際更多的融合，契合其需求。而企業(yè)自身也需要加緊轉(zhuǎn)變觀念，拿出誠(chéng)意，推進(jìn)生產(chǎn)與相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新的融合。在已開發(fā)應(yīng)用的自動(dòng)化技術(shù)基礎(chǔ)上，各企業(yè)可以將自己的生產(chǎn)實(shí)際、發(fā)展需求進(jìn)行總結(jié)，把總結(jié)結(jié)果作為技術(shù)創(chuàng)新依據(jù)來推動(dòng)創(chuàng)新。具體的，企業(yè)可立足于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)與功能，緊緊圍繞產(chǎn)品實(shí)際數(shù)據(jù)展開深度的、科學(xué)的分析，最終在自動(dòng)化控制技術(shù)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)中謀求突破。

3.3 開拓技術(shù)應(yīng)用的范圍

相關(guān)企業(yè)不必只將目光投放在機(jī)械裝備的生產(chǎn)操作中，而應(yīng)該拓寬自動(dòng)化技術(shù)的可應(yīng)用范圍，讓技術(shù)應(yīng)用得到更廣泛的普及，讓機(jī)械制造裝備為整個(gè)行業(yè)效益提高做出貢獻(xiàn)。如，除了生產(chǎn)之外，工業(yè)運(yùn)輸、商品包裝等都可以有自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備的參與。包裝質(zhì)量、運(yùn)輸效率，都關(guān)系著相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)的整體質(zhì)量。企業(yè)可推進(jìn)自動(dòng)化包裝、自動(dòng)化檢測(cè)的發(fā)展，讓這些生產(chǎn)的后續(xù)跟進(jìn)工作效率提升，提高相關(guān)產(chǎn)品的整體生產(chǎn)質(zhì)量。

3.4 生產(chǎn)線多應(yīng)用機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人集成了先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，在信息處理精度、操作的自動(dòng)化程度上都是普通自動(dòng)化技術(shù)所無法比擬的。因此，在我國(guó)一線生產(chǎn)中依然有工業(yè)機(jī)器人身影的前提下，相關(guān)企業(yè)可以更加放心、堅(jiān)定地在自己的生產(chǎn)線上更多地應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。一些自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠在依托于傳統(tǒng)控制論相關(guān)技術(shù)的情況下，使信息處理更加精密。其中，像PLC、PID這兩種控制技術(shù)就是很好的代表。它們的優(yōu)良的工作方法能夠在現(xiàn)代控制技術(shù)指導(dǎo)下與工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)完美對(duì)接，最終使自動(dòng)化控制系統(tǒng)與終端良性、協(xié)調(diào)運(yùn)作。

（1）工業(yè)機(jī)器人含義。工業(yè)領(lǐng)域范圍內(nèi)，工業(yè)機(jī)器人指兩種類型，即擁有很好的操作自由的機(jī)器人，以及關(guān)節(jié)自由操作能力較強(qiáng)（關(guān)節(jié)多，細(xì)節(jié)密）的機(jī)械手。工業(yè)機(jī)器人被賦予了一定的人工智能技術(shù)，其操作原則也離不開相關(guān)技術(shù)的支撐，能夠依靠它的動(dòng)力、控制力實(shí)現(xiàn)各種各樣的功能及操作。

（2）工作描述。工業(yè)機(jī)器人開展工作前，其機(jī)械手動(dòng)作要經(jīng)過設(shè)置，有了特定的編程輸入后，才可以自動(dòng)化活動(dòng)。工作中，工業(yè)機(jī)器人要作為一個(gè)連接者，連接的兩個(gè)對(duì)象分別是連桿機(jī)構(gòu)（位于遙控操作器上）和伺服軸（位于數(shù)控機(jī)床上）。工業(yè)機(jī)器人能使企業(yè)的成本降低，是非常適合大范圍推廣的設(shè)備對(duì)象。比較前沿的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用，就是在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的操作。該類工業(yè)機(jī)器人智能化級(jí)別高，能夠像人一樣感知、行走等，甚至一些感知功能是遠(yuǎn)超人類的。

3.5 立足于科技，將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線

（1）拆垛系統(tǒng)。沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線離不開自動(dòng)拆垛單元，它是必備系統(tǒng)，應(yīng)用的是雙垛料臺(tái)（可循環(huán)）。相關(guān)單元內(nèi)還有一些基礎(chǔ)設(shè)備，如自動(dòng)涂油裝置、拆垛小車等。自動(dòng)涂油裝置負(fù)責(zé)涂油工序，主要是有的板件板料拉延中需要涂油，可以提高板料的表層潤(rùn)滑度，提升質(zhì)量。而拆垛小車往往停放在上料區(qū)和完成上料的地方，主要在于讓工業(yè)機(jī)器人順利取料。

（2）控制系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人的一切程序都需要得到科學(xué)控制，無疑，該系統(tǒng)的地位是很高的，起到的作用也是關(guān)鍵性的。該系統(tǒng)重點(diǎn)在于對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行控制，讓其相關(guān)操作得以協(xié)調(diào)，并在工作中突出先進(jìn)性、準(zhǔn)確性等特征。

該系統(tǒng)下的重點(diǎn)控制對(duì)象有涂油機(jī)、拆垛機(jī)、線尾輸送系統(tǒng)等。具體的控制工作落實(shí)中，工業(yè)機(jī)器人要在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線上執(zhí)行或分散、或集中的系統(tǒng)化的監(jiān)控工作。①對(duì)系統(tǒng)設(shè)備層執(zhí)行控制。在相關(guān)系統(tǒng)的最底部就是設(shè)備層，它屬于相關(guān)控制中的一個(gè)核心，由現(xiàn)場(chǎng)操作站、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等多個(gè)部分構(gòu)成。具體控制中，系統(tǒng)能夠直接關(guān)聯(lián)PLC（位于控制層），讓它順利對(duì)接相關(guān)信號(hào)輸入動(dòng)作，接著有效傳送對(duì)應(yīng)的輸出指令給現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備。②對(duì)控制層執(zhí)行控制?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備總線的PLC能在不同的部門獲得應(yīng)用，主要起到的作用是連線自控、單獨(dú)控制等。如果現(xiàn)場(chǎng)總線展開系統(tǒng)化的控制，可以更大限度地確保生產(chǎn)設(shè)備相關(guān)系統(tǒng)平穩(wěn)、安全運(yùn)行。在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸上，每個(gè)PLC與其上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，都基本上會(huì)使用以太網(wǎng)。

（3）對(duì)人機(jī)界面執(zhí)行控制。該系統(tǒng)控制下，會(huì)將SIEMENS這一觸摸屏有效配備在每個(gè)控制單元，從而順利與Profibus總線進(jìn)行通訊連接。每個(gè)控制單元都有進(jìn)行信息診斷的功能，一旦出現(xiàn)信息錯(cuò)誤，設(shè)置在觸摸屏上面的相關(guān)操作鍵以及指示燈就會(huì)做出報(bào)警反應(yīng)。人機(jī)界面的存在，能夠把相關(guān)故障直觀地提供給維修人員，提高檢修設(shè)備的效率。

（4）仿真模擬系統(tǒng)。有了工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的大量應(yīng)用實(shí)踐，人們可以進(jìn)行仿真模擬系統(tǒng)的創(chuàng)建，應(yīng)用虛擬環(huán)境來提高生產(chǎn)效率。虛擬化制造技術(shù)也是一種綜合性的技術(shù)，是以虛擬建模和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，將計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)等有效融合的一項(xiàng)技術(shù)。模擬沖壓線的高效運(yùn)作，能夠減少很多實(shí)際問題，如生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)奏不協(xié)調(diào)、系統(tǒng)被干涉等?；诠I(yè)機(jī)器人推進(jìn)運(yùn)行線路仿真、離線編輯，不僅是對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的突破，還能夠提高技術(shù)實(shí)驗(yàn)成效，讓技術(shù)設(shè)備越來越可靠。

4 結(jié)束語

自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用是趨勢(shì)，代表著生產(chǎn)力。機(jī)械制造裝備的先進(jìn)與否與自動(dòng)化技術(shù)的普及、應(yīng)用、技術(shù)創(chuàng)新都關(guān)系重大。工業(yè)企業(yè)不但要勇于開拓進(jìn)取，積極讓自身的生產(chǎn)融入相關(guān)自動(dòng)化技術(shù)，提高機(jī)械裝備的技術(shù)性能，還要對(duì)工業(yè)機(jī)器人大膽應(yīng)用，用實(shí)實(shí)在在的技術(shù)應(yīng)用來降低出錯(cuò)率，提高經(jīng)濟(jì)效益。

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