机械自动化技术发展解析

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摘要：机械制造自动化技术可以促进机械制造业高效科学发展，节约生产时间，提高生产效率，优化机械制造加工过程，促进生产过程自动化、连续化，节约成本、优选材料，便于反馈和大数据处理等，其优势是不言而喻的。机械自动化技术是机械制造业发展的根本方向。基于此，文章对我国机械自动化技术的发展展开了研究。

关键词：机械制造；自动化技术；发展

中兴事件使人们知道中国“缺芯”，以至于全民呼吁“中国芯”。依赖于人被别人“扼制”咽喉的命运是悲剧。华为有自己的“海思麒麟芯片”应该不受限于人，但仍然出现了华为事件，权且称为美国“霸凌行径”。单就机械制造领域，没有美国制造业，数控机床、电子工业、能源工业、精细化工业和部分军工产品全部或部分性能大打折扣。缺乏核心技术，需要用毅力、时间来研究。

1机械制造及自动化技术运用现状

陕南商洛是一个贫穷落后的地方。从市招商局获悉，十几年来有20多家500强企业落户商洛市，其中机械制造企业挂名的有商洛比亚迪厂、陕西龙门（商洛柞水）钢铁有限责任公司、商洛冶炼厂、商洛农产品剥皮机械设备厂、商洛造纸机械厂、商洛总段机械厂、商洛恒泰机械有限公司、商洛晨龙机械有限责任公司等。节假日，笔者分批参观了这些企业，特别是对商洛有关企业的跟踪调查，收获颇丰。商洛比亚迪有限责任公司是商洛首批引进的大型企业，主要从事太阳能电池项目、汽车安全气囊、气体发生器等项目，总投资约80亿，年销售收入200多亿，解决就业上万人。比亚迪公司不忘初心、牢记使命，依靠商洛自然资源优势，狠抓科技力量，不断更新产品，使得250万商洛人基本使用上了太阳能电池发电，现在村村都安上了太阳能灯，晚夜乡村小道、庭院门前亮如白昼。该公司彻底改变了国际国内太阳能电池价格居高不下的现状，实现了太阳能电池常化使用，也为太阳能这种新能源、清洁能源、可再生能源广泛使用探索了新路。商洛比亚迪建厂初，对商洛人民说：“再造一个美丽的商州”，其意是发展经济，使繁华的商州市区扩大一倍，如今，这个诺言基本实现了。比亚迪公司之所以在商洛扎下了根，取得了人民满意的成功，主要体现：1）以人为本、安全第一。各个操作环节都有十分严格的安全措施、操作程序，禁止各种与生产无关的火源，统一服装，人人佩戴护目镜、安全帽，安全防御措施齐全，让人工作起来心情舒畅，非常安心。2）强大的科研机构，不断研制新产品，不断更新技术，不断降低产品成本，不断提升产品的环保性。比亚迪全国联动，实行人才流动，不断引进新人才，重视对一线工人技术培训。3）不断引进和更新生产过程的自动化操作程度及计算机程控指挥水平。4）不断开发自己的核心技术，摆脱依靠外来技术的狭隘瓶颈。除了商洛比亚迪公司一枝独秀外，大多数机械制造类工厂令人大失所望。十几年过去了，这些500强企业并没有给当地带来翻天覆地的变化，却因环境污染严重、工人工资不断下滑、产品质量差、销路不畅等频临倒闭。更令人不解的是，坐落在商州沙河子镇的百强企业曾使这个镇成为省示范镇，2019年初也被省取消了，不见发展、不见繁华，荒凉一片、污染成灾，谁能容下呢？几家500强机械制造企业把一个小城市机械业终究没有扶植起来，痛心之外，留下的只是思考。这些机械制造企业存在的问题：1）盲目投资，缺少论证。商洛处于巴山之巅，秦岭腹地，交通不便，信息闭塞，是中国连片贫困区，发展机械工业必须考量当地人力资源、物力资源、环境资源、水力资源等。2）急功近利，舍近求远，不能充分使用当地资源。3）环保意识和治理能力不到位，民怨四起。4）职工素质低，追风赶场，经营无特色，无地方优势，产品缺乏个性，缺乏美观，且成本过高；材料老化，设备一撑到底，不更新或不投资更新。5）缺乏技术人才，缺乏研发人才，缺乏与先进企业及世界企业接轨的意识与人才[1]。几年来笔者也在省城参观了颇有名气的西安重工装备制造集团有限公司、西安华欧精密机械有限责任公司、中建三局智能有限责任公司、上海建科建筑设计有限公司等机械企业，进一步从机械制造业的重要组成部分了解到机械自动化技术在机械制造生产中运用现状及原因。1.1软硬工件及智能流程落后。机械制造及自动化企业中，机床与刀具，程序检测，工序控制，数据反馈，数据记录等决定着加工水平。一些核心零件主要靠进口，从根本上限制了我国机械业的高质量高水平发展。西方发达国家经历了蒸汽机时代、电气化时代两次完整的工业革命，积累了完善成熟的工艺及先进的技术，我国不仅基础设备落后，技术还在摸索开发中，如美国使用纳米微光技术时，我国制造业还处在作坊模式。1.2工艺高端化过低过度保守。我国制造业占世界的30%，产品质量一直未受到世界普遍认可。产品质量的高低很大程度上取决于产品工艺水平。国外早已采用高精密设备加工，高精细加工、高微细加工等高科技加工方法和技术。而我国目前仍然以传统加工模式为主体，从而使工艺水平的提高受到了严重限制，甚至与世界发达国家的高端工艺方法相对差距愈来愈大。1.3自动化程度科技含量过低。科技高度发达的国家，机械工业采用数控机床，柔性工艺制造单元（FMC），全自动化柔性制造系统（FMS），以及计算机操作的集成制造系统（CIMS）等，完全实现了柔性自动化、人工智能化、核心集成化、大数据模拟化。我国还停留在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元系统，计算机集成管控等仅在少数企业使用，大多数还需要人工管理。1.4专业化管理落伍开拓不力。美国、日本、欧洲等工业科技发达的国家和区域普遍采用计算机联网管理，特别重视组织体制、管理体制，热衷生产模式的不断改进更新。据观察与交流，国内大多数企业：十分重视生产技术，但却轻视管理技术；格外重视硬件建设，但却轻视软件建设；特别重视信息化管理，但却轻视集成化管理。总之，我国企业专业化管理水平低，国际市场开拓能力还很薄弱。1.5高端技术处于国际链低端。先进设备可以用钱买回，然而高端核心技术确是难以掌握。我国对外技术依存度居高不下，导致机械制造业难于高速快速发展，处处受制于人。很多企业高技术产业发展迅速，但具有自主知识产权的产品不多，难以掌握核心技术，重引进，轻消化。缺乏自主知识产权的核心技术和品牌，导致我国制造业还停留在国际价值链分工的低端。

2机械自动化技术发展中必须重视的意识

2.1环保净化意识。勿容置疑，环境污染，能源短缺，肯定会使人们生活质量下降；空气质量变差，严重地威胁人们的生命健康。为了改变环境，优化自然，降低空气污染指数，减少固体废弃物及噪声等污染，我国提出了环境保护原则，并实施严格的环保政策，遵循环保理念，科学和谐发展经济。然而，机械制造业在发展的过程中很难做到这一点，机械制造在生产过程中本身就需要消耗大量的能源，包含一次能源和二次能源，再加上环境处理不科学、技术落后，从而导致环境污染加剧，这不仅影响了生态环境，也降低了机械制造业的经济效益和持续发展的坦途。2.2创新发展意识。时代在发展，社会在进步。我国机械制造业发展的过程也应做到与时俱进，与世界同步，根据社会变化、科技发展，创新机械制造方案及改进制作方法，提升机械制造的效率、质量、性能，及适用范围和前瞻性。机械制造技术是一项全球性技术，只有密切关注自身及世界机械业发展的需求，才能满足广阔的市场发展，立于不败之地。最新科技集中力量为产品带来活力是永葆青春的秘诀，永远走在行业前沿才是持续发展的源泉。2.3智能技术意识。制造企业的目的是降低消耗、减少成本、提高环保水平、保证生产质量、实现个性化需求。而制造系统中经常存在设备故障、加工失效等问题，也会产生大量实时数据。采集现有设计、工艺、制造、管理、监测、物流等环节的信息，这些信息通过数据挖掘和数据分析被抽象化建模转化成知识，再利用这些知识去认识、解决和避免问题，并且实现生产的快速、高效及精准决策。当这个过程能自发自动地循环进行时，即智能制造。智能化技术是机械自动化技术发展的方向，使机械制造在统一的系统一体化中操作与生产。在机械制造行业中，应用计算机技术越来越广泛，产品前期研发设计阶段、销售阶段、管理阶段、合作阶段，基本实现信息化、网络化。从业务方面来看，从线下过渡到线上，使产业发展迅速提高。计算机技术应用贯穿于机械制造整个生产过程及各个层面[2]。2.4综合发展意识。众所周知机械制造业的网络化、信息化必然会促进相关行业联动发展，综合发展的连锁效应和局部发展的蝴蝶效应。机械制造业除了网络化、信息化这些媒体平台发展之外，更可以带动新材料发展、带动新能源发展。当前，我国机械制造业所涉及的范围主要有产品研发、产品生产、产品销售、售后服务，这些环节虽然改变了以往传统的各自为战的局面，但还不健全、不连贯，互动依然差，还需要科学、合理地集中开发，实行立体联动发展、产销一体化，让生产真正为人类造福，而不是为盈利而盈利。也就是说，机械制造业已不单是制造产品过程的本身，而是对产品营销、市场容量、长远发展等方面做以细致的调查和规划，战略上计划发展，策略上采用市场灵活调整，使产品设计方案、材料更新周期、产品开发水平、生产加工技术、环保回收等环节形成一个集合体，集中式的开发，促进企业竞争与发展，提高整个国家的经济发展和雄厚经济实力[3-4]。2.5竞争合作意识。全球经济的发展导致制造业的竞争力从提高劳动生产率转向时间、成本、质量、销售等四者的综合考查，先进的制造业技术充分考虑建立在高效的基础上，并兼顾产品成本、质量及销售，甚至产品的发展远景等方面有机结合。要想实现智能化机械生产，必须发展机械自动化技术的竞争力，及时推广新技术，不断改良和优化设备，让机械设备良性螺旋发展。要利用网络信息和计算机技术、专业设计对自动化技术整体、局部、环节不断改造创新。时时明白没有最佳最好的技术，只有不断创新、不断发展技术。高效实效的发展技术，让技术发展永不满足、永不封顶。要防止过于依赖网络信息、防止单纯信赖计算机数据凭证，务必总结吸取科研人员、技术骨干、一线工人的实践经验、不断发挥人脑创造力，通力合作，一树花开，避免智力隐藏，藏而不露，开而不发。竞争与合作并存，才能使机械制造业少走弯路，直接与世界先进技术接轨。

3我国机械制造自动化技术的发展趋势

机械制造自动化技术的应用，不但能使机械业实现自动化、智能化，而且可以节约产品成本、提高生产效率和生产质量。我国机械制造自动化技术的发展趋势主要表现在以下几方面。3.1向一体化和智能化方向发展。PLC（可编程逻辑控制器）机电一体化技术应用数控机床，利用数字设备的输入输出就可以控制生产过程，很大程度提升了数控机床的智能化水平。PLC机电一体化技术是对机械技术的一种智能化延伸，在机械设计技术中，PLC机电一体化技术主要应用在防护装置、自动排屑装置、转动装置、吸尘装置、励磁装置、温控装置等方面；在自动控制技术中，PLC机电一体化技术主要应用在单片机系统、通信系统、输入输出系统、执行构建系统、反馈系统，并对电动机、柴油机控制进行优化等方面；在执行和驱动系统中，应用PLC机电一体化技术其作用和原理与控制环节是相同的，保障了对指令的及时响应。应用PLC机电一体化使整个过程简洁化，且提高了工程机械精度和生产安全性。自动化技术是机械制造业发展的指向标，而智能化是机械自动化自身发展的延伸，通过模拟人类智能，提高了机器行为的推理判断能力和自主决策能力，从而充分实现控制目标。3.2向提高环保装备业方向发展。为防止环境污染、改善生态环境、推动资源永续利用，机械制造自动化技术必须不断提高环保装备制造。环保设备既要重视产品本身符合环保，也应重视使用过程中是否环保，产品不能对操作工人和周围环境造成污染及伤害，使环保机械从生产过程、使用过程、回收利用等方面真正达到环保。机械生产过程中要融入自动化技术，运用生产过程控制和检测等自动化反馈技术，处理环保问题。生产过程中要科学使用动态控制技术、遥感传感技术，光电、热敏、声控等自动化开关等。3.3优化商业模式向名品牌发展。代工生产（OEM）能生产出发达国家的优质产品，我国的代工生产厂商在机械制造自动化技术方面已能满足国际大品牌生产。然而这些厂商本身并没有销售渠道，这就面临商业模式问题和知识产权问题。人们都愿买优质产品，但很少知道啥是优质产品，只能用品牌来衡量和判断。一些商家有了自己的自主品牌，就直接让代工厂生产了。这可以有效的解决信息不对称下的资源错配。其实，一些发达国家的工厂相比中国工厂都没有什么优势，只要坚持同样的品控标准，产品都是一致的，通过仿品制造，拥有自己特色的高品品牌，改变商业模式，实现自己的制造价值。对机械制造业一定要改变：先生产再消费的经营模式，回归到先消费再生产的按需模式。根据消费者的意念，设计产品，制造产品，不断创造新的品牌，以品牌求发展。例如，我国每年秋季有大量的柿子，人们一直都渴望有一种自动化机械：自动削柿子的外皮、自动化去涩、自动化烘干，高效快捷的生产柿饼，这不仅会提高果农的收入，也会改变人们的生活方式。3.4向对机械功能按需要求发展。明白机器功能的需求，首先对设计提出的机器功能中必须达到的要求、最低要求及希望达到的要求进行综合分析；这些功能能否实现，多项功能间有无矛盾，相互间能否替代；最后确定出功能参数，作为进一步设计依据，要恰当处理需要与可能、理想与现实、发展目标与当前目标之间可能产生的矛盾问题。所有产品都是为了不断满足人们的某种需要而研发的，机械自动化系统具备的主要功能有对输入的物质、能量、信息进行的集成处理，进一步输出所需的物质、能量、信息的某种方式处理。也就是把工业三大要素物质、能量、信息通过系统主功能变换、传递、存储，再经过智能控制或人工控制达到所需特性的物质、能量、信息。机械设备自动化功能要求日趋细化，而且售后对产品功能更新改造及配套产品功能同步改造已不是“将来时”。目前，客户一是关注设备的特殊功能，二是要求设备的自动化程度，自动化程度高的机械设备越来越受欢迎。目前机械企业已从横向发展转为纵向发展：越做越精，挖掘度越来越深。机械企业要不断满足消费者的愿望和需求，定制性的对企业要求特别高：1）是否具备定制化的科技能力和生产水平。2）对接消费者的信息能力和网络通信能力，做到及时掌控生产情况。3）产品更新能力及配套产品的同步更新能力。中国机械制造自动化动力先后是“权力驱动”—“市场驱动”—“需求驱动”，今后一切生产都是以消费者的需求为出发点，以创造价值为目标。3.5向降低自动化技术成本发展。多媒体技术的运用和网络的各种远程控制和监测技术的发展，把计算机、声像、微光、通信技术等有机结合起来，在机械数控领域应用多媒体技术可以高效的对信息进行综合处理，并通过通信设备实时监测生产现场的设备运行参数和故障。自动化使用成本很高，很多中小企业无力承受。机械制造自动化发展既要考虑怎样降低生产成本，又要考虑自动化设备本身成本，尽可能向投资少见效快的微型化自动化技术发展。3.6利用虚拟化向以人为本发展。机械制造自动化技术愈来愈呈现向虚拟化发展趋势。在自动化系统的支持下，机械制造业的生产与发展，实现了人与机械的合作，自动化的投入，也减少了人员投入，只需要极少数人进行企业的全自动化生产与管理。在虚拟化技术的指导下，不断地提高环境保护、资源开发与合理应用、加强了节能减排、优化产业结构、确保了安全生产，从而提高了生产效益、生产质量和效率。3.7利用大数据推动智能化发展。大数据推动智能化发展主要分三步：1）把问题变成数据，利用数据对问题的产生和解决进行建模，把经验变成可持续的价值，可以极大地提升设计精度。2）把数据变成知识，从“可见解决问题”延伸到“不可见问题”，不仅要明白“怎么样”，还要去理解“为什么”，这在制造系统中的数据预测性分析，包括虚拟量测、健康管理、衰退预测等方面有极其重要的技术作用，核心是通过先进的分析算法对数据中的隐性知识进行挖掘和建模，并在制造过程中预测和避免问题。3）把知识再变成数据，这里的数据指的是生产中的指令、工艺参数和可执行的决策，从根本上去解决和避免问题，这主要应用是反向工程，即从问题的结果出发，利用知识反向推出问题发生的原因和过程；从产品的结果出发，反向推出产品的设计和制造过程，以及这样去设计和制造的原因，这不仅需要知识，还需要了解知识之间的相关性和逻辑关系。

4结束语

机械制造业在运用机械自动化的过程中，要严格规范运用机械自动化技术，尊重机械自动化技术的运用原理和要求，依据工艺成熟程度及生产所需情况，研判运用机械自动化技术的合理性、价值性、可操作性。智能化技术设备成本，关键在搞好机械自动化的技术匹配及相关功能的配套，避免盲目使用机械制造技术。在运用集成自动化技术对信息技术改造时，要运用计算技术和网络信息技术采集相关数据和反馈信息，并对数据信息加工集成，然后根据数据信息对智能自动化技术分析、整合，以便用智能化技术提升生产效率。要根据工艺成熟及实际机械生产的需求，采用虚拟化进行机械生产模拟，高效使用集成自动化技术和智能化技术确保生产稳定运行，提高生产效率。

参考文献：

[1]苏颖迪.从商洛机械制造业现状理解机械制造业[J].南方农机,2017,48(23):198-202.

[2]姚育锋.我国机械制造自动化技术及其自动化发展方向研究[J].现代经济信息,2016(15):379.

[3]苑久.关于机械自动化技术发展的若干思考[J].通讯世界,2018(8):302-303.

[4]崔奔奔.机械制造自动化技术特点与发展研究[J].内燃机与配件,2018(7):90-91.

作者:苏颖迪 单位:西安科技大学机械学院