淺談機械自動化技術在機械制造業中的應用

程鐵 徐寶偉

摘 要： 隨著科學理念的不斷進步，現代機械自動化技術更加合理的說法是“機械制造柔性自動化技術”，其核心內容為數字控制技術。本文對發展機械自動化技術的優勢展開分析，提出基于PLC可編程邏輯控制系統的機械功能調用模式、思考全新模式等機械自動化技術在機械制造業中的具體應用，以供參考。

關鍵詞： 機械自動化技術;機械制造業;PLC可編程邏輯控制系統;數字控制

【中圖分類號】F407 【文獻標識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.25.169

引言：機械制造業涉及的內容多種多樣，如動力機械、起重運輸機械、化工機械、紡織機械、機床工具及設備、儀器儀表等?？傮w來說，機械制造業為國民經濟的高速發展提供幾乎全部的技術裝備。在信息時代，成功建設并不斷提升機械制造業的自動化水平，在大方向上彰顯國家實力;在小范圍內能夠改善國民生活質量。

1 機械柔性自動化技術的優勢分析

在千禧年前后，我國社會生產力獲得整體提升的根源在于，機械制造業完成了具有里程碑意義的產業升級，即專用生產作業機床得到普及，與帶式傳送機或其他傳送帶設備相結合，構成了“生產-運輸”自動化（嚴格意義上屬于“半自動化”）體系，使得各行各業的生產效率得到了極大地提升。此后，機床設備進一步發展，擁有多個工位的大型自動化機床及大規模生產線相繼出現，使得我國機械制造業進入了發展新紀元。在這一時期，機械加工全部或大部分完成了“自動化”的建設，但采用何種工藝、規劃何種加工任務、加工具體尺寸的設計等無法借助計算機等設備（彼時的“智能”尚處于概念提出階段，并未實際轉化成可用技術）自行調整，全部需要人工預先設定或調試。一旦初期設置完成，進入實質性的生產階段，所有參數（包括生產計劃）均無法修改?；诖?，此種自動化生產技術被稱為“機械剛性自動化技術”，“無法變通”是其最大的劣勢[1]。

進入2010年之后，“智能”、“數字化”技術得到了進一步發展。與此同時，信號傳輸更加靈活，穩定性也有所保證，故在“機械剛性自動化技術”的基礎上，完成機械制造產業的進一步升級，依托于數字控制技術，實現“機械柔性自動化技術”的全面應用，能夠使機械制造業迎來“第二春”。此種“柔性”更加符合當前市場對機械制造業提出的新型要求，對于產品更新，還是優化生產過程、提升產品質量，縮短制造周期和交貨期，大幅度降低成本，均具有積極意義。

2 機械自動化技術在機械制造業中的應用思路

2.1 基于PLC可編程邏輯控制系統的機械功能調用模式

在“機械剛性自動化技術”得到廣泛應用的年代，機械制造生產線的自動化原理在本質上與“柔性自動化”并無區別。核心控制端的主要設備同樣是計算機。但區別在于“控制”的思路以及“實現方式”。比如，傳統的機械制造生產線中，計算機控制程序算法往往是“長篇大論”，多如牛毛的程序功能實現過程及其復雜，完成任何參數設定、方案調整，均需要對程序整體進行“推倒重來”。故在機械生產過程中一旦發現參數錯誤或是現實情況與既定方案發生沖突，則“調整”意味著“成本提升”。此外，對大型機械設備的控制方式較為單一，如果頻繁更改或修復程序，很可能導致控制質量及效率大幅度下降，嚴重時容易引發安全生產事故。

時至今日，“機械柔性自動化技術”得到了廣泛應用，長期困擾機械制造業的頑疾之一——控制功能更改問題得到了完善地解決。從本質上來說，程序算法控制整體過程并未出現較大幅度的改變，但機械制造生產過程中，對有關功能、參數調整的思路實現了創造性的突破，及運用PLC可編程邏輯控制系統，將多種功能預先設定，存儲在一個個特定的“功能模塊”中。此類PLC功能模塊均屬于“可有可無”狀態，當系統正常運轉時，模塊集中存儲在數據庫功能區中“待命”，不會對程序造成干擾;當需要執行特定功能時，控制端主程序的算法中預先設置了“功能調用接口”，輸入簡短卻清晰的控制指令后，相應的PLC功能模塊會在極短時間內被“調集”，進而運行其中的功能程序，從而完成“調整”或“更改”。

2.2 以下一代互聯網——物聯網為核心，打造集成化機械制造體系

“特定功能在特殊時間段的針對性調用”模式，解決了機械制造業自動化從“剛性”向“柔性”轉化的根本性問題，為后續大規模集成化發展鋪平了道路。在此基礎上，以下一代互聯網——物聯網為核心，打造大規模集成化的機械制造體系，從而使人類社會文明進入歷史新紀元?！盎ヂ摼W”的主要對象是人，即實現“人與人”之間的無障礙連接，完成人類信息的交流;“物聯網”的對象可以是“天地萬物”，在“人與人”交互的基礎上，完成“人與物”、“物與物”之間的信息交換。機械柔性自動化技術在此過程中將會扮演不可或缺的重要角色。經過系統性的梳理以及對機械制造行業現狀進行全面整合后，將會形成產品研發、材料界定、加工制造、全面管理、質量核驗、市場營銷于一體的大集群社會生態。如一臺設備打磨機，重點在于芯片研發、材料組裝、程序輸入、自動化生產及運營。在此過程內，沒有任何人工與之直接接觸，但人工的影響卻無處不在[2]。

2.3 思考全新模式、創立全新功能、擴大機械制造自動化作業范圍

機械柔性自動化技術已經在世界范圍內得到了重視。德國政府提出的“工業4.0”概念，旨在全面提升工業領域的智能化水平，核心目的在于提升資源利用率，依托物聯網整合全球范圍內的商業合作伙伴以及廣大潛在客戶。我國與德國的合作已經進入深度探索階段，《中德合作行動綱要》中提出的“工業生產數字化”已經明確了工業未來的發展方向?；诖?，機械柔性自動化技術應用于機械制造業時，不可滿足于現狀，而是思考全新模式、創立全新功能、擴大機械制造業柔性自動化的作業范圍。但此處存在一個誤區，即“機械制造對人們日常生活的影響究竟達到何種程度”，換言之，生活中的那些物品屬于“機械制造”的范疇？在現代社會，任何專家、學者均無法給出明確的答案，原因在于：在物聯網的框架下，機械柔性自動化技術與其他技術的邊界十分模糊，行業之間的壁壘大有“被打破”的趨勢。因此，擴大機械制造業自動化的作業范圍，深度思想在于改變傳統理念，積極探索數控技術的適用范圍。

結語：在21世紀初期，專用機床與傳送帶相結合的生產模式，構成了機械制造業的初步機械自動化模式——剛性自動化產業。此后，大型多工位自動機床和自動生產線相繼出現，完成了“設置人工化、操作自動化”建設。時至今日，基于數控技術的柔性自動化機械生產模式將會更好地帶動機械制造業的健康發展。

參考文獻

[1] 韓為俊.淺談數控技術在自動化車輛機械制造業中的應用[J].汽車與駕駛維修（維修版），2017，（10）：129.

[2] 李亞輝，譚峰強.淺談機械自動化技術在機械制造業中的應用及發展的認識[J].區域治理，2017，（39）：53.