浅谈机械自动化应用与发展

浅谈机械自动化应用与发展

任倩

长沙市轨道交通运营有限公司 湖南 长沙 410000

摘 要：机械自动化技术主要是借助现代化科技，驱动机械设备自动运行，但人仍然为设备操纵的主体，承担着对机械设备发布控制指令、指挥机械设备依据指令内容运作的责任。基于此，对机械自动化技术的深度应用进行进一步探索非常必要。

关键词：机械自动化技术; 汽车; 农业;

1 现状分析

目前，中国机械制造业企业超过11.8万家，许多行业发展不平衡，落后于现代标准手工工作占很大的比例，企业的自动化设备数量，与国外的发达国家相差较多，在使用的机械效率也存在一定的差距。我国想要发展机械自动化是一个长远的过程，需要不断实践，根据我国发展现状进行机械自动化技术发展的规划，不断提高机械自动化的效率。

1.1 管理

发达国家广泛采用计算机管理，重视组织管理系统和生产模型的更新与发展。引入了适时生产线（JIT），敏捷制造（AM），精益生产（LP），并行工程（CE）和其他新的管理理念与科学技术。在中国大多数企业仍然使用计算机辅助生产，在机械自动化的发展技术上落后于发达国家，另外机械自动化的普及范围较小。

1.3 制造过程

工业发达国家通常采用CNC机床，加工中心和柔性制造单元（FMC），柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）来实现柔性自动化。但是，中国仍处于独立自动化和严格自动化的阶段，只有少数企业才能找到灵活的制造设备和系统。

2 机械自动化技术的应用领域

2.1 汽车机械设备制造自动化

汽车机械设备制造自动化集中展现为作业内容多样化、装配配合柔性化、位置关系不确定的特点。整体内容集中度较高，各个工位、各个工序之间的作业内容具有一致性。利用机械自动化技术，可以在整个车间展开全工序，涉及了螺栓拧紧、装饰件胶条安装、密封塞安装、插头连接等内容。即便为同样的内容，因其安装位置、安装用零件差异，安装内容也具有较大差异；装配配合柔性化主要是由于汽车总装车间主要内容为白车身之外的零件装配，所涉及的液体管路、胶钉、线束、饰件均为柔性部件，与车身间配合也经常呈现出过盈配合特征；位置关系不确定主要是由于焊装车间自动化工位所采用的为静止-移动间歇式搬运流动方式，自动化装配也大多是在车体静止状态下开展。此时，由于其他全部总装车间均采用各工位连续关联的流水线输送模式，若想实现自动化装配，就需要控制设备、车体间处于绝对的相对静止状态。

2.2 汽车机械设备控制自动化

在机械自动化技术支撑下，汽车上各个机械元件、控制环节存在相互关联的特性，首层为人-车-环境控制系统，次层为车辆综合约束管制系统，次末层为制动约束管制系统、动力传动装置系统、转向约束管制系统、悬架约束管制系统，末层为汽车前悬架装置、后悬架装置、左悬架装置、右悬架装置以及前制动装置、后制动装置、左制动装置、右制动装置控制系统。整个过程主要利用汽车自动控制元件ECU（带单片机的嵌入式系统）的作用，统筹协调各子系统稳步运转。由于ECU具有独立的处理器、存储器、I/O设备，可以独立自动控制汽车的某一系统。对于中档轿车而言，其内部具有十几个汽车自动控制单元；而高档轿车则具有几十个甚至上百个自动控制单元。

2.3 农业机械设备控制自动化

在科技先行的背景下，以机动器件自己主动操纵、运行为支撑的农业形式逐渐形成雏形。现应用于嘉定新城（马陆镇）春季农业生产中的上海司南卫星导航技术股份有限公司研发生产的农机自动驾驶系统仅需手指一点，农业机械就可以自己主动驾驶，实施翻整土地、旋转耕耘、耙平细土、田垄平直、药剂喷施、种子下播、作物收获等作业，农户还可在互联网线上观看作业过程，根据对实时进度的了解，调整作业方案。该农业机械自动化系统主要是在北斗卫星系统支持下，为农机在农田中作业提供精度较高的确定位置信息，指导农机依据预先设定的路线平稳、快速地进行自动行进、上线、校正。

2.4 建筑机械设备控制自动化

以数控钢筋加工设备为例，自动化数控设备可以在满足建筑工程钢筋加工需要的同时，简化钢筋加工流程，提高钢筋加工效率，促使工程获得最佳性价比。在实际应用过程中，高强度钢筋棒材的下料设备可以根据需要将钢筋自动切割成标准长度，落实加工钢筋品尺寸精准、长度标准、效率高的原则，并在短时间内完成钢筋与相关设备的安装调试、稳定运行。同时过渡到无人化施工领域。比如，在福冈县深山大规模水坝施工时，技术管理者就可以在激光扫描仪、全球定位系统支持下，掌握位置、周边环境信息。随后通过在多功能便携终端上发布指令，推土机、振动压路机等机械就可根据前期嵌入的程序自动实施搬运混凝土、地面铺平、压实等自动化作业。由于现行机械自动化技术已经将熟练工操作重型机械作为数据积累嵌入到了算法内，实现了系统自动学习“工程技艺”，可以避免压路机压实某部分时已压实部分与未压实部分落差问题的出现。且可彻底改变劳动密集型产业体系，在某种程度上解决了技术人员、施工人员严重短缺现象。

3 机械自动化技术的发展前景

3.1 绿色化

绿色化是机动器件自己主动操纵、运行阶段优质竞争力获得并维持的基准。在开展机械自动化技术研制开发阶段，负责方应将绿色化及相关要素作为生产实践过程优化指标，借鉴其他国家或者地区绿色性能开发经验，将重点投入未来收益可持续提升上，保障机械自动化技术在促进国民经济发展方面优良效用的充分发挥。

3.2 小体积

现今时代应用较为普遍的机械自动化技术支撑下的产品大体积特性较为突出，仅可满足建筑业、汽车业、农业等对产品体积要求不很严苛的领域，无法满足信息、军事、医学等领域要求。基于此，在未来机械自动化技术发展过程中，应逐步突破体积方面的瓶颈，以微型机械自动化的形式满足更多行业需求。

3.3 虚拟化

随着不同类型机械制作工艺与模型构建技术、仿真技术的深层次融合，功能更加完善的虚拟化机械自动设备将陆续出现。虚拟化机械自动设备可以集中汇总、处理不同类型生产阶段涉及信息，在机器学习的再学习机制支持下，可以解决机械自动化生产阶段存在的各种类型问题，最大限度满足实际生产需求。

3.4 实用性

在未来机动器件自己主动操纵、运行进程中，自始至终都需要以企业从事财富创作过程需求为导向，保证技术运转不偏轨，稳定的为社会创造经济层面或者环境层面的效益。即贯彻实用为准的原则，以企业从事财富创造过程具体条件为导向，研制、开发恰当的自动化技术并将其运用于现有机械设备。

4 总结

综上所述，对于我国机械自动化技术而言，可以在农业、汽车、建筑机械等多个领域发挥优良效用。特别是在工程中，利用机械自动化技术特有识读辨别系统，可以高度感知作业对象，识别石头、沙土等材料的特有性质，降低工程实施阶段不可控风险因子。基于此，在未来的机动器件自己主动操纵、运行进程中，相关作业者应进一步拓展应用领域，研制更小体积、更实用、更环保的产品，为我国工业科技攻关提供支撑。

参考文献

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