浅谈机械自动化技术在机械制造业中的应用

程铁 徐宝伟

摘 要： 随着科学理念的不断进步，现代机械自动化技术更加合理的说法是“机械制造柔性自动化技术”，其核心内容为数字控制技术。本文对发展机械自动化技术的优势展开分析，提出基于PLC可编程逻辑控制系统的机械功能调用模式、思考全新模式等机械自动化技术在机械制造业中的具体应用，以供参考。

关键词： 机械自动化技术;机械制造业;PLC可编程逻辑控制系统;数字控制

【中图分类号】F407 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.25.169

引言：机械制造业涉及的内容多种多样，如动力机械、起重运输机械、化工机械、纺织机械、机床工具及设备、仪器仪表等。总体来说，机械制造业为国民经济的高速发展提供几乎全部的技术装备。在信息时代，成功建设并不断提升机械制造业的自动化水平，在大方向上彰顯国家实力;在小范围内能够改善国民生活质量。

1 机械柔性自动化技术的优势分析

在千禧年前后，我国社会生产力获得整体提升的根源在于，机械制造业完成了具有里程碑意义的产业升级，即专用生产作业机床得到普及，与带式传送机或其他传送带设备相结合，构成了“生产-运输”自动化（严格意义上属于“半自动化”）体系，使得各行各业的生产效率得到了极大地提升。此后，机床设备进一步发展，拥有多个工位的大型自动化机床及大规模生产线相继出现，使得我国机械制造业进入了发展新纪元。在这一时期，机械加工全部或大部分完成了“自动化”的建设，但采用何种工艺、规划何种加工任务、加工具体尺寸的设计等无法借助计算机等设备（彼时的“智能”尚处于概念提出阶段，并未实际转化成可用技术）自行调整，全部需要人工预先设定或调试。一旦初期设置完成，进入实质性的生产阶段，所有参数（包括生产计划）均无法修改。基于此，此种自动化生产技术被称为“机械刚性自动化技术”，“无法变通”是其最大的劣势[1]。

进入2010年之后，“智能”、“数字化”技术得到了进一步发展。与此同时，信号传输更加灵活，稳定性也有所保证，故在“机械刚性自动化技术”的基础上，完成机械制造产业的进一步升级，依托于数字控制技术，实现“机械柔性自动化技术”的全面应用，能够使机械制造业迎来“第二春”。此种“柔性”更加符合当前市场对机械制造业提出的新型要求，对于产品更新，还是优化生产过程、提升产品质量，缩短制造周期和交货期，大幅度降低成本，均具有积极意义。

2 机械自动化技术在机械制造业中的应用思路

2.1 基于PLC可编程逻辑控制系统的机械功能调用模式

在“机械刚性自动化技术”得到广泛应用的年代，机械制造生产线的自动化原理在本质上与“柔性自动化”并无区别。核心控制端的主要设备同样是计算机。但区别在于“控制”的思路以及“实现方式”。比如，传统的机械制造生产线中，计算机控制程序算法往往是“长篇大论”，多如牛毛的程序功能实现过程及其复杂，完成任何参数设定、方案调整，均需要对程序整体进行“推倒重来”。故在机械生产过程中一旦发现参数错误或是现实情况与既定方案发生冲突，则“调整”意味着“成本提升”。此外，对大型机械设备的控制方式较为单一，如果频繁更改或修复程序，很可能导致控制质量及效率大幅度下降，严重时容易引发安全生产事故。

时至今日，“机械柔性自动化技术”得到了广泛应用，长期困扰机械制造业的顽疾之一——控制功能更改问题得到了完善地解决。从本质上来说，程序算法控制整体过程并未出现较大幅度的改变，但机械制造生产过程中，对有关功能、参数调整的思路实现了创造性的突破，及运用PLC可编程逻辑控制系统，将多种功能预先设定，存储在一个个特定的“功能模块”中。此类PLC功能模块均属于“可有可无”状态，当系统正常运转时，模块集中存储在数据库功能区中“待命”，不会对程序造成干扰;当需要执行特定功能时，控制端主程序的算法中预先设置了“功能调用接口”，输入简短却清晰的控制指令后，相应的PLC功能模块会在极短时间内被“调集”，进而运行其中的功能程序，从而完成“调整”或“更改”。

2.2 以下一代互联网——物联网为核心，打造集成化机械制造体系

“特定功能在特殊时间段的针对性调用”模式，解决了机械制造业自动化从“刚性”向“柔性”转化的根本性问题，为后续大规模集成化发展铺平了道路。在此基础上，以下一代互联网——物联网为核心，打造大规模集成化的机械制造体系，从而使人类社会文明进入历史新纪元。“互联网”的主要对象是人，即实现“人与人”之间的无障碍连接，完成人类信息的交流;“物联网”的对象可以是“天地万物”，在“人与人”交互的基础上，完成“人与物”、“物与物”之间的信息交换。机械柔性自动化技术在此过程中将会扮演不可或缺的重要角色。经过系统性的梳理以及对机械制造行业现状进行全面整合后，将会形成产品研发、材料界定、加工制造、全面管理、质量核验、市场营销于一体的大集群社会生态。如一台设备打磨机，重点在于芯片研发、材料组装、程序输入、自动化生产及运营。在此过程内，没有任何人工与之直接接触，但人工的影响却无处不在[2]。

2.3 思考全新模式、创立全新功能、扩大机械制造自动化作业范围

机械柔性自动化技术已经在世界范围内得到了重视。德国政府提出的“工业4.0”概念，旨在全面提升工业领域的智能化水平，核心目的在于提升资源利用率，依托物联网整合全球范围内的商业合作伙伴以及广大潜在客户。我国与德国的合作已经进入深度探索阶段，《中德合作行动纲要》中提出的“工业生产数字化”已经明确了工业未来的发展方向。基于此，机械柔性自动化技术应用于机械制造业时，不可满足于现状，而是思考全新模式、创立全新功能、扩大机械制造业柔性自动化的作业范围。但此处存在一个误区，即“机械制造对人们日常生活的影响究竟达到何种程度”，换言之，生活中的那些物品属于“机械制造”的范畴？在现代社会，任何专家、学者均无法给出明确的答案，原因在于：在物联网的框架下，机械柔性自动化技术与其他技术的边界十分模糊，行业之间的壁垒大有“被打破”的趋势。因此，扩大机械制造业自动化的作业范围，深度思想在于改变传统理念，积极探索数控技术的适用范围。

结语：在21世纪初期，专用机床与传送带相结合的生产模式，构成了机械制造业的初步机械自动化模式——刚性自动化产业。此后，大型多工位自动机床和自动生产线相继出现，完成了“设置人工化、操作自动化”建设。时至今日，基于数控技术的柔性自动化机械生产模式将会更好地带动机械制造业的健康发展。

参考文献

[1] 韩为俊.浅谈数控技术在自动化车辆机械制造业中的应用[J].汽车与驾驶维修（维修版），2017，（10）：129.

[2] 李亚辉，谭峰强.浅谈机械自动化技术在机械制造业中的应用及发展的认识[J].区域治理，2017，（39）：53.