机械自动化技术及自动化发展方向研究

赵昌盛

[摘    要]新中国成立之后，我国制定了以工业化升级为主的社会建设发展方针，加大力度发展城市化建设和开拓经济市场，也造就了如今国富民强的经济环境。高科技的不断发展，也奠定了21世纪人类社会的发展方向，人类、社会、国家也会在高科技的发展中经历着日新月异的变化。而机械自动化技术的推进，会逐步取代传统的人力工作，造就新型的市场格局，从根本上改变人类的生活模式。

[关键词]机械自动化;发展方向;自动化技术

[中图分类号]TP29-A5 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）02–0–03

Research on Mechanical Automation Technology

and Development Direction of Automation

Zhao Chang-sheng

[Abstract]After new China， China formulated the social construction and development policy focusing on industrial upgrading， strengthened the development of urbanization and the development of economic market， and created today's economic environment of enriching the country and strengthening the people. However， with the continuous development of science and technology and the continuous progress of society， China's development policy has been changing. The continuous development of high technology has also laid the development direction of human society in this century. Mankind， society and the country will also experience rapid changes in the development of high technology. The advancement of mechanical automation technology will gradually replace the traditional human work content， create a new market pattern and fundamentally change the human life mode. Due to the influence of many factors， China's machinery manufacturing technology started slightly later than other developed countries. Under the strong praise of countries in recent years， China has also made great progress and development， but there is still a certain gap compared with other developed countries. The development of automation technology will become the key to overtaking in the curve of China's machinery manufacturing industry.

[Keywords]mechanical automation; development direction; automation technology

從广义上来说，机械自动化的技术在很早以前就存在了，例如《墨子》一书中所记录的鲁班制作的可以飞翔的木鸟，还有广为流传的诸葛亮所创造的的“木牛流马”，都具有典型的机械自动化特征。但现代意义上机械自动化技术则是在西方工业革命时期，融合了能源消耗的理念后所诞生。机械自动化理念的发展历程，就像是科学家在1865年发现电磁波信号，而智能手机却出现在210世纪一样，需要一个漫长的摸索发展过程，一旦技术成熟后，会给人类社会带来翻天覆地的变化，人类社会会更加简单化、便捷化、快速化和智能化。机械自动化技术的发展，是人类科技发展的重要里程碑。目前，越来越多的机械自动化产品进入到人们的生活当中，例如电饭锅、电冰箱、洗衣机等，在工业上的应用更为广泛。在未来，机械自动化还有更广阔的发展空间，更好地作用在机械制造行业中，特别是在虚拟化、智能化、集成化等方向的发展，其功能也会更加全面化、多元化、人性化。例如机器人技术的完善，它的发展会给人类社会进步带来巨大的革新力量，也会彻底改变机械制造产业的格局。

1 机械自动化技术概述

机械自动化技术是自动化技术的一个分支，自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按预定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，而机械自动化就是机器或者装置通过机械方式来实现自动化控制的过程。因此机械自动化技术被广泛应用在工业生产中，取代原本的人力，进行一些具有重复性或较为危险的工作，例如大型生产加工厂等，不但可以提升工作效率，降低人力成本，同时也能降低工作失误，减少残次品产生的概率。

除此之外，机械自动化生产的加工精度更为精密化，可以将误差设置在很小的范围内，加强制作工艺，一旦发生任何问题，都可以通过仪器反馈进行查询。机械自动化在未来会取代大部分具有重复性特点的人力工作，促进社会的科技化发展，优化工人条件。

2 机械自动化技术的优点

2.1 操作便捷，节约人力成本

在传统的机械生产中，机械设备的操作方式较为繁琐，需要人力辅助，例如车床，需要人工切割毛坯并手动拧紧到车床上，再输入设备特定的编程语言，才能开始进行加工，如若出现任何问题，只能停止车床卸下毛坯进行检查，再次装载毛坯的时候也很容易出现误差，导致零件废弃，所以彼时大型生产企业还是以人力生产为主。但机械自动化技术使生产流程为更为简单化、人性化。通过计算机等大型辅助设备的计算，对工作环境进行模拟，搜集信息，再通过对信息的计算，从而得出流程的最优解，简化生产过程，拓展机械生产的多样性，例如今年在医疗上被广泛应用的机械臂，就是采用视觉传感器及计算机集成系统，来保障工作时的准确度和精度。

2.2 规范产品质量

在传统的机械生产中，机械设备大部分是作为辅助功能，无法担起全部的生产任务，例如毛绒玩具生产企业，就使用机械充棉，但充量却由人为控制，因为机械无法判断毛绒玩具所需多少棉量，而毛绒玩具大小不一，员工操时也没办法做到分毫不差，从而使成品质量参差不齐，降低了企业的生产口碑，也压低了产品的价格。而机械自动化技术下的充棉机，会经由缜密的系统自主计算玩具所需的棉量，定量充棉，提高生产效率和生产质量，奠定了企业的生产口碑。

除此之外，机械设备不会疲倦，人工在长时间操作后，身体会产生疲惫感，从而降低了操作精度，提高了残次品产生的概率，但机械设备只要不出现意外状况，例如断电、机械受损等，会自始至终用同样的标准长时间工作。

2.3 应用场景广泛

随着机械自动化技术的逐步成熟，其产品被广泛运用在多种场合，其中使用最多的还是机械制造业。机械制造业设计范围广泛，小到人们用的小五金、挖耳勺、小玩具，大到航空航天相关产业，均使用自动化机械加工技术，增加产量，控制精度，减少人为失误。机械自动化在机械生产场景的运用也十分方便，自动化的基础，除了硬件的操作设备，就是最核心的软件计算系统，当一个机械生产工厂准备使用自动化技术时，只需根据工厂的生产要求及实际情况录入信息，计算系统就会自行运算，并将運算结果通过机械设备进行反馈，操控机械设备进行生产加工工作，出现问题，也只需通过程序的自查，就可以轻松找到问题的根由，更改程序便可以解决问题，为企业生产省去了很多麻烦。

2.4 技术创新性

近年来，我国越来越重视在科技发展，特别是在机械自动化科技上研发，我国的机械制造及自动化研发产业较国外起步较晚，许多先进设备都是从国外购买的，即便是现在，科技的封锁也让我国的科技发展事业在诸多方面受限，这种科技的落后导致我国部分产业无法升级，只能做着最基础的工作，赚取最微薄的利润。步入21世纪后，科技才是第一发展力，只有科技的提升，才能让产业升级，获取更高额的利润，过上更富裕的生活，机械自动化技术还要广阔的发展天空，能够为人类社会提供更加智能、便捷的服务。机械自动化技术的不断发展，符合市场的发展需求，也是当今国家和社会所需要的，其不断升级的技术创新，也会为企业经营带来更高的经济效益。

3 机械自动化技术在机械制造业中的应用

3.1 柔性自动化方向的运用

柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，这种方式主要适用于市场需求的多变，可以用于多品种、小批量物品的加工，符合当代人们对于产品多元化追求的特性。例如在奥运会期间，和奥运会有关的饰品会成为时尚潮流，受到民众的追捧，但在奥运会过后，热度降低，工厂只能转而去生产其他饰品，就可以采用柔性制造设备，其优点是通过多级控制方式，可以灵活变化加工方式，改变加工内容，更好地迎合市场，缩短生产周期，提高设备的利用率，适合中小型企业的生产经营，满足大众多元化的产品需求。柔性自动化生产设备是目前我国应用最为广泛的机械自动化生产技术。

3.2 智能化方向的运用

随着智能手机的诞生，智能化的热潮席卷了世界各地，从手机到家用电器，都可以进行智能化改善，让其更好地为人类服务。智能化的基础是作用于计算机、无线网、大数据等人工智能设备（图1），这些设备可以通过联网的方式进行信息的传递，好像一颗善于学习的聪慧大脑，以信息的搜集作为身体和思维的感知，逐步有了更全面的思维能力、学习能力和适应能力。

智能化的机械自动化技术发展，越来越广泛地应用在现代社会中，它可以运用科学研究、民生经济等大方向上，也可以作用于家用电器、智能手机等生活基础上。智能型的机械自动化技术是将智能的感知与学习融合机械自动化的计算与操控，让机械生产更加的智能化，例如广泛应用在快递分拣中的快递车，就是通过强大的学习和计算能力，做到了井井有条，功能强大。

3.3 集成化方向的运用

集成化就是将所有功能集合起来成为一个整体，而不是分区域分模块。集成化减少了机械设备在计算中的计算流程，缩短了计算时间，提高了计算效率。假如在一条生产线上，需要设定多个生产功能，每个功能都有其独立的编码方式，每次输入之后，还要不断地调节各个功能之间的适配性，就会造成生产线上不必要的损耗，而集成化则是将所有功能模块作用在一个系统内，通过一个编码程序就可以进行加工。机械自动化的集成化主要体现在机械设备的系统上，在生产中，总是要经过多道工序，例如罐头的加工，要经过清洗食材、加工食材、装罐、消毒、密封等流程，每一道工序的工作内容和工作设备都完全不同，一个生产管理车间就需要多台设备多个人员进行辅助，而集成化就是在一台设备上完成这些生产流程的操控，对于企业来说，更为简单方便，生产效率更高。

3.4 虚拟化方向的运用

机械制造业的虚拟制造技术，旨在虚拟空间内，进行加工和环境的模拟，帮助产品的设计与生产，可以用于多种生产学习环境，降低实验成本，提高实验效率和精度，例如在服装的设计生产上，即便是现在，也是人力制造为主，因为服装的制作拥有多种不定因素，柔软的布料、多变的人体尺寸、造型和颜色的变化、布料打板、服装的缝制等，复杂又精细的操作只能依靠人力完成，而虚拟化技术的应用，可以通过计算机根据需求计算出布料的形态，辅助机械设备进行切割、缝制、印花、上色等行为。目前阿里巴巴打造的犀牛工厂，就是这样一个采用虚拟制造技术大批量机械化生产服装的工厂，但其工作能力较弱，只能制作较为单一的T恤衫牛仔裤等，虚拟化将成为未来机械自动化的重要发展方向。

4 机械自动化技术的发展方向和发展前景

4.1 广泛性，低成本

随着机械自动化技术的逐步提升，机械设备的使用环境、操作方式也能适用于大部分场景和人群，目前也的确有一些机械自动化设备运用于更小型的生产单位，例如餐馆的自动罐头机、真空封口机等。所以机械自动化设备未来的发展方向，除了顶尖的机械生产科技外，还有低成本、应用广泛的技术发展道路。机械自动化设备也会越来越广泛地进入到微小型企业当中，具有投资少、见效快、应用场景广泛的优点，帮助我国企业向着更多元化的方向发展。同时也能带动我国多个产业，例如文化、艺术、小型生產制造等产业蓬勃发展。

4.2 因地制宜，结合我国基本情况

我国从建国时的百废待兴到了现在超级世界工厂，GDP也一跃成为了世界第三，但这并不代表在机械自动化发展的道路上，已经获得了最终的成功，技术相较于发达国家还有一定差距，甚至是受限制的，因此，在很长一段时间内，仍要购买国外的机械设备运用到生产中。但同时，国家大力发展自主科技创新，科学技术在节节攀升，也预示着，终将有一天，会打破科技的限制，创造出属于自己的高科技。因此，目前我国的机械自动化技术发展，应当立足于本土，深入本土基因，以能够为国家创造经济价值的前提，去进行发展研究和创新，造福社会造福百姓。

4.3 综合性发展趋势

随着自动化技术、智能化技术的不断发展，大数据的搜集和流通，信息越来越平面化、细致化，而未来的机械制造产业发展，技术创新方向，也会向着全面化、多元化、智能化的方向发展，例如传统的电冰箱，只需要冷藏冷冻功能即可，而随着技术的发展，冰箱不但提高了保险的功能，还加载了只能操控系统，即便不在家中，也可以通过手机检查冰箱内部的瓜果蔬菜，这就是典型的融合机械自动化技术的发展趋势。企业应当放眼于未来，加强机械设备综合性能的发展，使其具备更多元化的工作功能，更好地为消费者服务。

5 结语

机械自动化技术是机械制造业在未来发展的重要方向，它不但会革新企业的生产模式，推动社会发展进程，也会越来越便利化、简单化，更加贴近普通人的生活。而随着科技的不断发展，机械自动化技术会给世界带来更多的惊喜。机械自动化技术运用在机械制造业中，可以降低生产成本，提高生产质量，缩短生产时间，为企业带来更高的经济收益。

参考文献

[1] 胡洪磊.浅谈机器视觉技术及其在机械制造自动化中的应用[J].通讯世界，2020，27（2）：128-129.

[2] 曹子豪.浅谈机械自动化技术及其在机械制造中的应用[J].百科论坛电子杂志，2020（12）：97.