机械工程及自动化在制造中的应用及发展趋势

2023-01-20石志铭

今日自动化 2022年10期

石志铭

（江西赣能股份有限公司居龙潭水电厂，江西赣州 341000）

1 机械工程及自动化的基本概述

机械工程及自动化是一门综合类学科，其中囊括了很多理论知识，随着科学技术的不断发展，机械工程及自动化具有极强的应用价值，为制造行业的发展做出了巨大的贡献。在应用机械工程及自动化过程中，技术人员要了解相关的机械理论知识，对机械工程及自动化系统进行开发与设计，从而提高机械工程及自动化的应用实践成果。近年来，高速的经济发展与技术进步，我国机械工程及自动化技术获得了迅猛发展，在各个相关领域均得到了广泛的应用，成为了支撑我国国民经济发展的重要动力。

2 发展机械工程及自动化的意义

当前，我国经济发展已经进入到了新的阶段，从国家工业发展的角度来看，迫切需要将自动化技术融入到机械工程当中，重视对机械工程及自动化技术的研究，增强核心竞争力，将自动化技术作为提振机械制造业发展的动能之一。与此同时，智能化技术与自动化技术相互结合，可以进一步提升机械制造企业的生产效率，缓解工人的工作强度，同时也可起到提升制造精度的作用。最后，生产效率与质量，关系到机械制造企业的经济效益，注重机械工程及自动化在制造中的应用研究，可以成为未来机械制造行业发展的机遇之一，起到提升我国国民经济发展实力的关键作用。

3 机械工程及自动化的应用优势

与传统机械制造技术相比，自动化技术的加入，不仅可以提升零部件加工效率，而且还具有以下应用优势。

3.1 取代传统人工作业

机械工程与自动化技术的结合，可以使机加工作业更具精准的开展，并可交由计算机时刻跟踪作业流程，提升机械工程的自动化水平。在自动化技术的帮助下，整个机械工程作业系统可以实现在无人监控的状态运行，运行性能更加可靠。此外，在机械工程中，自动化技术的融入，可以减轻运行维护人员的工作强度。由计算机对整个系统的工作状态进行监管，当系统中出现问题后，计算机可以查找故障位置，给出有针对性的解决方案，维护人员可以快速完成故障问题的修理工作，缩减故障时间。与此同时，由于机械自动化作业会产生大量数据信息，自动化技术可以对数据信息进行收集、整理与分类，以数据库的方式存储在计算机中，当有问题发生后，计算机可以通过数据对比，及时总结各类问题发生原因，杜绝此类故障问题再次出现。在机械制造企业中，自动化技术为实现无人操作提供了技术保障，不仅简单的工作可以交由系统自主完成，复杂的加工程序同样可以胜任。在远程监控系统的帮助下，机械自动化设备可以具备全天、高质量工作的条件，保证机械加工作业可以有序开展[1]。

3.2 简化传统作业流程

在传统生产制造模式下，受制于技术方面的限制，导致机加工的精度无法再次提升，动态控制只能在比较低的水平下实现。机加工存在很大的误差，影响机械加工零部件的生产质量，不利于提升机械制造企业的经济效益。但随着自动化技术的不断升级，智能水平相比以往有着巨大的飞跃。在自动化系统的帮助下，计算机可以对整个生产加工流程进行高精度控制，并且可以简化作业流程，删除一些冗余的程序，提升机械制造的效率，有助于降低生产成本。

3.3 电气系统控制更加便捷

随着自动化技术在机械工程领域的应用越来越多，成为衡量机械制造企业技术实力的关键要素。在智能化及自动化技术的帮助下，相关机加工设备可以具备全天候的工作条件，人力资源得到大幅度精简，帮助机械制造企业减少成本支出，有利于提升企业的经济效益。另外，随着自动化技术的不断升级，已然成为了制造行业可持续发展的重要动力，为行业发展提供技术保障。

4 机械工程及自动化应用过程中存在的问题

4.1 编程水平有待提升

机械工程及自动化离不开高水平的编程技术，我国自动化技术虽然在近些年取得了较快的发展，但是编程水平相比一些发达国家依然存在一定差距。此外，我国机械制造企业人才储备不足，致使优质的自动化编程人员数量相对稀少，人才队伍建设还需进一步加强，否则将会对机械工程及自动化技术的发展产生限制作用。

4.2 自动化技术应用水平有待提高

衡量国家的工业发展水平是否发达，重要的是检验其自动化技术的应用水平。与国外相比，我国机械工程及自动化技术的发展时间比较晚，近些年各大机械制造企业已经投入大量人力、物力资源，但是在具体实践应用中依然不可避免地存在一些缺陷。随着我国经济实力的不断提升，自动化技术水平势必会再上一个台阶。

5 机械工程及自动化在制造业中的应用

5.1 智能化技术的应用

随着智能化技术的不断升级，将其与机械工程自动化技术相结合，将智能制造融入到机械制造企业的发展脉络当中，提升整个生产系统的拟人化能力。在机械工程及自动化中，智能化技术的应用可以概括为以下几个方面。

（1）将智能化技术应用到日常管理环节。在管理系统中融入智能化技术，利用智能化技术对相关软件的应用进行管理，确保所有生产流程的管理可以依靠智能化管理软件来实现，有助于及时发现、解决机械生产制造中的突发问题。与此同时，生产情况、质量情况等可以智能化地反映到监控屏幕中使用管理软件实施智能化的管控，并有针对性地完成管理计划的制定工作，使管理计划更加科学、合理。

（2）在生产设备中融入智能化技术。提升生产设备的智能化水平，生产设备可根据提前编制好的程序开展生产活动，实现智能化的加工与制造。由此可以缩减人力资源成本支出，同时也有助于加快生产速率，使所生产机加工零部件的精度上升一个台阶。此外，智能化的生产设备可以针对具体环节实施管控工作，每个生产环节均可得到监控，并且可对收集到的信息进行分析、整理，预测可能存在的故障隐患问题，及时消除故障隐患，保证整个生产线可以长期稳定运行[2]。

（3）在产品中应用智能化技术。除了在管理、生产设备中应用智能化技术外，随着智能化技术的逐步升级，其在机械产品中的应用程度也逐渐加深。产品中应用智能化技术，可以使机械产品的智能化水平提升，增强机械产品在市场中的竞争力，使产品具备更多的智能化功能，对机械制造企业发展具有积极作用。

5.2 集成化技术的应用

机械工程及自动化技术十分复杂，需要结合多种技术才可实现全自动化的生产与加工，所以为了提升机械加工的效率，将众多技术集成为一个整体就成了必然趋势，同时也可将自动化技术的应用价值显现出来。在机械工程自动化应用中，除了自动化技术外，还有微电子技术、计算机技术等现代技术型式，将多种新技术集合起来进行应用，可以更好地提升我国机械制造的水平。集成化技术中包括：计算机辅助设计、系统评估与系统测试技术等。为了将各类技术集成到自动化系统中，不仅需要复杂的理论指导，还要技术人员可以将各类技术整合起来，并在实际生产环节中高质量应用，确保每个环节可以有集成化技术的帮助，从而实现自动化作业。

5.3 虚拟化技术的应用

传统机械加工的误差相对较大，会因为数值设定不当而产生装配问题，影响机加工零部件的生产质量，甚至会出现报废现象，增加了材料的浪费，也有损企业的经济效益。但随着虚拟化技术的不断发展，机械加工制造企业可借助虚拟化技术，在计算机中设定有关数值，模拟零部件的加工过程，并对模拟结果进行比对，有问题可以及时发现，并最终在产品中应用经过测试的数值，提升产品的加工成功率，确保所加工的产品各方面参数均符合图纸要求。在虚拟化技术中，CAD 辅助设计是应用最广泛的技术形式。借助CAD辅助设计，可对复杂的产品进行三维建模，并生成可用于生产加工的图纸，同时也可对零部件的强度进行模拟分析，提升产品的设计质量，降低设计难度。此外，借助CAD 辅助设计，可以规避传统加工生产中存在的诸多问题，提升产品的制造精度[3]。虚拟化技术的科学使用，可以在计算机中完成待加工零部件的仿真研究，从头模拟一个零部件的加工过程，及时发现并解决实际生产阶段可能存在的问题，确保整个加工流程可以有序进行。

5.4 柔性自动化技术的应用

机械制造领域市场竞争激烈，为了提高适应市场变化的能力，需要迎合市场需求，及时制定出更具灵活性的设计方案，增强机械产品的功能。对于柔性自动化技术而言，其灵活性突出，可以适应各种自动化系统，提升机械制造企业适应外界变化的能力，有效应对市场需求，增强机械制造企业市场竞争力。

6 机械工程及自动化的发展趋势

6.1 以智能化技术为支撑，发展实用型机械工程自动化技术

智能化技术的开发从未停止，将自动化技术与智能化技术融为整体，是推动机械工程及自动化技术发展的重要课题。智能化技术的融入，符合工业一体化的发展方向。在智能化技术的帮助下，系统运行过程中产生的数据信息可以得到智能化的分析，具备高速运算能力的计算机可对信息进行收集与整理，并给出智能化的工作建议，提升整个系统的控制精度。作为机械制造企业的领导者，要注重研究智能化技术，并以智能化技术为导向，努力开发实用性机械工程自动化技术，提升整个行业的自动化与智能化水平，最大限度地发挥智能化与自动化技术带来的技术优势，增强企业的经济效益[4]。

6.2 注重网络化与机械工程自动化技术的融合

互联网技术的发展，整个社会已经悄然进入互联网时代。对于机械制造行业而言，同样要重视将自动化技术与网络技术融合为一个整体，加快机电设备一体化的发展速度。在机械制造领域，利用网络技术，可以实现远程控制，工作人员在监控室便可对整个生产环节进行控制，降低管理成本。所以，网络化发展是机械制造企业重点的发展方向，对提升企业竞争力同样具有重要作用。

6.3 坚持绿色化的发展方向

经济的快速发展对环境造成了不可逆的影响，当前，绿色经济成为了社会发展的主旋律。对于机械制造行业而言，为了降低生产成本，杜绝资源浪费，保护厂区周边环境，同样要以“绿色发展理念”作为企业发展方向。机械工程及自动化技术恰恰符合绿色发展理念，借助自动化技术的特点，可以极大地提升资源利用率，减少返工、报废等问题，所以坚持绿色化的发展理念，将成为推动自动化技术发展的重要基石[5]。