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淺談機械自動化技術

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 22:24:50 《中華工控網》原創

  編者語:機械自動化(機電一體化)係統是機械發展的方向,它將機械、電氣、控製軟件等多種技術有機地結合為一體。隨著科學技術的發展,這些技術在係統(產品)中互相滲透。機械自動化係統不是簡單地把機械、電氣、控製軟件組合在一起,而是要從係統的整體出發,綜合考慮,實現最佳化設計。

  國內外的工業發展史告訴我們,實現機械自動化是一個由低級到高級、由簡單到複雜、由不完善到完善的發展過程。當機器的操作采用自動控製器後,生產方式才從機械化逐步過渡到機械控製(傳統)自動化、數字控製自動化、計算機控製自動化。隻有建立了自動化工廠後,生產過程才能全盤自動化,才能使生產率全麵提高,達到自動化的高級理想階段。

  機ji械xie自zi動dong化hua,主zhu要yao指zhi在zai機ji械xie製zhi造zao業ye中zhong應ying用yong自zi動dong化hua技ji術shu,實shi現xian加jia工gong對dui象xiang的de連lian續xu自zi動dong生sheng產chan,實shi現xian優you化hua有you效xiao的de自zi動dong生sheng產chan過guo程cheng,加jia快kuai生sheng產chan投tou入ru物wu的de加jia工gong變bian換huan和he流liu動dong速su度du。機ji械xie自zi動dong化hua技ji術shu的de應ying用yong與yu發fa展zhan,是shi機ji械xie製zhi造zao業ye技ji術shu改gai造zao、技ji術shu進jin步bu的de主zhu要yao手shou段duan和he技ji術shu發fa展zhan的de主zhu要yao方fang向xiang。機ji械xie自zi動dong化hua的de技ji術shu水shui準zhun,不bu僅jin影ying響xiang整zheng個ge機ji械xie製zhi造zao業ye的de發fa展zhan,而er且qie對dui國guo民min經jing濟ji各ge部bu門men的de技ji術shu進jin步bu有you很hen大da的de直zhi接jie影ying響xiang。

  機械自動化的產生

  機械自動化技術從上個世紀20年代首先在機械製造冷加工大批量生產過程中開始發展應用,上世紀60niandaihouweishiyingshichangdexuqiuhebianhua,weizengqiangjixiezhizaoyeduishichanglinghuokuaisufanyingdenengli,kaishijianlikebianxingzidonghuashengchanxitong,jiweiraojisuanjijishuderouxingzidonghua。tashizaizhizaoxitongbubianhuobianhuajiaoxiaodeqingkuangxia,jiqishebeihuoshengchanguanliguochengtongguozidongjiance、信息處理、分fen析xi判pan斷duan自zi動dong地di實shi現xian預yu期qi的de操cao作zuo或huo某mou種zhong過guo程cheng,並bing能neng夠gou自zi動dong地di從cong製zhi造zao一yi種zhong零ling件jian轉zhuan換huan到dao製zhi造zao另ling一yi種zhong不bu同tong的de零ling件jian。社she會hui實shi踐jian證zheng明ming,這zhe種zhong定ding義yi下xia的de製zhi造zao係xi統tong自zi動dong化hua與yu當dang代dai大da多duo數shu企qi業ye的de實shi際ji不bu相xiang容rong。目mu前qian,世shi界jie各ge國guo的de機ji械xie自zi動dong化hua水shui準zhun除chu少shao數shu工gong業ye發fa達da國guo家jia的de某mou些xie生sheng產chan部bu門men外wai,大da多duo數shu還hai處chu於yu操cao作zuo階jie段duan的de自zi動dong化hua。我wo國guo也ye不bu例li外wai,需xu要yao循xun序xu漸jian進jin,不bu斷duan努nu力li,創chuang造zao條tiao件jian,向xiang自zi動dong化hua的de高gao級ji理li想xiang階jie段duan邁mai進jin。

  機械自動化的現狀

  機械自動化技術從上個世紀20niandaikaishifazhanyingyongyilai,yijingdedaolexunsudefazhan,tebieshijinnianlaijisuanjidegaodujichenghua,kaishicaiyonglejisuanjijichengzhizaoxitong,dadajiakuailejixiezidonghuadefazhan,danwoguorengchuyuchujicaozuojieduandezidonghua。muqian,shijiegeguodejixiezidonghuashuizhunchushaoshugongyefadaguojiademouxieshengchanbumenwai,daduoshuhaichuyucaozuojieduandezidonghua。woguoyebuliwai,woguodechanyejiegoucengcidi。woguojixiezhizaoyemuqianyou11.4wangeqiye,fazhanhenbupingheng,youdaliangluohouyuxiandaishuizhundechanye,dabufenqiyehaibijiaoluohou,shougonglaodongzhanyouxiangdangdebizhong,woguonengdulikaifaxiandaijixiezidonghuajishudeqiyekeyishuomeiyou;我國機械製造業企業中自動化裝備少、水準低,不僅在數量上同世界先進國家有較大差距,而且在品種上、質量上、使shi用yong上shang,同tong世shi界jie先xian進jin水shui準zhun也ye存cun在zai階jie段duan性xing差cha距ju。實shi現xian我wo國guo機ji械xie自zi動dong化hua技ji術shu是shi一yi個ge長chang期qi的de過guo程cheng,不bu可ke能neng一yi蹴cu而er就jiu。需xu要yao循xun序xu漸jian進jin,不bu斷duan努nu力li,創chuang造zao條tiao件jian,向xiang自zi動dong化hua的de高gao級ji理li想xiang階jie段duan邁mai進jin。當dang前qian,我wo國guo還hai處chu在zai社she會hui主zhu義yi初chu級ji階jie段duan,經jing濟ji、財力、生產力水準、國民素質等,與世界主要國家的差距是很大的;我(wo)國(guo)有(you)豐(feng)富(fu)的(de)勞(lao)動(dong)力(li)資(zi)源(yuan),每(mei)年(nian)城(cheng)鎮(zhen)新(xin)增(zeng)就(jiu)業(ye)人(ren)口(kou)達(da)兩(liang)千(qian)多(duo)萬(wan),且(qie)今(jin)後(hou)每(mei)年(nian)的(de)就(jiu)業(ye)人(ren)數(shu)還(hai)會(hui)增(zeng)加(jia)。機(ji)械(xie)自(zi)動(dong)化(hua)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)提(ti)高(gao)勞(lao)動(dong)生(sheng)產(chan)率(lv),勞(lao)動(dong)力(li)的(de)過(guo)剩(sheng)和(he)分(fen)工(gong)的(de)轉(zhuan)移(yi)就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)現(xian)實(shi)問(wen)題(ti)。

  機械自動化的發展曆程

  機械自動化技術從本世紀20年代首先在機械製造冷加工大批量生產過程中開始發展應用,60niandaihouweishiyingshichangdexuqiuhebianhua,weizengqiangjixiezhizaoyeduishichanglinghuokuaisufanyingdenengli,kaishijianlikebianxingzidonghuashengchanxitong,jiweiraojisuanjijishuderouxingzidonghua。tashizaizhizaoxitongbubianhuobianhuajiaoxiaodeqingkuangxia,jiqishebeihuoshengchanguanliguochengtongguozidongjiance、信息處理、分析判斷自動地實現預期的操作或某種過程,並能夠自動地從製造一種零件轉換到製造另一種不同的零件。

  70~80年代國際上出現了開始采用計算機集成製造係統CIMS(Computer Integrated Manufacturing),rouxingzidonghuashengchanmoshiyeyouzhezhongqingkuang。chuqi犆犐犕犛yixinxijichengweizhongdian,yijiaogaodezidonghuachengduweitezheng,danzaishixianguochengzhongyudaolekunnan。jianyushixianjisuanjijichengzhizaoxitongdequanpanzidonghuasuoxudejuetouru(一個全盤自動化工廠耗資數百億美元,柔性製造係統一般價格為600~2500萬美元),所承擔的巨大風險,加之技術上的難度與可靠性等問題,世界工業發達國家已開始“碰壁轉產”,轉而注重信息集成的效果,追求低成本自動化LCA(Low Cost Automation)的企業組織結構和運行方式。

  目(mu)前(qian),世(shi)界(jie)各(ge)國(guo)的(de)機(ji)械(xie)自(zi)動(dong)化(hua)水(shui)準(zhun)除(chu)少(shao)數(shu)工(gong)業(ye)發(fa)達(da)國(guo)家(jia)的(de)某(mou)些(xie)生(sheng)產(chan)部(bu)門(men)外(wai),大(da)多(duo)數(shu)還(hai)處(chu)於(yu)操(cao)作(zuo)階(jie)段(duan)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)。我(wo)國(guo)也(ye)不(bu)例(li)外(wai),需(xu)要(yao)循(xun)序(xu)漸(jian)進(jin),不(bu)斷(duan)努(nu)力(li),創(chuang)造(zao)條(tiao)件(jian),向(xiang)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)高(gao)級(ji)理(li)想(xiang)階(jie)段(duan)邁(mai)進(jin)。 實現我國機械自動化技術是一個長期的過程,不可能一蹴而就。我國機械製造業目前有11.4wangeqiye,fazhanhenbupingheng,youdaliangluohouyuxiandaishuizhundechanye,dabufenqiyehaibijiaoluohou,shougonglaodongzhanyouxiangdangdebizhong,woguonengdulikaifaxiandaijixiezidonghuajishudeqiyekeyishuomeiyou;我國機械製造業企業中自動化裝備少、水準低,不僅在數量上同世界先進國家有較大差距,而且在品種上、質量上、使用上,同世界先進水準也存在階段性差距。

   機械自動化的發展趨勢

  農業機械自動化

  近些年來, 國外農業自動化飛速發展, 農業機械設計向高速、寬幅、大功率、舒適的方向發展。自動化控製技術在農業機械上的應用已相當普及, 一些著名廠商把自動控製、信息處理、全球定位係統和激光、遙感等現代尖端技術、裝備應用於農業機械上。由於曆史、觀念和技術等方麵的原因, 我國傳統農業機械與發達國家相比有很大差距, 已遠遠不能適應農業的科技進步。近些年來, 自動化的研究逐漸被人們所認識, 自動控製在農業上的應用越來越受到重視。

  我國農業自動化已在設施農業中的溫室自動化控製、排灌機械自動化、部分農業機械裝置自動化等方麵得到一定的發展, 尤其精準農業的發展越來越得到重視。電子技術和計算機技術的迅速發展推動了農業機器向自動化方向發展。隨著智能化技術的發展, 人工智能將是世紀農業工程發展的重點。各種農業機器人或智能化係統將在農業自動化控製中不斷湧現, 繼續推動和實現農業自動化是農業機械化工程技術工作者所麵臨的長遠課題和挑戰, 並進一步促進農業自動化控製技術向智能化技術發展。

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   紡織機械自動化

   紡織行業是典型的物理加工生產工藝,整個生產過程就是纖維之間結構的整理和再組織的過程。盡管紡織行業是典型的FA,danshimuqianzaifangzhishebeishangjihushiyongdaosuoyouzhongleidezidonghuachanpin,zhuyaobaokuokongzhixitong,chuandongkongzhi,yundongkongzhi,renjijiemianhechuanganqi。weilaijinian,fangzhijixiexingyezidonghuajishufazhandezhuyaoqushibaokuozhuanyongkongzhiqiyunyongjiangzengjia;多傳動的運用更加普遍以及現場總線運用增加這三個方麵。

  專用控製器運用將增加。基於嵌入式產品的專用控製器相對於PLC具有計算能力強、通訊方便的特點,大批量運用還具有成本較低的優點。目前織機、針(zhen)織(zhi)和(he)部(bu)分(fen)染(ran)整(zheng)設(she)備(bei)都(dou)在(zai)使(shi)用(yong)專(zhuan)用(yong)控(kong)製(zhi)器(qi)。多(duo)傳(chuan)動(dong)的(de)運(yun)用(yong)更(geng)加(jia)普(pu)遍(bian)。由(you)於(yu)多(duo)傳(chuan)動(dong)能(neng)有(you)效(xiao)的(de)降(jiang)低(di)設(she)備(bei)的(de)複(fu)雜(za)程(cheng)度(du),提(ti)高(gao)驅(qu)動(dong)效(xiao)率(lv),方(fang)便(bian)工(gong)藝(yi)調(tiao)節(jie),降(jiang)低(di)維(wei)護(hu)量(liang)和(he)縮(suo)短(duan)新(xin)設(she)備(bei)的(de)設(she)計(ji)開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)。目(mu)前(qian)粗(cu)紗(sha)機(ji)、細紗機、luotongjihegezhonghuaxianjixiedouyijingshiyongleduochuandongjishu,xianchangzongxianjishuhegongzhiliumuxianjishushiduochuandonggengjiajuyouyouyuexing。xianchangzongxianyunyongzengjia。yixiefangzhijixieyouduogeguanlianjinmidegongxuzucheng,shiyongxianchangzongxianlaixietiaogedaogongxunengyouxiaoditigaoshengchanxiaolv。muqianduanxian、染整生產線和一些大型機台都在開始使用現場總線。

  印刷機械自動化

  當前,代表國際先進技術的印刷機械品牌主要集中在德國和日本,因此,德國的海德堡、羅蘭、高寶和日本的小申、三菱、秋山共同組成國際六大印機品牌。中國印刷機械行業的技術水平目前已經發展到國際上20世紀90niandaideshuiping。zhongguoyinshuajixiejinbudexianzhubiaozhijiushiyinshuajixiedekongzhibufenjizidonghuashuipingmingxiantigao。jinguanruci,youyuguoneidishuipingzhongfuxingjianshedezhongxiaoxingyinshuachangdaliangcunzai,chuguangdongshengwai,qitachengshidaxing、高(gao)精(jing)印(yin)刷(shua)企(qi)業(ye)還(hai)不(bu)多(duo),因(yin)此(ci),隨(sui)著(zhe)人(ren)們(men)對(dui)高(gao)檔(dang)印(yin)刷(shua)品(pin)需(xu)求(qiu)的(de)增(zeng)加(jia),將(jiang)刺(ci)激(ji)印(yin)刷(shua)行(xing)業(ye)向(xiang)高(gao)端(duan)領(ling)域(yu)發(fa)展(zhan)。隨(sui)著(zhe)大(da)型(xing)印(yin)刷(shua)廠(chang)的(de)出(chu)現(xian),中(zhong)國(guo)印(yin)機(ji)企(qi)業(ye)將(jiang)會(hui)進(jin)一(yi)步(bu)分(fen)化(hua),行(xing)業(ye)格(ge)局(ju)也(ye)將(jiang)會(hui)隨(sui)之(zhi)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)。

  目前,國際印刷機械的技術水平從速度上看已經走到盡頭。下一步的發展趨勢:一是將朝著增加印機的功能方向發展。如在膠印機後麵再串連上凹印機、網印機或者是其他機械設備。二是在節省輔助時間,提高自動化程度上下功夫。三是加強網絡化管理。而國內印刷機械的發展趨勢是:首先提高國產機的穩定性、可靠性,然後再朝著多色、高效方向發展。張致遠分析認為,如果過分地追求印刷速度,穩定性和可靠性較差,同樣也會影響印刷速度。

  包裝機械自動化

  國內包裝機械自動化市場發展的特點是:在(zai)低(di)端(duan)市(shi)場(chang)有(you)大(da)量(liang)的(de)廠(chang)商(shang),競(jing)爭(zheng)十(shi)分(fen)激(ji)烈(lie),並(bing)呈(cheng)現(xian)出(chu)部(bu)分(fen)廠(chang)商(shang)以(yi)低(di)價(jia)格(ge)來(lai)獲(huo)取(qu)市(shi)場(chang)份(fen)額(e)的(de)競(jing)爭(zheng)局(ju)麵(mian),這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)從(cong)長(chang)遠(yuan)看(kan)會(hui)對(dui)包(bao)裝(zhuang)機(ji)械(xie)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)產(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)起(qi)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)束(shu)縛(fu)作(zuo)用(yong);而在高端市場,則因為用戶對機械設備功能的需求更高更多樣化,所以市場的主要力量依然是跨國公司。

  baozhuangjixiezidonghuadefazhanshizouxiangbirandewangluohua,zheyidianshichangqushiyijingxianxian。danjizidonghuachanpinyijingbunengmanzuyonghudexuqiu。yonghuxuyaoduotaibaozhuangjixiezhijianjubeilianwanggongneng,yibiangenghaodimanzulianjieERP和MES等(deng)現(xian)代(dai)化(hua)要(yao)求(qiu),繼(ji)而(er)達(da)到(dao)機(ji)械(xie)設(she)備(bei)的(de)高(gao)產(chan)量(liang)和(he)高(gao)使(shi)用(yong)率(lv)要(yao)求(qiu)。對(dui)於(yu)從(cong)事(shi)包(bao)裝(zhuang)機(ji)械(xie)製(zhi)造(zao)的(de)企(qi)業(ye)來(lai)說(shuo),應(ying)該(gai)將(jiang)更(geng)多(duo)的(de)注(zhu)意(yi)力(li)放(fang)在(zai)如(ru)何(he)優(you)化(hua)設(she)備(bei)上(shang),如(ru)果(guo)注(zhu)意(yi)力(li)主(zhu)要(yao)放(fang)在(zai)價(jia)格(ge)上(shang),則(ze)發(fa)展(zhan)會(hui)受(shou)到(dao)很(hen)大(da)的(de)限(xian)製(zhi)。在(zai)包(bao)裝(zhuang)機(ji)械(xie)領(ling)域(yu),工(gong)控(kong)產(chan)品(pin)會(hui)朝(chao)著(zhe)無(wu)風(feng)扇(shan)、無硬盤的形式發展,同時根據工業現場對空間的使用要求,工控機還會朝著輕薄短小的方向繼續改進。

  工程機械自動化

  由you於yu工gong程cheng機ji械xie作zuo業ye環huan境jing的de特te殊shu性xing,大da部bu分fen工gong程cheng機ji械xie都dou在zai野ye外wai作zuo業ye,對dui自zi動dong化hua產chan品pin的de環huan境jing要yao求qiu非fei常chang高gao,因yin此ci,專zhuan用yong控kong製zhi器qi在zai工gong程cheng機ji械xie行xing業ye發fa展zhan的de前qian景jing比biPLC將(jiang)會(hui)更(geng)好(hao)。隨(sui)著(zhe)工(gong)程(cheng)機(ji)械(xie)行(xing)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan),工(gong)程(cheng)機(ji)械(xie)自(zi)動(dong)化(hua)水(shui)平(ping)也(ye)在(zai)逐(zhu)步(bu)提(ti)升(sheng)。但(dan)是(shi)與(yu)國(guo)外(wai)工(gong)程(cheng)機(ji)械(xie)行(xing)業(ye)相(xiang)比(bi),還(hai)有(you)一(yi)定(ding)的(de)差(cha)距(ju)。目(mu)前(qian),國(guo)內(nei)大(da)型(xing)的(de)工(gong)程(cheng)機(ji)械(xie)生(sheng)產(chan)廠(chang)家(jia)已(yi)經(jing)開(kai)始(shi)自(zi)主(zhu)研(yan)發(fa)工(gong)程(cheng)機(ji)械(xie)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu),自(zi)動(dong)化(hua)水(shui)平(ping)也(ye)在(zai)日(ri)漸(jian)提(ti)高(gao)。

  工程機械行業近幾年發展迅速,從2006年到2008年該行業銷售收入增長速度都在30%以上,主要是由於內需和出口雙引擎推動的效果。2008年工程機械行業自動化產品的應用規模為1.48億元,同比增長34%。其中,混凝土機械、鋼筋預應力機械和挖掘機械是自動化水平較高的三類工程機械,它們用到的自動化產品占整個行業自動化產品應用總規模的84%。預計2009年自動化產品應用總規模為1.67個億,增長幅度為13%,未來幾年工程機械行業將繼續保持這種增長趨勢。
 
   中國特色的機械自動化道路

   研究生產大量性能優良、自動化水平高的機電產品是發展應用機械自動化技術的關鍵。自動化生產時機械技術不再是單一的完成係統之間的連接,在係統的結構、質量(重量)、體積、gangxinghenaiyongxingdengfangmianduixiandaijixiezidonghuajishuyouzhezhongyaodeyingxiang。jixiejishuyingliyongqitagaoxinjishulaigengxin,shixianyushiyingxiandaijixiezidonghuajishudefazhan;自動化生產時,機械製造係統的自動控製、自動檢測伺服係統的操作等都少不了要應用微電子技術和自動控製理論;自動化生產時信息的交換與處理、存取、運算、判斷和決策等都少不了要應用計算機與信息處理技術。

   鑒於我國國情,當前要組織好機械自動化技術的引進、消化、吸收和開發工作,加強機械自動化中具有共性的基礎技術研究、開發的基礎建設,以及機械製造業的生產工藝現代化、生產過程的基本工序自動化、輔fu助zhu工gong序xu自zi動dong化hua等deng的de研yan究jiu。隻zhi有you對dui企qi業ye各ge部bu門men的de工gong作zuo進jin行xing有you效xiao的de協xie調tiao,方fang方fang麵mian麵mian配pei套tao發fa展zhan,發fa展zhan應ying用yong自zi動dong化hua技ji術shu才cai有you市shi場chang,現xian代dai自zi動dong化hua技ji術shu優you越yue性xing才cai能neng充chong分fen體ti現xian出chu來lai。(文/gkong)

   鄭重聲明:本稿件為國慶60周年特稿,任何媒體轉載須注明來源。

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