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作者： 来源： 发布时间：2018/2/11 16:12:47  点击数：463

０ 引 言
机械自动化，主要指在机械制造业中应用自动化技术，实现加工对象的连续自动生产，实现优化有效的自动生产过程，加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展，是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准，不仅影响整个机械制造业的发展，而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。因此，发展我国的机械制造业自动化技术，符合我国社会主义的基本原则，符合我国现代生产的发展规律。
如何发展我国的机械自动化技术，这里有个技术政策问题，应实事求是，一切从我国的具体国情出发，做好各项基础工作，走中国的机械自动化技术发展之路。
１ 结合我国国情，发展现代机械自动化技术
国内外的工业发展史告诉我们，实现机械自动化是一个由低级到高级、由简单到复杂、由不完善到完善的发展过程。当机器的操作采用自动控制器后，生产方式才从机械化逐步过渡到机械控制（传统）自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化。只有建立了自动化工厂后，生产过程才能全盘自动化，才能使生产率全面提高，达到自动化的高级理想阶段。
机械自动化技术从本世纪２０年代首先在机械制造冷加工大批量生产过程中开始发展应用，６０年代后为适应市场的需求和变化，为增强机械制造业对市场灵活快速反应的能力，开始建立可变性自动化生产系统，即围绕计算机技术的柔性自动化。它是在制造系统不变或变化较小的情况下，机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程，并能够自动地从制造一种零件转换到制造另一种不同的零件。社会实践证明，这种定义下的制造系统自动化与当代大多数企业的实际不相容。当代社会还没有在科学技术、物质和人员方面准备好实现这一自动化的条件，硬要这么做只会事倍功半。这种情况对于离散生产方式的机械制造业也不例外，难度会更大些。
７０～８０年代国际上出现了开始采用计算机集成制造系统cims(computer integrated manufacturing），柔性自动化生产模式也有这种情况。初期犆犐犕犛以信息集成为重点，以较高的自动化程度为特征，但在实现过程中遇到了困难。鉴于实现计算机集成制造系统的全盘自动化所需的巨额投入（一个全盘自动化工厂耗资数百亿美元，柔性制造系统一般价格为６００～２５００万美元），所承担的巨大风险，加之技术上的难度与可靠性等问题，世界工业发达国家已开始“碰壁转产”，转而注重信息集成的效果，追求低成本自动化lca(low cost automation）的企业组织结构和运行方式。目前，世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外，大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外，需要循序渐进，不断努力，创造条件，向自动化的高级理想阶段迈进。 实现我国机械自动化技术是一个长期的过程，不可能一蹴而就。当前，我国还处在社会主义初级阶段，经济、财力、生产力水准、国民素质等，与世界主要国家的差距是很大的；我国有丰富的劳动力资源，每年城镇新增就业人口达两千多万，且今后每年的就业人数还会增加。机械自动化最大限度地提高劳动生产率，劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。我国的产业结构层次低。我国机械制造业目前有１１.４万个企业，发展很不平衡，有大量落后于现代水准的产业，大部分企业还比较落后，手工劳动占有相当的比重，我国能独立开发现代机械自动化技术的企业可以说没有；我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低，不仅在数量上同世界先进国家有较大差距，而且在品种上、质量上、使用上，同世界先进水准也存在阶段性差距。在我国这种国情下，要把庞大的劳动力大军从机械制造业生产岗位上撤下来，投入巨额资金改造现有的大量落后设备和研制大量的现代自动化装备及控制装置，在科学技术水准和人员素质不太高的情况下采用先进的技术装备，都是不现实的。普遍发展应用计算机集成制造系统的“全盘自动化”或“高度自动化”，我国并不具备必要的基础技术、经验和投资能力。因此，要不要普遍发展全盘自动化或高度自动化cims技术，一定要慎重行事。而且全盘自动化或高度自动化的cims技术也并非我国机械制造业的当务之急，只能列为机械制造自动化技术的主要发展方向。当前我国机械制造业决不是追求全盘自动化或高度自动化的时候，不是大搞自动化，形成自动化热的时候。
应该发展工艺成熟的大批量生产的自动化技术。大批量生产的产品品种单一，结构稳定，产量很大，具有连续流水作业和综合机械化的良好条件。应发展生产效率高和技术经济效果良好的生产自动线，并在自动线的基础上按先进的工艺方案建立综合自动化车间和全盘自动化工厂。组合机床自动线和专用机床自动线成本低，应优先发展。我国现阶段，在产品数量较大的同类产品连续流水作业的切削加工生产中，自动化设备仍然是半自动机床、自动机床、组合机床及其组成的自动线、回转体零件加工自动线等。而在大批量的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理和装配等生产中，采用刚性自动化（自动单机或自动线）则是合理可行的，能取得较好的经济效益；对于品种稍多的成批生产，应采用由快速重新调整的设备组成成组工段或流水线、可更换主轴箱组合机床自动线、短自动线和复合制造单元，实现成组自动化；而单件小批量生产，应从推广成组技术入手，适当发展采用数控机床或加工中心，有针对性地建立一些柔性制造单元fmc(flexible manufacturing cell），可取得较好的经济效果。
在适用前提下的先进。我国作为一个发展中国家，考虑一切生产技术问题时的前提必须是适用。我国消化吸收国外柔性制造系统（pseudo-fms），是要在确保必要的生产柔性的前提下，优化人机界面，不过分追求自动化，尽可能建立较为完善的信息系统，充分发展计算机管理的效益。系统中先进的自动化装备和普通设备并存，系统的某些环节允许人工干预。这是一个典型的结合国情、实施适用先进方针的自动化技术解决方案。 跟踪国外先进技术发展，结合实际地研制、推广和发展适合我国国情的cims技术是必要的。我国目前应在消化吸收、融汇贯通国际上有用的自动化技术理论的基础上，努力做到从我国机械制造业的实际情况出发，发展创新，形成有国情特征的发展自动化技术理论和学说，进行围绕计算机技术的柔性自动化技术开发研究，以适用为前提，急需什么就解决什么的企业应用项目，取得实践经验再推广应用。国外（如欧洲中等发达国家）目前发展的也是局部集成，如cad／capp／cam的集成，cad与mis的集成，mis与mhs的集成等。实行效益驱动的政策，投资上有能力支持，待将来条件成熟时实现适合我国国情及企业特点的适度集成。 ２ 结合生产实际，注重实用发展机械自动化技术
先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术，应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产，才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术，应结合实际，注重实用，即对国民经济产生实际效益。那种盲目搞自动化、搞自动线的做法，全年生产任务只需１～２个月就完成的低负荷率生产也要搞的倾向应当纠正，对国民经济不产生显著促进、效率低下的要缓搞。我们要的是效益，而不单纯是速度。 仅以数控机床为例，１９５８年我国开始研究数控机床nc技术。７０～８０年代初期，我国发展数控机床缺乏明确的战略思想，究竟解决我国制造技术中哪些主要技术问题，似乎并不十分明确，带有浓厚的就技术论技术色彩，偏重速度，忽视效益，造成了不少数控机床只出样品、展品，不能提供商品，用于生产实际。７０年代中期研制成功的数控机床，除数控非圆插齿机、数控劈锥铣床等能提供商品用于生产外，相当多的数控机床未能正常提供商品，甚至有的数控机床最终还是报废。８０年代后期乃至“八五”计划期间，我国数控机床自动化技术发展是快速的，但却是在曲折中前进。造成这种状况的原因是多方面的，但主要是在发展策略上有失误：主机攻关有背当时国内的主要市场，没有适应生产需要发展数控机床自动化技术，结果是数控机床品种虽不少，而结构性能重复的较多，影响了自动化数控机床的实际应用；数控系统攻关进展不快，主机及配套件质量不过关，而且随着国产化率的提高，使机床的可靠性降低，质量问题层出不穷，用户反映“四面楚歌”。在已有的数控机床中，能正常使用、不能正常使用和不能使用的各占三分之一。而正常和稳定运行的数控机床的利用率也很低。上述情况，无疑影响了我国机械自动化技术的发展应用。 又如我国的铸造造型线品种不少，引进的多达一百几十条，从紧实原理、pc机控制到布线方式都是先进的，可以说当今世界上几乎所有的各类先进造型线都引进了，但能在生产中长期服役的生产线很少，相当数量的引进造型线长期闲置，没有发挥实效。国产造型生产线因产品质量差、可靠性低、实用性差，开工率一般仅在５０％～６０％。而能在生产中长期服役的主力生产线很少，像第一汽车制造厂的０１线、第二汽车制造厂的bmd线等具有全年开工业绩的线更是凤毛麟角。这种现象不属偶然或局部，而是带有普遍性。据调查，我国引进的弧焊机器人，完全正常运转、充分发挥效益的只占１／３；另外１／３处于负荷不满或不能完全正常运转状态；还有１／３不能正常使用，直接影响了用户使用更多机器人的信心。
３ 发展投资少、见效快的低成本自动化技术
发展低成本自动化技术，潜力大，前景广，投资省，见效快，提高自动化程度，可以收到事半功倍的经济效果，适合我国现阶段的发展需要和国情。９０年代美国麻省理工学院提出的精节生产lp(lean production)模式，就是以最小的投入，取得最大的产出的具体表现。日本丰田公司采用适时生产jit（just in time）、全面质量管理tqc（total quallty control）和成组技术gt（group technology）、弹性作业人数和尊重人性为支柱的精节生产方式，使自动化程度不高的工厂取得了良好的效益。芬兰nokoa data机工厂的组装车间内拥有一条能制造２８６、３８６和４８６微机的灵活生产线，它并不完全由自动化设备组成，中间穿插着借助计算机指导的人工参与，将高新技术与原有工艺基础巧妙灵活地结合在一起，从而使这种生产线的造价较低，同时却具有柔性制造系统的性能。实际上精节生产本身就意味着从国情和企业实际情况出发。
借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验是有益的。我国机械制造业各企业有大量的通用设备，在发展现代机械自动化技术时，若以原有的设备为主，合理调整机床布局，添加少量的数控设备，引入cad／cam技术，充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性，共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统，为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。
通用机床局部自动化改装有重要意义。近期内我国对成本低、维修方便的通用机床的需要量还是不会急剧下降的，因为有广大的乡镇企业市场，有小工厂、试验室、大型企业的工具车间等。目前我国机械制造业的企业里有各类通用机床多达３２０多万台，其中有不少高性能的生产设备，但由于缺少必要的辅助装置、控制装置、实现自动工作循环装置等，而使这些设备的自动化程度很低。若对某些机床增加或配置如自动上下料装置、刀具及机床的自动工作循环系统等，可实现单机加工过程的自动化或半自动化；对于有些如多刀半自动车床、液压仿形车床、磨床及齿轮加工机床，配置自动料仓和工件自动装卸装置等，就可实现加工过程自动化。通用机床自动化改装，是实现大批量生产单机自动化或生产线自动化程度的重要途径之一，在产品更新换代频繁的多品种中小批量生产中，最经济地提高自动化程度，也有较好的经济效果。
应用微电子技术改造已有通用设备，花钱少，见效快，是加速传统设备现代自动化改造步伐，提高企业自动化技术水准的一条捷径。用数显、数控装置改造通用设备，提高单机自动化程度；用可编程序控制器改造通用机床、专用机床、组合机床及其自动设备与半自动设备组成的生产线，把计算机功能完备、编程灵活、适应性强的优点和继电器控制简单、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来，实现全生产线自动化作业。而用数显、数控装置改造的机床价格一般为全功能数控机床的１／５～１／１０，工效可比通用机床提高２～５倍。而经济型数控机床的特点是简单、实用、价廉、可靠、操作维修方便，其价格一般为全功能数控系统机床的１／３～１／２，实用性不比全功能数控机床差多少。目前，若我国能完成３２０多万台各类通用机床中的８０万台的旧机床数控改造，将大大提高我国机械制造业的自动化水准。我们应该发展这种投资省、见效快的自动化技术。
４ 抓好基础，注重配套发展机械自动化技术
现代自动化技术在机械制造中的应用就是在控制理论的指导下，对生产的物流和人的作用进行综合的研究，涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术，必须主要地关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化，广泛采用程序数控机床，以及研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等。发展应用机械自动化技术，要扎扎实实地抓好自动化技术应用项目的基础工作和从实际出发的推广应用工作，既要发展主机，也要配套发展自动化元件及控制系统。可编程控制器、微处理机、各种传感器、新型刀具、控制系统及系统软件、电子计算机等将是今后机械自动化的主要技术基础。
研究生产大量性能优良、自动化水准高的机电产品是发展应用机械自动化技术的关键。自动化生产时，机械技术不再是单一的完成系统之间的联接，在系统的结构、质量（重量）、体积、刚性和耐用性等方面对现代机械自动化技术有着重要的影响。机械技术应利用其它高新技术来更新，实现与适应现代机械自动化技术的发展；自动化生产时，机械制造系统的自动控制、自动检测、伺服系统的操作等都少不了要应用微电子技术和自动控制理论；自动化生产时，信息的交换与处理、存取、运算、判断和决策等都少不了要应用计算机与信息处理技术。我国目前虽已能够生产一些类型的数控机床，但国产的数控系统专用芯片和交直流伺服系统仍不能满足要求，攻关进展不快，还需要进口。引进的数控系统和伺服系统的国产化率平均只达到７０％左右。在已有的数控机床中，由于软件开发跟不上和配件不足，真正在生产中发挥作用的少。因此，要组织好机械自动化技术的引进、消化、吸收和开发工作，加强机械自动化中具有共性的基础技术研究、开发的基础建设，以及机械制造业的生产工艺现代化、生产过程的基本工序自动化、辅助工序自动化等的研究。只有对企业各部门的工作进行有效的协调，方方面面配套发展，发展应用自动化技术才有市场，现代自动化技术优越性才能充分体现出来。
发展应用各种机械自动化新技术，将不断引入其他许多学科的新概念、新理论、新技术，将使机械制造业中原有的一些传统制造技术、产品和观念等不断更新和发展，这就要求有大量训练有素的工程技术人员、工人和管理人员。随着机械制造业由机械化向自动化发展，可以预料，机械制造业将越来越密切地依赖知识，依靠科学。这种新的制造模式对工人、技术人员和管理人员在技艺、经验上的要求将逐渐降低，知识上的要求将迅速提高，工人和技术人员的界限将逐渐消失，工人必须具有较高层次的知识结构。某柴油机厂引进的一条造型自动线，全线由计算机系统中央控制。由于技术及管理上的原因，高度自动化的造型生产线废品率上升２～３个百分点，可见，抓紧人才培养是当务之急的大事，机械制造业的广大工程技术人员、工人、管理人员都需要学习和掌握各种自动化技术的新原理、新方法及其应用。只有有了充裕的人才资源，才能大面积推广应用自动化技术，提高我国机械制造业的自动化水准。
综上所述，我国机械制造业发展应用自动化技术，不但要起点高，瞄准世界先进水准，包括国际领域内已展露锋芒的某些新技术，而且必须包括各种灵活的低成本、见效快的自动化技术，坚持提高与普及相结合的方针，我国的机械自动化技术发展应用才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。在我国完成无人化的工厂将恐怕不是机械制造业的主要发展模式，也不是机械自动化技术发展应用当务之急的事。这就是中国的机械自动化技术发展之路。

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