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信息工程论文：浅谈自动化对工业的作用
来源：985论文网 添加时间：2020-06-01 16:31
浅谈自动化对工业的作用
摘要
目前，人类生产生活与工业制造业有着密切的联系。随着各种先进技术的飞速发展，工业制造呈现出自动化的趋势，能够有效地提高工业设计制造的质量，解放人类的生产力。当前，为了响应科技时代的呼唤，必须加强自动化技术在工业设计制造中的应用，促进生产力的提高。但是，国内自动化技术发展相对较晚，在应用上也存在一些问题，需要采取有效措施，提升国内工业设计制造的整体生产水平。因此，本文主要分析了自动化技术在工业制造中的应用以及自动化技术在工业的作用，以期在突出自动化技术优势的同时，促进工业制造自动化技术的进一步发展。
关键词：自动化技术；工业制造；应用要点；应用优势
引言
中国进入信息时代以来，制造业受到了特别的关注。面对当今社会的激烈竞争，如何提高产业的发展实力，实现产品质量和效率的双向优化，已成为我国社会优先发展的首要环节。只有充分发挥自动化技术在机械设计制造中的作用，才能从根本上提高我国的综合实力。众所周知，随着信息技术的飞速发展，自动化技术在各个行业的应用已成为社会发展的必然趋势。本文结合工业生产要求及自动化技术的功能特性，深入分析其现状和发展趋势，可实现对工业生产设备运行及生产计划实施过程的严格把控，实现工业生产效益最大化目标，也能增加相应控制工作开展中的技术优势及含量。因此，在对工业自动化技术方面进行研究时，应给予其现状和发展趋势更多的关注，并将相应的研究计划实施到位，促使自动化技术在工业生产中能够得到科学应用。
1我国自动化技术在工业设计与制造中的应用现状及联系
1.1现状
自动化技术是我国新兴的现代技术，具有应用范围广、难度大的特点。在应用过程中，专业设计领域非常广泛，包括计算机技术、数控技术等。在设计上，我国独立生产自动化软件相对较少，其生产制造主要依靠国外，其中许多是从国外进口的。我国是制造业大国，但并不是制造业强国。目前国内企业总体制造工艺装备仍然较落后，成套能力不强，大多数企业目前仍然采用较落后的制造工艺与装备进行生产。据统计，优质高效低耗工艺的普及率不足10%，数控机床、精密设备不足5%，配有国产数控系统的中档数控机床不超过25%，高档数控机床的90%以上依赖进口。我国在大型成套装备技术方面严重落后，100%的光纤制造装备、85%的集成电路(1C)制造装备、80%的石化装备、70%的轿车工业装备都依赖进口。
以前国内曾经有不少人认为我国劳动力资源非常丰富，没有很大的必要推行制造自动化，这种观点已经被证明是错误的。由于制造自动化水平低，国内生产的产品大多数为附加值较低的中低档产品，目前的发展主要以资源及廉价劳动力为代价，不仅严重制约了国内产品在国际高技术产品市场上的竟争力，同时也导致资源的综合利用率低。在目前全球能源与资源日益紧缺、原材料价格高涨的情况下，国内制造业企业的成本日益增加，利润大幅下降。目前我国的能源综合利用率仅为32%左右，比国外的先进水平低10多个百分点，我国每万元GDP的能耗水平是发达国家的3～11倍，主要产品单位能耗比发达国家高30%～90%，工业排放的污染物超过发达国家10倍以上，单位GDP的环境成本高居世界前列。
1.2自动化技术及工业设计制造的联系
基于自动化技术的工业设计与制造具有广泛的特点。在实际的生产实践中，以微机和机床为代表的自动化技术可以实现无人和少人控制，独立完成产品的生产制造，完成制造目标。在工业设计和制造中，属于以手工操作为支撑的生产技术开发主体。在自动化的支持下，打破了工业设计制造的生产模式，大大降低了工业设计制造的人工成本。在此基础上，提高了生产效率，有效地控制了工业制造业的成本，为企业提高经济效益奠定了坚实的基础。
自动化本身具有传统技术无法比拟的优势。它在工业设计制造业中的应用为实际生产提供了足够的应用空间。该技术在设计、制造、包装、运输等方面具有广泛的应用价值，为工业设计和制造的现代化奠定了充分的基础。此外，自动化技术在工业设计制造中的应用也促进了自身应用的不断拓展，为其全面发展提供了条件。
2自动化技术在工业设计制造中的应用要点
2.1应用环境较高
工业设计和制造过程中有许多危险的生产环节，工人面临较大的人身安全风险。但是，自动化设备可以代替手工生产，可以减少对人身健康的损害。许多制造企业的工作环境恶劣，存在着高温、高压、高湿等特殊的生产环境。这些生产环境对工人的健康有负面影响。因此，自动化设备更适合于环境要求较高的场合。目前，产品趋于小型化，定位越来越精确。自动化设备必须支持普通的精密产品，如微型计算机、微型传感器和微型电动机。工业制造自动化可以提高生产效率，保证高精度、高质量。生产自动化已成为信息时代的发展趋势，是衡量一个国家制造业发展的重要标准。当今世界，国际竞争日趋激烈。自动化生产是一流生产设备的基本特征，是企业可持续发展的客观要求。
2.2新技术有效融合
自动化技术是制造企业实现智能制造的核心要素。自动化技术可以应用于工业集成工程中，是指将技术和管理集成到工业制造过程中。总之，将信息技术引入工业生产中，对制造过程进行精确监控，实现制造过程的整体优化，保证产品质量。比如，过去技术部门和管理部门的工作是完全分开的，部门之间很少有联系。集成技术的引入实现了部门间的动态集成，满足了不同部门的需求。同时，工业自动化技术促进了工业制造与传感器单元和ECU的集成，大大提高了它们的自动化程度。
2.3信息化技术水平高
集成制造已成为工业企业普遍采用的生产方式。集成化的引入加强了企业各部门之间的联系，实现了质量控制系统、信息管理系统、自动化系统和网络系统的集成管理。集成制造技术的引入，不仅加速了产品生产的自动化，而且有效地连接了整个制造系统，保证了生产和管理的高效率。在原有自动化计算机控制系统内，主要有四部分构成，分别是计算机管理、操作站、广域网、企业管理，这种管理模式在落实过程中具有较高的难度，同时整体控制效率较为低下，伴随着科学技术水平的不断提升，计算机控制系统逐渐开始与工程自动化相结合，进而保证钢铁企业能够进行自动化管理一体化建设。现场总线在产生之后，控制系统能够完全有效进行分离，设备控制与控制站能够被取代，计算机系统控制结构能够发生本质性转变。此外，工业制造企业应合理运用自动化技术，有效改善单部件系统的连接，提高工业制造效率，优化产业结构，促进资源共享和信息技术发展。
2.4智能控制
近几年，智能控制得到了快速发展，但是程序开发及研究等领域内得到了广泛应用。智能控制一直都是人工智能领域内重要研究内容，能够有效将自动把控与整体规划相结合，属于交叉性领域之一，在实际应用过程中具有多种控制系统，由于智能控制器所具有的功能较多，这就需要智能控制器能够自足进行维修。例如，在实际应用过程中要是涉及到的含有腐蚀性的介质时候，运行时间要是超过规定工作时间，智能化控制器能够自行发出预警信号，让工作人员能够在最短时间内发展智能化控制器所存在的问题，保证整个加工流程的完整。
3自动化技术在工业设计制造中的应用分析
3.1生产自动化与智能化应用
3.1.1生产自动化
在企业产品生产中，采用不同的自动化生产工业和设备来完成产品的生产和批量加工，是工业制造业的生产自动化。随着现代工业的发展，突破了传统的劳动密集型生产发展模式，我国工业制造业已经转变为高效、自动化的生产制造生产模式。自动化技术实现了工业制造业的生产自动化，自动化技术不断提高，自动化程度不断提升，使工业制造业的各种重复性产品生产作业被工业所取代，从而减轻了工业制造业给人类劳动带来的巨大压力。同时，充分发挥了工业制造业生产设备生产效率高、产品生产准确的优势。同时，也是对传统生产方式和模式的更高层次的提升和改进。在工业制造业生产中，手工操作与工业操作相结合的生产方式，在很大程度上可以避免大型工业生产过程中的疏漏。
在工业制造产品的实际生产中，自动化生产技术在实际生产中的应用所带来的产值远远高于理论估算值。自动化理论研究的不断完善和发展，明确了我们未来的研究方向。在工业制造产品的实际生产中，自动化技术显示出其适用性。因此，对生产自动化的研究应立足于企业的实际生产需求，不断完善现有的生产环节，以进一步提高工业制造业生产自动化完成后企业的经济效益。
图1自动化机器人生产线
3.1.2智能化应用
现代工业制造业生产过程复杂，对零部件的材料结构要求较高。在传统的工业制造生产中，产品的质量主要取决于工人的操作经验，这将导致不可避免的错误，并在系统中建立措施，以确保在出现问题时，采用智能系统及时纠正问题。
案例分析设计，工业制造中碟形弹簧加工的智能化设计，如图2，通过计算机编程判断零件类别，再通过智能技术生成零件类别代码。本例中使用的模型磨具是CATIAV5。在零盘簧零件编码系统中，建立了盘簧零件分类决策树。利用CATIA软件对碟形弹簧零件进行分析，生成碟形弹簧分类编码，并利用智能技术建立碟形弹簧的三维模型并进行加工。
图2碟形弹簧加工的智能化设计
案例总结，智能技术可以对工业制造过程进行全方位的监控，通过智能系统制定工业制造生产标准，智能系统可以实现对生产过程的检测，并通过计算得到数据结果，使工作人员能够掌握根据数据，及时了解生产的全过程动态。自动化技术在工业制造中的智能化应用，提高了工业制造的精度，保证了工业制造和生产过程的安全。
3.2信息自动化应用
在工业制造业中，信息自动化的应用是最基本的应用层次。信息自动化主要有四个基本功能，即连接、管理、控制和辅助功能。
信息自动化的连接功能主要体现在信息共享方。信息自动化可以帮助工业设计人员提高工业制造和工业设计的工作效率，达到工业制造和设计人员之间的有效沟通，从而提高设计人员的设计质量。通过信息数据库的应用，工业制造信息自动化的管理功能可以帮助企业的相关管理人员对制造生产进行高效的管理，通过信息数据对各个地方的人员进行管理，科学合理地规范工业制造业的发展。
工业制造业信息自动化的控制作用主要体现在对生产质量的控制上，并对其具有明显的控制作用。通过控制功能的实现，工业制造人员实现对整个工业制造系统的全面控制和管理。在工业产品生产中，设计工业制造形象。工业设计人员可以通过有效地利用电子计算机技术来实现这一形象。计算机技术在其工作中起辅助作用。利用计算机技术中的虚拟图像可以完成对其设计的验证，以验证所设计的图像是否符合实际生产和社会需要，其图像结构是否合理。
3.3在装配系统中的应用
工业装配是机械制造的重要组成部分。工业装配严格按照工业制造生产的工艺标准进行。在工业装配中，人工操作会显著降低机械装配的效率。在机械制造复杂的装配环境中，手工装配已不能满足机械制造企业产品生产的基本需求。自动化技术在装配系统中的应用，保证了装配质量，提高了生产能力。经过产品调试，利用相关质量标准对产品进行检验，有效地完成了机械装配的自动化装配。
案例分析与设计，在计算机辅助设计环境下，工业制造的装配造型设计。通过对装配装置中零件的分析，建立了ofrg的装配模型。模型中的每一点都可以作为一个装配零件，模型的边缘表示装配零件之间的关系。在设计中，通过自动装配技术将装配件的尺寸标注为图形信息，然后在CAD计算机自动化软件技术环境下对装配件进行优化布置，分析装配件的尺寸和功能。通过尺寸链技术等自动化技术对工业装配造型设计，从而实现工业制造的自动化装配。
图3CAD工业制造的装配造型设计
4我国自动化技术在工业设计制造中的作用
4.1有效的对资源配置进行优化
通过对自动化技术的分析和应用，对工业制造行业的生产过程进行了详细的优化和分析。目前，网络信息技术和高科技手段主要用于分析企业生产过程中的资源配置，从而有效降低生产成本和制造成本。在当今的社会中，企业提高效率的有效途径是合理节约成本。因此，要以最少的生产要素节约最终成本，是每个企业生产控制的主要目的。通过应用自动化相关技术，可以更加精确地控制生产控制环节，避免高劳动强度造成的成本损失，有效优化资源配置。
此外，较传统工业相比，工业自动化技术使得信息更加准确。在实际生产过程中，其广泛运用于设定控制、生产安排和调整过程中。智能控制使用于较为复杂、模糊不确定的非数字过程，并进行相应的数学推理，进而求得正确的数值。例如：在提炼期间环境因素较为控制，无法成立起有效的控制模型，有很多地方人工无法完成控制，智能控制的发展，使得那些无法控制的区域变得简单高效。
4.2提高生产效率
传统工业设计制造设备的实际科学技术水平不高，自动化水平落后，生产大多靠人力支撑，不能满足现代设计制造的需要，不利于企业在市场上的可持续发展。因此，将自动化技术融入工业设计制造业，可以提高设备信息的实际处理效率，使设备通过自动化实现无人化生产，降低制造业的人工成本投资，优化工业设备的维护管理。
4.3完善安全性能
在传统的工业制造中，当企业生产的设备出现故障时，相关人员首先需要对故障进行排除并制定计划，这需要大量的时间，无法在第一时间解决故障。为解决这一问题，利用自动化技术，充分发挥其对设备运行的快速分析和监控能力，在第一时间找出设备故障原因，帮助维修人员直接维修，有效解决问题，提高设备运行的稳定性。鉴于工业生产成本与对产品质量的要求逐渐增高，国家政府对节能减排也有明文规定，所以对提升高精密测量仪和控制系统精密性已经提上议程。例如：航空仪表变送器就需要通过精密计算，使其精密程度从0.7%提升至0.4%，使得航空仪表系数更加精准，使得航空飞行器安全性能越高。
4.4减少耗能，位置把控
传统工业设备能耗大，生产效率不高。为了保证设备的连续运行，需要提供大量的能量。在自动化技术的支持下，优化了工业设备的内部结构，控制了设备的能耗，实现了设备的简单操作。管理者只需要计算机软件来有效地控制整个生产过程，实现自动化制造，促进社会经济的发展进步。在工业自动化技术过程中，位置控制占据着非常关键的位置。在工业生产过程中，机床刀具串刀补偿把、搬运定位控制都属于位置把控方式，而PLC可在控制步进电机的情况下，对步进电机绕组发射脉冲，进而准确计算出进电机位移程度，从而起到预期控制效果。另外，PLC除了可完成自动化技术，还能更好的控制系统本身，例如控制系统故障，并进行相应的检测等。工业自动化的发展，将直接推动工业的发展进步。
5自动化技术在工业中的发展趋势
为了增强工业自动化技术的发展潜力，满足工业与时俱进的发展要求，需要对其发展趋势进行探讨，包括以下几个方面。
5.1网络一体化方向发展
网络一体化是自动化技术与系统网络的有效结合，在未来的开发和应用中具有良好的技术优势。在未来工业自动化技术的发展过程中，将根据生产需要和形势变化，逐步加快自身在网络集成方面的发展速度，促进自动化技术系统的服务功能更加完善，给工业生产风险更多的技术支持。网络集成化发展方向的具体表现为：一是将控制理论、计算机网络、信息技术等要素应用到工业自动化技术系统的建设过程中，使其朝着网络集成化、优化化的方向发展系统的工作性能在技术层面上，为工业生产领域创造了更多的经济效益；其次，通过考虑PLC与集成控制器的配合，可以在工业自动化技术的发展中形成一种适用性强的控制模式，全面提高控制终端的传输效率，实现工业自动化技术的长远发展目标，丰富其控制系统未来发展所需的参考信息。
5.2全局系统化方向发展
全球系统化是指从长远发展和全局考虑，使工业自动化技术未来的发展目标越来越清晰。在计算机网络和信息技术的大力支持下，工业自动化技术正朝着全球系统化方向发展。全球系统化发展的具体表现为：一是工业自动化技术系统的建设和应用，通过有效利用计算机网络和信息技术，增加了数字计算集中控制的应用优势，并随着技术可靠性的提高和功能的不断完善，逐步加快了全球系统化的发展速度，为现代工业的更好发展奠定了基础；未来发展中工业自动化技术整体系统控制能力的提高，将使整个生产过程的控制效果更加明显，使控制系统具有良好的适用性，不断提高工业生产领域的发展水平，为其自动化技术的发展提供必要的参考信息。因此，有必要提高对整个系统的正确认识，使未来工业自动化技术的发展目标更加明确，并丰富其发展趋势的研究内容。
5.3人工智能化方向发展
基于工业自动化技术的发展趋势，也需要关注其在人工智能领域的科学发展。人工智能的发展方向是：一是随着我国科技实力的不断增强，人工智能的应用范围不断扩大，工业生产也不例外。因此，为了使该领域的自动化技术更高效、更全面地提高其发展潜力，需要重视人工智能理论、技术等要素的引进和综合利用，获得强大的自动化技术体系，实现科学控制工业生产，有效处理安全隐患。二是基于人工智能的工业自动化技术。考虑到分布式智能系统的设计和开发，也可以提高自动化技术系统应用的性能可靠性。在智能模块的支持下，加快了控制系统的发展，提高了我国工业生产现场控制的技术优势。
结语
新时期，工业生产水平的提高对国民经济的长远发展产生了积极的影响。根据工业生产的要求和自动化技术的功能特点，深入分析了其现状和发展趋势，实现了对工业生产设备运行和生产计划实施过程的严格控制，实现工业生产效率最大化的目标，增加相应控制工作开展中的技术优势和内容。工业自动化在设计制造业具有良好的发展前景，是工业制造企业在激烈的市场竞争中占据一席之地的必然选择。它能有效控制工业生产成本，提高工业产品质量，全面提高企业的经济效益和社会效益，提高企业的市场竞争力。随着社会经济的不断发展和市场竞争压力的不断加大，工业设计制造企业必须重视自动化技术，不断探索创新。虽然制造业作为一个传统的产业，仍然需要一个发展的时间和不断的探索与创新，才能实现全自动化。随着工业技术和计算机技术的不断进步，为自动化的发展提供了良好的基础。相信未来的自动化技术可以更好地提高工业设计制造的生产效率和质量，同时有助于工业制造企业降低生产成本，从而大大提高企业的市场竞争力，帮助中国工业制造企业更好地发展壮大。
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