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自動化技術就是自動地去完成特定的工作，在提前預設好的程序中自主進行工作，無需人為進行操作。進入21世紀，計算機技術的快速發展為農業機械設計制造中應用自動化技術提供了良好的技術條件。
1農業機械設計制造中應用自動化技術的重要性
傳統的農業機械設計制造工作對原材料、人力等資源的利用率不高，無論是設計環節還是生產制造環節，很多原材料、人力被浪費，原材料、人力的使用得不到科學管控，導致生產成本比較高，企業生產效率難以全面提升，市場競爭力不高。相比于傳統的農業機械設計制造工作，在農業機械設計制造中應用自動化技術，結合計算機建模、工程繪圖等信息化技術手段，將自動化技術與農業機械設計制造結合，可以提高農業機械的自動化水平，改善整個過程，減少農機對人力的消耗；設計與生產管理人員可隨時發現設計與制造過程存在的資源浪費、能源過度損耗等問題，可優化、改進農機設計制造過程，消除傳統設計制造的缺陷，進一步利用生產加工中的廢料，最大限度地降低生產成本，使資源利用率大大提高；生產過程的管理更為精細，提升農業機械設計制造質量，極大地提高生產質量和生產效率，這不僅可減少資源浪費，也可以保證生產環節的安全穩定性，提高生產制造企業的經濟效益和核心競爭力。同時，合理地運用自動化技術，可以彌補傳統技術的不足和缺陷，改進和優化農業機械設計制造，大大地提高產品的質量，實現農業機械生產制造企業的多向發展。
2農業機械設計制造中應用自動化技術面臨的不利因素
2.1技術水平相對落后
隨著我國經濟的快速發展，自動化技術在我國得到了穩步應用和發展。但是，由于我國在農業生產技術方面的投入相對其他行業少，創新基礎相對薄弱，過度模仿國外農業機械生產流程，無法提高農業機械發展的實際需要；加上國外設備和零部件購買成本較高，使得我國農業機械整體開發和生產成本增加，無法形成完整的行業體系，影響了自動化技術的應用，導致現階段我國農業機械制造設計領域應用自動化技術水平仍然較低，普遍落后于發達國家。很多農業機械設備的設計結構十分復雜，導致生產成本居高不下，這不僅嚴重影響企業對自動化技術的應用，也讓生產效益得不到提升。
2.2研發創新能力比較差
在計算機信息技術支持下，農業機械設計制造工作應將技術創新與整體改造放在首位。但是，當前我國農業機械設計制造中應用自動化技術存在創新能力不足的問題，原創性自動化設計技術運用較少，無法做到自主研發、自主創造，缺乏創新能力，導致農業機械設計制造中應用自動化技術的水平較低，嚴重影響農業機械市場的國際競爭力。
2.3缺少精準化思維
現階段，我國許多農業機械設計制造中應用自動化技術處于探索階段，農業機械整體水平有待提升，與國際先進農業自動化機械存在很大的差距。很多農業機械生產制造企業缺少創新思想，對農業機械設備設計制造缺少技術改進思維，生產只單純看重眼前利益，未能將自動化技術應用作為未來發展的根本，自動化技術應用存在諸多難點，最終導致農業機械自動化精準度很差。
3農業機械設計制造應用自動化技術的策略
3.1提高農業機械研究人員的專業水平各級政府及有關部門應提高對農業機械設計制造應用自動化技術重要性的認識，重視農業機械研究人員的培養工作。要對農業機械研究人員進行自動化技術教育和培訓，使他們能夠有效掌握農業機械自動化理論知識，掌握先進的農業機械自動化技術，提高其應用農業機械自動化技術水平。
3.2應用各種自動化技術
3.2.1柔性自動化技術
面對農業機械設計制造行業存在的業務應變能力差，無法應對行業發展形勢的問題，應借助柔性自動化技術，有效結合自動化技術、智能技術、人工，加強機械設計制造全過程的關聯性。目前，可應用柔性制造單元、柔性制造系統、計算機輔助設計等技術。3.2.2集成系統要想進一步提升自動化技術在農業機械設計制造的應用效果，就應將自動化技術集成在一起。在集成自動化技術前，必須協調自動化生產過程，并優化自動化技術應用方式。同時，將實踐與理論結合起來，以信息技術為支撐，真正實現自動化技術的集成。運用集成化的自動化技術更能提高機械設計制造的效率，保證機械設計制造的質量，尤其是能有效提升機械設計制造企業的核心競爭力。3.2.3計算機綜合農業機械制造技術系統計算機集成的農業機械制造技術系統在機械設計中具有重要的應用。目前，由傳統機械設計所造成的局限性被計算機集成的農業機械制造技術系統的出現和應用打破了，應用程序級別的有機集成和協調，有效提高了農業機械設計的效率和產品質量。
3.2.4自動檢測技術
自動檢測技術是一項重要的自動化技術，其主要原理是將傳感器同現有設備進行結合。在農業機械設計中，應用自動檢測技術能夠將自動檢測系統應用于農業機械設備，檢測效率、檢測準確性都大大高于有局限性的人工檢測。
3.2.5應用數控技術
在傳統的農業機械設計制造中，通常采用手動控制生產的方法，效率較低，已不適應現代社會的發展。如今，將數控技術應用于企業農業機械設計制造過程中，可以大大地提升農業機械設備的設計制造效率。現代的信息技術是數控技術的核心，是自動控制技術與計算機技術的融合。借助數控技術，操作員可以實現機械設計和制造的自動操作。
3.3發展農產品檢測、包裝自動化農業機械
在農業生產中，自動化農業機械需要應用到種植到加工的全過程。而農產品自動化檢測和包裝機械是我國農業領域新型的自動化農業機械，應用這些農業機械能夠使農產品生產流程實現標準化，并可以有效保證農產品質量，提高農產品市場競爭力。為此，要大力推廣應用農產品檢測和包裝自動化技術，發展農產品檢測和包裝自動化農業機械。
作者:魏艷琴 單位:忻州市農業機械發展中心
機械制造分析2
海洋作為國際上貿易的重要通路，伴隨現代航海技術發展，國際之間的交流與合作更為密切，我國在改革開放后，大力與周邊國家合作，伴隨合作開展到歐美等國家，海洋運輸的功能不斷增強。隨著國家貿易規模拓展，世界范圍內的各個國家均開始關注海洋運輸[1]。新時期，航海技術發展到全新階段，發展前景更為廣闊，高新技術在航海過程中不斷應用，各類技術應用的目的是提升船舶動力，保證船舶運行安全，降低危險事件發生率。比如：在船舶上使用自動避碰技術，有利于提升船舶運行安全性。其中融合電子海圖及AIS技術、報警技術等，實現船舶自動化避碰的整體目標，為我國海洋貿易的開展奠定堅實的基礎。
1現代航海技術發展情況
自世界歷史角度上看，航海技術歷經豐富且漫長的發展階段。我國具有豐富的海洋資源及漫長的海岸線，造船技術處于世界領先水平。早明朝初期，我國已經制造出巨型海洋郵輪，船隊最遠達到非洲地區。在歐洲工業革命后，航海技術及造船技術進入全新發展階段，奠定現代航海技術的雛形[2]。進入21世紀后，第三次工業革命開始，其成果在航海領域應用，航海技術發展水平進一步提升。現代化航海技術朝自動化及智能化方向發展。1.1造船技術發展造船技術作為航海的基礎，我國的造船技術已經呈現出多樣化的發展趨勢，在不同船舶制造領域應用。海洋貨運船舶建造作為重點，在高新技術的導向下，船舶船體及內在均已發生改變，比如：為保障海洋運輸的總體效益，需不斷提升船舶的容量，在擴大船身尺寸的同時，也要對船體進行處理，提升船體的空間可利用性。信息技術在船舶制造領域應用，保障船舶定位的準確性，可避免外界環境產生的干擾，并保證船舶運行航線正常。船舶中有較多的垃圾、污染物，在排放過程中需要對垃圾進行過濾，以免對海洋環境產生巨大的污染。在全球環境問題爆發的同時，海洋資源保護成為重要的課題，在未來的船舶建造技術發展中也要引起足夠的重視。
1.2自動化航行技術發展
該技術是人工智能發展下的產物，指的是通信系統及操作系統、定位系統的自動化技術，航行自動化程度高，航海則更為順利。航行自動化包括兩種，分別為航行計劃系統、顯示信息系統。其中，航行計劃系統是人們根據經驗制定航海線圖的方式，并將制作的線路發送到自動化系統中，便于自動化系統識別[3]。在遇到突發情況時，航行計劃系統要評估制定航線形式，若制定的航線風險性大，則適當更改航行線路?，F代化的計劃系統，通過氣象導航系統可編制相關的航行計劃，并根據天氣情況設計航線，船長針對實際情況，選擇是否更換航線，盡可能規避危險氣象對航行安全的影響。信息顯示系統是船舶航行中顯示周圍情況的系統，包括周圍海域及海岸等，船舶一旦遇到故障，智能監控系統可配置相關的應急方案，操作人員根據數據對船舶航行狀態進行分析，及時應對突發性問題。
1.3AIS技術發展
現階段，AIS技術已經在航行中應用，通過傳感器及定位儀等技術，立體化傳播航行信息。通信機在條件允許的范圍內，與其他船只進行應答交流，以此完成信息共享；也能模擬信號傳輸，搭建交管體系[4]。船舶在航行過程中，可能受到外界環境因素影響，尤其是在海洋運輸途徑中，遇到突發風險，發起救援比較緩慢。為保證船舶的航行速度，避免危險進一步擴大，需指定自主報告系統，并劃分船舶航行的警戒區及環形道，將此作為主要參考依據，以此制定最佳的航行線路。AIS作為航海技術中的重點技術，與其他技術相互交融，有利于促進航海技術發展。
1.3.1AIS與雷達技術
船舶在航行過程中，若想了解其他船舶的運行信息，需要使用雷達進行監測，駕駛員接收其他船舶的數據后，分析自身所在航線與其他船舶是否發生沖突，發生沖撞的可能性是多少，經過分析后，重新規劃線路。但單一雷達技術監測數據及反饋信息速度慢，還需了解對方船舶的其他信息，包括船舶運行速度、時間及船名等。設備數據傳輸速度慢，容易導致船舶航行面對安全隱患，對航行人員及船舶均會產生巨大影響。AIS技術在應用后，數據傳輸速度不斷提升，且傳遞的信息更為全面。比如：AIS技術下，船舶信息系統船舶的內容包括船舶的名字及通信業務碼，為彌補雷達缺陷，將AIS與雷達聯合使用，技術融合后，數據傳輸更為適用、精準。在大霧及降雨天氣下，AIS技術對船舶的影響較大，可監測船舶運行情況，確保船舶航行的安全性。但AIS技術設備在使用中，需要相互通信的船舶均安裝對應的設備，才能彼此間識別及共享信息。目前，AIS技術在船舶技術領域普遍應用，彼此通信識別得以保障，但海上船舶數量眾多，將AIS與雷達技術聯合使用，有利于提升信息傳導速度，為航行安全奠定基礎。
1.3.2AIS與信息系統
信息系統及電子海圖稱之為ECDIS，指的是滿足標準的電子海圖，其中的核心是計算機，通過計算機連接、定位、探測，顯示船舶航行信息。電子海圖顯示系統進一步更新，該技術在船舶上的數量隨之增多。過往的船舶在航行過程中，信息系統與GPS聯合應用獲得信息，但無法快速獲得周圍船舶信息，對此，信息系統的功能未能充分發揮。AIS系統在應用后，聯合電子海圖系統，有利于對周圍進行探查，以數字的方式呈現電子海圖。這種信息系統可獲得數據信息，并計算DCPA及TCPA等數據，保證船舶駕駛人員判斷與周圍船舶的安全距離。相比LDC系統，信息系統的數據更為精準及形象，描繪的內容更為全面。對此，將信息系統與AIS系統應用在船舶上，為船舶運行安全提供保障。
1.3.3AIS與衛星技術
衛星定位技術功能在于導航、定位、授時等，在飛機行駛及車輛行駛應用廣泛，具有全天候、高精度及易操作的特點，AIS系統作為該系統的關鍵，工作基礎時間是世界標準時間，也稱之為UTC，該系統的關鍵技術是SOTDMA技術，該技術將信息通道時間分為單獨的間隙，AIS系統與時間間隙同步運行，有利于標準系統運行的穩定性[5]。對此，通過衛星定位技術可提供準確的UTC，滿足AIS系統與時間間隙同步運行的目的。
2現代航海技術的應用
2.1自動駕駛技術應用
在航海過程中，需要制訂嚴密的航行計劃，尤其是關注天氣變化，針對天氣因素合理編制航海計劃，選擇適合的航海路線，有利于提升航海安全性?；诓僮骼碚摷皻庀箢A報、導航設備可完成線路規劃。操作過程中需要基于航線計劃及操作系統進行綜合設計，關注航線轉向點及曲率半徑處理，使雷達海圖及航行計劃在控制系統中傳輸。針對航行軌跡控制系統也要合理使用，該系統的目的是按照船舶既定計劃航行，對航行計劃提前設定，達到自動化控制的目的[6]。通過該系統，也能在ARPA上收集船舶信息，通過高分辨率的光柵對雷達進行掃描，合理使用航行軌跡系統，有利于避免船舶在運行過程中發生碰撞。也要加強氣象海圖的應用，該系統是APPA雷達及電子海圖系統的疊加，是自動駕駛時的重要設備，船舶在運行過程中，需要正確使用氣象海圖系統，從而保證自動駕駛過程中的安全性。
2.2避碰自動化技術應用
對過往的船舶安裝情況進行分析，多數船舶發生事故的原因與人為因素相關，船長長期在水上生活，條件比較艱苦，航行過程中發生碰撞的概率高，船員流動性大，部分船員的航行經驗不足，專業能力不強，在一定程度上對航行安全性產生影響。為避免發生重大的安全事故，需普及船員安全方面的知識，提升船員的安全意識[7]，進而提升船員在航海過程中的責任感及綜合素質。船舶維修人員應當定期對船舶進行維護，觀察自動化系統的運行情況，保證系統運行的穩定性。與新航海技術融合，可提升船舶自動化水平，一旦發生碰撞可激發防御功能，最大程度地降低人為因素導致的安全事故，避免船舶上的人員受到傷害。在船舶自動避碰系統中有很多的結構，包括航行方向控制及整體控制、自動化控制等。避碰控制作為自動化控制的重要內容，一旦發生碰撞風險可及時調轉方向，使船舶的位置偏離，避免發生碰撞。船舶在運行過程中，通過各類技術可獲得行駛信息，根據碰撞后的風險程度，制訂科學的應急處理方案。航行控制根據航行環境制定，為船舶制定一條高質量的路線，對原本的航線進行優化，確保航行過程中的安全性。在航行過程中，自動控制系統對航行速度及航向方向、船舶位置綜合分析，保證船舶處于穩定的航行狀態，根據計劃路線順利行駛。結合安全管理規定，自動控制系統適當調整方案，避開危險目標，并保證運行期間的穩定性，而并非突然轉向。在自動避碰系統中，通過局域網采集信號，管理計算機一般是先進的工業計算機，界面接受信息及處理信息的能力強、反應速度快，接收到傳播碰撞信息后可快速做出反應，盡可能降低碰撞事故的發生率。在參數顯示界面上，每個測量值及測量名稱出現在大屏幕上，一旦超出界限會發出警報，紅燈自然閃爍，大屏幕也會出現新的數值[8]。大屏幕傳感器發生問題時，需要及時檢測傳感器故障，相關技術人員及時整改。開啟監控系統后，船舶監控界面均在屏幕上呈現。對巡回參數關鍵點進行觀察，打開測量參數要點畫面，在標題上輸入功能按鍵，會彈出相關的對話框。一旦測量值超出范疇，會開啟聲光報警。按下靜音按鈕才能回到正常界面，解除聲光報警。在數據上，需要定期記錄船舶與障礙物的距離，并儲存到數據系統，便于在航行后調取與分析。
2.3AIS系統與其他系統的聯合應用
2.3.1AIS與GMDSS技術組合應用
GMDSS系統作為海上信息系統，在應用過程中，系統運行期間直接連接地面信號，數據短時間傳遞給駕駛者，其中包括天氣信息及其他船舶的運行信息。在航行期間發生緊急事故，也可GMDSS系統提示。通過該系統，也能使駕駛員掌握數據差值，船舶發生危險進行搜救過程中，也要使用AIS系統提供輔助[9]。在應用AIS系統中對遇難船舶信息進行傳遞，及時查詢失蹤人員情況。通過高新技術搜救的成功率更高，若船舶沒有AIS技術，搜救人員則攜帶電子海圖中的AIS應答器，進入現場模擬搜救，提升搜救成功率，并將信息傳遞給附近船舶，完成多船搜救，進一步提升搜救率。
2.3.2AIS與ARPA技術組合應用
ARPA系統受到天氣及地理環境影響，往往無法辨識船只。顯示器可能出現假回波的情況，一旦工作人員觀察中無法對波形進行辨識，容易導致船舶發生風險。若物標反射無線電波的功能不強，ARPA在運行過程中發生漏電的概率高，在天黑后或者霧氣較大的情況下，難以避免船舶之間發生碰撞，發生安全隱患的概率高。在回波較大的情況下，系統穩定性受到影響，無法及時完成定位，容易發生追蹤失敗。船舶進入復雜海域后，跟蹤船舶目標可能發生偏離，船舶的信號獲取及各類數據的信息技術存在缺陷，無法及時將具體信息反饋給觀測員。該問題無法解決，會導致監控的信息準確率不足，技術缺陷導致電波在傳輸時遇到障礙物，無法及時繞過，最大作用距離縮短[10]。對此，船舶上單一應用APRA技術存在缺陷，發生碰撞風險的概率高。ARPA技術與AIS技術融合，可及時將APRA的缺陷彌補，在實際應用中，AIS技術可自動識別船舶同口岸的通信信息，有效解決船舶碰撞的相關問題，自動獲得海上船舶信息。AIS技術對外界具有較強的抵抗功能，不會產生復雜的波形，可提升ARPA的辨識功能，對船舶監控能力提升有一定幫助，兩種技術融合應用可降低船舶的運行風險。AIS技術電磁波繞射能力優勢大。從數據上看，可監測遠距離位置，且不會受到障礙物遮擋印象，處理監測盲點，從而彌補ARPA數據不全的問題。兩種技術在同一船舶上應用，降低船舶碰撞風險，也能避免追蹤過程中船舶目標發生偏離。
2.3.3AIS與ARPA、ECDIS組合應用
這3種技術組合的目的是搭建導航系統。船舶在建設的過程中，AIS技術可將信號發送給ECDIS以及ARPA，技術功能發揮到最大，接口電路連接網絡后，系統功能隨之提升。比如：在目標疊加過程中，ARPA通過數據連接口獲得信息，數據進入ECDIS中，對船舶信息進行追蹤，保證船舶運行穩定及安全性。在圖像疊加上ARPA連接數據線路后，將信息傳遞給ECDIS系統，完成精準定位。ECDIS系統通過附加設備可快速獲得船只行駛速度及方位，并進行過濾處理，顯示海圖上的船舶位置及周圍船舶情況。通過該ECDIS系統獲得數據更為精準，掌握海上領域的實際情況，實時監控船舶運行信息。如果監控過程中發生特殊問題，與計劃航行路線相比，可避免航行偏離軌道，ECDIS系統可安裝報警設備，根據相關規定接收到GPS信號，保持系統的穩定運行狀態。在船舶運行中使用AIS技術，可觀察其他船舶的具體信息，包括船舶的位置及規格、名稱、航線等。
3結語
現代航海技術處于高速發展階段，各種高新技術層出不窮，為航海技術發展提供新的動力。信息化技術與現代管理技術融合，有利于提升航海水平，使航海活動得以健康發展。我國的航海技術已經處于世界先進水平，除海洋運輸外，在海洋探測及海洋鉆井方面取得不錯的成果。未來的航海技術中，各個國家關注貿易運輸及航行安全，保證安全的情況下順利完成各項貿易。AIS系統作為新興船舶導航系統，該技術在船舶應用上，融合通信及信息處理等多項技術，為船舶運行提供準確的信息，從而將船舶運行的安全性最大程度提升。
作者:鄺建華 單位:中國人民武裝警察部隊海警總隊海南支隊
機械制造分析3
機械制造產業是我國的支柱產業之一，近年來，隨著我國綜合國力的不斷上升，工程機械化水平逐漸提高。傳統的械設計制造中存在技術過時、性能落后等問題，不僅影響了機械設計制造的質量與效率，還存在著較大的安全隱患，對我國機械制造行業的發展也極為不利。在機械的設計制造過程中要充分利用高科技集成化技術的優勢，根據企業的實際發展需求和多樣化的應用場景，提升機械設備的自動化和智能化水平，提高設備的工作效率、安全性、穩定性。
1機械設計制造中的自動化技術類型
1.1自動檢測技術
自動檢測技術是機械設計制造自動化技術中較為重要的一項技術，在機械設計過程中發揮著極其重要的作用。自動檢測技術集成度較高，能賦予機械設備較強的傳感靈敏度，進一步提升設備的使用價值。在機械設備中應用自動檢測技術，可提升設備的性能，使設備能根據具體的工況，及時進行信號調節，保證各項參數能夠符合作業要求，讓設備始終夠處于良好的運行狀態。除此以外，通過結合傳感技術，機械設備可以統一掃描并存儲生產零部件的關鍵參數，對作業數據進行科學合理地分析和處理，從而保證作業的準確性和有效性，提高機械生產整體效率。當所有工序完成以后還可自動生成備份，工作人員通過查看備份，便可以輕松了解機械設備的整體運行狀態，準確把控機械設備的生產質量和作業效率。
1.2綜合自動化技術
綜合自動化技術是充分利用計算機設計系統、計算機輔助制造系統、生產管理系統、中央生產數據庫等信息化技術在數據處理方面的高效能、智能化優勢，構建一套符合特定工況下的機械設計制造系統，可大幅度提升機械設備生產的時效性和工作效率，消除作業中存在的安全隱患和降低機械設備的故障率。在我國科學技術快速發展的背景下，機械設計制造行業的發展離不開信息技術的應用，越來越多的生產企業在機械設計制造過程中開始應用計算機輔助設計系統、技術算計輔助制造系統，以構建設計、試驗、改進、制造、裝配、檢驗、包裝一體化的綜合自動化制造系統。目前，綜合自動化技術一般包含加工單元、管理單元、檢測單元三個主要部分，各個部分分散式運行，由中央處理器統一管理，采取分散化運作，集中化管理的原則，實現信息的快速、高效處理，提高整機械設計制造的靈活性。
1.3柔性生產自動化技術
柔性生產自動化技術以工藝的設計為前提，以數控技術為核心，可實現企業生產全過程的自動化，相比傳統機械制造方法，有著加工精度高、加工質量穩定、可加工復雜曲面的工件、有利于智能化生產管理、可減少勞務成本等優勢。柔性生產自動化技術結合了信息技術的優勢，以數字化加工為基礎可充分收集產品的生產信息，根據生產企業實際的生產設備類型，按照相應生產目標來進行自動化生產。管理人員通過信息技術能夠對各項生產工序進行動態化監控，全方位收集產品生產數據，并且還能根據各項數據之間的差異進行自動化對比，在生產過程中對設備參數及時進行調節，從而保證產品生產的規范性和科學性。2多元化分析視角下機械設計制造及自動化應用
2.1多元化應用的趨勢
從宏觀上而言，自動化技術的多元化應用是機械設計制造行業未來發展的必然趨勢，也是完善機械設計制造加工體系的主要途徑之一。未來，機械設備制造企業自動化技術的應用將朝著多元化方向發展，大規模應用自動化技術與智能化技術是提高我國機械制造企業國際競爭力的決定性因素。可編程控制器、智能工業機器人等先進設備是自動化技術多元化應用的成果，其所包含了信息技術、傳感技術、計算機技術等多項先進技術，通過融合各項自動化技術的優勢，從整體上提高機械設計制造的水平，推動機械設計制造行業向自動化、智能化轉型，為我國制造行業提升綜合實力奠定技術基礎。從微觀上而言，機械制造企業想要增強企業競爭力，提升產品生產質量與效率，多元化應用自動化技術將是大勢所趨。利用自動檢測技術、綜合自動化技術、柔性生產自動化技術的優勢對企業的生產和管理系統進行合理優化和升級，可讓企業在激烈的市場競爭中占據一席之地，實現成本的有效控制，減少資金的投入，及時根據市場需求對產品結構和質量完成升級，避免出現資源的浪費情況，提升管理水平，促進企業穩定發展。
2.2多元化應用研究的方向
相較于其他工業強國，我國工業起步較晚，基礎薄弱，技術相對落后。在當前全球經濟快速發展的背景下，部分國家通過設置技術壁壘等手段限制我國機械制造行業的發展。自動化技術的多元化應用成為了我國機械設計制造業突破當前發展困境的必然選擇，科研人員除了要關注自動檢測技術、綜合自動化技術、柔性生產自動化技術的應用，還要與時俱進，合理利用各類新科技的研究成果，充分發揮其技術優勢，結合信息化技術，根據新型技術的特點和行業的發展趨勢將其應用到生產環節中。近年來，納米技術和精密加工技術日益成熟，應用范圍愈發廣泛，已成為國外制造業強國未來研究自動化技術多元化應用的新方向。納米技術有著很強的綜合學科交叉性，在材料工業和機械制造業上的應用，可從分子的角度提升產品的精密度和穩定性，結合電子束光刻技術，甚至可實現對單個分子的重組，在機械設計制造領域的有著廣闊的應用空間。精密加工技術已成為衡量一個國家制造水平的重要指標，我國對于精密加工技術的研究起步于20世紀80年代，但其應用僅限于軍工、航空等特殊領域。近年來，隨著精密加工設備和工藝的發展，其應用范圍已進入民用領域，可通過分子動力學模仿技術研究納米級別的機械設計加工過程，使材料的物理和化學性能得以優化，進一步提升產品的穩定性、耐用性、精確度。精密加工技術在發展的初期僅限于提升零部件的加工精度和表面強度，隨著產品要求的提高，其應用已滲透入機械設計制造的整個生產過程。
3結語
自動化技術的多元化應用是我國機械制造行業未來發展的必然選擇，它不但能夠有效解決傳統機械制造過程中存在的各項問題，還能簡化機械制造的生產流程，使生產管理能夠更加科學化、合理化，幫助企業控制生產成本，提高整體效益，打造企業核心競爭力。科研人員要充分發揮自動檢測技術、綜合自動化技術、柔性生產自動化技術的優勢，進一步提升其在機械設計制造行業中的應用水平，攻克納米技術和精密加工技術的技術難關，提高我國機械設計制造業的整體自動化水平，推動我國機械制造行業持續穩定發展。
作者:張兵 單位:贛西科技職業學院
機械制造分析4
拉伸試驗、彎曲試驗、沖擊試驗、硬度測試、金相檢驗等是熱軋板材出廠交付前的必要檢測項目，是評價熱軋板材質量的重要依據。傳統試樣的加工工藝采取的是人工核對樣板、編寫樣號、剪切和銑削等加工方式，這種方式不僅效率低而且存在試樣編號、方向、尺寸等易出錯的問題［１－２］。筆者通過對檢驗項目進行分解，制定了相對應的試樣標示、項目類型、尺寸及位置代碼規則定義，結合自動化技術，實現了對板材試樣的自動加工、自動試驗，提高了試樣加工和檢測的效率及精度，避免了人為錯誤，滿足了試樣檢驗的準確性、及時性及溯源性要求。熱軋板材全自動智能檢測線的主要設備包括激光切割機、多功能加工中心、全自動拉伸試驗機、關節機器人等，配套了先進的視覺識別、定位碼放、智能料倉、尺寸測量等裝置，并與產銷一體化、ＬＩＭＳ（實驗室數據管理專用系統）無縫銜接。特有的集成管控系統可實現試樣分揀、激光切割、精加工以及拉伸檢測全流程自動化，提升熱軋板卷的試樣加工能力、檢測效率和質量管控水平。全自動加工檢測流程圖如圖１所示。
１ 自動化技術在熱軋成品檢驗中應用的必要性
１．１ 提高試樣制備的安全可控程度
熱軋成品的力學性能檢測試樣制備需要機械加工設備，然而機械加工設備經常發生安全事故。這些事故發生的原因是多方面的，如：操作人員的安全意識薄弱、設備不安全、管理不到位和環境的影響等。自動生產線配套的防護圍欄及安全門、安全光柵，控制自動生產線內各設備的運動等可以降低事故發生的概率［３－４］。
１．２ 提高試樣的加工和檢測效率
拉伸試樣的加工與檢測需要經過以下４個步驟：①使用剪板機（厚度小于１０ｍｍ的材料）或鋸床（厚度不小于１０ｍｍ的材料）分切出毛坯樣；②使用立式銑床加工兩個側面；③雙開肩加工平行長度部分；④使用自動拉伸試驗機和手動拉伸試驗機進行拉伸試驗。彎曲試樣的加工與檢測需要經過以下３個步驟：①使用剪板機（厚度小于１０ｍｍ材料）或鋸床（厚度不小于１０ｍｍ材料）分切出毛坯樣；②使用立式銑床加工兩個側面；③使用手動彎曲試驗機進行彎曲試驗。
沖擊試樣加工與檢測需要經過以下９個步驟：①使用剪板機（厚度小于１０ｍｍ材料）或鋸床（厚度不小于１０ｍｍ材料）分切出毛坯樣；②使用立式銑床加工兩個側面；③轉移樣號，樣號字頭朝向軋制面（關系到開槽，開Ｖ型槽要沿厚度方向），使用立式銑床去除厚度；④使用鋸床分切出３個小樣；⑤使用立式銑床加工每個小樣的兩個側面；⑥使用平面磨床磨四面，保證表面粗糙度小于５μｍ；⑦使用拉床加工Ｖ型槽；⑧抽查Ｖ型槽的深度及角度；⑨使用自動沖擊試驗機或手動沖擊試驗機進行沖擊試驗。硬度試樣加工和檢測需要經過以下４個步驟：①使用剪板機（厚度小于１０ｍｍ材料）或鋸床（厚度不小于１０ｍｍ材料）分切出毛坯樣；②使用立式銑床加工兩個側面；③在金相制樣室進行磨拋；④使用手動布氏硬度計、手動洛氏硬度計、手動維氏硬度計或自動維氏硬度計進行硬度測試。這些工藝存在的問題主要表現在：①所有試樣均為人工加工，工作時間長，勞動效率低；②加工流程復雜，核對試樣、剪切、鋸切、銑、開口等各環節對樣號的控制困難，需多次核對試樣，不便于試樣的過程質量控制；③由于均為人工加工，且加工設備比較陳舊，因此存在試樣的加工精度偏差和波動大的問題，影響檢測精度；④對于高強鋼，如鋸片鋼，因其合金含量較高，且硬度大，現在的加工設備存在能力不足的問題；⑤試樣標記全部為手動打號。
自動生產線的優點在于：①可以滿足熱軋板卷的加工和檢測需求，單批試樣檢測周期實現了從小時級到分鐘級的跨越，平均檢測時間縮短近４０％，為加快庫存周轉提供了有力的支撐；②自動化系統集樣料的識別、分揀、切割、加工、檢測等環節于一體，全流程“一鍵式”操作，控制閉環、無人干預，且試樣加工精度由±０．１ｍｍ提高到±０．０２ｍｍ，更好地滿足了高端客戶對質量的要求；③現場安全生產條件及作業環境得到改善，全流程設備設施均配套安全連鎖防護裝置，有效提升了安全管理水平；④形成了一批可示范、可復制、可推廣的熱軋板卷試樣的加工、檢測等先進制造技術，成為自動化、信息化、智能化技術集成應用的行業示范項目。
２ 自動化技術在熱軋成品檢驗中的應用方向
提高熱軋成品物理性能檢驗機械設備的工作效率，實現機械與電氣自動化的結合是當前理化檢驗行業內的共識。自動化技術就相當于理化檢驗行業的一場機械改革，只有牢牢抓住這個改革機遇，企業才能有更好的發展、更光明的未來［５－６］。在面對一場改革時，企業一般猶豫不決，但是未來理化檢驗行業的發展方向就是建設一套完整的自動化機械設備，實現加工、檢測一體化，將精密的電子信息控制技術應用在理化檢驗行業中，切實提高企業的工作效率和安全控制［７－８］。接下來具體分析自動化技術在鋼鐵企業物理性能檢驗實驗室中的應用實例。
２．１ 集中管控系統技術
管控系統與自動分揀上料單元、激光切割下料單元、復合精加工單元、全自動拉伸試驗單元進行信息交互、指令收發，實現試料、坯料及試樣的檢驗任務分配及全流程狀態跟蹤。管控系統具有質量檢驗相關規則的維護、匹配功能；具有設備狀態監控、數據存儲和分析，以及安全、可靠的連鎖控制功能。集中管控系統包括：任務分配跟蹤系統、工藝規則配置系統、一級ＰＬＣ（可編程邏輯控制器）控制系統、設備管控系統、數據處理系統、視頻監控系統、環境監控系統、安全防護系統等。根據ＬＩＭＳ委托和來樣信息，集中管控系統按照預設規則自動編排加工、檢測工藝流程，進行動態模擬、直觀顯示；集中管控系統具有人工干預、調整功能，支持人工新增加急、科研等任務，支持對所有待執行任務進行查詢、調整、刪除操作，可以實現任務明細定制化流程，對系統自動生成或人工創建的加工、檢測任務統一進行管理，并實現單條任務執行的全流程跟蹤，實時顯示任務明細和待處理狀態。實現對關鍵裝備工作狀態及試樣傳遞位置的動態跟蹤，下發上料、下料、碼放、收集等指令，實現試樣（含廢料、殘樣）的全流程跟蹤、管理，確保加工、檢測全流程信息的可追溯性。系統設有報警機制，執行任務時間超過限定時長或某個環節無法正常按照計劃要求工作時，執行報警工作，人工確認后可以切換工作模式，調整工藝路線。集中管控系統可對任務執行進行統計和分析，不斷優化工藝模型，確保生產效率的最大化；其可對激光切割機、精加工中心、拉伸試驗機、自動分揀上料機器人、激光切割下料機器人、精加工上下料機器人、拉伸試驗上料機器人以及相應的視覺識別、等待位、轉出位、廢料輸出裝置等設備設施的工藝邏輯、控制規則進行配置和調整。系統可顯示各個設備設施狀態（包含工作狀態和非工作狀態），結合實際加工和檢測信息，對設備運行效率進行量化統計、分析。對各個單元和設備設施的電氣、潤滑、液壓等運行狀態進行監控，部分設備出現故障后可實現自檢功能、故障報警、故障類型和故障點信息提示，便于故障點的查找和維修。出現設備故障時，系統自動將故障設備停運；如果下道工序設備出現故障，上道工序設備正常運行，則試樣從人工位輸出并有相應提示，任何單體設備故障不得影響其他子系統的正常運行。所有設備設施具有單體控制、調試功能，方便日常維修以及校準、檢定。數據處理系統具有安全、可靠的大數據存儲、統計、分析功能，可對試樣分析數據進行分析、梳理、歸檔存儲，便于試樣制樣溯源。數據處理系統還可優化檢測結果報出流程，根據預設規則進行數值比對、報警，自動審核、上傳。
２．２ 自動激光切割技術
全自動激光切割系統配備功率為６?。埃埃埃椎募す馄?，可伸縮式試樣臺，試樣識別分揀、小樣放置平臺，設備除塵、水冷系統等。通過接收總控系統下達的切割指令和切割圖形，該系統可完成試樣形狀、尺寸、位置等信息的匹配，快速完成不同試樣的切割任務。視覺系統識別切割試樣的位置，分揀機械手逐個抓取至指定位置。帶可視系統的分揀機器人將拉伸和彎曲試樣按種類分揀到加工中心區域的放樣平臺上，根據切割指令，自動將其他檢驗項目的試樣分配到交替式料盒中，將試樣按用途分類，人工取走試樣進行下一步檢驗。整臺設備滿足ＧＢ／Ｔ?。玻梗罚怠玻埃保浮朵摷颁摦a品力學性能試驗取樣位置及試樣制備》、ＧＢ／Ｔ２２８．１—２０１０《金屬材料拉伸試驗第１部分：室溫試驗方法》的相關要求。整個子系統按照標準ＧＢ／Ｔ７２４７．１４—２０１２《激光產品的安全第１４部分：用戶指南》執行任務，防護等級按照４類激光防護；依靠可變化承托式夾具承托不同規格的樣板，設備可根據來料信息厚度、切割信息等指令，適應毛坯試樣的來料尺寸，以保證試樣切割尺寸的準確度。高速響應的激光功率坡調可保證拐角及尖角的切割質量；插補補償功能保證直線、圓弧插補和割縫補償，保證切割工件的成品率；特有的數據庫系統可按照管控系統指令切割的材料及其厚度，控制器自動從數據庫中調出切割參數，提高了加工的靈活性；系統有具體的報警信息并附帶故障處理方法。
２．３ 復合精加工中心技術
全自動復合精加工中心是建設一條薄規格試樣物理性能的全自動加工、檢測系統。該子系統由一臺全自動機床與機械手組成，通過單元自動化系統與總控自動化系統高度結合，實現了試樣從下料到成品加工的全過程控制和加工。全自動拉伸試樣加工系統集成了１臺多功能板材試樣加工中心、１臺機械手、多個緩存平臺與測量設備，可實現對拉伸試樣、彎曲試樣、金相試樣、硬度試樣的精加工及切邊加工，消除熱影響區。機械手將試樣放入拉伸加工中心指定工位，自動夾持緊固，試樣的加工信息通過上位控制系統傳入拉伸加工中心，拉伸加工中心根據上位控制系統傳入的指令和信息對材料進行確認，確認完成后，加工中心自動根據指令調用相關程序完成材料的加工，加工完成后，試樣由機械手取樣輸送至下料中轉托盤，準備進行試驗。整套設備對試樣加工均滿足ＧＢ／Ｔ?。玻梗罚怠玻埃保浮ⅲ牵拢裕玻玻福薄玻埃保啊ⅲ牵拢浴。玻玻埂玻埃埃贰督饘俨牧舷谋葲_擊試驗方法》、ＧＢ／Ｔ?。担常保场玻埃保啊逗穸确较蛐阅茕摪濉?、ＡＳＴＭ?。粒常罚啊玻埃保贰朵撝破妨W性能試驗的標準試驗方法和定義》、ＡＳＴＭ?。牛浮玻埃保丁督饘俨牧侠煸囼灧椒ā贰ⅲ粒樱裕汀。牛玻场玻埃保浮督饘俨牧先笨谠嚇訕藴蕸_擊試驗方法》等的相關要求。
２．４ 自動拉伸試驗技術通過管控系統信息指令，全自動拉伸試驗機系統將需要進行試驗的數據發送至計算機，機器人把加工好的試樣放置到拉伸試驗機暫存臺，自動拉伸試驗系統對試樣信息進行掃碼復核，自動識別試樣字串碼，自動匹配檢測管控系統中相對應的試樣信息。自動抓取試樣，并通過３點測量試樣的截面尺寸，上樣對中裝置自動將試樣送到拉伸試驗機上，自動按設定程序進行拉伸試驗，自動完成試驗數據的分析，自動上傳試驗結果到管控系統，管控系統自動對比數據是否合格，將不合格的殘樣放置在不合格殘樣收集盒內，管控系統報警提示，人工處理。
３ 熱軋成品檢驗中自動化技術的發展前景自動化技術與熱軋成品力學性能試樣加工、檢測設備的融合應用已經是大勢所趨。在未來，智能自動化技術將會進一步融合到力學性能檢驗設備的生產研究中。隨著人工的減少，鋼鐵企業需要探索設備維修和故障診斷，重視培養維修人員的專業技能，提高自動化機械設備的維護程度，因為損失一臺自動化機械設備就會影響試樣的檢測進度和工作效率。同時，還應該加強對自動化傳感器的研究，提高系統的監控能力［。
作者:楊志權 張廣治 趙乃勝 雷娜 楊艷龍 單位:北京首鋼股份有限公司
