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關鍵詞:電力 熱工自動化系統(tǒng) 未來發(fā)展
中圖分類號:TM6 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)01(a)-0113-01
隨著電力熱工自動化系統(tǒng)的不斷研發(fā)和創(chuàng)新,一些具有先進技術的電力熱工自動化系統(tǒng)在火力發(fā)電企業(yè)得到廣泛應用,這些大型熱工自動化系統(tǒng)的自動化管理水平對于電廠效益的增長起著關鍵性的作用。同時,隨著我國電力科技創(chuàng)新的不斷應用,電力熱工系統(tǒng)在火電發(fā)電方面發(fā)揮著關鍵性作用,大型火電廠對于熱工系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性可靠性方面都有更高的要求,這就要求電力事業(yè)對電力熱工自動化系統(tǒng)要做出更深層次的研究,以滿足市場對于電力能源的需求。
1 電力熱工自動化系統(tǒng)的發(fā)展現狀
火力發(fā)電機組的熱工自動化系統(tǒng)具有廣泛的應用空間,其高效性、穩(wěn)定性和安全性備受發(fā)電企業(yè)的認可。早期的火力發(fā)電系統(tǒng)設備管理使用大量的設備儀表進行分別監(jiān)控,工作人員的工作任務也相當繁重,儀表顯示的數據與發(fā)電機械之間不能形成緊密的配合關系。電力熱工自動化系統(tǒng)的出現改變了這一格局,監(jiān)控儀表被電源感應器所取代,根據分支線路的傳感器發(fā)送的數據,熱工自動化系統(tǒng)可以根據目前機械運行狀況及時了解電廠運行情況,對出現的問題也能夠及時解決。
現代化的電廠控制設施主要依靠主控制室對發(fā)電系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制,主控制室通過大屏幕對發(fā)電廠各個組件的運行情況進行分析,根據數值的變化以及計算機數據分析,對發(fā)電機組運行過程中的狀況能夠及時了解。這一方面只需要少量的專業(yè)工作人員就能夠完成,通過熱工自動化系統(tǒng)可以將發(fā)電廠的所有運行數據進行整合,控制方式采用典型的集中監(jiān)控方式,對全廠所有的能源供給、機械運行、電力輸出以及電網分布進行全盤監(jiān)控,同時還能夠直接下達機械調試命令,提高電廠機械化辦公效率。
在目前大型的火力發(fā)電系統(tǒng)中,熱工自動化系統(tǒng)在發(fā)電機組的運行前端放置智能傳感設備,傳感器可以連接到機械儀表系統(tǒng)中,對機械目前的運行情況進行監(jiān)測,系統(tǒng)通過使用分端數據接收機對電力生產設施的數據進行匯總,從而可以節(jié)省大量人工作業(yè),降低生產成本。電力熱工自動化系統(tǒng)的監(jiān)測感應裝置可以將接收到感應情況模擬成數字信號進行傳回,對設備的電流、電壓、功率以及電阻信號燈都能夠做到全面動態(tài)監(jiān)控,方便獲取最直接生產情況。
電力熱工自動化系統(tǒng)還使用網絡通訊服務器終端對電廠各個部門進行統(tǒng)一管理控制,智能網絡終端與廠區(qū)各個生產部門相連接,對生產現場的工作情況進行記錄和整理,通過信息傳輸服務器連接至主控制中心,通訊端口采用通用傳輸數據協議,方便計算機設備的通用連接,同時,電力熱工自動化系統(tǒng)還采用先進的網絡隔離技術,對各組數據進行分流下載,避免數據端口的重復傳輸,確保數據的可靠性。
目前大型火力發(fā)電企業(yè)以DCS控制體系為主,熱工自動化系統(tǒng)實施全面監(jiān)測,對單元機組的燃料加注,煤渣卸載等進行輔助編程,利用車間中控網絡監(jiān)測系統(tǒng)故障,并且可以在主控制平臺上對能源供給系統(tǒng)和蒸汽燃燒系統(tǒng)進行停機操作,防止重大事件的發(fā)生。目前國內比較先進的熱工自動化系統(tǒng)具有順序控制的效能,以數據模擬為基礎,把各個分組數據以“點”的方式進行串聯,形成機組序列的編排,工程師對熱工自動化系統(tǒng)進行編程,可以對機組運行實現“一鍵化”控制,降低了工作難度,有效提高生產效率。目前我國在熱工自動化的應用方面處于世界前列,很多國家級大型火力發(fā)電企業(yè)能夠實現裝機控制“一鍵化”的操作模式。
我國電力行業(yè)對于熱工自動化系統(tǒng)的研發(fā)還在不斷的深入,對于系統(tǒng)性能
和整體管理水平的提升進行不斷研發(fā)和改造。
熱工自動化系統(tǒng)的核心在于DCS系統(tǒng),目前單元機械變組控制水平正在不斷加強,廠房設備機組之間的協作處理方式采用DCS統(tǒng)一編程,兩臺機組之間使用一臺公共的數據分析機進行監(jiān)測,DCS對于數據進行交換處理,,操作平臺上通過建設DCS安全基站對于網絡接收到的傳感數據臨界值進行分析和監(jiān)控,一旦出現機械故障,DCS系統(tǒng)能夠直接啟動相應的應急措施,如:手動安全停機,跳閘,中斷燃料補給等,另外,引入DEH系統(tǒng)作為系統(tǒng)故障防護監(jiān)測程序,對汽輪機的轉速以及機械溫度進行監(jiān)控,可以根據機械整體運轉情況進行自動調節(jié)。
另外,對于熱工自動化輔助系統(tǒng)的升級也在不斷完善,加入數字編程PLC交換機可以滿足發(fā)電網絡對于信息交換和處理效率的需求,對于機械常規(guī)運轉流程可以做到半自動化控制,在未來的發(fā)展中,可以實現無人值班的全電腦監(jiān)測。
3 結語
隨著世界科技的不斷進步,對于電力能源行業(yè)的影響也在逐步擴大,相關學科科研領域的新型技術在電力熱工自動化系統(tǒng)中不斷應用,主控制DCS系統(tǒng)的處理水平和權限范圍在不斷升級和優(yōu)化;另一方面,對于數據控制的新工藝、新材料的使用也能更好地提高熱工自動化系統(tǒng)的工作效率。同時,大型火電企業(yè)對于熱工自動化操作系統(tǒng)還需要進行更深層次的研發(fā)和應用。
參考文獻
前景,并對應用網絡技術提升包裝設備自動化水平提出了一些看法。
關鍵詞 應用網絡技術;包裝設備自動化;網絡通訊技術;安全檢測技術
中圖分類號TP39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2011)49-0230-02
1應用網絡技術概況
隨著社會經濟的發(fā)展,科學技術的進步,計算機應用網絡技術已經廣泛的應用到了社會生活的各個方面。網絡技術是把互聯網上分散的資源融為有機整體,以實現資源的全面共享和有機協作,使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息。其資源主要包括高性能計算機、存儲資源、信息資源、數據資源、專家資源、知識資源、大型的數據庫以及網絡和傳感器等。應用網絡的關鍵技術主要有網絡節(jié)點、寬帶網絡系統(tǒng)、資源管理和任務調度工具以及應用層的可視化工具等。其中,網絡結點是計算機網絡資源的提供者,主要包括高端服務器、MPP系統(tǒng)大型存儲設備、集群系統(tǒng)、數據庫等。而寬帶網絡系統(tǒng)則是在網絡計算機環(huán)境中,提供高性能通信的必要手段。另外,資源管理和任務調度工具是用來解決資源的描述,管理和組織等關鍵問題的,任務調度工具需要根據當前系統(tǒng)的負載情況,對系統(tǒng)內的任務進行動態(tài)調度,來提高系統(tǒng)的運行效率。應用網絡技術的應用范圍非常廣,它可以用于分布式超級計算,數據密集型計算,遠程沉浸以及信息的集成等。在實際生活中,它主要提供了一下幾個功能:資源共享功能、信息傳輸和集中處理的功能、負載均衡與分布處理的功能以及綜合信息服務的功能,這些功能廣泛的應用到了企業(yè)生產的各個方面,對提升包裝行業(yè)的設備自動化水平具有重要作用。
2包裝設備自動化
2.1包裝設備自動化的發(fā)展背景
有專家一致認為,到目前為止,我國的包裝行業(yè)一共經歷了三次大的發(fā)展浪潮,而且現在正處于第三次發(fā)展浪潮中。在經濟全球化形勢下,隨著世界經濟的快速發(fā)展,資源的日益緊缺,再加上人們無序盲目的重復投資造成了嚴重的惡性競爭,落后的經濟增長方式及單一的產品結構,給我國包裝行業(yè)帶來了越來越突出的多方面沖擊。為此,加快提高我國包裝設備的自動化水平在這一形勢下應運而生。
2.2包裝設備自動化的重要作用
提高包裝設備自動化水平,是新時期的必然要求,也是我國包裝行業(yè)增強競爭力的有力手段。
1)實現包裝設備自動化,最直接的作用就是消除了人工誤差和錯誤,使包裝工作更加科學精確。包裝設備的自動化可以為包裝行業(yè)帶來更高的社會生產力,它促使包裝速度比以往更快,包裝效率更高,而且,包裝設備的自動化更便于使用到復雜的、比較重要的工作部分,通過高科技技術來解決包裝工作中的重要環(huán)節(jié),節(jié)省了人力物力,節(jié)約了時間,解決了包裝行業(yè)中的重大問題;
2)隨著我國入世以后,盡管我國包裝行業(yè)獲得了更廣闊的發(fā)展空間,但是也面臨著越來越大的競爭壓力,因此,對我國包裝行業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求,它要求必須加快包裝設備自動化發(fā)展,實現從“量”的發(fā)展向 “量”和“質量”共同發(fā)展的轉變;
3)提高包裝設備自動化水平,是我國盡快邁向包裝強國的客觀要求。就目前我國包裝行業(yè)的發(fā)展狀況來看,我國的包裝設備水平仍處于初級階段,與世界其他各國相比,還存在較大差距,因此,要想實現由包裝大國向包裝強國的轉變,必然要求加快包裝設備自動化水平的發(fā)展;
4)提高包裝設備自動化水平,是我國經濟增長方式與產業(yè)結構調整的必然要求。隨著社會經濟發(fā)展,我國逐漸實現由粗放型的經濟增長方式向高效節(jié)約型的經濟增長方式的轉變。有數據顯示,2005年,我國包裝工業(yè)總產值已達到了500億美元,同比增長了22.4%,我國包裝工業(yè)的總產值在社會總產值中的比例已經由上個世紀80年代初的倒數第二位躍居到了現在的第14位,可見,包裝行業(yè)是我國經濟增長的重要支柱行業(yè),因此,要實現經濟增長方式的轉變,實現產業(yè)結構的調整,就必須,加快包裝設備的自動化建設。
2.3包裝設備自動化發(fā)展現狀
1)包裝設備自動化系統(tǒng)技術的發(fā)展。目前我國主要的包裝設備自動化系統(tǒng)技術有:單片機的應用系統(tǒng)和專用系統(tǒng);可編程控制;集散控制系統(tǒng);計算機應用網絡系統(tǒng);
2)包裝控制及檢驗技術的發(fā)展。主要包括:計算機控制技術主要應用于實物包裝的精確計量,包裝流程的自動控制等;計算機技術、傳感技術主要應用于包裝設備的質量檢測和故障處理;
3) PLC技術的應用發(fā)展。它主要用于包裝設備的全自動控制,它是我國目前在包裝行業(yè)中應用的最廣泛的技術之一。
2.4包裝設備自動化的發(fā)展前景
未來的包裝產業(yè)將配合產業(yè)的自動化趨勢,逐步邁向包裝設備的自動化,并使其向著更智能、更可靠的方向發(fā)展,這是我國包裝行業(yè)發(fā)展前景。就目前的發(fā)展趨勢來看,我國包裝設備自動化的技術發(fā)展將朝著四個方向發(fā)展:一是包裝設備功能的多元化,在經濟全球化這一大的環(huán)境下,具有多元化、彈性化且具有多種切換功能的包裝設備才能能適應市場需求;第二個是包裝設備的結構設計標準化、模組化,以實現在短時間內轉換新設備;第三個則是包裝設備控制的智能化,以實現具有計算機網絡(含軟件)所擁有的強大功能,最后一個則是包裝設備的高度精確化。以上四個技術的發(fā)展方向構成了我國包裝設備自動化的發(fā)展前景,促使我國的包裝行業(yè)朝著高科技產業(yè)的包裝設備方向研發(fā)。
2.5應用網絡技術提升包裝設備自動化水平
應用網絡技術廣泛應用于包裝設備的自動化,就目前我國包裝設備自動化發(fā)展的現狀和未來發(fā)展的前景來分析,雖然近年來,我國的包裝設備自動化水平得到了很大的提高,但是我國包裝設備自動化的發(fā)展前景仍然比較廣闊。因此,提出以下幾點對策和建議:
1)實現應用網絡技術提升包裝設備的自動化水平,包裝行業(yè)有必要在包裝設備自動化的基礎技術方面進行投資,如PLC、IPC等等,將這些基礎技術廣泛的運用到包裝設備的自動化中,并制定出相應的包裝設備自動化設計規(guī)范,實現系統(tǒng)集成,充分將應用軟件運用到包裝設備的自動化中;
2)加大對高科技專業(yè)人才的投入和使用,將應用網絡技術運用到包裝設備自動化水平的提升工作中,就必然要求相應的運用一些網絡技術,因此,為保證這些技術和軟件的正常使用,就要求包裝行業(yè)加大與應用網絡技術相關的硬件和軟件設施的投資,形成一支專業(yè)的高科技人才隊伍;
3)加強DNC集成管理和網絡通訊技術在包裝設備自動化過程中的運用。提升包裝設備自動化水平,就要求在包裝行業(yè)中引入高效率的數控設備,并提高數控設備在包裝設備自動化中的利用率和現代化管理的水平,形成一個完整的數控內包裝過程的管理系統(tǒng),它要求具有以下幾個技術特點:
該管理系統(tǒng)需要建立一個多線程的通訊設備方案。它通過一臺PC做數據服務器,然后與對臺數控包裝設備實行雙面對象通訊,它的使用不需要人力的投入,方便快捷,有效實現自動化。
改管理系統(tǒng)要求建立一個簡單便捷的智能操作系統(tǒng)。這個操作系統(tǒng)要求其操作步驟簡單、操作快捷方便,它只需要一方發(fā)出信息傳輸的請求,然后通過輸入NC的程序名,進而確認就可得到響應,獲得想要的數據和信息,整個系統(tǒng)的操作過程短小,暢通率搞。在包裝設備中應用這一操作系統(tǒng),對包裝相關數據的獲取和傳送實現了自動化;
4)加大應用網絡的安全檢測技術在包裝設備自動化中的使用。安全檢測技術對我國的包裝行業(yè)的發(fā)展有著重要作用,一方面,它確保了產品包裝的食量,如,在食品包裝過程中,食品安全檢測就顯得非常重要;同時它主要是通過運用傳感技術來檢測包裝產品所完成配料的精準度。由于包裝行業(yè)的檢測較為復雜,而在自動化的設備產品領域,機器感應、視覺等技術發(fā)展的潛力很大,所以,加大應用網絡的安全檢測技術的使用,就提高了包裝設備檢測的速度和效率;
5)加大運動控制技術在包裝設備中的運用。運動控制技術目前在我國的發(fā)展十分迅速,但是在我國的包裝設備行業(yè)的發(fā)展動力卻顯得較為乏力。運動控制技術在包裝設備上的運用主要是為了達到精確的位置控制及嚴格的速度同步的要求,它主要用于裝卸、打標、輸送、碼垛、卸垛等工序。應用網絡技術中的運動控制技術是區(qū)別高中低端包裝設備的關鍵因素,也是我國包裝設備自動化升級的技術支撐。同時,由于包裝行業(yè)的整個流水線是持續(xù)的,所以對包裝設備的速度、精度以及動態(tài)性能等指標都會有極高的要求,而運動控制技術的運用正好達到了這一要求,提高了包裝設備自動化的水平;
6)將新型的張力控制系統(tǒng)運用到包裝設備系統(tǒng)中。新型的張力控制系統(tǒng)實現了包裝設備從包裝模擬量的控制處理向數字信號控制處理的轉變,數字信號與傳統(tǒng)的模擬量相比,它獲取的速度更快,獲取量更大,而且準確度更高,在處理和控制這些信號的同時,處理方法簡單,提高了包裝設備的自動化水平。
3結論
應用網絡技術在包裝行業(yè)的成功運用,提高了我國包裝設備的自動化水平,增強了我國包裝行業(yè)的競爭力和實力。今后,應用網絡技術將在包裝設備的自動化過程中得到新的發(fā)展和應用,開拓出我國更廣闊的包裝設備自動化空間。以應用網絡技術為基礎,引進先進的技術,努力培養(yǎng)創(chuàng)新觀念,以實現包裝效率的最大化,勢在必行。
參考文獻
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關鍵詞:發(fā)展現狀;冶金機械及自動化;發(fā)展前景
引言
冶金機械及自動化技術是冶金產業(yè)領域冶金技術的重要組成部分,并且冶金機械及自動化技術在冶金產業(yè)領域的應用已經取得了很大成效。由于冶金機械設備設計新技術、自動化水平、新工藝的發(fā)展,使冶金機械及自動化技術具有良好的發(fā)展前景。本文主要對冶金機械及自動化的應用與發(fā)展現狀進行論述,并分析冶金機械及自動化的發(fā)展前景。
1冶金機械及自動化技術的應用
由于我國經濟建設發(fā)展的需要,促進了冶金機械及自動化技術的發(fā)展。就目前而言,我國的冶金機械及自動化技術在自動化、新工藝、新技術方面的水平有所提升。冶金機械及自動化技術在鋼鐵產業(yè)領域的應用成果證明了冶金機械及自動化技術具有良好的發(fā)展前景。冶金機械自動化技術主要應用于冶金機械的設備以及工序的自動化控制,通過對冶金機械設備及冶金工序的自動化控制,實現自動化生產,不需要太多人工干預,冶金機械設備及冶金工序就能自動運轉。冶金產業(yè)消耗的勞動力相對于別的行業(yè)來說比較大,并且相應的員工待遇也比較高,在一定程度上增加了冶金產業(yè)企業(yè)的經營成本,而冶金機械及自動化技術的引進,大大減少了冶金產業(yè)企業(yè)的人力資源浪費,縮減了用于工業(yè)生產的勞動力,節(jié)約了企業(yè)人力資源和經濟資源,很大程度上推動了冶金產業(yè)的發(fā)展。
2冶金機械及自動化發(fā)展的現狀
冶金工業(yè)產業(yè)是我國重要的經濟支柱之一,國家經濟取得良好的發(fā)展成效,冶金工業(yè)產業(yè)起到了重要的作用。自上世紀八十年代初,我國的冶金產業(yè)領域引進了冶金設備和冶金技術,年產鋼量因此達到世界第一,然而,生產過程中浪費了大量的資源,消耗了國家經濟,為此,我國開始了冶金機械及自動化技術的研發(fā)。幾十年以來,我國的冶金機械及自動化技術已經取得了良好的發(fā)展成效,技術水平得以提升,提高了冶金機械及自動化技術的應用水平。但是,最近幾年鋼鐵產業(yè)領域面臨著劇烈的外部競爭,根據相關資料得知,我國的鋼鐵工業(yè)生產能耗占比為11%,隨著經濟的發(fā)展,鋼鐵材料的應用范圍隨之擴大,人們對鋼鐵產品品種、質量的要求也相應提高,從這兩方面來看,我國冶金工業(yè)的發(fā)展存在著很大的威脅。更可悲的是,我國鋼鐵產能根本滿足不了國家經濟基礎設施建設的需求,目前仍有三分之二的鋼材需要從國外進口,綜合來看,我國的冶金機械及自動化技術水平目前為止還不能滿足我國未來發(fā)展的需求。
3制約我國冶金機械及自動化技術發(fā)展的因素
通過上文對我國冶金機械及自動化技術發(fā)展的現狀論述可知,我國目前的冶金機械及自動化技術的發(fā)展還需要相關專業(yè)人士齊心努力,以突破該技術發(fā)展中的制約因素,使該技術的應用取得更大的成效。目前為止,制約我國冶金機械及自動化技術發(fā)展的因素有以下幾點:(1)我國經濟發(fā)展快速,使得資源的消耗量非常大,并且需要相應的產能為我國經濟發(fā)展所需提供相應的物質條件,所以,各方面的生產產能必須提高,而生產產能的提高勢必會消耗過多的資源,從而造成了我國各方面生產資源匱乏。根據目前我國鋼鐵消耗水平和使用需求,并結合我國現開采的礦產資源來看,根本無法保障冶金工業(yè)的生產需求和國家基礎設施建設的需求。(2)雖然最近幾年我國的冶金機械及自動化技術水平有了較大的提高,但是還不足以和國外發(fā)達國家的冶金機械及自動化技術水平相比較,兩者之間的差距不是一朝一夕就能縮短的。從冶金機械設備上來看,我國的冶金機械設備相對落后,雖然我國的礦產資源位居世界前列,然而冶金機械設備落后,性能較低,生產過程中無法做到資源的有效利用,造成了高能耗低產能的現象,以至于人力、物力資源消耗過多。(3)就目前而言,國際上很多發(fā)達國家的冶金工序都相繼進入了綠色生產階段,主要推行污染小、優(yōu)質、低能耗、產能高的綠色生產工序,我國雖然采取了相應的行動,但是無論技術還是力度都落后于其他發(fā)達國家,具體表現在設備、設備生產的產品質量、自動化管理以及自動化控制等方面的設施和技術都相對落后,綠色生產工序基本設施建設尚處于初級階段。(4)從冶金機械設備方面來看,我國還不具備生產大型冶金設備的條件,主要是因為大型設備的生產要求較高,需要相應的技術水平、成本控制管理手段、經濟水平等條件,我國雖然有相應的技術,但是在成本控制管理手段方面還有所欠缺,生產出來的設備使用成本高,使用年限也相對較短,總的來說不如進口設備。尤為嚴重的是,我國冶金產業(yè)企業(yè)的相應技術研發(fā)力度不足,缺乏創(chuàng)新理念,以至于生產的產品性能較低,且種類較少,因此,我國大多數的鋼鐵材料以及生產設備、自動化技術都需要從國外進口、引進。
4我國冶金機械及自動化技術發(fā)展前景分析
由于世界科技的不斷革新,促進了計算機、微電子技術的發(fā)展,從而提升了工業(yè)生產技術以及工業(yè)生產控制技術的水平。近幾年,冶金機械及自動化技術領域出現了很多先進實用的技術,比如運動控制卡、計算機可編程控制器、電極直線驅動技術等先進技術。這些技術的出現提高了冶金機械的使用性能并延長了使用壽命,整體的提高了冶金產業(yè)的效益。根據現階段冶金機械及自動化技術的水平,結合世界冶金產品需求的有關資料,對冶金機械及自動化技術的發(fā)展前景進行分析。(1)隨著仿真和數值模擬模擬技術的發(fā)展,未來冶金工業(yè)生產全流程精準設計、動態(tài)評估及分析有可能實現。(2)冶金生產過程中的能耗物耗、生產效率、環(huán)境指標,未來必須進行優(yōu)化。(3)控制指標、運行指標、產品指標相互結合實現閉環(huán)控制。(4)軟測量和先進的傳感技術相互結合,對工藝參數進行連貫在線測量。(5)知識驅動和數據驅動相互結合,對復雜生產工序和先進生產工序的建模進行控制。(6)能量流和物質流優(yōu)化對先進能源的控制和管理。
以上所述為國際冶金行業(yè)的發(fā)展前景,結合國際冶金行業(yè)發(fā)展前景,對我國冶金行業(yè)發(fā)展前景進行分析。(1)過程控制系統(tǒng)前景。由于冶金產業(yè)領域的相關技的不斷研發(fā)與發(fā)展,未來幾年我國可能實現冶金生產工序的在線監(jiān)控和檢測。(2)信息化前景。由于計算機技術以及計算機應用相關技術的發(fā)展,未來幾年我國冶金工業(yè)可能實現冶金生產工序智能化。(3)生產管理系統(tǒng)前景。就目前而言,在其他領域很多產品的生產都實現了生產系統(tǒng)管理智能化,未來的冶金機械及自動化技術將會朝著這個方向發(fā)展,通過對生產資源進行優(yōu)化配置,對生產工序進行智能管理,實現生產管理的智能化,有效的對生產成本、能源消耗、產品質量進行控制。
5結束語
由上文對冶金機械及自動化技術的應用、發(fā)展現狀的論述可知,冶金機械自動化技術水平雖然有了提高,但還不足以和發(fā)達國家的冶金機械及自動化技術水平相比較。由于冶金機械及自動化技術的發(fā)展前景良好,因此,我國必須加大冶金機械及自動化技術的研發(fā)力度。
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關鍵詞:機械設計自動化;發(fā)展方向分析;發(fā)展前景
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.200
本文在闡述機械設計及其制造的基本概念的同時,展示了當前機械設計制造的發(fā)展水平。并對此行業(yè)的發(fā)展前景和方向進行了比較全面的分析。
1 機械設計的概念
機械設計的概念產生于1984年的美國,美國機械工程師協會曾經對這一概念進行了貼切并且客觀的描述與概括,指出機械設計用于完成機械力學、能量力學以及運動力學的過程中,通過計算機網絡進行協調和控制,達到機械和機電部件相互聯系效果的自動化系統(tǒng)。這一概括完整的展現了機械制造的內容,從此,機械有了比較基礎的理論。該項研究的特征是以機械設計作為系統(tǒng)研究的開始,結合計算機技術、機械技術、信息技術、傳感檢測技術、微電子技術、機械技術、計算機技術、信息變換技術、自動控制技術、電力電子技術以及軟件編程技術等群體先進技術,為的是實現一系列系統(tǒng)功能,以使整體組織結構得到優(yōu)化。同時可以保持系統(tǒng)的多功能、高質量、高可靠性,為后期實現特定功能奠定基礎,并且可以讓整個系統(tǒng)處于最良好的工作狀態(tài)。
因此我們可以了解到,這門技術的無比復雜性與挑戰(zhàn)性。此門技術不僅可以充分滿足機械對一些精密功能的要求,創(chuàng)造出能夠協助不同工作的機械產品,而且還可以讓產品的功能完美體現,只需要通過完成從輸入端輸入隨后輸出的過程。這門技術的發(fā)展方向研究非常重要[1]。隨著社會發(fā)展,我國機械制造行業(yè)也進入了飛速發(fā)展期,表面上是機械設計和機械設計制造及其自動化技術的穩(wěn)步提高,其實質與核心還是科學技術的發(fā)展。是科學技術的發(fā)展為機械設計帶來了春天。把握好機械設計發(fā)展方向對機械制造行業(yè)的未來有著舉足輕重的影響,這使得我們必須提高對相關科技的研究與重視,為機械制造水平的提高創(chuàng)造良好的外部環(huán)境。
2 機械自動化設計特征以及應用原理
自動化技術的基礎是控制理論,在這過程中有機地將生產過程和人工改進作用結合,使機械設計過程得以實現自動化。進一步說,自動化技術有以下幾個方面的特征和原則:首先努力創(chuàng)新??萍妓绞遣粩喟l(fā)展的,那么傳統(tǒng)設計方法必定會凸現一些弊端,比如無法滿足結構復雜的過程、誤差率大、工作量不足等。在當今變革下,規(guī)?;⒅悄芑?、自動化已經成為整個設計新領域的新要求,只有不斷改革創(chuàng)新,使設計水平得到提高,才能滿足日益增長的機械設計要求,在面臨新挑戰(zhàn)時從容不迫;其次借鑒各科技領域等先進成果。此門技術與多領域、多學科交叉、相互融合,想要獲得新的科技成就,必須具有高度的前瞻性,積極地融入最新相關理念,積極引入一些新科技例如電子學、計算機仿真技術、機械力學電子學等學;最后注重管理水平提高等。
如今的機械設計與傳統(tǒng)的機械設計相比,對我們的管理水平要求更高。曾經等管理經驗有很多不再適用于當前設計的要求,這就對研發(fā)人員自身管理水平提出了新的挑戰(zhàn),使得廣大管理人員不得不將現代化管理模式手段與機械設計本身結合。并且技術人員也要不斷提升自身技術素養(yǎng)和專業(yè)技能,只有與技術發(fā)展大浪潮保持一致,才能不被市場無情淘汰。
隨著機械設計及其自動化在一些行業(yè)中的運用,其本身與現代技術、傳統(tǒng)機電設備結合,自身加以優(yōu)化提高,不斷滿足其智能化和自動化的基本技能要求。在實際運用中,微結合了機械技術與電子技術,并且在機電相關行業(yè)加入了產品設計、質量檢測、制造、開發(fā)等工作,也可以加快微型機電系統(tǒng)、加工中心、機器人等方向的發(fā)展速度。隨著機械設計制造及其自動化行業(yè)的飛快發(fā)展,加上它全面的功能,已經成為了機械各行業(yè)中的基礎技術學科,在微電子工業(yè)和計算機工業(yè)已經被廣泛應用[2]。控制系統(tǒng)對機械設備具有精密化的管理,在航空航天、高端武器裝備的研制開發(fā)中都有著不可替代的技術力量。當前方方面面對機械設備的要求越來越嚴格,機械自動化設備有著自己更加精密化、科學化、多功能化等發(fā)展動力。
3 機械自動化設計的發(fā)展方形分析
第一,區(qū)域互聯網程度提高。自動化設備具有良好的信息控制和自動化處理能力,數控機床是實施操作的介質。如果一些機械工程較大,工作過程不是十分復雜的情況下,很難控制產品的生產品質;如今網絡技術不斷向前,手機也可以成為機床聯網操控的新手段。系統(tǒng)建模后,自成網絡系統(tǒng)得以實施,這時候就具備了各機械設備通過信息傳導的好機會,可以建立區(qū)域網絡化的管理控制系統(tǒng),并利用控制中心進行細節(jié)控制;當然,區(qū)域網絡系統(tǒng)應該具有合理分配好各機床應該負責的工作范圍的能力,對于不同的情況,可以合力開展,并且同時保證效率;重要的是,要防止電路故障發(fā)生引起的工作癱瘓,在區(qū)域網絡管理模式下應引起我們的足夠重視。
第二,大型機械的小型化趨勢。隨著計算機小型化發(fā)展,越來越多的信息自動化設備也逐漸進入小型化發(fā)展趨勢的浪潮中,而在社生產工有著重要地位的機械自動化設備也緊隨時展潮流,積極地進行著小型化微型化發(fā)展方向發(fā)展,國外已經研發(fā)出的微型全新自動化系統(tǒng),它們的目標甚至是微米、納米級。微型自動化產品的特點有操作靈活、體積小、耗能少等,但是如何同時具備傳統(tǒng)機械設備的主體功能確是一個存在的難題,如何進行精密度的機械過程同樣是個棘手問題。有意義的研究是如何能減少企業(yè)中的占地,能提高機械自動化設備的數量,但微機械自動化的加工產品有限制,只能應用于采用超精密科技的設備。
第三,機械設計的環(huán)保理念提升。如今國人乃至世界越來越重視環(huán)境保護,機械工業(yè)可以追求工作效率、經濟利益,但是也該意識到保護生態(tài)環(huán)境的重要性。機械自動化系統(tǒng)電損耗高,而且會排放大量有毒有害氣體,危害自然環(huán)境以及附近居民的人身健康。因此在機械設計和自動化技術的的科技進步中,更加應該主張綠色環(huán)保。減少在工作過程中有害氣體產生是我們的社會責任,為此我們可以對機械設備功率進行限制,或者積極尋找可代替能源。
第四,數字化發(fā)展。機械設計及其自動化只是機械設計其中的一個重要有機組成部分,機電一體化還包含傳感檢測、機械、動力、電子信息處理、執(zhí)行元件這五大組成部分,為了能有更加廣闊的市場空間,朝機電一體化方向發(fā)展成為一種必然。
第五,智能化發(fā)展。智能化是自動化技術的一種體現。何為智能化,是以控制理論為指導,加以心理學、模糊數學、人工智能、計算機科學、和運籌學等新措施、新思想,模擬人類的思想,讓過程具有推理、自主決策、邏輯判斷的能力,向更高的控制目標發(fā)起進攻。大大降低工作強度及錯誤率,智能化的實現使人類擺脫人力腦力勞動成為可能。
第六,模塊化發(fā)展。復雜和多樣是機械設計的特點,在整個機械設計及自動化方面發(fā)揮著重要作用的還有模塊化。模塊化標準的要求下,實現在設計過程中多零件組分同時適用于同一模塊成為現實。不僅可以大大降低設計成本,而且可以縮短機械設計的時間,使后期零配件的更換維護更加便捷。設計的模塊化規(guī)范,使機械制造企業(yè)的?;a可以在短時間內完成,提高經濟效益。機械設計制造及其自動化產業(yè)前景廣闊,還可以通過培養(yǎng)高素質高技能人才推進行業(yè)整體進步,需要相關技術人員努力學習,進行經驗技術的高度提煉總結。機械設計制造及其自動化課程,已經納入國家高等教育的體系很多年,在許多學校都已經開設這門課程,這顯示出社會對此方面的人才量的大需求,因此來說學習相關知識的學生,就業(yè)前景可以說很廣闊。在我國很多地區(qū),這個產業(yè)具有很高的競爭性,高素質人才一代代更替、創(chuàng)新[3]。機械制造產業(yè)還廣泛應用于航空航天、兵器、汽車等領域的發(fā)展中,如果想要獲得更加長久的發(fā)展,并且想要一直存在這廣泛的空間,立足于運行管理、設計制造、科研開發(fā)等方面的話,都需要機械制造產業(yè)自身的不斷提高與創(chuàng)新。目前我國經濟發(fā)展進入高速路,將機械設計制造及其自動化作為制造強國的手段之一,給予研發(fā)生產等方面的大力度支持,足以見得行業(yè)本身的重要地位。
綜上所述,機械設計制造及其自動化必須把握好自己的發(fā)展方向,應該去遵循社會變革對機械制造行業(yè)提出的新標準。機械設計及其自動化技術擁有巨大的發(fā)展前景,該技術一直在迎合現代工業(yè)及生產的需求,但是工業(yè)產業(yè)飛速發(fā)展下,現有的機械設計與自動化技術能力和管理水平暴露出很多不足,面對自動化的大蛋糕,科研人員要提升自身素質,努力攻堅克難,爭取努力提高國家的科研技術水平,使我國科研發(fā)展邁向一個新的臺階,用不斷探索與創(chuàng)新的精神影響整個行業(yè),兢兢業(yè)業(yè)使行業(yè)健康迅速發(fā)展。
參考文獻:
[1]周德x.機械設計及其自動化發(fā)展方向的思考[J].民營科技,2015(10):9.
[2]楊近松.機械設計及其自動化發(fā)展方向的思考[J].山東工業(yè)技術,2015(21):288.
關鍵詞:設計制造 自動化 產品 發(fā)展 方向
中圖分類號:TH122 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0745(2013)06-0104-01
1機械自動化的概述
自動化是指機器或裝置在無人干預的情況下按預定的程序或指令自動進行操作或控制的過程,而機械自動化就是機器或者裝置通過機械方式來實現自動化控制的過程。機械自動化是最早出現的自動控制系統(tǒng),是自動化的一個分支。機械自動化的實現將機械生產 引領向了一個新的領域,通過自動控制系統(tǒng),真正達到了大工業(yè)生產及減少勞動強度,提高了勞動效率,令整個世界的生產水平邁上了一個新的臺階,并由此延伸出了電氣自動化。機械制造自動化專業(yè)就業(yè)前景:主要到工業(yè)生產第一線從事機械制造領域內的設計制造、科技開發(fā)、應用研究、運行管理和經營銷售等方面的工作。由于機械行業(yè)的重要性和龐大規(guī)模,需要一支龐大的專業(yè)人才隊伍。今后一段時間內,機械類人才仍會有較大需求。具有開發(fā)能力的數控人才將成為各企業(yè)爭奪的目標,機械設計制造與加工專業(yè)人才近年供需比也很高。從機械行業(yè)發(fā)展來看,印刷機械、數控機床、發(fā)電設備、工程機械等重頭產品前景仍看好。除了這些傳統(tǒng)工業(yè)領域,該行業(yè)將進一步向機光電一體化發(fā)展,向光加工、環(huán)保這樣的新興領域拓展。
2機械設計制造及自動化的符合設計原則
2.1 滿足對機器的功能要求
機械自動化系統(tǒng)的設計和制造必須要滿足人們的需要,至少要具備一個核心功能,將信息和能量進行必要的轉換之后變成人們所需要的信息和能量。機械自動化系統(tǒng)將產品和技術融為一體,從設計、制造到功能,形成完整的機械自動化系統(tǒng)。
2.2 利用先進技術
各種先進技術是機械設計制造及自動化的基礎和重要保證,無論是產品還是系統(tǒng),其所具備的功能依然要以技術為主,這樣才能充分展現現代機械的智能化和人性化。
2.2.1 各種加工設備
通過加工和處理過程改變有的形態(tài),增加輸出物質或產品的功能,如機床、各種加工設備等現代機械。
2.2.2 能量轉換機械
動力機主要是以能量的轉換為主,如電動機、水輪機、內燃機等各種能量轉換機械。
2.2.3 信息處理機械
將輸入信息經過處理后輸出所需信息,常見的信息處理機械主要有計算機、傳真機等各種辦公用設備。以信息處理為主的機械稱為信息機,用來傳遞人們所需的直觀信息,如圖像、文字等。
2.2.4 其他功能的機械
只有充分了解機械自動化的主要功能,才能設計出不同的產品,培養(yǎng)創(chuàng)新思維。不同用途的機械具備不同的運動方式,這充分說明了機械自動化的發(fā)展空間很大,根據人們的創(chuàng)新和設計,未來的機械自動化內容會更加豐滿完善。而這一切依然需要強大的技術做支撐,并做出合理的設計和科學的規(guī)劃。
3機械自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢
機械自動化技術具備強大的功能和廣闊的發(fā)展空間,顛覆了傳統(tǒng)機電產品的地位,這種優(yōu)勢還將繼續(xù)保持下去,為企業(yè)和社會帶來巨大的經濟效益。
3.1改善生產的勞動條件
機械自動化技術使工業(yè)自動化程度增高,不但改善了勞動條件,還改善了勞動強度,優(yōu)化了員工的配置,提高了生產效率。
3.2使用安全性提高
機械自動化產品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中,遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時,能自動采取保護措施,避免和減少人身與設備事故,顯著提高設備的使用安全性,機械自動化產品由于采用電子元器件,減少了機械產品中的可動構件和磨損部件,從而使其具有較高的靈敏度和可靠性。故障率降低,壽命得到了延長。
3.3具有復合功能,適用面廣
機械自動化產品跳出機電產品單技術、單功能限制,具有復合技術和復合功能,使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機械自動化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節(jié)、自動保護和智能化等多種功能,能應用于不同的場合和不同領域,滿足用戶需求,應變能力較強。
3.4節(jié)約能源,減少耗材
節(jié)約一次和二次能源是國家的戰(zhàn)略目標,也是用戶十分關心的問題,機械自動化產品通過采用低能耗驅動機構,最佳的調節(jié)控制,以提高設備的能源利用率,可達到明顯的節(jié)能效果。同時,由于多種學科的交叉融合,機械自動化系統(tǒng)的許多功能一方面從機械系統(tǒng)轉移到微電子、計算機系統(tǒng),另一方面從硬件系統(tǒng)轉移到軟件系統(tǒng),從而使得機械自動化產品系統(tǒng)朝著輕小型方向發(fā)展,減少了材料消耗。
4機械設計制造及其自動化發(fā)展方向
從上世紀二十年代到現狀,機械自動化發(fā)展已經有了近百年,推動了相關行業(yè)的發(fā)展,也提高了機械行業(yè)對相關行業(yè)的適應性,并且隨著計算機的使用,機械自動化有了飛速的發(fā)展,但是,中國還處于初級階段,我國產業(yè)層次相對較低,分布不均勻,并且很大的程度上還是采用手工代替機械自動化,不能發(fā)展到一個很好的高度。我國企業(yè)與國外企業(yè)在自動化裝備上、數量上、質量上也存在著一定的差距。對于我們的機械自動化,不能單靠個人,單個企業(yè),這是一個長遠發(fā)展、不斷創(chuàng)新的過程,來實現最終的目標。并且對于機械自動化方面,工藝也占有一個很大的比重,中國作為制造大國,工藝的選擇上還與發(fā)達國家有一定的差距,對于精密加工,納米加工,激光加工等新型加工方法,普及還不是很高。所以一定程度上影響了我國機械自動化的發(fā)展。
4.1 機電一體化
機電一體化是機械自動化進一步發(fā)展,機電一體化技術是機械技術、電工電子技術、微電子技術等多種技術的交叉所形成的一門綜合技術,現代化機械設備離不開機電一體化技術。
4.2 智能化
智能化是機械自動化產品的重要標志,也是機械自動化技術發(fā)展的必然趨勢。把冷冰冰的機器變得智能化,運用各種學科,如計算機科學、心理學等,使其具備類似人的智能來處理問題。
4.3 網絡化
網絡技術給人們的生活和生產帶來了日新月異的變化,如今,許多機械自動化產品利用網絡技術提高自身競爭優(yōu)勢,因此機械自動化產品朝著網絡化方向發(fā)展亦是一種必然。
綜上所述,機械設計制造及其自動化的發(fā)展前景是十分廣闊的,設計人員應通過不斷的研究和學習,創(chuàng)造出更加卓越的新型產品,造福整個社會。
參考文獻:
[1]蘇秦,王刊良,孫靜春.敏捷制造環(huán)境下的產品模塊化[J]. 組合機床與自動化加工技術. 2001(04).