引　言

自動化技術(shù)是本世紀以來發(fā)展極迅速和影響極大的科學(xué)技術(shù)之一�，F(xiàn)代自動化技術(shù)是一種完全新型的生產(chǎn)力，是直接創(chuàng)造社會財富的主要手段之一，對人類的生產(chǎn)活動和物質(zhì)文明起著極大的推動作用。因此，自動化技術(shù)受到世界各國的廣泛重視和越來越多的應(yīng)用。

機械自動化，主要指在機械制造業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù)，實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn)，實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程，加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，是機械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術(shù)水準，不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經(jīng)濟各部門的技術(shù)進步有很大的直接影響。因此，發(fā)展我國的機械制造業(yè)自動化技術(shù)，符合我國社會主義的基本原則，符合我國現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展規(guī)律。

如何發(fā)展我國的機械自動化技術(shù)，這里有個技術(shù)政策問題，應(yīng)實事求是，一切從我國的具體國情出發(fā)，做好各項基礎(chǔ)工作，走中國的機械自動化技術(shù)發(fā)展之路。

１　結(jié)合我國國情，發(fā)展現(xiàn)代機械自動化技術(shù)

國內(nèi)外的工業(yè)發(fā)展史告訴我們，實現(xiàn)機械自動化是一個由低級到高級、由簡單到復(fù)雜、由不完善到完善的發(fā)展過程。當機器的操作采用自動控制器后，生產(chǎn)方式才從機械化逐步過渡到機械控制（傳統(tǒng)）自動化、數(shù)字控制自動化、計算機控制自動化。只有建立了自動化工廠后，生產(chǎn)過程才能全盤自動化，才能使生產(chǎn)率全面提高，達到自動化的高級理想階段。

機械自動化技術(shù)從本世紀２０年代首先在機械制造冷加工大批量生產(chǎn)過程中開始發(fā)展應(yīng)用，６０年代后為適應(yīng)市場的需求和變化，為增強機械制造業(yè)對市場靈活快速反應(yīng)的能力，開始建立可變性自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，即圍繞計算機技術(shù)的柔性自動化。它是在制造系統(tǒng)不變或變化較小的情況下，機器設(shè)備或生產(chǎn)管理過程通過自動檢測、信息處理、分析判斷自動地實現(xiàn)預(yù)期的操作或某種過程，并能夠自動地從制造一種零件轉(zhuǎn)換到制造另一種不同的零件。社會實踐證明，這種定義下的制造系統(tǒng)自動化與當代大多數(shù)企業(yè)的實際不相容。當代社會還沒有在科學(xué)技術(shù)、物質(zhì)和人員方面準備好實現(xiàn)這一自動化的條件，硬要這么做只會事倍功半。這種情況對于離散生產(chǎn)方式的機械制造業(yè)也不例外，難度會更大些。

７０～８０年代國際上出現(xiàn)了開始采用計算機集成制造系統(tǒng)CIMS(Computer Integrated Manufacturing），柔性自動化生產(chǎn)模式也有這種情況。初期犆犐犕犛以信息集成為重點，以較高的自動化程度為特征，但在實現(xiàn)過程中遇到了困難。鑒于實現(xiàn)計算機集成制造系統(tǒng)的全盤自動化所需的巨額投入（一個全盤自動化工廠耗資數(shù)百億美元，柔性制造系統(tǒng)一般價格為６００～２５００萬美元），所承擔的巨大風險，加之技術(shù)上的難度與可靠性等問題，世界工業(yè)發(fā)達國家已開始“碰壁轉(zhuǎn)產(chǎn)”，轉(zhuǎn)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(yè)組織結(jié)構(gòu)和運行方式。目前，世界各國的機械自動化水準除少數(shù)工業(yè)發(fā)達國家的某些生產(chǎn)部門外，大多數(shù)還處于操作階段的自動化。我國也不例外，需要循序漸進，不斷努力，創(chuàng)造條件，向自動化的高級理想階段邁進。 實現(xiàn)我國機械自動化技術(shù)是一個長期的過程，不可能一蹴而就。當前，我國還處在社會主義初級階段，經(jīng)濟、財力、生產(chǎn)力水準、國民素質(zhì)等，與世界主要國家的差距是很大的；我國有豐富的勞動力資源，每年城鎮(zhèn)新增就業(yè)人口達兩千多萬，且今后每年的就業(yè)人數(shù)還會增加。機械自動化最大限度地提高勞動生產(chǎn)率，勞動力的過剩和分工的轉(zhuǎn)移就是一個現(xiàn)實問題。我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層次低。我國機械制造業(yè)目前有１１.４萬個企業(yè)，發(fā)展很不平衡，有大量落后于現(xiàn)代水準的產(chǎn)業(yè)，大部分企業(yè)還比較落后，手工勞動占有相當?shù)谋戎兀�我國能獨立開發(fā)現(xiàn)代機械自動化技術(shù)的企業(yè)可以說沒有；我國機械制造業(yè)企業(yè)中自動化裝備少、水準低，不僅在數(shù)量上同世界先進國家有較大差距，而且在品種上、質(zhì)量上、使用上，同世界先進水準也存在階段性差距。在我國這種國情下，要把龐大的勞動力大軍從機械制造業(yè)生產(chǎn)崗位上撤下來，投入巨額資金改造現(xiàn)有的大量落后設(shè)備和研制大量的現(xiàn)代自動化裝備及控制裝置，在科學(xué)技術(shù)水準和人員素質(zhì)不太高的情況下采用先進的技術(shù)裝備，都是不現(xiàn)實的。普遍發(fā)展應(yīng)用計算機集成制造系統(tǒng)的“全盤自動化”或“高度自動化”，我國并不具備必要的基礎(chǔ)技術(shù)、經(jīng)驗和投資能力。因此，要不要普遍發(fā)展全盤自動化或高度自動化CIMS技術(shù)，一定要慎重行事。而且全盤自動化或高度自動化的CIMS技術(shù)也并非我國機械制造業(yè)的當務(wù)之急，只能列為機械制造自動化技術(shù)的主要發(fā)展方向。當前我國機械制造業(yè)決不是追求全盤自動化或高度自動化的時候，不是大搞自動化，形成自動化熱的時候。

應(yīng)該發(fā)展工藝成熟的大批量生產(chǎn)的自動化技術(shù)。大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品品種單一，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，產(chǎn)量很大，具有連續(xù)流水作業(yè)和綜合機械化的良好條件。應(yīng)發(fā)展生產(chǎn)效率高和技術(shù)經(jīng)濟效果良好的生產(chǎn)自動線，并在自動線的基礎(chǔ)上按先進的工藝方案建立綜合自動化車間和全盤自動化工廠。組合機床自動線和專用機床自動線成本低，應(yīng)優(yōu)先發(fā)展。我國現(xiàn)階段，在產(chǎn)品數(shù)量較大的同類產(chǎn)品連續(xù)流水作業(yè)的切削加工生產(chǎn)中，自動化設(shè)備仍然是半自動機床、自動機床、組合機床及其組成的自動線、回轉(zhuǎn)體零件加工自動線等。而在大批量的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理和裝配等生產(chǎn)中，采用剛性自動化（自動單機或自動線）則是合理可行的，能取得較好的經(jīng)濟效益；對于品種稍多的成批生產(chǎn)，應(yīng)采用由快速重新調(diào)整的設(shè)備組成成組工段或流水線、可更換主軸箱組合機床自動線、短自動線和復(fù)合制造單元，實現(xiàn)成組自動化；而單件小批量生產(chǎn)，應(yīng)從推廣成組技術(shù)入手，適當發(fā)展采用數(shù)控機床或加工中心，有針對性地建立一些柔性制造單元FMC(Flexible Manufacturing Cell），可取得較好的經(jīng)濟效果。

在適用前提下的先進。我國作為一個發(fā)展中國家，考慮一切生產(chǎn)技術(shù)問題時的前提必須是適用。我國消化吸收國外柔性制造系統(tǒng)（Pseudo-FMS），是要在確保必要的生產(chǎn)柔性的前提下，優(yōu)化人機界面，不過分追求自動化，盡可能建立較為完善的信息系統(tǒng)，充分發(fā)展計算機管理的效益。系統(tǒng)中先進的自動化裝備和普通設(shè)備并存，系統(tǒng)的某些環(huán)節(jié)允許人工干預(yù)。這是一個典型的結(jié)合國情、實施適用先進方針的自動化技術(shù)解決方案。 跟蹤國外先進技術(shù)發(fā)展，結(jié)合實際地研制、推廣和發(fā)展適合我國國情的CIMS技術(shù)是必要的。我國目前應(yīng)在消化吸收、融匯貫通國際上有用的自動化技術(shù)理論的基礎(chǔ)上，努力做到從我國機械制造業(yè)的實際情況出發(fā)，發(fā)展創(chuàng)新，形成有國情特征的發(fā)展自動化技術(shù)理論和學(xué)說，進行圍繞計算機技術(shù)的柔性自動化技術(shù)開發(fā)研究，以適用為前提，急需什么就解決什么的企業(yè)應(yīng)用項目，取得實踐經(jīng)驗再推廣應(yīng)用。國外（如歐洲中等發(fā)達國家）目前發(fā)展的也是局部集成，如CAD／CAPP／CAM的集成，CAD與MIS的集成，MIS與MHS的集成等。實行效益驅(qū)動的政策，投資上有能力支持，待將來條件成熟時實現(xiàn)適合我國國情及企業(yè)特點的適度集成。 ２　結(jié)合生產(chǎn)實際，注重實用發(fā)展機械自動化技術(shù)

先進制造技術(shù)的全部真諦在于應(yīng)用。發(fā)展機械自動化技術(shù)，應(yīng)以企業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的實際需要及具體條件為導(dǎo)向。只有對合適的產(chǎn)品采用與之相適應(yīng)的自動化方式進行生產(chǎn)，才能收到良好的技術(shù)經(jīng)濟效益和社會經(jīng)濟效益。我國發(fā)展機械自動化技術(shù)，應(yīng)結(jié)合實際，注重實用，即對國民經(jīng)濟產(chǎn)生實際效益。那種盲目搞自動化、搞自動線的做法，全年生產(chǎn)任務(wù)只需１～２個月就完成的低負荷率生產(chǎn)也要搞的傾向應(yīng)當糾正，對國民經(jīng)濟不產(chǎn)生顯著促進、效率低下的要緩搞。我們要的是效益，而不單純是速度。 僅以數(shù)控機床為例，１９５８年我國開始研究數(shù)控機床NC技術(shù)。７０～８０年代初期，我國發(fā)展數(shù)控機床缺乏明確的戰(zhàn)略思想，究竟解決我國制造技術(shù)中哪些主要技術(shù)問題，似乎并不十分明確，帶有濃厚的就技術(shù)論技術(shù)色彩，偏重速度，忽視效益，造成了不少數(shù)控機床只出樣品、展品，不能提供商品，用于生產(chǎn)實際。７０年代中期研制成功的數(shù)控機床，除數(shù)控非圓插齒機、數(shù)控劈錐銑床等能提供商品用于生產(chǎn)外，相當多的數(shù)控機床未能正常提供商品，甚至有的數(shù)控機床最終還是報廢。８０年代后期乃至“八五”計劃期間，我國數(shù)控機床自動化技術(shù)發(fā)展是快速的，但卻是在曲折中前進。造成這種狀況的原因是多方面的，但主要是在發(fā)展策略上有失誤：主機攻關(guān)有背當時國內(nèi)的主要市場，沒有適應(yīng)生產(chǎn)需要發(fā)展數(shù)控機床自動化技術(shù)，結(jié)果是數(shù)控機床品種雖不少，而結(jié)構(gòu)性能重復(fù)的較多，影響了自動化數(shù)控機床的實際應(yīng)用；數(shù)控系統(tǒng)攻關(guān)進展不快，主機及配套件質(zhì)量不過關(guān)，而且隨著國產(chǎn)化率的提高，使機床的可靠性降低，質(zhì)量問題層出不窮，用戶反映“四面楚歌”。在已有的數(shù)控機床中，能正常使用、不能正常使用和不能使用的各占三分之一。而正常和穩(wěn)定運行的數(shù)控機床的利用率也很低。上述情況，無疑影響了我國機械自動化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。 又如我國的鑄造造型線品種不少，引進的多達一百幾十條，從緊實原理、PC機控制到布線方式都是先進的，可以說當今世界上幾乎所有的各類先進造型線都引進了，但能在生產(chǎn)中長期服役的生產(chǎn)線很少，相當數(shù)量的引進造型線長期閑置，沒有發(fā)揮實效。國產(chǎn)造型生產(chǎn)線因產(chǎn)品質(zhì)量差、可靠性低、實用性差，開工率一般僅在５０％～６０％。而能在生產(chǎn)中長期服役的主力生產(chǎn)線很少，像第一汽車制造廠的０１線、第二汽車制造廠的BMD線等具有全年開工業(yè)績的線更是鳳毛麟角。這種現(xiàn)象不屬偶然或局部，而是帶有普遍性。據(jù)調(diào)查，我國引進的弧焊機器人，完全正常運轉(zhuǎn)、充分發(fā)揮效益的只占１／３；另外１／３處于負荷不滿或不能完全正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)；還有１／３不能正常使用，直接影響了用戶使用更多機器人的信心。

３　發(fā)展投資少、見效快的低成本自動化技術(shù)

發(fā)展低成本自動化技術(shù)，潛力大，前景廣，投資省，見效快，提高自動化程度，可以收到事半功倍的經(jīng)濟效果，適合我國現(xiàn)階段的發(fā)展需要和國情。９０年代美國麻省理工學(xué)院提出的精節(jié)生產(chǎn)LP(Lean Production)模式，就是以最小的投入，取得最大的產(chǎn)出的具體表現(xiàn)。日本豐田公司采用適時生產(chǎn)JIT（Just In Time）、全面質(zhì)量管理TQC（Total Quallty Control）和成組技術(shù)GT（Group Technology）、彈性作業(yè)人數(shù)和尊重人性為支柱的精節(jié)生產(chǎn)方式，使自動化程度不高的工廠取得了良好的效益。芬蘭NOKOA Data機工廠的組裝車間內(nèi)擁有一條能制造２８６、３８６和４８６微機的靈活生產(chǎn)線，它并不完全由自動化設(shè)備組成，中間穿插著借助計算機指導(dǎo)的人工參與，將高新技術(shù)與原有工藝基礎(chǔ)巧妙靈活地結(jié)合在一起，從而使這種生產(chǎn)線的造價較低，同時卻具有柔性制造系統(tǒng)的性能。實際上精節(jié)生產(chǎn)本身就意味著從國情和企業(yè)實際情況出發(fā)。

借鑒國外發(fā)展機械制造業(yè)低成本自動化技術(shù)的經(jīng)驗是有益的。我國機械制造業(yè)各企業(yè)有大量的通用設(shè)備，在發(fā)展現(xiàn)代機械自動化技術(shù)時，若以原有的設(shè)備為主，合理調(diào)整機床布局，添加少量的數(shù)控設(shè)備，引入CAD／CAM技術(shù)，充分發(fā)揮計算機自動化管理的優(yōu)勢和人的創(chuàng)造性，共同構(gòu)成一個以人為中心、以信息自動化為先導(dǎo)、樹立自主的單元化生產(chǎn)系統(tǒng)，為我國機械制造業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用提供了一條投資少、見效快、效益高、符合我國國情的機械自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。

通用機床局部自動化改裝有重要意義。近期內(nèi)我國對成本低、維修方便的通用機床的需要量還是不會急劇下降的，因為有廣大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)市場，有小工廠、試驗室、大型企業(yè)的工具車間等。目前我國機械制造業(yè)的企業(yè)里有各類通用機床多達３２０多萬臺，其中有不少高性能的生產(chǎn)設(shè)備，但由于缺少必要的輔助裝置、控制裝置、實現(xiàn)自動工作循環(huán)裝置等，而使這些設(shè)備的自動化程度很低。若對某些機床增加或配置如自動上下料裝置、刀具及機床的自動工作循環(huán)系統(tǒng)等，可實現(xiàn)單機加工過程的自動化或半自動化；對于有些如多刀半自動車床、液壓仿形車床、磨床及齒輪加工機床，配置自動料倉和工件自動裝卸裝置等，就可實現(xiàn)加工過程自動化。通用機床自動化改裝，是實現(xiàn)大批量生產(chǎn)單機自動化或生產(chǎn)線自動化程度的重要途徑之一，在產(chǎn)品更新?lián)Q代頻繁的多品種中小批量生產(chǎn)中，最經(jīng)濟地提高自動化程度，也有較好的經(jīng)濟效果。

應(yīng)用微電子技術(shù)改造已有通用設(shè)備，花錢少，見效快，是加速傳統(tǒng)設(shè)備現(xiàn)代自動化改造步伐，提高企業(yè)自動化技術(shù)水準的一條捷徑。用數(shù)顯、數(shù)控裝置改造通用設(shè)備，提高單機自動化程度；用可編程序控制器改造通用機床、專用機床、組合機床及其自動設(shè)備與半自動設(shè)備組成的生產(chǎn)線，把計算機功能完備、編程靈活、適應(yīng)性強的優(yōu)點和繼電器控制簡單、抗干擾能力強、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，實現(xiàn)全生產(chǎn)線自動化作業(yè)。而用數(shù)顯、數(shù)控裝置改造的機床價格一般為全功能數(shù)控機床的１／５～１／１０，工效可比通用機床提高２～５倍。而經(jīng)濟型數(shù)控機床的特點是簡單、實用、價廉、可靠、操作維修方便，其價格一般為全功能數(shù)控系統(tǒng)機床的１／３～１／２，實用性不比全功能數(shù)控機床差多少。目前，若我國能完成３２０多萬臺各類通用機床中的８０萬臺的舊機床數(shù)控改造，將大大提高我國機械制造業(yè)的自動化水準。我們應(yīng)該發(fā)展這種投資省、見效快的自動化技術(shù)。

４　抓好基礎(chǔ)，注重配套發(fā)展機械自動化技術(shù)

現(xiàn)代自動化技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用就是在控制理論的指導(dǎo)下，對生產(chǎn)的物流和人的作用進行綜合的研究，涉及到機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制理論和計算機技術(shù)等。發(fā)展機械自動化技術(shù)，必須主要地關(guān)注電子學(xué)、電子計算機技術(shù)、零件檢測和機床裝料自動化，廣泛采用程序數(shù)控機床，以及研制高效的和可靠的自動化生產(chǎn)線、計算機應(yīng)用于生產(chǎn)的信息系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)等。發(fā)展應(yīng)用機械自動化技術(shù)，要扎扎實實地抓好自動化技術(shù)應(yīng)用項目的基礎(chǔ)工作和從實際出發(fā)的推廣應(yīng)用工作，既要發(fā)展主機，也要配套發(fā)展自動化元件及控制系統(tǒng)�？删幊炭刂破�、微處理機、各種傳感器、新型刀具、控制系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件、電子計算機等將是今后機械自動化的主要技術(shù)基礎(chǔ)。

研究生產(chǎn)大量性能優(yōu)良、自動化水準高的機電產(chǎn)品是發(fā)展應(yīng)用機械自動化技術(shù)的關(guān)鍵。自動化生產(chǎn)時，機械技術(shù)不再是單一的完成系統(tǒng)之間的聯(lián)接，在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量（重量）、體積、剛性和耐用性等方面對現(xiàn)代機械自動化技術(shù)有著重要的影響。機械技術(shù)應(yīng)利用其它高新技術(shù)來更新，實現(xiàn)與適應(yīng)現(xiàn)代機械自動化技術(shù)的發(fā)展；自動化生產(chǎn)時，機械制造系統(tǒng)的自動控制、自動檢測、伺服系統(tǒng)的操作等都少不了要應(yīng)用微電子技術(shù)和自動控制理論；自動化生產(chǎn)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(yīng)用計算機與信息處理技術(shù)。我國目前雖已能夠生產(chǎn)一些類型的數(shù)控機床，但國產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)專用芯片和交直流伺服系統(tǒng)仍不能滿足要求，攻關(guān)進展不快，還需要進口。引進的數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的國產(chǎn)化率平均只達到７０％左右。在已有的數(shù)控機床中，由于軟件開發(fā)跟不上和配件不足，真正在生產(chǎn)中發(fā)揮作用的少。因此，要組織好機械自動化技術(shù)的引進、消化、吸收和開發(fā)工作，加強機械自動化中具有共性的基礎(chǔ)技術(shù)研究、開發(fā)的基礎(chǔ)建設(shè)，以及機械制造業(yè)的生產(chǎn)工藝現(xiàn)代化、生產(chǎn)過程的基本工序自動化、輔助工序自動化等的研究。只有對企業(yè)各部門的工作進行有效的協(xié)調(diào)，方方面面配套發(fā)展，發(fā)展應(yīng)用自動化技術(shù)才有市場，現(xiàn)代自動化技術(shù)優(yōu)越性才能充分體現(xiàn)出來。

發(fā)展應(yīng)用各種機械自動化新技術(shù)，將不斷引入其他許多學(xué)科的新概念、新理論、新技術(shù)，將使機械制造業(yè)中原有的一些傳統(tǒng)制造技術(shù)、產(chǎn)品和觀念等不斷更新和發(fā)展，這就要求有大量訓(xùn)練有素的工程技術(shù)人員、工人和管理人員。隨著機械制造業(yè)由機械化向自動化發(fā)展，可以預(yù)料，機械制造業(yè)將越來越密切地依賴知識，依靠科學(xué)。這種新的制造模式對工人、技術(shù)人員和管理人員在技藝、經(jīng)驗上的要求將逐漸降低，知識上的要求將迅速提高，工人和技術(shù)人員的界限將逐漸消失，工人必須具有較高層次的知識結(jié)構(gòu)。某柴油機廠引進的一條造型自動線，全線由計算機系統(tǒng)中央控制。由于技術(shù)及管理上的原因，高度自動化的造型生產(chǎn)線廢品率上升２～３個百分點，可見，抓緊人才培養(yǎng)是當務(wù)之急的大事，機械制造業(yè)的廣大工程技術(shù)人員、工人、管理人員都需要學(xué)習和掌握各種自動化技術(shù)的新原理、新方法及其應(yīng)用。只有有了充裕的人才資源，才能大面積推廣應(yīng)用自動化技術(shù)，提高我國機械制造業(yè)的自動化水準。

綜上所述，我國機械制造業(yè)發(fā)展應(yīng)用自動化技術(shù)，不但要起點高，瞄準世界先進水準，包括國際領(lǐng)域內(nèi)已展露鋒芒的某些新技術(shù)，而且必須包括各種靈活的低成本、見效快的自動化技術(shù)，堅持提高與普及相結(jié)合的方針，我國的機械自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用才能健康地走上高速度、高質(zhì)量和高效益之路。在我國完成無人化的工廠將恐怕不是機械制造業(yè)的主要發(fā)展模式，也不是機械自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用當務(wù)之急的事。這就是中國的機械自動化技術(shù)發(fā)展之路