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论机械自动化与物联网的有机契合

学号：

（宋体五号粗体）

毕业设计（论文）

（届）

题目论机械自动化与物联网的有机契合

学生（宋体四号粗体）

函授站专业班级（宋体四号粗体）

指导教师（宋体四号粗体）专业技术职务（宋体四号粗体）

二○二年月

论机械自动化与物联网的有机契合

摘要：

在当下高速科学技术发展的历史进程下，各种信息技术的应用，为机械设计制造的自动化发展提供了强有力的支撑。

机械自动化应用领域和前景非常广阔，尤其是5G的发展以来，使得人与人之间、人与设备之间的沟通越来越高效和便捷，未来是智能化的时代，更是万物互联的时代；物联网等技术是引领传统产业向智能化迈进的桥梁，机械自动化运用人工智能等计算机技术与物联网亲密契合，是把工业制造、农业、医疗等向科技化转型的重要途径。

本文围绕智能化技术在机械工程自动化中的应用，以及通过互联网的远程控制技术和监视技术，是如何采用物联网的方式对机械制造行业进行系统监测与操控的展开探讨。

关键词：

机械自动化；结合实际；互联网技术；物联网技术；

Abstract:

Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofinformationtechnologyprovidesastrongsupportforthedevelopmentofmechanicaldesignandmanufacturingautomation.Theapplicationfieldsandprospectsofmechanicalautomationareverybroad,especiallysincethedevelopmentof5g,thecommunicationbetweenpeopleandequipmentismoreandmoreefficientandconvenient.Thefutureistheeraofintelligenceandtheeraofinterconnectionofeverything.TechnologiessuchasInternetofthingsarethebridgeleadingthetraditionalindustrytointelligence.MechanicalautomationusescomputertechnologiessuchasartificialintelligenceandInternetofthingsNetworkclosefitisanimportantwaytotransformindustrialmanufacturing,agriculture,medicalandotherindustriestoscienceandtechnology.Thispaperfocusesontheapplicationofintelligenttechnologyinmechanicalengineeringautomation,aswellastheremotecontroltechnologyandmonitoringtechnologythroughtheInternet,howtousetheInternetofthingstocarryoutsystemmonitoringandcontrolofthemechanicalmanufacturingindustry。

keyword:

Mechanicalautomation;combinedwithpractice;Internettechnology;Internetofthingstechnology;

摘要····································································Ⅰ

摘要····································································Ⅱ

目录····································································Ⅲ

一、引言·································································1

（一）自动化技术发展现状·················································1

二、机械自动化遵循的目标和原则···········································2

（一）机械设计注重品质···················································2

1．机械设计注重品质······················································2

2．以人为本开拓创新······················································2

3．科学技术驱动发展······················································3

三、互联互通紧密契合·····················································4

（一）建设智能化体系·····················································4

四、物联网化的智能工业···················································5

（一）存同求异联合发展···················································5

1．物联网起源发展························································5

2．物联网技术····························································5

3．拥抱智能发展··························································6

4．关注智能化安全························································6

五、结论·································································8

参考文献·································································9

致谢·····································································10

一、引言

物联网技术在诸多领域中被广泛的应用，起到了不可替代的作用。

为缩短我国机械制造自动化发展水与欧美发达国家的差距，追赶世界先进水平的进程；我们必须重视机械自动化的设计，加速提升机械设备的生产质量与工作效率，合理地运用人工智能技术，促进自动化和智能化朝着互联互通、物物互联的方向良性发展，全面地完善机械设计的自动化结构，改进机械设计过程弥补短板。

从而不断使我国机械设计自动化水平得到大幅度的提升，一方面增加企业计算机辅助管理系统的能力，提升数控智能化制造技术领域科技成果，继续加强将诸如：

纳米技术、激光技术、量子技术等高精度加工技术领域的研发和创新工作[1]。

一方面利用软硬件网络信息控制系统在依托AI大数据算法之下，实现降低生产一线工人的工作强度，节约人工和机械投入成本，才是我们研讨和要达到的目标。

（一）自动化技术发展现状

随着近几十年计算机高度集成化的广泛应用，合理地将机械的接口与计算机各种技术整合就显得非常关键，然而全世界达到机械自动化水平的国家，也只有屈指可数的个别工业发达国家能够具备，代表性的国家如德国和美国，其制造企业自动化应用例如汽车组装车间、农业自动化收割、畜牧业养殖等。

目前发展中国家的机械自动化进程都在潜心研究互相竞争高下。

我国的机械自动化获得一些成就，科研专家和技术人员仍在孜孜不倦不断努力创新中。

机械自动化设备，必然利用传感技术、互联网技术、人工智能等技术，为了生产效率的提升、降本增效，自动化技术仍需要在互联网、物联网等技术研发的路上不断探索前行，虽然我国的自动化技术取得了一定的成就，在一定程度上提高了我国企业的生产效率，促进技术能效的最大化，但是国内十几万家机械制造产业企业，能独立开发现代机械自动化技术的企业少之又少，因设备落后陈旧更迭慢，绝大多数企业自动化装备与水准没有达到现代化的标准[2]。

各个企业发展水平迥异，制约着机械制造业企业生产质量和品种方面的创新；所以使计算机集成制造系统CIMS在机械自动化的设备占有率持续上升有着重要的意义。

与此同时我们也看到在大力推广机械自动化带动下，的确能够显著地提高劳动生产率和提升产品的质量，但鉴于我国的劳动力资源过剩，逐年递增的新增就业人数，分工移岗、新毕业大学生就业等社会问题，就摆在我们眼前成为推进机械自动化技术循序渐进发展的突出问题。

二、机械自动化遵循的目标和原则

（一）机械设计注重品质

我国经济建设和社会发展主要依靠我们的工业制造，现代科学技术的发展之迅猛，创新之丰富，已逐渐摒弃了之前的机械设计制造工作强度大难度大、工作效率低的劣势[6]。

各行各业不断钻研和更新各自领域的自动化设计技术进程，使得机械设计制造的高效、智能、环保等多方面为我国工业产业的大繁荣增添了无限的可能。

1．机械设计注重品质

为不断满足人们生产生活的各种需求，机械设计制造之初就要将符合工业需求，品质上乘、兼具实用性、简便性的原则作为设计宗旨，以切合实际的需求研发具有人性化的设计理念，投入到符合市场需求的研发设计当中。

才能在实践中准确判断机器在运行过程中出现的问题，管理人员及时作出应对措施，有效提升机器运行的安全与效率。

机械自动化设计过程中，严苛的设计品质，是保证机械运行稳定与高效的前提[5]。

追求设计品质的水平，也是加强机械的工作效率，降低员工工作强度的根本。

2．以人为本开拓创新

机械智能化的未来主要是依靠科研专家、科技人才、工程技术人员、优秀的员工来应用和推广各种机械自动化新技术新产品。

先进的智能化技术离不开优秀人才的辛苦付出；大力培养科研专家，鼓励研发人才、企业员工多搞创新共同努力，只有提高我国机械制造业的自动化水平，培养高尖端人才，让更多智能化的人才置身研发设计之中，将机械制造业中原有制造技术和传统产品进行革新再创造，把现代各领域的科学技术融入到更新迭代和创新开发中。

将先进的智能化技术普及给机械制造业的技术工人和管理人员，尽快使他们掌握各种自动化技术的新方法，通过学习实践运用于各项智能化生产一线，才能够多创造我国自主研发的机械自动化科研成果[13]。

同时国家也要制定、完善、实行创新人才培养、激励政策，将行业科技前沿、具有国际视野的领军人才输送到各自领域，让其在各自岗位充分发挥自身的才能，以促进传统企业和新兴技术与理念有机结合，真正做到以人为本的开拓创新新局面。

3．科学技术驱动发展

计算机电子技术作为现代机械自动化的核心，运用科学的现代化技术手段驱动互联智能引领机械设计，自动化机械设计用多元化的应用技术，将微电子芯片、传感检测、信息互动、自动操控、语音操控、融入现代机械设计之中，使机器发挥出最大的效能，在作业当中进行不断地更新迭代与升级创新。

计算机电子技术涵盖有多个领域的综合性技术和多种功能，能满足日新月异的市场需求，促进社会生产的不断发展[11]。

再通过现代信息技术进行远程操控、监测信息、处理设备的安装与调试工作，提高机械臂或流水线车间作业的高精准性、获取信息的准确率、互通互联率，从而充分体现出科学技术在提高机械设计制造的自动化和智能化过程中有着不可替代的作用。

机械自动化的水平提升即能节省人力、物力，还能创造更大的经济效益，随着机械设计制造及自动化不断发展，技术也不断创新，掌控设备的控制权，利用先进的科学技术将机械设备智能化升级改造，才能够提升产品的质量满足人们的需求。

三、互联互通紧密契合

随着时代的发展，互联网时代人们原有的生产生活发生的翻天覆地的变化，更加先进的物联网时代已经来临。

物联网强调传感技术、通信技术、云计算等将各行各业与互联网产业进行广泛融合，这是现代社会发展、行业整合的必然，更是国家发展规划中至关重要的战略部署[14]。

（一）建设智能化体系

高科技的产品和网络技术应用于我们生活的每个各个方面，这就是网络信息时代，科技互联网带给人们更多的便利和服务，机械设计制造自动化从现代化网络信息服务获得源源不断的灵感和技术支持，智能化产品在服务社会也在各领域为人们的生活提供方便，从IOT智能家居就有很好地体现，我们利用网络自动化的控制机械设备，扫地机器人、电动窗帘、监控摄像头等，人不在家中就可能实现机械设备高效运行，高端科技将生活电器更贴近百姓家庭，方便人们的生活[15]。

数控机床等机械设备车间等的机电一体化，有着非常严格的设计技术要求与科学算法，对于研发人员是极大的挑战，更是现代科技的综合性技术大汇总，它汇集机械技术、互联网技术、电子信息技术、计算机技术、电工技术、甚至仿生物技术等[7]，高度融合科技的技术，可创造出更符合设计者理想的功能性产品。

而且现代机械设计制造完全采用智能的科学技术，将机械设计加以人性化、智能化，犹如赋予机械如人一样的天赋，具备的沟通能力、思考能力、执行能力，这是人类自上帝创造万物以来，又一特殊神奇的操作，我们把机械拟人化、人格化，使之能够操作高难度、重复且复杂的事情。

比如南极、深海作业甚至在月球火星上，从事一些人类无法完成的领域，均可交由智能化机械代替完成，这同样是在人类掌控下辅助机械智能共同完成各项高尖端任务。

我们有理由相信机械设计自动化科研创新与技术应用，以其大胆的求索精神奔向崭新的未来。

四、物联网化的智能工业

（一）存同求异联合发展

1．物联网起源发展

物联网发展历史从最初网络可乐贩售机开始。

到《未来之路》一书提出的“物物互联”的构想，让世界许多国家都提出了自己的物联网发展战略，温家宝总理视察无锡，提出“感知中国”战略构想，拉开中国物联网发展的帷幕。

再到我国国家领导人在无锡物联网产业研究院确定发展物联网等新兴产业的决心，使我国在国际经济竞争中永立潮头。

这些均表明中国正在抓住机遇，大力发展物联网技术的决心和使命，让我们了解到物联网才是实现科技振兴的体现更是发展的趋势。

2．物联网技术

物联网产业的多层次构成，说明了技术分类的复杂程度，网络层又由各种有线与无线节点和多种网关组织的通信网络加之互联网所共同构成，具体功能是把感知层数据接入网络以供管理层使用。

互联网及其通信与传输方式也是多种多样，我们周边各类传感器、摄像头等组成的传感器网络，不仅可以对物体的识别、感知、检测与数据进行采集，做出响应与执行的控制[8]还相当于给设备加上眼睛和触觉。

管理机械设备必然使用高性能计算机与服务器存处理大量数据，集中汇总分析并采取应对措施。

应用层面则是将物联网技术把智能化设备应用结合于实践中的过程。

我们还需要了解物联网的感知识别、网络构建、管理服务等技术及其行业综合应用，我们知道物联网产业发展的关键在于应用与软件。

物联网技术最大优点是将物与物之间进行通信交流而不涉及人为的干涉。

把人机互联转换成物与物之间信息互换，协同操作、自动操控、利用自动识别、互联与共享信息的特性，解放人类双手和大脑极大地提高了生产效率[9]。

物联网的另一核心技术是通过云端存储，利用云计算提供技术支撑，依托互联网延伸到任何物品与物品之间的信息通信服务于人的物联网络。

物联网的应用领域涵盖工业制造、公共事务管理（节能环保、交通管理等）、公众社会服务（医疗健康、家居建筑、金融保险等）、经济发展建设（能源电力、物流零售等）、智能环境（家庭、办公、工厂）领域、个人和社会领域等，具有十分广阔的市场和应用前景[4]。

理解物联网中几个关键技术原理，将便于机械设计在智能化找到切入点，一是传感器技术它是一种计算机应用中的关键技术，传感器把模拟信号转变为可处理的数字信号，交予计算机及集成芯片进行处理[10]。

另外射频识别技术，把无线射频技术与嵌入式技术进行应用于设备中，使自动识别、物品物流管理方面效率大大提高。

3．拥抱智能发展

近几年，小到智能手环，大到智能家居，无人驾驶汽车等智能物联网产品已走进千家万户，我们来看看小米品牌，其手机、家电与物联网应用最为广泛，例如智能家居，在“手机×AIoT”战略驱动下，小米智能物联网产品迅速发展，联网设备目前超2.71亿，拥有5件及以上IoT产品用户数达510万。

设备之间互联互通是用户需求，也是智慧家居和智慧生活的必然发展趋势。

语音已经成为智能物联网大脑的交互接口，用户通过智能音箱来与物联网设备进行交互，比如语音启动扫地机器人工作，通过带屏幕的音箱与智能门铃外的访客进行视频对话等。

物联网极大地拓宽了互联网接入的设备和方式，机械制造领域的智能化通过整合应用各种先进技术，与物联网切实契合起来，发展前景非常广阔。

机械技术与互联网、IT技术、物联网等进行深度结合更有利于产品设计和迭代。

比如机械设计从手工绘制到计算机CAD绘图，从二维向三维制图升级更直观地展现零部件间的不同角度体现的不同效果，这样看互联网改变传统的无处不在的，物联网更将互联网的扩展性无限放大，物联网将会给机械自动化展现出更广阔的未来。

机械自动化以人工智能和神经元网络为参考依据，通过智能化的设备代替人的脑力劳动实现生产设备方面的智能化，给传统机器增添了科学的自动化系统，实现了智能机器对整个生产线的控制，通过识别跟踪每一个设备的使用状态、闲置情况、所在位置，把获取的信息加以精确分析，根据设备使用率，制定相关的设备共享机制，从而帮助管理者分析设备的经济效益。

这些智能自动化技术极大的对生产管理过程的智能化起到非常重要的促进作用，为企业管理和产品生产的方向提供了详实的参考[3]。

4．关注智能化安全

当下憧憬物联网时代的美好前景，物联网智慧化产品带给我们便利的同时，在物联网的环境下的信息安全问题同样需要值得关注，处理不当将会导致个人重要信息的丢失或者泄露，甚至会危害国家政治和经济安全。

物联网环境下的安全机制需要通过长期的实践中逐步来完善它[16]。

智慧化物联网是愿景，更需要捍卫其绝对的安全。

加强物联网计算机网络安全管理力度，安全管理机制和措施仍需要完善，物联网通信系统运行离不开的真正安全性和稳定性，许多企业的经营管理信息安全性、物联网和远程控制技术的网络安全这些都同等重要，持续强化对机械智能化网络系统的安全管理是保障物联网未来发展的基础不容忽视。

五、结论

机械自动化通过人工智能集成各项先进技术应用于物联网行业中，将二者间的紧密结合后，可以发挥智能化最大优势，综上所述，随着信息化时代网络技术的发展日趋完善，物联网行业正在逐步渗透到各个行业当中，并且在众多领域发展进程中起到非常重要的角色；物联网智能服务通过不断给各工业企业、制造领域的智能化管理提供相应的技术支持外。

同时给予机械自动化赋予巨大的潜能空间，在技术积累的丰富经验与实践应用后，相信一定会改写未来工业领域的历史。

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致谢

我要向我的导师致以最诚挚的谢意！

感谢老师对我的悉心指导和关怀。

这篇论文的完成离不开老师的悉心指导，从论文的选题、构思到撰写和修改，无不凝结着老师的心血，感激之情难以言表！

老师严谨的治学态度、渊博的学术知识使我获益匪浅！

我还要感谢其他为本科生授课的老师们！

曾给提出建议和意见的同窗室友们，在此，祝福老师们工作顺利！