淺談機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)用研究

李堅(jiān)

摘要：自從改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展，在科學(xué)技術(shù)越來越被人們看重的時(shí)代，我國機(jī)械制造業(yè)的前景可以說是非常光明的。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程中，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)越來越多地被利用，內(nèi)容逐步豐富，并集合多種技術(shù)進(jìn)行實(shí)施整合，使其本身安全性能高、耗能低、功能種類多樣。筆者從機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的基礎(chǔ)理論入手，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用及其未來發(fā)展趨勢(shì)展開簡要的分析研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造；自動(dòng)化；應(yīng)用發(fā)展；研究

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化理論

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)是有著自身體系的一門新型學(xué)科，隨著生產(chǎn)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，還將不斷充實(shí)新的內(nèi)容。但其最根本的特點(diǎn)可以總結(jié)為：機(jī)械自動(dòng)化制造是從系統(tǒng)根本理論入手，綜合應(yīng)用多種群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能，優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，在功能強(qiáng)、質(zhì)量好、可靠性及耗能低的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)功能價(jià)值，使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的實(shí)際應(yīng)用

2.1 集成化的實(shí)際應(yīng)用

伴隨著現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)、微電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的不斷廣泛應(yīng)用，逐漸衍生出了很多新興的技術(shù)，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、數(shù)控加工技術(shù)、制造與測(cè)試技術(shù)、信息管理系統(tǒng)技術(shù)及柔性制造系統(tǒng)技術(shù)等。目前為了實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)集成化制造系統(tǒng)的構(gòu)造，比較簡單可行的辦法就是對(duì)各類新興的技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)化的集成。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的集成化應(yīng)用，主要通過借用系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)理論依據(jù)，信息管理系統(tǒng)技術(shù)對(duì)企業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的總體優(yōu)化，通過一系列方式增進(jìn)自動(dòng)化，在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫和信息網(wǎng)絡(luò)的共同作用下，將機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)的主要生產(chǎn)要素和經(jīng)營管理活動(dòng)集合成一個(gè)相互聯(lián)系的整體，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造過程中以人為主體的集成化生產(chǎn)。自動(dòng)化及相關(guān)聯(lián)技術(shù)的集成化應(yīng)用有許多突出的優(yōu)勢(shì)，其中將該方法應(yīng)用到提升產(chǎn)品的質(zhì)量，使新研發(fā)產(chǎn)品的成本下降，生態(tài)環(huán)境保護(hù)這3個(gè)方面都具有特別重大的現(xiàn)實(shí)意義。

2.2 智能機(jī)械制造應(yīng)用

智能機(jī)械制造技術(shù)是一門綜合性的學(xué)科技術(shù)，是由機(jī)械制造、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程與人工智能之間的相互滲透而形成的，是智能機(jī)器與專家結(jié)合而成的人機(jī)一體化智能體系，而該智能體系在機(jī)械制造過程當(dāng)中可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的智能活動(dòng)。淺顯來講，智能機(jī)械制造就是將機(jī)械制造技術(shù)與人工智能體系進(jìn)行有效的結(jié)合，將人工智能完美融入到機(jī)械制造體系的過程中，通過模擬專家自身大腦智慧的活動(dòng)，代替專家在機(jī)械制造情況中應(yīng)當(dāng)完成的活動(dòng)甚至超出專家能力之外的，也由智能機(jī)械技術(shù)來完成。在智能機(jī)械制造中，系統(tǒng)具有專家的功能，自動(dòng)監(jiān)視運(yùn)行狀況，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)與預(yù)測(cè)錯(cuò)誤的產(chǎn)生，明確自身需要改進(jìn)和預(yù)防的功能。此外，智能機(jī)械制造系統(tǒng)還具有應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的功能，如自動(dòng)調(diào)整自身的參數(shù)，適應(yīng)外部環(huán)境需求，使運(yùn)行始終保持在最佳狀態(tài)。

2.3 柔性自動(dòng)化的實(shí)際應(yīng)用

伴隨著現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)的迅速發(fā)展，機(jī)械實(shí)際使用者對(duì)客戶需求的適應(yīng)能力與企業(yè)的應(yīng)變能力提出了更高水準(zhǔn)的要求，這就要求企業(yè)必須關(guān)注市場(chǎng)的需求情況、產(chǎn)品的供需情況，政府政策和技術(shù)更新等前提的轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制造生產(chǎn)線上的產(chǎn)品種類、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)行合理的規(guī)劃，此時(shí)就必須使用柔性自動(dòng)化技術(shù)。柔性自動(dòng)化體系是在保證生產(chǎn)的前提下，通過人機(jī)操作界面的優(yōu)化與自動(dòng)化的合理追求建立起相比而言較完善的信息管理體系，進(jìn)而使計(jì)算機(jī)管理產(chǎn)生最大的效益。在柔性自動(dòng)化體系的實(shí)際應(yīng)用中，普通設(shè)備與自動(dòng)化設(shè)備可能同時(shí)進(jìn)行使用，而且在機(jī)械加工制造的某一個(gè)環(huán)節(jié)是可以人為參與干涉的，這樣就有效加強(qiáng)了機(jī)械制造對(duì)外界人為因素突變的應(yīng)變能力，使制造出的機(jī)械產(chǎn)品更加滿足市場(chǎng)的需求。此外，柔性自動(dòng)化系統(tǒng)另外一個(gè)特別主要的功能，就是可以實(shí)現(xiàn)與制造體系的有效銜接，加強(qiáng)機(jī)械制造、生產(chǎn)與設(shè)置之間的聯(lián)系，使機(jī)械制造的自動(dòng)化水平大大地進(jìn)步。

2.4 虛擬化的實(shí)際應(yīng)用

機(jī)械虛擬研發(fā)技術(shù)是以仿真技術(shù)和系統(tǒng)建立模型為基礎(chǔ)，由計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、當(dāng)代機(jī)器制造工藝、統(tǒng)共工程學(xué)、人工智能及多媒體信息技術(shù)等多種技術(shù)組成的多學(xué)科技術(shù)。機(jī)械虛擬制造是利用信息技術(shù)、仿真計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)機(jī)械制造活動(dòng)過程進(jìn)行仿真，從而發(fā)現(xiàn)和處理機(jī)械制造過程中可能出現(xiàn)的難題，進(jìn)一步達(dá)到機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)制造的目的。熟練應(yīng)用機(jī)械虛擬研發(fā)技術(shù)，不但能降低制造成本、縮短機(jī)械產(chǎn)品的研究周期，還可以適當(dāng)加強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的未來發(fā)展方向

我國的自動(dòng)化水平相對(duì)較低，在實(shí)際應(yīng)用中也存在著一定的問題，這就要求相關(guān)人員努力尋求更快捷的發(fā)展道路，但絕不可以對(duì)國外的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行盲目照搬使用，而要根據(jù)實(shí)際情況制訂長期的發(fā)展規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)從簡到繁，從欠缺到完善，從低到高的逐步發(fā)展過程。對(duì)于機(jī)械制造企業(yè)而言，要以國家經(jīng)濟(jì)利益為前提，企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展路徑為指引，人民生活水平的發(fā)展需要為導(dǎo)向，堅(jiān)持實(shí)事求是的生產(chǎn)準(zhǔn)則，確保機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的可持續(xù)性，更好地將機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用于各行各業(yè)的生產(chǎn)與實(shí)踐中。

4 結(jié)論

機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，很大層面上決定了人們的生產(chǎn)生活水平以及國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況。現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化在設(shè)計(jì)和制造上具有多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的特點(diǎn)，所以機(jī)械的設(shè)計(jì)與制造必須圍繞著機(jī)械自動(dòng)化來發(fā)展。隨著自動(dòng)化技術(shù)的飛速成長，自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中的應(yīng)用會(huì)越來越廣，這種現(xiàn)象也會(huì)促進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。因此，我們應(yīng)努力參考國外先進(jìn)技術(shù)，在積極引進(jìn)他人技術(shù)成果的同時(shí)，勇于開拓，科技創(chuàng)新，樹立可持續(xù)的高標(biāo)準(zhǔn)的理念，促使我國機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)水平向著更高、更好的方向發(fā)展。