試論自動化技術在機械設計制造中的應用

趙一凡

摘 要：我國的經濟社會不斷發展，科學技術水平也在不斷提升。隨著網絡信息技術的飛速發展，自動化技術應運而生，并實現了和機械制造行業的密切結合。將自動化技術應用在機械設計制造中，可以優化機械設計，提高制造水平，因此應該擴大自動化技術的應用范圍。本文具體探討了自動化技術在機械設計制造中的應用。

關鍵詞：自動化技術；機械設計制造；應用

進入新世紀以來，我國的社會主義市場經濟持續繁榮，機械制造行業迎來了前所未有的發展機遇和挑戰。在機械制造行業中，機械設計和制造是重點，將自動化技術應用在機械設計和制造中，可以提高生產經營效率，促進行業的可持續發展。為了充分發揮現代化技術的價值，促進自動化技術和機械設計制造的融合勢在必行。

1 機械自動化技術的簡要介紹

1.1 具體內涵

機械自動化技術，是指和人工操作相對的信息化操作技術。這種技術以網絡信息技術作為基礎，可以對數據信息集中處理，發送控制指令，完成具體操作。與人工操作方式相比，自動化技術受外界的干擾更小，而且精確度更高，任務完成效果更好。我國的經濟社會不斷發展，網絡信息技術不斷普及，自動化技術的應用范圍也越來越廣泛。將自動化技術應用在機械設計制造中，具有以下幾種應用優勢：第一，自動化技術可以優化機械制造行業的人力物力資源配置，節省生產成本，收獲更多的經濟效益[1]。第二，自動化技術可以提高機械制造行業的生產經營效益，實現機械制造行業的可持續發展。

1.2 組成要素

我國的網絡信息技術正處在發展階段，自動化技術以網絡信息技術為基礎，因此也處在發展初期。由于自動化技術正處在研發階段，機械制造行業在應用該技術的過程中，必須對其組成要素進行分析。一般來說，自動化技術包括以下幾個重要結構組織：第一是自動化程序結構，自動化技術是網絡信息技術的一種表現形式，因此需要在程序結構中儲存大量的數據信息。第二是自動化傳感結構，自動化系統需要通過傳感器收取電信號，并對電信號進行解碼，轉換成信息。第三是自動化控制結構，自動化控制結構是制定動作指令的主體，執行部門要接收自動化控制結構傳遞的信息。第四是自動化作用結構，自動化作用結構可以實現對機械設計制造的全自動操作。第五是自動化制定結構，自動化制定結構可以根據外界環境的不同，采用不同的設計制造方案[2]。

1.3 重要作用

首先，將自動化技術應用在機械設計制造中，可以促進產業升級。我國市場經濟蓬勃發展，各行各業正朝著產業結構優化調整的方向邁進。在傳統的經濟體制模式下，機械制造行業為勞動力指向型產業，對勞動力資源需求較大，在很大程度上增加了行業負擔，削弱了行業的綜合競爭力。隨著經濟體制的變革，機械制造行業引進了先進的自動化技術，朝著技術指向型產業結構模式發展。因此從這個角度來看，自動化技術可以促進機械設計制造行業的結構調整和產業升級。

其次，將自動化技術應用在機械設計制造中，可以促進行業現代化。自動化技術和傳統的機械設計制造技術有很大的差異性，傳統的人工設計制造方法被取締，機械設計制造行業的人工成本大大降低。自動化技術是現代技術的代表，將自動化技術應用在機械制造行業的設計環節、加工環節、裝配環節、運輸環節等等，可以促進行業的現代化。

2 自動化技術在機械設計制造中的應用

2.1 信息自動化

首先，將自動化技術應用在機械設計制造中，可以實現信息自動化。上文已述，自動化技術以網絡信息技術為基礎，因此在應用的過程中，可以實現信息數據的自動化管理[3]。具體來說，信息自動化的實現過程如圖1所示。根據圖1可以看出，將自動化技術應用在機械設計制造領域，需要建立一個骨干網絡，實現數據的一級交換。在骨干網絡中包含幾個主要環節：第一是骨干網絡的輔助設計，第二是對機械設計制造數據庫的系統構建，第三是對機械設計制造的工藝參數記錄。實現上述3種數據的集成，可以初步架構起骨干網絡。就輔助設計來看，輔助設計信息包括機械產品的設計信息、機械模型的建構、機械設計創意的匯總等等。就數據庫來看，數據庫信息包括機械產品的尺寸、規模、性能等等。就工藝參數記錄來看，工藝參數記錄信息包括機械的工藝流程、工藝成本、工藝手段等等。在骨干網絡架構完畢之后，技術人員需要通過以太網交換機，實現總服務器和子服務器的相互連通，把數據信息發送給機械設計部門、加工部門、運輸部門等等。

2.2 集成化

其次，將自動化技術應用在機械設計制造中，可以實現集成化。在機械設計制造行業中，集成化技術非常重要。集成化技術可以將不同信息進行整合，實現現代化技術的共同作用。就當前我國的機械設計制造行業來看，計算機技術、自動化技術已經得到了廣泛的應用，但這些技術都和集成化技術密切相關。從理論上來看，如果沒有集成化技術，自動化技術的應用將成為無本之末[4]。當然，自動化技術對集成化技術起著重要的反作用，將這一技術應用在機械設計制造中，可以突出集成化技術的實用價值。集成化技術的應用如圖2所示，從圖2中可以看出，機械設計制造行業可以依靠自動化技術，構建自動服務器系統，對外來信號進行集中處理。在倒換器的作用下，數字信號可以轉換成信息指令，提高機械設計與制造的工作效率。

2.3 智能化

再次，將自動化技術應用在機械設計制造中，可以實現智能化。自動化技術的一個最突出特點就是其智能性，近幾年來，我國的科學技術水平不斷提升，智能化技術的應用范圍越來越廣泛。智能化技術是現代技術的代表，將其應用在機械設計制造中，可以實現人工智能和機械制造的密切結合。從某個角度來看，機械智能具有無與倫比的優勢，但是人的智力活動同樣難以取代。智能化技術的應用提升了機械設計制造的智能水平，也增強了機械設計制造管理的柔性，可以及時解決突發狀態下的各種問題[5]。具體來說，智能化技術的實現過程如圖3所示。從圖3中可以看出，機械制造行業在應用智能化技術之前，要形成廣域網絡，把機械產品的采購信息、加工信息、運輸信息、質檢信息等等記錄在讀寫器之中，并由中心服務器實現數據轉換。機械設計與制造的相關部門通過智能數據庫，可以了解機械產品的日產量、庫存狀況、物流狀態、服務信息等等。這樣可以促進部門之間的分工協調，提高機械設計與制造的效率。

2.4 虛擬化

此外，將自動化技術應用在機械設計制造中，可以實現虛擬化。虛擬化技術在機械設計與制造中同樣必不可少，而且這一技術具有良好的應用效果。機械制造行業在應用虛擬化技術之后，可以構建3D立體模型，對機械產品進行仿真處理，通過虛擬設計制造可以確定實際的生產流程，提高產品設計制造的水平。在未應用虛擬技術之前，很多機械設計制造企業會在實際制造過程中出現技術問題，但是在應用虛擬技術之后，機械設計制造的精確度大大提升，企業承擔的損失相應減小。機械設計與制造的虛擬化實現過程如圖4所示。在圖4中可以看出，技術人員需要應用3D虛擬技術，根據產品類型建立仿真模型，然后在調整仿真模型的參數，達到優化設計的目的。在模型設計完畢之后，技術人員可以將設計方法遷移到設計制造實踐之中，避免出現重大失誤問題。

2.5 數控應用

另外，將自動化技術應用在機械設計制造中，可以實現數控應用。對于自動化技術來看，數控技術必不可少。數控技術以數據信息作為主體，與傳統的人工控制模式相比，數控技術具有明顯的應用價值[6]。數控技術以互聯網技術作為基礎，可以實現對機械設計制造的自動化控制，突出自動化技術的有效性。值得注意的是，數控技術對操作人員的業務素質要求較高，因此機械設計制造行業應該加大數控人才建設。

2.6 檢測自動化

最后，將自動化技術應用在機械設計制造中，可以實現檢測自動化。所謂的檢測自動化，就是應用自動檢測技術。自動檢測技術是自動化技術的重要內容之一，以檢測器作為物質基礎。在應用自動檢測技術的過程中，需要對檢測器的數據進行分析，并把分析結果傳遞給決策部門。一般來說，機械設計和制造行業的自動檢測技術都會配備傳感器、數據處理器、信號轉換器，為了提高數據檢測的效率，也可以配備先進的信息處理系統。

3 未來自動化技術在機械設計制造中的應用方向

3.1 更加注重綠色環保

首先，未來自動化技術在機械設計制造中，將更加注重綠色環保。我國的經濟社會不斷發展，對環境和資源造成了巨大的壓力。為了促進經濟和社會的協調發展，我國提出了可持續發展的理念，制定了保護環境和節約資源的國策。隨著可持續發展的不斷推進，未來的自動化技術將更加注重綠色環保，在機械設計和制造中加強對生態環境的保護。

3.2 朝著微型化發展

其次，未來自動化技術在機械設計制造中，將朝著微型化發展。對工業革命成果進行分析，從原來的電動機、發電機、到如今的計算機，可以看出技術成果正在朝著微型化的方向發展。網絡信息技術的不斷發展和“微時代”的到來，也預示了機械設計制造的未來發展趨勢。機械設計制造的傳統設備體積較大，不僅占用了大面積的土地資源，更加大了維護保養的成本。隨著技術的不斷更新，自動化技術必然會朝著微型化的發展[7]。

3.3 朝著柔性化發展

再次，未來自動化技術在機械設計制造中，將朝著柔性化發展。在新的市場經濟體制之下，行業內部的競爭日益激烈，為了提升企業的綜合競爭力，柔性管理應運而生，柔性理念得到了社會的關注。將柔性理念應用在機械設計與制造中，可以提高生產環節的應變能力，和外部市場環境相適應，因此未來自動化技術將朝著柔性化的方向發展。企業在機械設計制造中應用自動化技術，可以提升整體實力。

4 結語

綜上所述，我國的社會主義市場經濟持續繁榮，機械設計制造行業的競爭日趨激烈，為了在市場競爭中保持有利地位，機械設計制造企業必須擴大自動化技術的應用范圍。

參考文獻

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[3]李爽，劉軒宇，李竺鴻.試論自動化技術在機械制造中的應用[J].通訊世界，2016，（23）：300-302.

[4]盧正清，邱玲.自動化技術在機械設計制造中的應用研究[J].山東工業技術，2017，（1）：257-258.

[5]殷海鋒，王雪勝.計算機技術在機械設計制造和自動化中的應用[J].科技創新導報，2016，（4）：4-5.

[6]王曉雨.試論檢測自動化技術在機械制造系統中的應用[J].河南科技，2014，（1）：120.

[7]董廣宇.芻議自動化技術在機械設計制造中的應用[J].電子技術與軟件工程，2015，（17）：150.

（作者單位：太原理工大學）