機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向分析

張英劭

對于現(xiàn)代化機械制造行業(yè)來說，想要發(fā)展的更加長久，確保可持續(xù)發(fā)展，就應(yīng)當在生產(chǎn)階段積極的運用各種高新工藝。在積極運用自動化技術(shù)過程中，不僅可以有效預(yù)防人為性錯誤的發(fā)生，為機械設(shè)備平穩(wěn)運行提供強有力的保障，更重要的是還能充分體現(xiàn)出智能化生產(chǎn)的優(yōu)勢，促使我國機械制造業(yè)得到更廣泛、深入的發(fā)展。

1 關(guān)于自動化技術(shù)的基本概念分析

在進一步展開后續(xù)內(nèi)容分析之前，我們首先應(yīng)當對自動化技術(shù)的基本概念，有一個明確的把握，只有確保自動化技術(shù)的基本概念有明確的認識，才能確保后續(xù)內(nèi)容的分析，得到根本性的了解。

自動化技術(shù)主要是一種能夠?qū)崿F(xiàn)機械制造連續(xù)生產(chǎn)的技術(shù)，將該項技術(shù)應(yīng)用到機械制造設(shè)計工作中，能夠確保機械設(shè)計制造的生產(chǎn)效率得到提升，同時還能夠降低資源的消耗成本，改善機械使用情況，這樣勢必能夠確保機械設(shè)計制造的產(chǎn)品質(zhì)量水平得到根本性的強化與提升。從另一個方面展開分析，隨著時代的不斷發(fā)展，自動化技術(shù)在機械行業(yè)中的應(yīng)用，得到了廣大施工技術(shù)人員的認可，同時伴隨著自動化技術(shù)水平的持續(xù)提升，機械制造的效率與質(zhì)量，也將會在根本上得到提升與強化。由此可見，自動化技術(shù)的基本概念，的確是有關(guān)電力部門工作人員應(yīng)當從根本上得到把握，如此才能真正優(yōu)化與加強自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用水平。

2 機械自動化技術(shù)的組成

當前，自動化技術(shù)被應(yīng)用于機械設(shè)計和制造的許多領(lǐng)域，并且在機械自動化技術(shù)的發(fā)展中需要在多個領(lǐng)域共同合作對其進行保駕護航。按照我國當前機械自動化技術(shù)系統(tǒng)的組成，主要分為五個部分：操作系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)和指令系統(tǒng)。不同系統(tǒng)之間的合作為機械設(shè)計和制造開發(fā)提供了可靠的保證。作為機械自動化技術(shù)的主要組成部分，操作系統(tǒng)可以采用定量方法對負載進行綜合分析，傳感器系統(tǒng)根據(jù)當前系統(tǒng)運行情況進行全面檢查，并綜合接收信號，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。信息處理系統(tǒng)主要是處理系統(tǒng)接收到的相關(guān)信息，根據(jù)信息的內(nèi)容形成指令，并將指令發(fā)送到系統(tǒng)的下一步，以便可以根據(jù)需要執(zhí)行任務(wù)。信息傳輸系統(tǒng)，它可以提供信息的完整表述和傳輸，以確保自動化技術(shù)的正確運行。在自動化系統(tǒng)中，各種系統(tǒng)相互協(xié)作并根據(jù)自身對應(yīng)規(guī)則準確執(zhí)行其任務(wù)，以實現(xiàn)自動化技術(shù)的要求。

3 應(yīng)用現(xiàn)狀

進入到21 世紀以來，我國機械設(shè)計制造行業(yè)的整體生產(chǎn)模式已經(jīng)有了巨大的變化，在傳統(tǒng)的機械設(shè)計領(lǐng)域，主要是以開發(fā)簡單的機械結(jié)構(gòu)為主，組織固定化的生產(chǎn)模式，利用固定的工作流程。在這一生產(chǎn)框架下，我國機械制造設(shè)計行業(yè)生產(chǎn)方式比較落后，導(dǎo)致核心競爭力匱乏，因此逐漸被淘汰，自動化技術(shù)誕生以來，其在機械設(shè)計制造領(lǐng)域的滲透提高了全行業(yè)的生產(chǎn)效率，在我國市場經(jīng)濟不斷發(fā)展的背景下，機械設(shè)計制造行業(yè)要滿足廣大消費者和市場的個性化、多樣化需求，因此我國展開了大規(guī)模的機械設(shè)計技術(shù)研究。目前總體來說，我國機械設(shè)計制造水平相比于以往已經(jīng)大大好轉(zhuǎn)，但如果和西方發(fā)達國家比較，我國機械設(shè)計制造領(lǐng)域還存在著一定的缺陷，蘊含著巨大的發(fā)展空間，以自動化技術(shù)為代表的高新科技正在逐漸朝著這一領(lǐng)域滲透，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改善和生產(chǎn)資料的控制起到重要的推動作用，自動化技術(shù)的加入能夠讓我國機械設(shè)計制造領(lǐng)域呈現(xiàn)出現(xiàn)代化與智能化特征。

4 分析機械設(shè)計制造及其自動化設(shè)計應(yīng)遵循的四大原則

4.1 操作簡易性原則

實際上，由于自動化機械設(shè)備均具備一定的可靠性及自動化程度，因此大部分自動化機械設(shè)備被運用的幾率都相對較高。而這也就意味著對操作人員來說，能否靈活操作機械設(shè)備就顯得極為重要。與傳統(tǒng)機械設(shè)計相比，現(xiàn)代自動化機械設(shè)備具備的優(yōu)勢是十分明顯的，由于其中融入了自動化技術(shù)，因此比起傳統(tǒng)機械設(shè)備來說，現(xiàn)代自動化機械設(shè)備更具靈活簡易的特性，且操作起來會感覺更輕松。此外，在設(shè)計自動化機械設(shè)備時，也要盡可能把多項功能結(jié)合在一起設(shè)計到一臺自動化機械設(shè)備中。這樣一來不僅可以使機械設(shè)備自動化水平達到更高的層次，而且還能進一步豐富自動化機械設(shè)備的功能，不斷拓寬機械設(shè)備的應(yīng)用范圍。

4.2 合理運用先進技術(shù)的原則

在機械設(shè)計制造及其自動化設(shè)計環(huán)節(jié)，我們有必要合理利用各種先進技術(shù)手段。換句話說把先進技術(shù)合理應(yīng)用到機械設(shè)計制造及其自動化的設(shè)計中，實際上也是為了確保設(shè)計出來的機械設(shè)備比傳統(tǒng)的機械設(shè)備耗能更低，運作效率更高。此外，在進行設(shè)計的時候還應(yīng)當不斷對機械設(shè)備的多個結(jié)構(gòu)展開有效優(yōu)化，使機械設(shè)備總體性能達到全面提高。

4.3 功能開發(fā)具備全面性原則

自動化技術(shù)是需要持續(xù)更新與完善的，而非一成不變。也就是說在機械制造的生產(chǎn)階段，我們要不斷融入新技術(shù)，使機械設(shè)計制造及其自動化工作得到全方位的創(chuàng)新，同時還要在功能上盡可能突顯出設(shè)計的全面性，逐漸滿足廣大人民群眾的新需求。其中技術(shù)創(chuàng)新要以實現(xiàn)新功能為基準，不斷加快自動化操作的多樣性，使操作功能得以豐富與完善。

5 自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用

5.1 計算機輔助技術(shù)的應(yīng)用

結(jié)合自動化技術(shù)在各行業(yè)中的應(yīng)用能夠看出，機械設(shè)計制造具有較強的理論性和實踐性。自動化技術(shù)與計算機技術(shù)緊密結(jié)合，能夠加速工作流程。由于我國自動化技術(shù)與計算機輔助技術(shù)發(fā)展迅速，提升了眾多領(lǐng)域以及行業(yè)的工作效率。隨著機械技術(shù)與自動化技術(shù)的發(fā)展，自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，優(yōu)勢也更加明顯。在應(yīng)用自動化技術(shù)之前，需要結(jié)合當前生產(chǎn)企業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃，全面掌握產(chǎn)品信息并進行優(yōu)化。在機械設(shè)計過程中，計算機輔助技術(shù)能夠充分提升工作效率和整個流程的流暢度。通過系統(tǒng)內(nèi)部的概念，它可以方便員工和使用者充分理解工作流程。其中，可以借助Flash 動圖和演示文稿展示設(shè)備的運行原理。

5.2 提高機械設(shè)計制造的穩(wěn)定性

在機械設(shè)備的運作過程中，只要部分設(shè)備出現(xiàn)問題，就需要重新評價機械設(shè)計制造產(chǎn)品的標準性。因此，機械設(shè)計制造逐漸趨向精準化和標準化。若僅憑借傳統(tǒng)的機械技術(shù)將無法在實際生產(chǎn)過程中發(fā)揮優(yōu)勢，這也反映出當前的工業(yè)企業(yè)的技術(shù)正呈現(xiàn)出逐漸融合的趨勢。隨著計算機的快速發(fā)展，利用自動化技術(shù)能夠提升機械設(shè)備的準確性，從而結(jié)合企業(yè)的實際情況，生產(chǎn)出滿足客戶需求的產(chǎn)品。

5.3 有關(guān)集成化技術(shù)的應(yīng)用分析

針對自動化技術(shù)的應(yīng)用情況來講，集成化技術(shù)往往是機械設(shè)計制造過程中較重要的一項技術(shù)，它能夠在很大程度上直接有效地提升機械制造自動化的水平。有效地應(yīng)用集成化技術(shù)，能夠確保機械設(shè)計制造的過程得到優(yōu)化。要想使得高度集成化的目標得到實現(xiàn)，那么，有關(guān)人員需要對技術(shù)設(shè)備要求提升到較高層次，所以在實際生產(chǎn)的過程中，要加強考察力度，對各個機械設(shè)計制造設(shè)備展開考核與記錄，并且精準地記錄諸多原始的數(shù)據(jù)，這樣能夠確保后設(shè)備的優(yōu)化水平得到提升。還需要注意的是，在深入實踐的過程中，要提供相對真實、可靠的數(shù)據(jù)，如此才能真正提升機械設(shè)計制造的水平與質(zhì)量。有關(guān)技術(shù)人員需要對該項技術(shù)的要點，予以深層次的把握與理解，投入較多的研究精力。

5.4 有關(guān)自動化技術(shù)的智能化應(yīng)用

自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造過程中的應(yīng)用，需要把握好智能化的特點。該項特點在具體應(yīng)用過程中，主要是在生產(chǎn)過程中進行體現(xiàn)，生產(chǎn)系統(tǒng)通過模仿人類的固有行為來做出合理的決策，并展開判斷與分析。計算機智能技術(shù)通過指令的方式，能夠使得信號傳輸系統(tǒng)的終端平臺，進而將信號傳出生產(chǎn)設(shè)備當中，通過一系列操作來完成相對正確的生產(chǎn)與操作。另外，借助智能化技術(shù)，專業(yè)技術(shù)人員在機械支持下實現(xiàn)監(jiān)督工作，假如在生產(chǎn)制造的過程中出現(xiàn)了故障與紕漏，人工智能也就能夠在第一時間將其發(fā)現(xiàn)，并且通過產(chǎn)生的原因傳達相應(yīng)的指令，展開全面化的修復(fù)工作，以這樣的目的更好地實現(xiàn)機械設(shè)計制造安全生產(chǎn)的根本目的。

5.5 自動化技術(shù)的柔性化應(yīng)用

英國提出了有關(guān)柔性自動化技術(shù)的概念。它主要基于產(chǎn)品的生產(chǎn)信息，結(jié)合了物料存儲和運輸系統(tǒng)以及數(shù)字處理技術(shù)和設(shè)備，以適應(yīng)各種目的的生產(chǎn)和加工對象。柔性自動化生產(chǎn)技術(shù)是通過組技術(shù)的形成而產(chǎn)生的。組技術(shù)應(yīng)根據(jù)加工要求有序地組織加工對象，以方便選擇相應(yīng)的加工設(shè)備。靈活的自動化生產(chǎn)技術(shù)所擁有的信息控制結(jié)構(gòu)呈金字塔形，以計算機為核心，在生產(chǎn)過程中對信息進行控制，監(jiān)視和測試，并對生產(chǎn)計劃進行合理的修改。另外，負責組生產(chǎn)控制的計算機可以將下層計算機的生產(chǎn)狀態(tài)傳輸?shù)缴蠈印Ｆ渲校钕旅娴闹饕沁^程設(shè)備接口的計算機監(jiān)控，它收集并檢測生產(chǎn)接口的生產(chǎn)情況，并根據(jù)上級傳達的指令進行適當?shù)恼{(diào)整。柔性自動化存儲和運輸系統(tǒng)主要在零件，加工設(shè)備和材料上執(zhí)行相關(guān)操作，其操作過程主要由信息系統(tǒng)控制。在使用柔性自動化技術(shù)的過程中，有必要避免設(shè)備，設(shè)施和技術(shù)水平的不完善，以有效、合理地提高生產(chǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，確保產(chǎn)品的可持續(xù)性，為機械制造自動化技術(shù)的未來奠定良好的發(fā)展基礎(chǔ)。

5.6 自動化技術(shù)的虛擬化應(yīng)用

機械制造中使用的模擬制造技術(shù)主要是現(xiàn)代機械制造技術(shù)，計算機圖形學(xué)，人工智能以及多個行業(yè)中的其他系統(tǒng)技術(shù)。虛擬化的應(yīng)用主要包括應(yīng)用先進的計算機技術(shù)根據(jù)新的模擬模型來設(shè)計和生產(chǎn)機械模型。通過這種方式，可以發(fā)現(xiàn)并解決在機械制造過程中可能會出現(xiàn)的問題，從而獲得機械產(chǎn)品。通過產(chǎn)品仿真和生產(chǎn)可以提高制造成功率，檢驗效果和檢驗質(zhì)量。虛擬制造技術(shù)可以有效減少機械故障并降低維護成本降低維護成本并提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，同時，它還可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期并提高公司的競爭力。

5.7 自動化技術(shù)的數(shù)控運用

自動化技術(shù)的數(shù)控運用指的是把數(shù)字控制技術(shù)運用在機械設(shè)計生產(chǎn)領(lǐng)域。數(shù)控的運用需要將計算機自動控制等多門技術(shù)進行有效融合，提升機械設(shè)計生產(chǎn)過程中的工作效率和便利程度，數(shù)控技術(shù)能夠被運用在機械設(shè)計和生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)中發(fā)揮自身價值，但是數(shù)控技術(shù)的加入使機械設(shè)計制造全過程相比于以往增大了一定的難度，在實際操作過程中就相應(yīng)地對操作人員提出了更高的要求，工作人員要具有熟練的操作技能，掌握新的數(shù)控運用知識以及生產(chǎn)責任心與耐心，這樣才能充分發(fā)揮數(shù)控技術(shù)的利用價值，避免機械設(shè)計生產(chǎn)過程中的誤差與缺陷。因此在這一方面，數(shù)控技術(shù)運用屬于高端技術(shù)，一般在大型機械生產(chǎn)制造企業(yè)會采用這一技術(shù)進行生產(chǎn)流程的改進，對于我國大多數(shù)的中小企業(yè)數(shù)控技術(shù)的運用似乎為時尚早。大多數(shù)時候，數(shù)控技術(shù)可以運用的部分還是由人工進行代替操作，從宏觀角度說這對我國機械設(shè)計的水平增長有一定的負面作用。在未來，研究人員要積極找尋數(shù)控技術(shù)的運用渠道，增加數(shù)控技術(shù)在具體操作過程中的簡便性，提高普適性，突破國外對核心技術(shù)的壟斷和封鎖，針對我國國情和工業(yè)生產(chǎn)實際情況探尋核心技術(shù)，彌補我國在傳統(tǒng)機械設(shè)計制造領(lǐng)域存在的缺陷。

6 機械設(shè)計制造中自動化技術(shù)應(yīng)用的要點

6.1 機械行業(yè)發(fā)展的前提條件

機械行業(yè)發(fā)展過程中，自動化技術(shù)是機械行業(yè)的核心資源。因此，當前機械企業(yè)的發(fā)展需要不斷提升設(shè)備的準確性，并將其技術(shù)優(yōu)勢擴散到機械企業(yè)的其他功能中，把握機械企業(yè)生產(chǎn)中的準確性與嚴密性，實現(xiàn)對機械設(shè)備的優(yōu)化。同時，自動化技術(shù)不斷優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)備的功能，能夠為企業(yè)的未來發(fā)展提供設(shè)備支持。因此，自動化技術(shù)是機械行業(yè)發(fā)展的前提條件。

6.2 提升企業(yè)的核心競爭力

現(xiàn)代機械制造技術(shù)的發(fā)展具有高效化和整體性特征。自動化技術(shù)在機械設(shè)計及自動化中的使用，需要在工作人員初步認識產(chǎn)品的信息后，利用該技術(shù)分析系統(tǒng)的整體性。首先，在提升機械企業(yè)市場競爭力的過程中，需要注重將自動化技術(shù)與計算機科學(xué)、生物仿真以及其他信息技術(shù)相結(jié)合，展現(xiàn)出系統(tǒng)化特點。其次，自動化技術(shù)應(yīng)用的重點在于需要企業(yè)利用自動化技術(shù)提升核心競爭力，構(gòu)建綜合化的運營體系，從而為企業(yè)的發(fā)展贏得有利空間。最后，當前企業(yè)在日趨激烈的市場競爭中需要進一步完善企業(yè)自動化技術(shù)，才能夠促進機械企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

6.3 大力支持網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)融合

機械設(shè)計制造及其自動化要達到先進水平，與網(wǎng)絡(luò)計算機技術(shù)的發(fā)展關(guān)系密切。引入先進計算機技術(shù)能夠有效輔助設(shè)計，縮短繪圖時間，同時使得設(shè)計生產(chǎn)過程更加透明，每一步都有章可循，實現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計到量產(chǎn)的全程監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷并進行修正，有效保證了產(chǎn)品整體質(zhì)量，在提高產(chǎn)品精度的同時，全面提升了工業(yè)利用效率。生產(chǎn)過程中還必須利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)輔助處理產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，通過云端技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等，更高效地利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用為機械設(shè)計制造從業(yè)人員提供了便利，使得技術(shù)人員能夠在短時間內(nèi)處理大量信息，實現(xiàn)了實時信息共享和信息資料的實時處理。從目前行業(yè)發(fā)展形勢來看，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對于機械設(shè)計制造的輔助作用仍在不斷增強，如計算機建模和虛擬仿真等技術(shù)的大力推廣有力保障了機械產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

6.4 進一步落實綠色環(huán)保可持續(xù)發(fā)展理念

長久以來，機械設(shè)計制造過程中產(chǎn)生的大量廢棄物造成了嚴重的環(huán)境污染問題，一定程度上制約了行業(yè)的發(fā)展。企業(yè)想要發(fā)展壯大，必須將可持續(xù)發(fā)展作為機械設(shè)計制造行業(yè)的核心理念。在材料選擇過程中，相關(guān)企業(yè)必須重視周邊生態(tài)環(huán)境的保護，嚴格按照國家相關(guān)規(guī)定處理生產(chǎn)廢料和生產(chǎn)廢水后再排放。短期來看，追求生態(tài)價值會使企業(yè)難以實現(xiàn)利潤最大化，但從長期發(fā)展角度來看，建立生態(tài)保護意識，可有效控制企業(yè)的生產(chǎn)成本，有利于企業(yè)的長久穩(wěn)定發(fā)展。實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，企業(yè)必須在科技進步中尋求自身變革。例如，在生產(chǎn)設(shè)計過程中引入計算機虛擬仿真等技術(shù)，對于提高產(chǎn)品精度、降低產(chǎn)品廢棄率等具有重要價值。此外，優(yōu)化工藝和加大人才培養(yǎng)力度，以人才作為行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，才能真正實現(xiàn)企業(yè)穩(wěn)定、高效的可持續(xù)發(fā)展。

6.5 安全化發(fā)展

因為我國之前大幅度追求經(jīng)濟的發(fā)展，致使我們對自然環(huán)境產(chǎn)生了很大的破壞，這不僅影響到了人們?nèi)粘Ｉ睿鼑乐氐倪€會出現(xiàn)加速環(huán)境惡化現(xiàn)象。因此，我們要對環(huán)境保護充分重視起來。這就表明在機械制造領(lǐng)域中，更要具有一定的環(huán)保意識，在設(shè)計機械制造自動化過程中，也可以適當引入綠色環(huán)保理念，有效降低其對自然環(huán)境造成的污染。具體來說就是在設(shè)計機械設(shè)備的時候，就要以綠色環(huán)保為理念進行設(shè)計，不但要考慮到經(jīng)濟效益，更要保持全局觀，同樣考慮到設(shè)備效益，進而設(shè)計出真正綠色環(huán)保的產(chǎn)品。首先在選擇材料的時候，除了要盡可能運用綠色環(huán)保材料外，還要適當回收跟二次利用各種廢棄物。其次針對生產(chǎn)環(huán)節(jié)來說，更要引入綠色環(huán)保理念，確保產(chǎn)品足夠“綠色”。最后在工藝的選擇上，也要選擇綠色環(huán)保式的生產(chǎn)工藝，有效管控其對自然環(huán)境造成的污染等問題。

7 結(jié)論

綜上所述，隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，其在我國機械設(shè)計制造領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。本文分別列舉了自動化技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用方向并對其作用進行了說明。在未來，我國機械設(shè)計制造行業(yè)向自動化方向發(fā)展是必然趨勢，有關(guān)研究人員要加強核心技術(shù)進一步研發(fā)，利用自動化技術(shù)提高機械設(shè)計生產(chǎn)水準，增強機械企業(yè)的綜合實力，推動我國綜合國力與競爭力的提升。