信息時代機械設(shè)計制造及自動化分析

花億春

（鄭州工商學院，河南 鄭州 451450）

1 機械制造與自動化結(jié)合的要點研究

我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵時期，各行各業(yè)面臨轉(zhuǎn)型、技術(shù)創(chuàng)新、引入更智能自動化的生產(chǎn)線，以擺脫行業(yè)發(fā)展的困境。機械生產(chǎn)與自動化的結(jié)合正值我國工業(yè)制造業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，我國也積極推進自有工業(yè)2.0的發(fā)展計劃，努力實現(xiàn)我國工業(yè)在設(shè)計、生產(chǎn)、制造、自動化、智能化等領(lǐng)域的發(fā)展。機械生產(chǎn)與自動化技術(shù)的結(jié)合與創(chuàng)新，將加快我國高端制造行業(yè)的發(fā)展，既實現(xiàn)我國工業(yè)自動化、智能化作業(yè)與生產(chǎn)，同時也預(yù)示著我國行業(yè)的發(fā)展需要不斷革新技術(shù)，實現(xiàn)在設(shè)計、制造等更高端領(lǐng)域的成功，打破歐美日等發(fā)達國家在機械設(shè)計制造及自動化技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢，為我國未來50年的發(fā)展做好貢獻，提升我國整體制造業(yè)的發(fā)展水準，并創(chuàng)造更多的經(jīng)濟價值。

2 計算機信息化技術(shù)在數(shù)控機床領(lǐng)域的應(yīng)用

數(shù)控機床是工業(yè)制造生產(chǎn)重要的生產(chǎn)設(shè)備，計算機數(shù)控技術(shù)在數(shù)控機床、加工中心的應(yīng)用可以實現(xiàn)產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)與智能化問題檢測。高端的數(shù)控加工中心設(shè)備都集成了先進的計算機軟件系統(tǒng)，并以數(shù)控編程的方式為數(shù)控機床實現(xiàn)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。在目前的數(shù)控機床制造領(lǐng)域，可以將其分為2類，一種則是軟件的自動編程，而另一種則是手動編程軟件。在高端的數(shù)控機床使用中，接受命令時需要借助計算機軟件系統(tǒng)實現(xiàn)高精度、高難度數(shù)控加工動作，而其中計算機系統(tǒng)平臺的執(zhí)行與反饋則需要借助現(xiàn)代軟件編程語言來實現(xiàn)。

3 信息化時代機械設(shè)計制造及其自動化中計算機技術(shù)的具體應(yīng)用研究

信息技術(shù)的發(fā)展，推進了整合行業(yè)與計算機技術(shù)的融合，也加劇了我國工業(yè)制造行業(yè)的發(fā)展。自動化、智能化是我國工業(yè)發(fā)展的新方向，是未來我國40年實現(xiàn)工業(yè)突破的重要目標。因此，計算機在機械設(shè)計、研發(fā)、制造、生產(chǎn)領(lǐng)域的作用越發(fā)重要，要實現(xiàn)我國高端制造行業(yè)的發(fā)展，就需要借助計算機信息化技術(shù)的發(fā)展，在機械設(shè)計、制造、研發(fā)、計算機軟件技術(shù)、集成電路等技術(shù)上實現(xiàn)突破，加快我國機械行業(yè)的發(fā)展。因此，自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造中的具體表現(xiàn)如下分析。

3.1 計算機輔助設(shè)計軟件在機械行業(yè)的應(yīng)用

過去的機械生產(chǎn)全靠人工計算、繪制草圖，工作難度巨大，工程量高，也容易出現(xiàn)出錯。隨著計算機技術(shù)的誕生，一些復(fù)雜的計算、實驗數(shù)據(jù)計算可以依靠計算機進行處理。而隨著信息化時代的到來，計算機技術(shù)實現(xiàn)了更大的突破，基于計算機平臺的工業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)軟件出現(xiàn)，實現(xiàn)了計算機輔助設(shè)計和制造，工藝規(guī)劃，測試，質(zhì)量控制等內(nèi)容，這些技術(shù)的作用為高端機械設(shè)計與制造提供了重要的生產(chǎn)基礎(chǔ)。雖然基于計算機平臺的這些技術(shù)可以有效降低人力、物力成本，提高設(shè)計的精準度，但在提高機械設(shè)計與制造的生產(chǎn)效率上并不突出。因此，隨著計算機技術(shù)的不斷提升，在高端的機械制造領(lǐng)域，出現(xiàn)了更為先進的計算機集成制造系統(tǒng),而這種制造系統(tǒng)就結(jié)合了計算機輔助技術(shù)功能 并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化，數(shù)據(jù)的參數(shù)化，為制設(shè)計制造人員提供更全面的模型數(shù)據(jù)，并且可以實現(xiàn)每一個單一的有效溝通協(xié)調(diào)。在高端的機械設(shè)計與制造領(lǐng)域，全面性提高了設(shè)計的效率與精準度，實現(xiàn)更高難度功能的整合。而在應(yīng)用計算機集成制造技術(shù)的過程中,現(xiàn)代機械設(shè)備在研發(fā)、設(shè)計領(lǐng)域中也積極嘗試更先進的材料與前衛(wèi)的功能設(shè)計，充分集成計算機運算平臺，并配合更先進的電子信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化生產(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)機械制造生產(chǎn)的自動化、智能化。

3.2 計算機虛擬技術(shù)在機械設(shè)計制造及自動化的應(yīng)用

目前在工業(yè)領(lǐng)域，虛擬化技術(shù)受到x86服務(wù)器的限制因素比較多，而要實現(xiàn)某些功能，需要部署多臺服務(wù)器設(shè)備，同時，每臺處理的內(nèi)容僅為運行內(nèi)容的很小一部分，以實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的需要，實現(xiàn)場景需要的處理要求與存儲要求。而這種多臺服務(wù)器共同部署使用問題也很突出，首先是運營成本高昂，其次是單臺的服務(wù)設(shè)備效率地下。虛擬化技術(shù)主要依賴計算機軟件技術(shù)來模擬硬件功能而推出的一套計算機輔助系統(tǒng)。這其中它能夠滿足IT組織在一臺服務(wù)器上實現(xiàn)多個虛擬系統(tǒng)或者應(yīng)用的同時運行。而這種可以提高生產(chǎn)的效率，獲得更高的經(jīng)濟收益。

在計算機虛擬技術(shù)領(lǐng)域，計算機在設(shè)計制造過程的抽象化數(shù)據(jù)可以由計算機平臺處理轉(zhuǎn)化為更為直觀的參數(shù)化信息，相關(guān)設(shè)計工作者可以實現(xiàn)機械設(shè)計的可視化操作與修改。同時，借助虛擬計算機技術(shù)，實現(xiàn)提前模擬產(chǎn)品性能，提前了解產(chǎn)品特性的作用，并及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的不足，為產(chǎn)品優(yōu)化、改進提供參考意見。因此，計算機可視化技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域的應(yīng)用，可以實現(xiàn)機械設(shè)計的可視化與數(shù)據(jù)的精準化，大大降低了設(shè)計的難度與數(shù)據(jù)出錯率。目前，隨著機械朝著更智能、自動化領(lǐng)域發(fā)展，虛擬技術(shù)也實現(xiàn)了創(chuàng)新，能夠借助設(shè)計參數(shù)等信息，利用虛擬技術(shù)模擬產(chǎn)品真實化的應(yīng)用場景，并結(jié)合計算機高效、恐怖的計算能力，模擬與運行實驗操作過程，驗證產(chǎn)品的可行性與科學性，打破了傳統(tǒng)機械設(shè)計的壁壘，也讓工業(yè)制造朝著智能化、自動化更邁進一步。

3.3 仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造及自動化的應(yīng)用

目前，仿真技術(shù)在航天、航空、汽車、船舶制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，這是一種更為先進的虛擬技術(shù)，實現(xiàn)對產(chǎn)生更全方位的模擬，對目前的機械設(shè)計制造而言，有著重要的意義。仿真技術(shù)可以借助虛擬技術(shù)、計算機掃描技術(shù)對產(chǎn)品數(shù)據(jù)、輪廓進行掌握，在借助計算機龐大的數(shù)據(jù)運算處理能力，通過仿真軟件對產(chǎn)品進行模擬調(diào)試并修改。

對于目前的機械制造與自動化技術(shù)而言，是一門綜合性很高的學科，這其中涉及的知識廣，需要結(jié)合計算機技術(shù)、電子集成技術(shù)、控制技術(shù)共同參與，才能滿足產(chǎn)品的設(shè)計與研發(fā)。對于此類人才的培養(yǎng)，需要掌握良好的數(shù)學計算能力，同時也需要具備良好的物理基礎(chǔ)，后期更需要具備良好的信息化能力。其中高等數(shù)學（線性代數(shù), 概率論與數(shù)理統(tǒng)計）、大學物理（理論力學、物理實驗、機械原理、電子技術(shù)）、機械制造（機械設(shè)計、材料加工、電子技術(shù)）、信息技術(shù)（計算機輔助設(shè)計CAD、CAM等平臺系統(tǒng)、軟件）都需要相關(guān)人才熟練的掌握與應(yīng)用。目前我國在機械設(shè)計制造方面的人才稀缺，需要我國高等學府培養(yǎng)此類綜合性素質(zhì)高的人才，才能有效推進我國工業(yè)制造水平的發(fā)展。

我國現(xiàn)代工業(yè)正逐步踏入工業(yè)2.0階段，而工業(yè)2.0將實現(xiàn)我國工業(yè)由傳統(tǒng)單一、落后的制造轉(zhuǎn)向更高端、更自主、更智能、自動化的工業(yè)方向發(fā)展。而要實現(xiàn)工業(yè)2.0的發(fā)展，我國還需要在機械設(shè)計與制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。不管是高精度產(chǎn)品的加工、還是相關(guān)設(shè)備的研發(fā)與設(shè)計，我國還有很長的路要走。目前全球高端的智能機械生產(chǎn)設(shè)備被歐美西方國家所壟斷，如工業(yè)生產(chǎn)集成系統(tǒng)、數(shù)控加工系統(tǒng)、生產(chǎn)材料、制造設(shè)計工藝等，都需要我們國家不斷努力，培養(yǎng)這方面的人才來應(yīng)對。

4 信息化時代對我國機械行業(yè)的發(fā)展啟示

信息化時代的到來，推進了工業(yè)向下一個高端領(lǐng)域的發(fā)展，工業(yè)制造將更智能、自動、更全面，實現(xiàn)對人工最大的替代。下一個工業(yè)時代將結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)智能化生產(chǎn)、自動化化生產(chǎn)，將產(chǎn)品制造推向新的高度。而這其中對于生產(chǎn)的機械設(shè)備將有更高的要求，不管是對機械設(shè)備設(shè)計還是制造，還是后期的使用，都會有新的改變。

首先材料技術(shù)會有更新的突破，如材料會更節(jié)能、更環(huán)保、各項力學性能也更出色，一些特殊的材料也將應(yīng)用到生產(chǎn)、產(chǎn)品制造領(lǐng)域，實現(xiàn)工業(yè)高速發(fā)展，對機械研發(fā)人員要求更高：掌握良好的數(shù)學、物理、化學、材料等基礎(chǔ)知識，需要更完善的工業(yè)制造研發(fā)能力，同時具備先進的創(chuàng)新創(chuàng)造思維，具備良好的信息化能力對于生產(chǎn)行業(yè)而言，管理人員需要具備更高的素質(zhì)，能夠靈活的操作配備，掌握設(shè)備基礎(chǔ)維修與維護，懂得電器、信息化的使用與操作要求，這樣才能滿足未來行業(yè)對人才的要求，推進我國工業(yè)的高速發(fā)展。