機(jī)械設(shè)計(jì)制造中自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用

王新海

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的關(guān)注度越來(lái)越高。機(jī)械設(shè)計(jì)制造的水平對(duì)社會(huì)發(fā)展有著重要的影響，自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用是機(jī)械設(shè)計(jì)制造中非常重要的一部分。闡述了機(jī)械設(shè)計(jì)制造中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，分析并探討了自動(dòng)化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；自動(dòng)化技術(shù)；制造精確度；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.138

現(xiàn)階段，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平在飛速發(fā)展，各行各業(yè)的水平有了很大的提升。機(jī)械設(shè)計(jì)制造中為其中重要的一個(gè)行業(yè)，其技術(shù)手段的應(yīng)用決定了行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。自動(dòng)化技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造中較為突出的技術(shù)，在實(shí)際制造中有效運(yùn)用可以在很大程度上提升行業(yè)水平，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中有廣泛的運(yùn)用空間。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)概要

自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中占有非常重要的位置，其主要指的是在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中所參與進(jìn)來(lái)的所有設(shè)備都具有自動(dòng)化作業(yè)的良好功能，可以提升設(shè)計(jì)制造的準(zhǔn)確度，從而提升運(yùn)行效率。機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用在人力資源上時(shí)可發(fā)揮十分重要的作用。將自動(dòng)化技術(shù)有效運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，在以下幾個(gè)方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，并發(fā)揮著重要作用：①自動(dòng)化技術(shù)的有效運(yùn)用對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造準(zhǔn)確度的提升有很大的影響。近年來(lái)，機(jī)械工程業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)制造精準(zhǔn)度的要求精益求精，對(duì)制造精確度的要求也體現(xiàn)在設(shè)計(jì)制造人員的技術(shù)水平上，工作人員的技術(shù)水平不斷提升。只有合理控制參數(shù)和嚴(yán)格把關(guān)，才能更好地為機(jī)械設(shè)計(jì)制造的可靠性提供保障。②自動(dòng)化技術(shù)的充分運(yùn)用對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造效率的提升有很大幫助。在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)尋求高效率、高準(zhǔn)確率。只有這樣，才能為機(jī)械制造企業(yè)贏得最大的經(jīng)濟(jì)效益，在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中找到立足之地。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中運(yùn)用自動(dòng)糊技術(shù)，可減少人員的使用量，較少的人員參與也可以獲得同樣的效果，這在一定的程度上促進(jìn)了機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

2 自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用背景

2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)逐步發(fā)展，生產(chǎn)模式也在逐漸轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造主要開(kāi)發(fā)較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)組織和工作流程較為固定，生產(chǎn)模式并不具備很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，不是非常適用。而現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計(jì)制造的代表為自動(dòng)化技術(shù)，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)中自動(dòng)化技術(shù)被廣泛的運(yùn)用，可以滿足現(xiàn)代市場(chǎng)的多樣化、個(gè)性化和即時(shí)化需求?，F(xiàn)階段，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的自動(dòng)化技術(shù)，我國(guó)開(kāi)展了大范圍、大規(guī)模的研究和運(yùn)用。但與一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)依舊存在很多問(wèn)題，在生產(chǎn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)投入、智能化等方面依舊存在很大的差距。

2.2 自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用的意義

自動(dòng)化技術(shù)在各行各業(yè)中均有其不同的定義。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)中主要是指在使用很少的人工或無(wú)人工的狀態(tài)下，相關(guān)的一些機(jī)器設(shè)備，比如機(jī)床、計(jì)算機(jī)等可以自動(dòng)工作，并按照實(shí)際生產(chǎn)需要，將預(yù)先設(shè)計(jì)的程序加以實(shí)施，從而完成生產(chǎn)的一項(xiàng)技術(shù)。自動(dòng)化技術(shù)是一種新型的生產(chǎn)模式，機(jī)械設(shè)計(jì)制造在傳統(tǒng)的模式中的勞動(dòng)量較大，且十分復(fù)雜，生產(chǎn)質(zhì)量得不到很好的保障，生產(chǎn)效率較低。而運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)可有效提高質(zhì)量和效率，減少大量的人工成本。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)中，自動(dòng)化技術(shù)廣泛運(yùn)用涵蓋了制造、設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、裝備等多個(gè)領(lǐng)域，在現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展中具有重要的意義。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用

現(xiàn)階段，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用還不夠全面，技術(shù)應(yīng)用起步較晚，但經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展，取得了很大的進(jìn)步。機(jī)械設(shè)計(jì)制造中自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用主要表現(xiàn)在以下5個(gè)方面。

3.1 自動(dòng)化技術(shù)在集成化應(yīng)用中的體現(xiàn)

計(jì)算機(jī)的集成制造系統(tǒng)即計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)。以往，在還未提出計(jì)算機(jī)的綜合制造技術(shù)時(shí)，計(jì)算機(jī)輔助的技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)中，這種計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)主要包括工藝的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量控制和測(cè)量等。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，每一項(xiàng)工作所關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的意義都在于降低成本，但由于每一項(xiàng)工作只關(guān)聯(lián)一個(gè)系統(tǒng)，造成了人工成本和時(shí)間上的浪費(fèi)，生產(chǎn)效率較低，機(jī)械產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)結(jié)合了各種單項(xiàng)的輔助技術(shù)，將流程緊密結(jié)合，將數(shù)據(jù)模型進(jìn)行了有效統(tǒng)一，共同分享信息平臺(tái)，使系統(tǒng)中每個(gè)單項(xiàng)的工作可以協(xié)調(diào)、順暢進(jìn)行，從全局角度考慮，生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品的效率大大提升。在自動(dòng)化技術(shù)的構(gòu)成方面，先進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)是現(xiàn)代化的管理理論，其綜合制造技術(shù)涵蓋了先進(jìn)材料和電子信息等，強(qiáng)調(diào)了將管理理論與自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)、傳感器的結(jié)合，將生產(chǎn)信息、能量協(xié)調(diào)集成統(tǒng)一控制。這種手段是提升生產(chǎn)率的有效方法之一，涵蓋了計(jì)算機(jī)復(fù)制技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造流程中，并行工程是較為具體的體現(xiàn)，其要求制造、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)人員全面考慮生產(chǎn)需求，從全局出發(fā)考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，縮短產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間和制造時(shí)間，減少設(shè)計(jì)中的重復(fù)部分，避免造成資源浪費(fèi)。

集成化是機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)發(fā)展中重要的一部分，現(xiàn)代技術(shù)對(duì)集成化的要求非常高，其發(fā)展趨勢(shì)與自動(dòng)化技術(shù)的有效運(yùn)用息息相關(guān)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用是保障集成化的前提。近年來(lái)，自動(dòng)化技術(shù)不斷被運(yùn)用到各行各業(yè)，該技術(shù)的運(yùn)用有效優(yōu)化、精簡(jiǎn)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的原有結(jié)構(gòu)。在重組過(guò)程中，自動(dòng)化技術(shù)可以發(fā)揮其作用和價(jià)值，對(duì)過(guò)程中所需要的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃處理，并運(yùn)用相關(guān)軟件，將自動(dòng)化技術(shù)有效應(yīng)用到企業(yè)生產(chǎn)中，從而為生產(chǎn)質(zhì)量提供保障。

3.2 自動(dòng)化技術(shù)在智能化應(yīng)用中的體現(xiàn)

目前，智能化是我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用中的關(guān)鍵。智能化的有效運(yùn)用對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的快速發(fā)展有很大的影響。在運(yùn)用智能化的過(guò)程中，所關(guān)聯(lián)的機(jī)械設(shè)備需分析其判斷能力，合理運(yùn)用機(jī)械設(shè)備可以有效減少人力資源的使用，機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率可以有效提升，制造水平也可有效提高。機(jī)械設(shè)計(jì)制造的智能化運(yùn)用與人工智能系統(tǒng)大致相同，即使用一些先進(jìn)、高端的設(shè)備和儀器，結(jié)合相關(guān)的處理分析軟件，充分發(fā)揮智能化的運(yùn)用價(jià)值，這是智能化在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中運(yùn)用的主要方式。但現(xiàn)階段我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化運(yùn)用中依舊存在許多需要解決的問(wèn)題，這些問(wèn)題需要逐步的解決，人工智能系統(tǒng)也有待深入研究，智能化優(yōu)勢(shì)還需進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.3 自動(dòng)化技術(shù)在數(shù)控中的運(yùn)用

數(shù)控是機(jī)械設(shè)計(jì)制造中自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用中十分重要的一部分。相比于較為傳統(tǒng)的人工控制，數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用具有非常大的價(jià)值。數(shù)控技術(shù)指的是結(jié)合自動(dòng)糊技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及控制技術(shù)等，使之有效融合，為機(jī)械設(shè)計(jì)制造提供了很大的方便，也提升了有效性。數(shù)控技術(shù)的有效運(yùn)用對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中運(yùn)用有較大的意義，是自動(dòng)化技術(shù)向前發(fā)展的指向，其價(jià)值非常大。同時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)的數(shù)控需要專業(yè)人員操控和嚴(yán)格把關(guān)，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。

3.4 自動(dòng)化技術(shù)的虛擬化運(yùn)用

虛擬化在機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)中也同樣重要，是技術(shù)運(yùn)用的關(guān)鍵點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)中有非常明顯的效果。自動(dòng)化技術(shù)虛擬化運(yùn)用主要體現(xiàn)在完成設(shè)計(jì)之后，不急于直接進(jìn)行生產(chǎn)制造，而是將虛擬化技術(shù)運(yùn)用到模擬生產(chǎn)中制造。在虛擬制造過(guò)程中，能很好地發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)制造中存在的缺陷和需要解決的問(wèn)題。這在一定程度上發(fā)揮了審核的作用，有效提升了設(shè)計(jì)質(zhì)量，避免在實(shí)際制造生產(chǎn)中出現(xiàn)資源浪費(fèi)的情況，避免因一些問(wèn)題而導(dǎo)致設(shè)計(jì)質(zhì)量下降。因此，虛擬化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的運(yùn)用十分必要。通過(guò)虛擬制造生產(chǎn)，可以減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，避免一些問(wèn)題的發(fā)生。當(dāng)前，虛擬化技術(shù)還有許多方面需要不斷完善，其實(shí)際效果和作用還很難充分發(fā)揮，仍有待繼續(xù)發(fā)展。

3.5 在網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)用中自動(dòng)化技術(shù)的體現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)也是機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的重要組成部分。在自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用中，很多技術(shù)需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化來(lái)落實(shí)，網(wǎng)絡(luò)化的高效、便捷特點(diǎn)更加明顯。近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展十分迅速，與其相應(yīng)的其他技術(shù)的發(fā)展也逐漸得到了人們的認(rèn)可。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)也需要配合專業(yè)的工作人員，合理布置控制并優(yōu)化系統(tǒng)，最大化發(fā)揮其價(jià)值。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)運(yùn)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)中具有非常重要的意義。

3.6 柔性自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用

柔性自動(dòng)化技術(shù)是機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)基本性質(zhì)理念，其最先在英國(guó)提出，其基礎(chǔ)即為產(chǎn)品生產(chǎn)信息，可將材料的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)有效結(jié)合數(shù)字加工技術(shù)的相關(guān)設(shè)備，目的是滿足不同生產(chǎn)、不同加工對(duì)象的要求。柔性自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用及生產(chǎn)主要體現(xiàn)于成組技術(shù)。成組技術(shù)指的是按照生產(chǎn)加工的市價(jià)需求，對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行有效排列，其對(duì)于加工設(shè)備的選擇以及相關(guān)系統(tǒng)的儲(chǔ)運(yùn)有很大幫助，從而結(jié)合市場(chǎng)的需求及時(shí)作出調(diào)整。柔性自動(dòng)化技術(shù)以金字塔形式控制技術(shù)信息結(jié)構(gòu)從分到總，信息控制核心為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在生產(chǎn)過(guò)程中，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和檢測(cè)，使生產(chǎn)計(jì)劃得以動(dòng)態(tài)化調(diào)節(jié)。此外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)群組的生產(chǎn)和控制，每個(gè)生產(chǎn)接口會(huì)產(chǎn)生一定的信息數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)掌握其生產(chǎn)狀況，并傳給上一層的信息中心，最底層計(jì)算機(jī)主要是負(fù)責(zé)系統(tǒng)底層工藝設(shè)備的相關(guān)接口，檢測(cè)每個(gè)接口的狀況，收集數(shù)據(jù)，根據(jù)上一層接收到的指令及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)行為。柔性自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)的功能包括毛坯工件的儲(chǔ)存和運(yùn)輸、加工工具、廢料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)龋谡麄€(gè)操作過(guò)程中由信息系統(tǒng)控制和操作。

3.7 機(jī)械制造中自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用

自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在自動(dòng)化技術(shù)中占有重要位置，其是以傳統(tǒng)的傳感器為基礎(chǔ)不斷發(fā)展的技術(shù)。在整個(gè)機(jī)械制造過(guò)程中，即使沒(méi)有很多的人工干預(yù)，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)提升生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的目的，從而使生產(chǎn)產(chǎn)品的不合格率有效降低。傳感器、數(shù)據(jù)信息處理、信號(hào)的及時(shí)調(diào)節(jié)和信息結(jié)果的輸出構(gòu)成了自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。這種技術(shù)結(jié)合了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息處理功能，在很大程度上提升了自動(dòng)檢測(cè)的安全性和可靠性。

4 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 綠色化

綠色化發(fā)展是機(jī)械設(shè)計(jì)制造中較為理想的狀態(tài)，也是社會(huì)發(fā)展中十分必要的需求。機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展在為人們生活提供便利的同時(shí)，也對(duì)生態(tài)環(huán)境提出了很大的挑戰(zhàn)。在自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用中，必須提升對(duì)綠色環(huán)保的關(guān)注度，最大程度地避免因機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量低下而出現(xiàn)環(huán)境問(wèn)題。因此，綠色化發(fā)展是在避免危害環(huán)境的同時(shí)有效利用資源。

4.2 微型化

微型化發(fā)展是機(jī)械設(shè)計(jì)制造是未來(lái)發(fā)展的重要方向之一。機(jī)械設(shè)計(jì)制造相關(guān)儀器設(shè)備的核心也趨向微型化發(fā)展，設(shè)備更加精準(zhǔn)、便捷，制造設(shè)計(jì)質(zhì)量更高。微型化發(fā)展在一定程度上保障了自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用價(jià)值。

4.3 柔性化

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中，自動(dòng)化技術(shù)需要根據(jù)相應(yīng)的需求發(fā)揮不同的技術(shù)作用，發(fā)展柔性化即為自動(dòng)化技術(shù)能夠應(yīng)對(duì)不同的需求及時(shí)應(yīng)變。在技術(shù)需求上，可最大程度地滿足機(jī)械設(shè)計(jì)制造的需求，發(fā)揮自身技術(shù)的運(yùn)用價(jià)值。

4.4 智能化

自動(dòng)化技術(shù)智能發(fā)展以控制理論為基礎(chǔ)，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、混沌動(dòng)力學(xué)等思維方法結(jié)合到設(shè)計(jì)中，人工智能模擬，使運(yùn)用機(jī)械自動(dòng)化制造出的產(chǎn)品具有人工智能，從而逐步向智能化發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用具有非常大的優(yōu)勢(shì)和運(yùn)用價(jià)值，在集成化運(yùn)用、智能化運(yùn)用、虛擬化運(yùn)用及網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)用等方面發(fā)揮著重要作用，促進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的良性發(fā)展。

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〔編輯：張思楠〕