自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用探討

劇孟杰

（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七〇七研究所，天津 300131）

1 簡(jiǎn)要闡述機(jī)械自動(dòng)化

自動(dòng)化技術(shù)即機(jī)械設(shè)備可以根據(jù)設(shè)計(jì)的指令、程序自主完成某項(xiàng)具體工作，整個(gè)過(guò)程無(wú)須工作人員進(jìn)行指揮與操作。對(duì)于機(jī)械自動(dòng)化而言，類似于自動(dòng)化技術(shù)，但并非完全相同。由機(jī)械管理、控制整個(gè)制造過(guò)程被稱為機(jī)械自動(dòng)化，與以往的制造過(guò)程截然不同。站在輕工業(yè)發(fā)展規(guī)律的角度進(jìn)行分析，最終的目標(biāo)始終如一，則為降低成本、提高效率。換而言之，不管生產(chǎn)規(guī)模有多大，或是采用何種生產(chǎn)方式，降低成本、提升效率便是最終的目標(biāo)?，F(xiàn)階段的制造過(guò)程中，仍有很多操作不便、程序復(fù)雜的機(jī)器設(shè)備，工作過(guò)程中需要多名工人協(xié)同合作，這對(duì)于時(shí)間和人力資源來(lái)說(shuō)是種浪費(fèi)。而且自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單易學(xué)，結(jié)合國(guó)內(nèi)工人知識(shí)水平，具備學(xué)習(xí)與操作的能力，與此同時(shí)，從一定程度上降低了人工成本。對(duì)于機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)以及機(jī)械自動(dòng)化的設(shè)備而言，實(shí)用性是最基本的需求以及必須具備的要求。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)階段，我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步與發(fā)展，正逐漸與世界接軌。機(jī)械設(shè)計(jì)制造的競(jìng)爭(zhēng)力也隨著環(huán)境的改變而逐漸加大。為了能夠在如此激烈的競(jìng)爭(zhēng)中生存并發(fā)展，就必須通過(guò)提高工作效率與質(zhì)量的方法來(lái)增加自己的競(jìng)爭(zhēng)力。而在企業(yè)中運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)能夠節(jié)約人力，大幅度提升了機(jī)械制造的工作效率，使產(chǎn)品的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)度有所保障。雖然配置自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備需要投入大量的資金，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)說(shuō)，在生產(chǎn)效率與質(zhì)量方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。而且目前工業(yè)化的水平逐漸提高，便捷性、智能性是機(jī)械設(shè)備最為明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)部件精度的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，電腦設(shè)計(jì)技術(shù)和圖紙通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)能夠進(jìn)行充分結(jié)合，借助計(jì)算機(jī)編程從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造，提升產(chǎn)品精準(zhǔn)度。不僅如此，在高效利用資源方面自動(dòng)化技術(shù)也發(fā)揮著重要的作用，而且效果較為明顯，生產(chǎn)過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)殘次品，這時(shí)運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，便可以將其充分利用，節(jié)約資源。

3 自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 關(guān)于計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)也叫集成制造系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)在沒(méi)研制出來(lái)前，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，如工藝規(guī)劃、制造、測(cè)試和質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)都需要借助計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。但是這種技術(shù)是單獨(dú)的，針對(duì)的是某個(gè)環(huán)節(jié)，促進(jìn)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中生產(chǎn)質(zhì)量和工作效率的提高，而且在各個(gè)環(huán)節(jié)也會(huì)優(yōu)化成本，為該階段的機(jī)械制造做出了巨大貢獻(xiàn)，通過(guò)這些也能體現(xiàn)出此時(shí)的科技、技術(shù)在不斷的進(jìn)步。對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程而言，它屬于整體性工程，但由于此類技術(shù)屬于單行技術(shù)，所發(fā)揮的作用具有局限性，只是從一定程度上縮短生產(chǎn)時(shí)間、從一定程度上降低人工成本。但是當(dāng)計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)研制成功，并成功出現(xiàn)后，它能夠使各個(gè)環(huán)節(jié)的相關(guān)輔助結(jié)束進(jìn)行有效的結(jié)合，構(gòu)建起統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和信息平臺(tái)，從而高效利用每個(gè)環(huán)節(jié)的輔助技術(shù)，站在整體性角度而論，產(chǎn)品的質(zhì)量和工作效率都有大幅度提升，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中取得了突破性進(jìn)展。計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)是通過(guò)先進(jìn)的材料以及電子現(xiàn)代、信息化的管理實(shí)現(xiàn)的，其中主要由計(jì)算機(jī)、傳感器以及新型自動(dòng)化等部分構(gòu)成。由此便可以控制生產(chǎn)過(guò)程中的信息、物質(zhì)和能力，同時(shí)還可以調(diào)動(dòng)勞動(dòng)生產(chǎn)率。并行工程是這種系統(tǒng)集成化的主要表現(xiàn)，即從整體出發(fā)，規(guī)劃好產(chǎn)品周期后再進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，從而實(shí)現(xiàn)縮短產(chǎn)品研發(fā)制造周期、降低工作量、節(jié)約資源的目的。

3.2 關(guān)于柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)

柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)屬于一種自動(dòng)化系統(tǒng)概念。這種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)要依靠生產(chǎn)信息，還需要與數(shù)字加工設(shè)備、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)相結(jié)合，便于適應(yīng)多樣化生產(chǎn)對(duì)象。機(jī)械設(shè)計(jì)制造方面使用此技術(shù)關(guān)鍵是因?yàn)槌山M技術(shù)，即結(jié)合具體的加工需求和對(duì)象，將加工對(duì)象進(jìn)行成組排列，以便選取更加合理的加工設(shè)備和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)產(chǎn)品的具體需求進(jìn)行調(diào)整。金字塔式是這種技術(shù)信息控制的結(jié)構(gòu)，信息的核心為主計(jì)算機(jī)，全方位的檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)，還能動(dòng)態(tài)控制生產(chǎn)計(jì)劃。還有就是關(guān)于控制組群生產(chǎn)方面的計(jì)算機(jī)，把有關(guān)的計(jì)算機(jī)的具體情況傳送至上級(jí)，它與工藝設(shè)備相連接，能夠?qū)⑷吭O(shè)備相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)收集起來(lái)，按照上級(jí)要求做出一系列調(diào)整。

3.3 關(guān)于自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)而言，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)最為關(guān)鍵、最為重要，它的產(chǎn)生是以傳統(tǒng)設(shè)備、傳感器為基礎(chǔ)。自動(dòng)檢測(cè)即并不需要過(guò)多的工作人員參與便可完成對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)。主要包含數(shù)據(jù)處理、傳感器、信號(hào)調(diào)節(jié)與結(jié)果輸出4 方面。

3.4 關(guān)于智能機(jī)械制造技術(shù)

目前，互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)正以飛快的速度在發(fā)展，因此，智能技術(shù)的使用范圍也越來(lái)越廣，并且日益成熟。機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中，人機(jī)一體化設(shè)備已被成功運(yùn)用，而且，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中早已體現(xiàn)出智能化的優(yōu)勢(shì)，有效地提高了自動(dòng)化的程度。通過(guò)人工智能、機(jī)械制造技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)等多學(xué)科的合理結(jié)合，實(shí)現(xiàn)的這種技術(shù)領(lǐng)域被稱為智能機(jī)械制造技術(shù)。通過(guò)這一點(diǎn)，展示出多學(xué)科相互學(xué)習(xí)、滲透的特征，從而創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性的生產(chǎn)系統(tǒng)，使其更具智能化、集成化?，F(xiàn)階段中，工藝設(shè)計(jì)、分析判斷與邏輯推理等環(huán)節(jié)運(yùn)用了智能機(jī)械制造技術(shù)。具有高超的智力，在機(jī)械制造的每個(gè)環(huán)節(jié)都占據(jù)重要位置，并且將人工智能充分與機(jī)械制造智能結(jié)合，有利于產(chǎn)品制造生產(chǎn)過(guò)程中問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)，針對(duì)不同的問(wèn)題及時(shí)制定不同的解決方案。

4 分析自動(dòng)化技術(shù)在未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的發(fā)展趨勢(shì)

（1）向智能化發(fā)展。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠促進(jìn)提高機(jī)械制造的精度，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高。處于智能化發(fā)展階段，為了使機(jī)械設(shè)計(jì)制造所有環(huán)節(jié)的精度與專業(yè)性有所保障，可以結(jié)合更多領(lǐng)域的科學(xué)與技術(shù)，更加高效、順利地完成生產(chǎn)任務(wù)，控制誤差的產(chǎn)生，促進(jìn)生產(chǎn)水平的提高。運(yùn)用智能化技術(shù)，諸多電子產(chǎn)品的功能變得豐富多樣，而且整體的操作過(guò)程變得多樣化、簡(jiǎn)潔化，賦予電子信息產(chǎn)品更強(qiáng)的能力，推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的應(yīng)用與發(fā)展。介于上述進(jìn)步與變化，不僅降低了人工勞動(dòng)成本，而且還提高了設(shè)備智能化的水平，有利于促進(jìn)工作效率的優(yōu)化。

（2）向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。當(dāng)代社會(huì)中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)早已廣泛應(yīng)用于諸多機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中科學(xué)地應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠合理地整合相關(guān)的信息資源，不僅如此，還可以與控制技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控相結(jié)合，提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造整個(gè)過(guò)程的專業(yè)水準(zhǔn)。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可以改變整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的方式，借助網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的需求，從而最終完成機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化應(yīng)用功能性的整體提升。

（3）向集成化發(fā)展。借助電子信息的快速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造正逐漸趨于集成化發(fā)展。借助集成化發(fā)展部分多功能機(jī)器設(shè)備在體積方面能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的縮減，從而適用于多樣化、復(fù)雜化的條件、環(huán)境。現(xiàn)在處于電子信息技術(shù)迅猛發(fā)展的階段，而集成化的發(fā)展深深地影響并帶動(dòng)著機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化的發(fā)展，所以，在未來(lái)的發(fā)展中，相關(guān)人員應(yīng)給予高度的重視，還要繼續(xù)在其他領(lǐng)域中進(jìn)行更深入的探索和研究。

（4）向模塊化發(fā)展。一般環(huán)境中，只有通過(guò)大量供應(yīng)商的共同努力，才能實(shí)現(xiàn)一套完整的機(jī)械設(shè)備體系的制造。而在現(xiàn)階段全新的環(huán)境與條件下，借助機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化技術(shù)，能夠更好地適應(yīng)模塊化生產(chǎn)的具體需求，現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，需要具備標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)理念，從而將更強(qiáng)的通用性賦予全部的設(shè)備。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中運(yùn)用模塊化理念，能過(guò)完善設(shè)備的功能性,將新產(chǎn)品的規(guī)模不斷擴(kuò)大，從而推動(dòng)模塊化企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

在中國(guó)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造屬于基礎(chǔ)性的行業(yè)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到重要的作用和意義。目前科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中已經(jīng)普遍應(yīng)用了自動(dòng)化技術(shù)，它的應(yīng)用關(guān)乎整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。針對(duì)上述狀況，企業(yè)應(yīng)持續(xù)增強(qiáng)研發(fā)自動(dòng)化技術(shù)的力度，發(fā)揮其低成本、高效率的優(yōu)勢(shì)，使機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)更具智能化、集成化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化，從而實(shí)現(xiàn)智能制造。