機(jī)械設(shè)計制造及自動化技術(shù)中節(jié)能理念的滲透

張壯 吳海坤 大連冰山菱設(shè)速凍設(shè)備有限公司

過去，在制定經(jīng)濟(jì)文明建設(shè)規(guī)劃的過程中，我們的社會采取了一些保護(hù)和利用的策略，這實際上是不科學(xué)的。我們首先要采取在保護(hù)資源的同時發(fā)展生產(chǎn)的發(fā)展戰(zhàn)略，以便更好地進(jìn)行現(xiàn)代社會的開發(fā)和建設(shè)，以確保整個經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展。在一些機(jī)械產(chǎn)品制造行業(yè)，制造此類機(jī)械時，很容易產(chǎn)生大量有毒工業(yè)污染物，很容易破壞我國賴以生存的生態(tài)環(huán)境。

一、機(jī)械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展優(yōu)勢

考慮到國外機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計、智能化、加工制造的信息化發(fā)展趨勢，以及現(xiàn)代控制和自動化設(shè)備系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)、發(fā)展趨勢和應(yīng)用優(yōu)勢，有必要選擇一些更簡單、更靈活的先進(jìn)、實用、高效、安全的新型工業(yè)自動化過程控制系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)和設(shè)備應(yīng)用，以確保高效可靠，提高現(xiàn)代復(fù)雜機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計活動和工藝制造活動全過程控制的安全性和準(zhǔn)確性。在安裝、設(shè)計、操作、裝配、制造和維護(hù)具有上述較傳統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)的現(xiàn)代工程機(jī)械的正常工序活動中，如果機(jī)器可能產(chǎn)生嚴(yán)重的系統(tǒng)事故和故障，或?qū)е孪到y(tǒng)無法自動工作，它將自動、安全、及時運行和關(guān)閉，危害將更加嚴(yán)重，系統(tǒng)更加復(fù)雜，各種主要施工機(jī)械設(shè)備、安全生產(chǎn)環(huán)境和安全事故也將更加嚴(yán)重。通過在現(xiàn)代工業(yè)自動化測控技術(shù)的控制系統(tǒng)中，在各種大型機(jī)械零件的制造和生產(chǎn)操作中，應(yīng)用自動有效的停機(jī)控制系統(tǒng)，在裝配、二次加工、制造加工等一系列過程中突然停機(jī)，造成機(jī)械系統(tǒng)正常生產(chǎn)和穩(wěn)定運行事故，以及其他安全質(zhì)量運行和穩(wěn)定性問題時，設(shè)備能利用自動系統(tǒng)及時停止系統(tǒng)進(jìn)行緊急報警或自動檢查，及時有效、可靠地做好系統(tǒng)的安全運行、維護(hù)和維修工作，從而防止復(fù)雜系統(tǒng)的質(zhì)量和安全性能事故比其他機(jī)械設(shè)備更嚴(yán)重，給客戶造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。機(jī)械設(shè)計制造及其自動化技術(shù)在一些實際具體制造工作環(huán)節(jié)的生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用和推廣應(yīng)用，具有突出的行業(yè)優(yōu)勢。它不僅是機(jī)械的，而且反映在各種機(jī)械產(chǎn)品制造的研發(fā)過程和實際機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營工作過程中，同時，在中國許多地區(qū)的其他機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)制造相關(guān)產(chǎn)業(yè)的實際應(yīng)用中，其技術(shù)也可以在實際行業(yè)中有比較成熟、廣泛和深入的實際應(yīng)用，可以說，在中國更多地區(qū)的實際工業(yè)設(shè)備制造和生產(chǎn)制造行業(yè)中，符合設(shè)計師的工作要求和設(shè)計工作標(biāo)準(zhǔn)。在全自動數(shù)控機(jī)械加工設(shè)計技術(shù)和裝備制造工藝集成生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)先進(jìn)適用的生產(chǎn)制造條件下，所有復(fù)雜精密的數(shù)控機(jī)床工作程序都可以直接移交給全自動數(shù)控設(shè)備操作員，獨立進(jìn)行數(shù)控生產(chǎn)和制造操作。因此，可以說，它基本上防止了許多其他數(shù)控機(jī)械問題，如手動機(jī)械操作和人為錯誤操作。從這樣一個基本的技術(shù)水平出發(fā)，可以有效地提高數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品制造過程的實際影響、生產(chǎn)水平和工作精度、質(zhì)量和效率。在計算機(jī)直接對每種類型的連續(xù)機(jī)械產(chǎn)品零件進(jìn)行各種編程控制編程操作和各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換計算的過程中，不需要頻繁更換產(chǎn)品，包括哪種機(jī)械零件，只要根據(jù)需要及時調(diào)整在微機(jī)控制系統(tǒng)上執(zhí)行的上述控制程序的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，由上述各種連續(xù)產(chǎn)品和不同零部件組成的各種連續(xù)機(jī)械部件的分析和驗證，以及各種計算機(jī)編程輔助產(chǎn)品設(shè)計和制造可以連續(xù)實現(xiàn)。

二、機(jī)械制造與自動化中的節(jié)能設(shè)計理念

（一）節(jié)能設(shè)計的意義

改革開放30多年來，我國當(dāng)前的機(jī)電行業(yè)總體上在技術(shù)發(fā)展方面取得了快速進(jìn)步。近年來，機(jī)電制造業(yè)和機(jī)械自動控制行業(yè)也日益發(fā)展和繁榮。作為我國戰(zhàn)略性高耗能產(chǎn)業(yè)，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展必須始終堅持可持續(xù)快速發(fā)展的新戰(zhàn)略發(fā)展觀。自動化行業(yè)節(jié)能減排新設(shè)計理念也是國家近兩年首次提出的適應(yīng)這個時代快速發(fā)展形勢的戰(zhàn)略性新興經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略理念。更注重倡導(dǎo)節(jié)能、綠色、環(huán)保的發(fā)展。更重要的是減少能源原材料的過度消耗和使用以及材料浪費。當(dāng)前的節(jié)能設(shè)計理念及其在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，可以極大地減少能源原材料的過度消耗和使用，減少材料資源的浪費。同時，它還可以大大減少傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，減少大量寶貴的社會人力、物力和政府財力的消耗。

（二）機(jī)械節(jié)能設(shè)計理念的應(yīng)用局限性

雖然綠色節(jié)能環(huán)保的設(shè)計理念逐漸受到國內(nèi)外公眾的關(guān)注，并在各個制造行業(yè)得到了進(jìn)一步廣泛的應(yīng)用，但在實踐中仍存在很大的應(yīng)用局限性。沒有引起相關(guān)領(lǐng)域主要負(fù)責(zé)部門的真正重視，雖然許多機(jī)電設(shè)備制造等行業(yè)在制造和生產(chǎn)的各個過程環(huán)節(jié)都形成了一定深度的綠色節(jié)能技術(shù)和節(jié)約環(huán)保資源的環(huán)保意識，他們在具體實踐中的實施能力還很弱，沒有得到充分的落實，沒有進(jìn)一步廣泛的實踐開發(fā)、研究和應(yīng)用。我們要認(rèn)識到，我國先進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械及其自動化設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)水平仍處于社會主義初級階段，雖然我們已經(jīng)取得了一些良好的建設(shè)成就，但為了在未來取得進(jìn)一步更好的發(fā)展，我們必須綜合考慮其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的因素。

三、機(jī)械設(shè)計制造及自動化技術(shù)中節(jié)能理念

（一）機(jī)械結(jié)構(gòu)改造設(shè)計

在開展機(jī)械設(shè)備設(shè)計制造和系統(tǒng)設(shè)計生產(chǎn)一體化業(yè)務(wù)時，除了發(fā)動機(jī)及其整車設(shè)備能否穩(wěn)定、安全地運行外，汽車發(fā)動機(jī)是最重要、最具核心競爭力的機(jī)械零部件系統(tǒng)之一，在機(jī)械裝配、制造和生產(chǎn)系統(tǒng)領(lǐng)域，它與信息技術(shù)密切相關(guān)。因此，同時也將直接影響中國汽車企業(yè)與周邊相關(guān)產(chǎn)業(yè)之間的生態(tài)環(huán)境。其中一個原因可能是，當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)長期運行或使用時，會產(chǎn)生大量有毒和污染性氣體，以及大量的交通噪聲和其他噪聲污染。從外部機(jī)械結(jié)構(gòu)和內(nèi)置組件結(jié)構(gòu)的比較來看，環(huán)保型機(jī)械制造自動化設(shè)備的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)相對簡單、緊湊、簡單。當(dāng)我們適當(dāng)?shù)刂鸩綔p少機(jī)械產(chǎn)品制造的產(chǎn)品表面上使用的主要機(jī)械零件的類型時，這些設(shè)計和制造的零件表面的一些特定裝配過程通常會變得相對簡單得多。同時，簡化了未來機(jī)械部件的設(shè)計，可以有效降低能源系統(tǒng)的熱耗率。

（二）改進(jìn)生產(chǎn)工藝

根據(jù)上述環(huán)保節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求，逐步完善傳統(tǒng)機(jī)械自動化生產(chǎn)中的各種生產(chǎn)和工藝，從而顯著提高生產(chǎn)資源利用率，減少工業(yè)污染總量。綜合分析和改進(jìn)的主要方法如下：首先，中小機(jī)械設(shè)計制造服務(wù)公司現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)需要全面改革。簡單復(fù)雜的小型機(jī)械化生產(chǎn)工藝只需更換少量復(fù)雜的機(jī)械零部件、系統(tǒng)和機(jī)械部件，并使相應(yīng)設(shè)備的切割作業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)相對簡單，生產(chǎn)經(jīng)營過程中能耗低，工業(yè)污染少。

（三）優(yōu)化機(jī)械工程節(jié)能設(shè)計

多年來，有效、可持續(xù)地節(jié)約能源成本一直是我國機(jī)電工程自動化改革和設(shè)計規(guī)劃中討論的另一項重要節(jié)能設(shè)計技術(shù)。只有不斷、高效、科學(xué)、有序地將完全不同的傳統(tǒng)機(jī)械節(jié)能工程研究理念融入機(jī)電自動化系統(tǒng)節(jié)能新技術(shù)工程的理論研究中，才能有效地、更好地推動當(dāng)代國內(nèi)機(jī)械工程技術(shù)和工程自動化裝備產(chǎn)業(yè)有效、可持續(xù)、科學(xué)、健康、有序、深入發(fā)展。首先，通過系統(tǒng)設(shè)計，在功能電路系統(tǒng)的實際節(jié)能設(shè)計中，要學(xué)習(xí)和選擇能夠真正滿足功能條件和關(guān)鍵節(jié)能控制步驟的實際需要的最佳設(shè)計和實施策略，同時要注意合理計算，在對大量相關(guān)系統(tǒng)工程和設(shè)計顧問的經(jīng)驗進(jìn)行充分仔細(xì)的研究和咨詢后得出的理論基礎(chǔ)上，分析和計算在不同功能電路設(shè)備的能耗計算中可能真實和可能浪費的部分能量，為了合理分析和建立這樣一個相對合理、更好、完整、適用、有效的電路設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能控制優(yōu)化實施體系，從而確保整個電氣及自動化設(shè)備的機(jī)械工程能夠安全高效地進(jìn)行。二是要通過節(jié)能設(shè)計，努力引進(jìn)一些先進(jìn)可靠、設(shè)計更合理的節(jié)能設(shè)計新技術(shù)，合理選擇一些綠色環(huán)保、節(jié)能性能強的高效節(jié)能生產(chǎn)設(shè)備，盡量減少這兩部分能源產(chǎn)品生產(chǎn)中必須消耗的剩余電能。

（四）節(jié)能環(huán)保材料的選用

在進(jìn)行工程機(jī)械設(shè)備制造和自動化設(shè)備生產(chǎn)時，設(shè)備用戶應(yīng)更多地考慮新材料的使用和選擇，并選擇可回收的新材料，從而更好更快地實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排目標(biāo)的環(huán)保目標(biāo)。在正常情況下，使用一些可回收的廢料時，不應(yīng)對生產(chǎn)環(huán)境本身產(chǎn)生太多有害污染。此外，在優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)更多地考慮可回收原材料的選擇，可用于二次回收。

（五）通用部件的設(shè)計

由于各種機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部和結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜性，它涉及各種精密零件的長期回收。一旦特殊零件產(chǎn)品在持續(xù)使用和運行過程中突然磨損，現(xiàn)場沒有其他合適材料的新零件可直接更換，或更換后，如果發(fā)現(xiàn)其無法與產(chǎn)品其他相關(guān)零件的結(jié)構(gòu)再次完美匹配，這將立即導(dǎo)致該機(jī)械產(chǎn)品永遠(yuǎn)無法投入正常循環(huán)運行，最終導(dǎo)致整機(jī)報廢。機(jī)械產(chǎn)品零部件的重復(fù)報廢率一直居高不下，這將逐漸加劇現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備制造業(yè)大量消耗勞動力資源、治理資源和環(huán)境污染帶來的新問題。針對以上一兩個問題，如何在試生產(chǎn)、研發(fā)三個階段之間，盡可能合理地設(shè)計和使用新產(chǎn)品中的通用專用技術(shù)部件；新機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計和測試，或如何使產(chǎn)品專用機(jī)械零件的設(shè)計具有可循環(huán)性和實用性，進(jìn)一步確保這些專用機(jī)械產(chǎn)品零件在系統(tǒng)發(fā)生重大技術(shù)故障時，能快速、方便、安全地在現(xiàn)場找到與其產(chǎn)品相同的特殊型號零件，進(jìn)行緊急維護(hù)或更換，并能保證其不影響正常運行，現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行和工作能力，以及產(chǎn)品的正常循環(huán)使用壽命，從而有效合理地控制新產(chǎn)品零部件系統(tǒng)的自然老化廢品率，然后盡量減少因長期廢棄或使用新舊產(chǎn)品零部件和系統(tǒng)而造成嚴(yán)重?fù)p失的各種勞動力資源的自然消耗和浪費現(xiàn)象，并盡可能加劇環(huán)境污染。

四、結(jié)語

為實現(xiàn)進(jìn)一步加快全國機(jī)械產(chǎn)品制造業(yè)綜合自動化發(fā)展的綠色節(jié)能生產(chǎn)目標(biāo)，提出不僅要注重提高現(xiàn)有機(jī)械制造系統(tǒng)的安全生產(chǎn)和運行效率，同時也明確提出要充分重視能源和環(huán)境保護(hù)。優(yōu)化機(jī)械生產(chǎn)工藝技術(shù)，選用優(yōu)質(zhì)環(huán)保的機(jī)械材料，有效降低企業(yè)機(jī)械零部件生產(chǎn)加工能耗，確保我市機(jī)械工業(yè)快速可持續(xù)發(fā)展。