智能機械設(shè)計制造自動化特點及發(fā)展趨勢

王鵬飛，汪 冰

（商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南商丘 476000）

0 引言

在激烈的市場競爭中，企業(yè)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量才能提高核心競爭力，獲得長久發(fā)展。傳統(tǒng)機械設(shè)計制造已經(jīng)無法滿足社會需求，智能機械設(shè)計制造自動化呈現(xiàn)出更大優(yōu)勢，適應(yīng)新時代的變革，不僅促進社會經(jīng)濟發(fā)展，也給人們的生活帶來了巨大變化。

1 智能機械設(shè)計制造自動化概述

機械自動化是指機械設(shè)備能夠按照預(yù)先設(shè)置的程序自動運行。智能機械設(shè)計制造自動化是指工作人員依據(jù)機械自動化的要求，采用先進技術(shù)對設(shè)備進行智能化和自動化的設(shè)計和操作，以提高機械生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

2 智能機械設(shè)計制造自動化的特點與優(yōu)勢

2.1 高效性

智能機械設(shè)計制造自動化改變了以往由人工操作傳統(tǒng)機械的模式，大大提高了生產(chǎn)效率。數(shù)控技術(shù)、智能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等核心技術(shù)的應(yīng)用使機械設(shè)計制造更具智能化，生產(chǎn)需要的工作人員數(shù)量減少，生產(chǎn)流程更具標準化和規(guī)范化，工作效率大為提高。在設(shè)計制造過程中，工作人員通過多次實驗測試，不斷加以改進，使其能充分發(fā)揮優(yōu)勢，以滿足社會生產(chǎn)發(fā)展的需求。智能機械在生產(chǎn)時已經(jīng)進行了智能化和自動化的設(shè)計和操作，在生產(chǎn)制造過程中，一旦出現(xiàn)任何機械故障，設(shè)備的監(jiān)督控制系統(tǒng)會自動暫停，提示出現(xiàn)的問題。故障排除后再重新啟動運行，生產(chǎn)流程不會受到太大影響。

2.2 節(jié)能性

人工操作傳統(tǒng)機械的模式往往需要消耗大量的人力資源，企業(yè)運營成本較大。同時，人工在生產(chǎn)制造過程中不可避免會出現(xiàn)一些失誤，也會造成生產(chǎn)資源的浪費。智能機械的應(yīng)用可以按照預(yù)設(shè)的程序自動進行，既降低了人力成本，也減少了生產(chǎn)資源的消耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

智能機械設(shè)計制造自動化可以有效管控能源損耗，在設(shè)計制造中盡量使用環(huán)保材料，有利于實現(xiàn)機械設(shè)計制造可持續(xù)化發(fā)展的戰(zhàn)略目標。智能機械設(shè)計制造通常會從設(shè)備的使用壽命、故障和維修等方面綜合考慮，盡量降低故障發(fā)生率，減少設(shè)備維修，從而延長了機械設(shè)備的使用年限，實現(xiàn)機械的節(jié)能性。

2.3 安全性

傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造需要人工操作，傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造往往沒有完善的監(jiān)督控制系統(tǒng)，也缺少必要的警示裝置。其監(jiān)管系統(tǒng)相對來說比較薄弱，在實際生產(chǎn)中極易出現(xiàn)安全事故，給工作人員帶來傷害，給企業(yè)造成損失。

若生產(chǎn)過程中機械出現(xiàn)故障，在沒有提示的情況下，工作人員不易發(fā)現(xiàn)。如果不能及時有效制止，就會發(fā)生安全事故。對操作人員來說，傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造具有較大的工作難度，也存在著巨大安全隱患。

機械自動化技術(shù)的應(yīng)用，既減少了人力資源的消耗，又降低了安全隱患，確保了生產(chǎn)的安全性。在一些行業(yè)或具有危險性的操作環(huán)節(jié)中，用機械代替人工，可以避免人工參與或減少工作人員在危險環(huán)境中操作的概率，確保工作人員的人身安全。在設(shè)備運行過程中，即使出現(xiàn)故障，設(shè)備會在系統(tǒng)的控制下自動暫停，故障排除后再重新進入運行狀態(tài)，這樣提高了工作的安全性，有效避免發(fā)生安全事故。

3 機械設(shè)計制造自動化的技術(shù)核心

3.1 數(shù)控技術(shù)

數(shù)控技術(shù)是機械設(shè)計制造發(fā)展中應(yīng)用的重要技術(shù)之一，對機械設(shè)計制造自動化起著十分重要的作用。數(shù)控技術(shù)依靠電子技術(shù)發(fā)出的指令實現(xiàn)機械設(shè)計制造工作，憑借電子技術(shù)實現(xiàn)對機械運行的控制。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中使用數(shù)控技術(shù)，工作人員可以實施遠程監(jiān)控，對整個生產(chǎn)流程和質(zhì)量進行監(jiān)管，既可以減少工作人員的工作量，大幅提升生產(chǎn)效率，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了信息的快速傳播與交流，已成為各行業(yè)發(fā)展的必備條件。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用不僅可以快速搜集大量信息資源，通過與其他技術(shù)融合，能夠更好地實現(xiàn)機械設(shè)計制造智能化。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展提升了機械設(shè)計制造自動化水平。計算機繪圖軟件的使用降低了人工繪圖的復(fù)雜性，大大提高了繪圖設(shè)計的效率。工作人員還能通過相關(guān)測試軟件對設(shè)計產(chǎn)品進行測試，幫助發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中存在的問題，及時改進和完善。

3.3 智能技術(shù)

智能技術(shù)包含計算機技術(shù)、傳感技術(shù)和定位技術(shù)等，由多種學(xué)科組成，具有綜合性的特點。目前，智能技術(shù)已廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域。智能技術(shù)通過對相關(guān)程序進行預(yù)先設(shè)定，機械在指令下按照設(shè)定的流程自動進行工作。在機械設(shè)計制造中使用智能技術(shù)，可以提高工作的效率和質(zhì)量。尤其是對于一些難度較高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，積極利用智能化技術(shù)可以有效降低工作的難度，有效管控生產(chǎn)環(huán)節(jié)，避免誤差，提高生產(chǎn)的精準度，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量。

4 機械設(shè)計制造自動化的未來發(fā)展趨勢

4.1 智能化

隨著科學(xué)技術(shù)的進步和社會的發(fā)展，企業(yè)要長久生存和發(fā)展，就要逐步實現(xiàn)轉(zhuǎn)型。企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)進一步深化智能化改革，朝著自動化的方向發(fā)展，以降低生產(chǎn)成本，獲得更多利潤。機械自動化生產(chǎn)代替人工能大大減少人力成本。人工智能已經(jīng)成為發(fā)展的趨勢。隨著社會需求逐步提高，各行業(yè)對機械設(shè)計制造的智能化將提出更高要求。目前，機械設(shè)計制造自動化在一定程度上已經(jīng)具備智能化，未來隨著更多先進科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，將會使機械設(shè)計制造朝著全自動化的方向發(fā)展。

通過智能技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)C械設(shè)備進行更好地操作和管理，構(gòu)建完整的生產(chǎn)制造體系，機械設(shè)計制造的智能化程度更高。將智能化技術(shù)應(yīng)用在機械設(shè)計制造和自動化領(lǐng)域中，由研發(fā)設(shè)計人員對機械的程序進行更優(yōu)化的設(shè)置，進一步提高機械設(shè)計制造的智能化。人工智能的應(yīng)用可以增強機械的推理判斷，提高管控的有效性，使機械能根據(jù)外部環(huán)境的變化自動調(diào)整運行參數(shù)，保持最佳運行狀態(tài)。機械設(shè)計制造可以嚴格把控每一步生產(chǎn)環(huán)節(jié)，有效控制或避免生產(chǎn)誤差，提高產(chǎn)品合格率，甚至完成傳統(tǒng)人工無法完成的操作。機械的各項性能將大大提高，對于生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的故障，智能化系統(tǒng)在不需要人工干預(yù)的情況下也可以自動修復(fù)，最大限度地降低企業(yè)人力成本，進一步提高生產(chǎn)效率。

4.2 網(wǎng)絡(luò)化

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，使信息得以更快更廣地傳播，給各行業(yè)帶來了巨大發(fā)展空間，同時也為機械設(shè)計制造自動化帶來了更多可能。將網(wǎng)路技術(shù)應(yīng)用在智能機械設(shè)計制造自動化中，可以使其更好發(fā)展，以適應(yīng)新時代的發(fā)展需求。傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造出現(xiàn)問題時往往只能尋求專業(yè)技術(shù)人員的現(xiàn)場支持。由于時間、距離等因素限制，機械故障不能得到及時有效的處理，延誤生產(chǎn)進度，給企業(yè)帶來損失。應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)機械設(shè)計制造及其自動化的遠程監(jiān)控，類似問題即可得到有效解決。通過應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，專業(yè)技術(shù)人員可以通過各項實時數(shù)據(jù)監(jiān)控生產(chǎn)制造的每一個環(huán)節(jié)，從中發(fā)現(xiàn)問題并提出解決方案，指導(dǎo)企業(yè)相關(guān)人員及時處理。如果智能機械設(shè)備需要更新升級，可通過遠程指導(dǎo)來操作，既節(jié)省了時間，也給企業(yè)帶來更多的便利。

4.3 虛擬化

傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造的圖紙大都由人工完成，如果方案出現(xiàn)問題需要修改或完善，都需要對設(shè)計圖紙進行返工，不僅耗費人力物力，也拖延設(shè)計周期。未來機械設(shè)計制造中，將運用虛擬化設(shè)計。機械設(shè)計制造虛擬化是在虛擬環(huán)境下模擬實際制造環(huán)境以及制造過程，并對產(chǎn)品制造及制造系統(tǒng)的行為進行預(yù)測和評價。根據(jù)要求，利用計算機仿真技術(shù)將產(chǎn)品呈現(xiàn)出來，通過不斷優(yōu)化完善，確定最終設(shè)計方案。通過虛擬化的操作，設(shè)計的效率和精準度得到進一步保證，同時大大縮短設(shè)計周期，節(jié)約企業(yè)設(shè)計和生產(chǎn)成本。

4.4 微型化

目前，我國大部分機械體積較大，質(zhì)量較沉，無論是機械的運輸、運行和維修都存在很大難度。隨著科技發(fā)展和多種新技術(shù)的應(yīng)用，未來的機械設(shè)計制造將逐漸實現(xiàn)微型化和簡便化，使設(shè)計制造的機械既方便運輸、安裝，操作也更為簡便、易于維修。智能機械設(shè)計制造有效整合多種技術(shù)，使機械設(shè)計制造自動化的設(shè)備能夠滿足更多要求，使其更加人性化。

4.5 模塊化

企業(yè)發(fā)展需要求新求變，這就需要企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計上不斷地創(chuàng)新。智能機械設(shè)計制造能夠滿足不同產(chǎn)業(yè)對不同產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)要求。模塊化是機械設(shè)計制造自動化的發(fā)展趨勢之一。產(chǎn)品設(shè)計可以利用模塊化的功能將產(chǎn)品屬性完全呈現(xiàn)出來，或?qū)⒘闵⒌漠a(chǎn)品設(shè)計集中在一起，既能保證產(chǎn)品良好的適用性，也便于設(shè)計生產(chǎn)的統(tǒng)一管理，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。機械制造模塊化可以為產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新提供條件，縮短時間，提高工作效率，大大加快企業(yè)的技術(shù)進步，提升企業(yè)競爭力，推動社會發(fā)展。

4.6 環(huán)保化

環(huán)?；瘜⑹俏磥頇C械設(shè)計制造自動化發(fā)展的必然趨勢。隨著機械設(shè)計制造的廣泛應(yīng)用，我國生產(chǎn)制造行業(yè)取得了較大發(fā)展，給國家的建設(shè)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)，同時也付出了極大代價。

傳統(tǒng)的機械生產(chǎn)較之更早的人工操作雖有先進之處，但也存在一些缺陷和不足，尤其是在環(huán)保方面。機械設(shè)計制造在大大提高企業(yè)生產(chǎn)效率，促進企業(yè)發(fā)展的同時，給環(huán)境造成了嚴重污染。一些企業(yè)盲目追求效益，擴大生產(chǎn)規(guī)模，加大生產(chǎn)力度，生產(chǎn)的污水廢料甚至有毒的廢棄物未經(jīng)處理就被排放到河流或大自然中，導(dǎo)致水資源和土地資源等被污染。水土變質(zhì)影響農(nóng)作物的種植以及動物的繁衍，最終破壞生態(tài)平衡，給人類的生存帶來極大威脅。

因此，機械設(shè)計制造必須提高其環(huán)保要求，將環(huán)保作為考慮的重要因素之一。不僅要減少設(shè)計制造過程中能源的損耗，并且逐步降低產(chǎn)生的污染。使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、使用到報廢的整個過程中資源利用率最高，對環(huán)境的影響最小。在注重科技發(fā)展的同時也要重視對環(huán)境的保護，只有具備節(jié)能環(huán)保理念的機械設(shè)計制造才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)束語

機械設(shè)計制造自動化是企業(yè)提高生產(chǎn)效率的主要途徑，對促進企業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，是國家工業(yè)發(fā)展的有力支持。我國的機械設(shè)計制造已經(jīng)取得了快速發(fā)展，但要充分發(fā)揮其優(yōu)勢，增強我國的核心競爭力，仍需不斷研究和創(chuàng)新。在學(xué)習(xí)借鑒其他國家經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國國情，采用新技術(shù)，加強自主研發(fā)。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和智能技術(shù)等核心技術(shù)的應(yīng)用來提高機械設(shè)計制造自動化的程度，激發(fā)它的活力，使我國機械設(shè)計制造得以長遠發(fā)展，從而推動國家社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。