提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的有效途徑

梁振輝

（珠海華冠科技股份有限公司，珠海 519000）

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的相關(guān)概念、發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的概念

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是一門重要學(xué)科，對(duì)推動(dòng)各行各業(yè)的發(fā)展具有重要意義。它整合了各個(gè)行業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)備的需求，以實(shí)際生產(chǎn)需求為研發(fā)導(dǎo)向。從設(shè)計(jì)制造到量產(chǎn)，一臺(tái)機(jī)械設(shè)備的誕生融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)等[1]。它以機(jī)械設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，以先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和可續(xù)發(fā)展為根本，攻堅(jiān)克難，解決相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的難題，促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域的快速發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展，不僅推動(dòng)了社會(huì)行業(yè)的變革，還提高了企業(yè)的工作效率。目前，我國(guó)機(jī)械設(shè)備已逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，解放了勞動(dòng)力。未來，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展必將朝著自動(dòng)化、智能化以及人性化的方向發(fā)展。

1.2 我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)起步較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在一定的技術(shù)差距。新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)如大數(shù)據(jù)分析處理等，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用還不夠完善，難以做到精確把控。機(jī)械設(shè)計(jì)制造數(shù)據(jù)的保存分析、建模等還有待進(jìn)一步提升。在實(shí)際生產(chǎn)工作中，機(jī)械裝備也面臨著一系列難題，如破壞生態(tài)環(huán)境、設(shè)備性能更新慢、維護(hù)成本高等[2]。由于面臨的問題多樣且解決難度大，實(shí)際生產(chǎn)過程中更傾向于進(jìn)口國(guó)外設(shè)備，導(dǎo)致我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)發(fā)展緩慢。

1.3 我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

1.3.1 機(jī)械智能自動(dòng)化

我國(guó)近些年的高速發(fā)展與人口紅利關(guān)系密切，但如今市場(chǎng)勞動(dòng)力逐漸老齡化，成為制約發(fā)展的問題之一。實(shí)現(xiàn)機(jī)械智能自動(dòng)化是為了減少人力勞動(dòng)。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，機(jī)械設(shè)備能夠簡(jiǎn)單模擬人類大腦，對(duì)指令做出反應(yīng)。配備智能自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，能夠進(jìn)行系統(tǒng)維修和故障診斷處理。圖1是一種基于一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械智能故障診斷流程，建立在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算基礎(chǔ)上，能夠完成高效的故障診斷。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，大大提高了機(jī)械智能化程度，在節(jié)省人力資源的同時(shí)，消除了人工誤差。它出色的學(xué)習(xí)能力和更新能力，使得工程實(shí)施更加便捷，機(jī)械設(shè)計(jì)及其制造過程更加高效。

圖1 基于一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械智能故障診斷流程

1.3.2 生產(chǎn)綠色節(jié)能化

在以往生產(chǎn)過程中，機(jī)械制造高污染高排放的作業(yè)方式給生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念的普及，機(jī)械制造行業(yè)將這種理念應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，嚴(yán)格把控材料消耗和資源的使用情況，管理機(jī)械設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)情況，通過綜合考量實(shí)現(xiàn)可持續(xù)綠色環(huán)保生產(chǎn)。

1.3.3 制造人機(jī)交互化

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化要保障人與機(jī)械能夠順利互換關(guān)鍵信息。在實(shí)際操作過程中，機(jī)械設(shè)備應(yīng)當(dāng)及時(shí)儲(chǔ)存信息，以便后續(xù)維修工作的順利進(jìn)行。當(dāng)員工操作機(jī)械時(shí)，設(shè)備應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)步驟的自動(dòng)存儲(chǔ)。這樣不僅有利于通過大數(shù)據(jù)分析實(shí)時(shí)跟蹤操作情況，也有助于操作人員通過不斷回顧修正設(shè)計(jì)中存在的缺陷，使得機(jī)械設(shè)備真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。圖2是一種包機(jī)控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面圖。

圖2 包機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)交互界面

2 提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的有效途徑

2.1 加大資金投資力度

我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化水平不高，相關(guān)企業(yè)與國(guó)際先進(jìn)發(fā)展水平存在差距。想要在短期內(nèi)彌補(bǔ)發(fā)展的缺陷，必須積極引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，吸引相關(guān)從業(yè)技術(shù)人才，加大投資力度，以全面提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)的水平，同時(shí)提高技術(shù)人員薪資福利待遇，吸引并留住高質(zhì)量技術(shù)人才[3]。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，最終要落實(shí)到技術(shù)人才。只有突出人才地位，不斷增強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)的創(chuàng)新，才能真正實(shí)現(xiàn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 大力支持網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)融合

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化要達(dá)到先進(jìn)水平，與網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展關(guān)系密切。引入先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠有效輔助設(shè)計(jì)，縮短繪圖時(shí)間，同時(shí)使得設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程更加透明，每一步都有章可循，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的全程監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷并進(jìn)行修正，有效保證了產(chǎn)品整體質(zhì)量，在提高產(chǎn)品精度的同時(shí)，全面提升了工業(yè)利用效率。生產(chǎn)過程中還必須利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)輔助處理產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，通過云端技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等，更高效地利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)[4]。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用為機(jī)械設(shè)計(jì)制造從業(yè)人員提供了便利，使得技術(shù)人員能夠在短時(shí)間內(nèi)處理大量信息，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)信息共享和信息資料的實(shí)時(shí)處理。從目前行業(yè)發(fā)展形勢(shì)來看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造的輔助作用仍在不斷增強(qiáng)，如計(jì)算機(jī)建模和虛擬仿真等技術(shù)的大力推廣有力保障了機(jī)械產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

2.3 進(jìn)一步落實(shí)綠色環(huán)保可持續(xù)發(fā)展理念

長(zhǎng)久以來，機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中產(chǎn)生的大量廢棄物造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，一定程度上制約了行業(yè)的發(fā)展。企業(yè)想要發(fā)展壯大，必須將可持續(xù)發(fā)展作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的核心理念。在材料選擇過程中，相關(guān)企業(yè)必須重視周邊生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定處理生產(chǎn)廢料和生產(chǎn)廢水后再排放。短期來看，追求生態(tài)價(jià)值會(huì)使企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化，但從長(zhǎng)期發(fā)展角度來看，建立生態(tài)保護(hù)意識(shí)，可有效控制企業(yè)的生產(chǎn)成本，有利于企業(yè)的長(zhǎng)久穩(wěn)定發(fā)展。實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，企業(yè)必須在科技進(jìn)步中尋求自身變革。例如，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中引入計(jì)算機(jī)虛擬仿真等技術(shù)，對(duì)于提高產(chǎn)品精度、降低產(chǎn)品廢棄率等具有重要價(jià)值[5]。此外，優(yōu)化工藝和加大人才培養(yǎng)力度，以人才作為行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，才能真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)穩(wěn)定、高效的可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的不斷發(fā)展對(duì)國(guó)家來講具有重要的戰(zhàn)略意義。隨著時(shí)代的進(jìn)步，各種新型技術(shù)不斷興起，為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展提供了契機(jī)。目前，智能化和可持續(xù)發(fā)展已成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化新時(shí)期的發(fā)展目標(biāo)。本文簡(jiǎn)述機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的概念，闡述我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展情況，展望其未來發(fā)展趨勢(shì)，論述機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，并針對(duì)發(fā)展現(xiàn)狀提出了提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化水平的有效途徑。一是加大資金投資力度，引進(jìn)并發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，吸引技術(shù)性人才；二是積極促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用；三是堅(jiān)持以可持續(xù)發(fā)展理念作為企業(yè)核心理念，貫徹綠色環(huán)保的建設(shè)理念。未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用空間將更加廣闊，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也將更加激勵(lì)，將不斷推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)健康發(fā)展。