智能制造時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)

王金凱

（上海市城市科技學(xué)校，上海 201600）

引言

在我國(guó)智能化技術(shù)發(fā)展與優(yōu)化的進(jìn)程中，機(jī)械制造行業(yè)面臨著新形勢(shì)、新使命和新要求。與西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)比而言，雖然我國(guó)智能制造技術(shù)起步較晚，尤其是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱。但在智能制造時(shí)代背景下，我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)在機(jī)械生產(chǎn)、機(jī)械制造效率和質(zhì)量等各個(gè)方面都得以進(jìn)步，也體現(xiàn)出機(jī)械制造智能化、自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)?；谂c機(jī)械技術(shù)相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，我國(guó)需強(qiáng)化設(shè)計(jì)技術(shù)方面的研究，針對(duì)這個(gè)重點(diǎn)卻薄弱的環(huán)節(jié)加大優(yōu)化和創(chuàng)新的力度，提高智能機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用效果，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。

一、現(xiàn)階段我國(guó)機(jī)械制造發(fā)展現(xiàn)狀分析

從當(dāng)前智能機(jī)械制造發(fā)展情況來(lái)看，雖然我國(guó)智能機(jī)械制造發(fā)展起步時(shí)間晚于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，但在近年來(lái)迅速發(fā)展下已逐步進(jìn)入快速發(fā)展階段，并且在制造流程、專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)等方面實(shí)現(xiàn)了突破。但對(duì)于我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)而言，向智能化方向發(fā)展的過(guò)程中還存在諸多細(xì)節(jié)上的不足制約著其發(fā)展和完善，尤其在尖端技術(shù)方面需加以改進(jìn)。在智能制造時(shí)代，科學(xué)合理地應(yīng)用智能化技術(shù)能夠促進(jìn)機(jī)械制造的智能化程度。而智能化技術(shù)具有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性，只有加強(qiáng)細(xì)節(jié)的改進(jìn)才能真正提升智能機(jī)械設(shè)計(jì)的水平。當(dāng)前實(shí)際制造生產(chǎn)過(guò)程中由于操作能力不夠扎實(shí)往往會(huì)因操作不當(dāng)而導(dǎo)致各種故障的發(fā)生。比如設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)處理不到位，齒輪、軸承等故障頻繁出現(xiàn)，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)使用過(guò)程中磨損大、對(duì)接口被侵蝕等。除此之外，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)還存在信息集成性較低、系統(tǒng)信息缺乏共享性等問(wèn)題，在新工藝、新材料等應(yīng)用上也存在較為廣闊的發(fā)展空間?；诖?，為推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，對(duì)智能制造機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)更進(jìn)一步研究和探索具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

二、智能制造時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及重要意義

（一）智能制造時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

一方面，智能制造時(shí)代背景下的機(jī)械設(shè)計(jì)具有更高的安全性。相較于傳統(tǒng)機(jī)械制造而言，智能化機(jī)械制造設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)整體性，設(shè)計(jì)過(guò)程也較為漫長(zhǎng)。在原有制造設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上引入智能化技術(shù)，能夠在機(jī)械制造各個(gè)環(huán)節(jié)彰顯合理性。同時(shí)，以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為載體實(shí)時(shí)監(jiān)督數(shù)據(jù)傳輸情況，在不斷完善操作工藝與技術(shù)的過(guò)程中，當(dāng)機(jī)械制造速度減慢或發(fā)生其他異常時(shí)，智能化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)故障自檢，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程得到更高的安全保障。另一方面，資源能耗相對(duì)較低。智能化機(jī)械制造運(yùn)用智能化技術(shù)手段進(jìn)行過(guò)程控制，能夠及時(shí)調(diào)整運(yùn)行軌道、精確計(jì)算材料，能夠滿足當(dāng)前智能、節(jié)約的行業(yè)要求，大大降低了材料資源的消耗。除此之外，智能便捷、運(yùn)行效率較高是智能機(jī)械技術(shù)最為顯著的特點(diǎn)。整個(gè)機(jī)械制造過(guò)程自動(dòng)化程度高，工作人員僅需按照系統(tǒng)規(guī)劃指令一鍵操作節(jié)課確保全部制造工藝完成。而智能驅(qū)動(dòng)器還具有自動(dòng)分析功能，能夠合理規(guī)劃?rùn)C(jī)械制造生產(chǎn)設(shè)計(jì)，同時(shí)還降低了大量資金的投入，機(jī)械制造系統(tǒng)的維護(hù)與升級(jí)也能按照計(jì)劃定期進(jìn)行，機(jī)械制造的效率也有了很大程度的提升。

（二）智能制造時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)的重要意義

綜合分析當(dāng)前智能機(jī)械制造設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用情況，其在機(jī)械制造效率和機(jī)械質(zhì)量等方面具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。并且在智能化技術(shù)的應(yīng)用背景下，機(jī)械制造生產(chǎn)工藝得到優(yōu)化和改善，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造操作的連貫性也不斷提高。作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展中常見(jiàn)而又重要的科學(xué)技術(shù)之一，智能機(jī)械制造設(shè)計(jì)技術(shù)也具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展價(jià)值。具體來(lái)說(shuō)，總結(jié)為以下兩個(gè)方面表現(xiàn)：一方面，當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)處于調(diào)整和轉(zhuǎn)變期，強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的和諧可持續(xù)發(fā)展。智能機(jī)械制造與現(xiàn)階段我國(guó)可持續(xù)發(fā)展理念相契合，在機(jī)械制造過(guò)程中重視綠色材料的選擇應(yīng)用，與此同時(shí)適當(dāng)調(diào)整機(jī)械產(chǎn)品制造的整個(gè)工作狀態(tài)，不斷優(yōu)化生產(chǎn)流程，促進(jìn)了整個(gè)機(jī)械制造業(yè)制造水平的提升。另一方面，智能化控制的應(yīng)用使得機(jī)械制造方式更加靈活。這種控制方式能夠及時(shí)收集相關(guān)信息并科學(xué)分析產(chǎn)品性質(zhì)，以此制定出效果更佳的設(shè)計(jì)方案。運(yùn)用數(shù)據(jù)核算功能進(jìn)行整個(gè)機(jī)械制造過(guò)程的控制，有效監(jiān)督制造方式。通過(guò)上述分析可知，智能機(jī)械制造不僅推動(dòng)著制造行業(yè)的快速發(fā)展，也為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步做出了很大貢獻(xiàn)。

三、智能制造時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的幾點(diǎn)思考

（一）進(jìn)行資源分類(lèi)

機(jī)械制造過(guò)程中產(chǎn)品制造與技術(shù)應(yīng)用之間的關(guān)系非常密切，資源分類(lèi)合理化才能為智能機(jī)械制造效率的提升和質(zhì)量的提高提供有力保障。首先，在智能系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，只有收集制造數(shù)據(jù)信息并以產(chǎn)出設(shè)計(jì)方式為指導(dǎo)進(jìn)行整體機(jī)械制造過(guò)程的模擬，再通過(guò)流程監(jiān)測(cè)，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械制造過(guò)程中存在的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行資源共享中心的建設(shè)，將機(jī)械標(biāo)識(shí)部分通過(guò)控制器呈現(xiàn)，綜合分析實(shí)施監(jiān)督情況進(jìn)行針對(duì)性措施的改進(jìn)，進(jìn)而有效掌控機(jī)械制造活動(dòng)、提高機(jī)械制造效率。其次，運(yùn)用智能機(jī)械制造系統(tǒng)內(nèi)部控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在進(jìn)行生產(chǎn)制造時(shí)，為滿足生產(chǎn)要求，可通過(guò)所讀取的產(chǎn)品要求進(jìn)行制造工藝的適當(dāng)調(diào)整。在此過(guò)程中，假如檢測(cè)器出現(xiàn)預(yù)警現(xiàn)象，則表明當(dāng)前生產(chǎn)工藝不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，相關(guān)工作人員需將系統(tǒng)信息進(jìn)行重新設(shè)置，實(shí)現(xiàn)智能機(jī)械制造技術(shù)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)優(yōu)化，從而保證其達(dá)到理想的應(yīng)用效果。舉例而言，如在進(jìn)行機(jī)械制造時(shí)，密切關(guān)注信號(hào)指示燈變化情況，沒(méi)有變化不用進(jìn)行調(diào)整和改變，若信號(hào)指示燈發(fā)生變化則需要及時(shí)調(diào)整整個(gè)設(shè)計(jì)與制造。為加強(qiáng)其判斷的精準(zhǔn)程度，可應(yīng)用電子機(jī)械控制軟件，通過(guò)檢測(cè)、分析和選擇核對(duì)材料的使用情況，并據(jù)此進(jìn)行調(diào)整。除此之外，在生產(chǎn)材料的選擇方面，相關(guān)機(jī)械制造單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)重復(fù)利用材料的重視程度，應(yīng)用智能化系統(tǒng)進(jìn)行重復(fù)使用率的計(jì)算。同時(shí)結(jié)合環(huán)境需求，盡量選擇污染性較低或綠色環(huán)保、無(wú)污染的材料，保障材料應(yīng)用的合理性。最后以現(xiàn)有環(huán)境為基準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)周期的計(jì)算，結(jié)合計(jì)算結(jié)果以及能源的清潔性或者對(duì)人體可能造成的損害進(jìn)行科學(xué)分類(lèi)。

（二）融入智能技術(shù)

新時(shí)代背景下，在智能制造發(fā)展的推動(dòng)下機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)獲得了很大進(jìn)步。為確保在滿足不同需求的同時(shí)提高其應(yīng)用效果，應(yīng)凸顯機(jī)械設(shè)計(jì)與智能技術(shù)的融合作用。對(duì)機(jī)械制造項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，旨在實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的高度智能化與自動(dòng)化?；谶@一目標(biāo)，在實(shí)際智能技術(shù)的融入過(guò)程中需對(duì)以下兩方面內(nèi)容著重注意：一方面在于智能技術(shù)的合理應(yīng)用。機(jī)械制造本身工序復(fù)雜程度相對(duì)較高，因此，在進(jìn)行智能技術(shù)的應(yīng)用選擇時(shí)，首先應(yīng)全面分析產(chǎn)品制造的實(shí)際情況以確保智能技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性與合理性。智能化系統(tǒng)具有系統(tǒng)分析速度快。準(zhǔn)確率高等優(yōu)勢(shì)，在機(jī)械制造融入智能技術(shù)的過(guò)程中，發(fā)揮智能化系統(tǒng)的諸多優(yōu)勢(shì)能夠準(zhǔn)確分析輸入指令，再以生產(chǎn)數(shù)據(jù)為判斷依據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的合理性判斷，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)化。比如，在進(jìn)行機(jī)械制造時(shí)需先進(jìn)性生產(chǎn)產(chǎn)品的性能測(cè)試，然后以數(shù)據(jù)反饋信息為依據(jù)調(diào)整和改變生產(chǎn)流程，進(jìn)而為機(jī)械制造質(zhì)量提供保障。如生產(chǎn)操作過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，則需綜合分析檢測(cè)數(shù)據(jù)以尋求合理的調(diào)試方案。另一方面則是在智能技術(shù)融合應(yīng)用時(shí)考慮機(jī)械制造成本，加強(qiáng)對(duì)節(jié)能方面的重視。比如，在智能操作系統(tǒng)終端安裝諧波過(guò)濾器，過(guò)濾器的安裝能夠清楚感知混亂信號(hào)的存在，如此一來(lái)信號(hào)在傳輸過(guò)程中的有效性和準(zhǔn)確性都得到良好保證，數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率也明顯提高。

（三）應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)智能制造機(jī)械技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠?yàn)橄嚓P(guān)數(shù)據(jù)傳輸提供專(zhuān)門(mén)通道，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性也得到提升。相較于傳統(tǒng)機(jī)械制造工藝而言，智能制造時(shí)代下網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得機(jī)械制造設(shè)計(jì)更加完善。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用環(huán)境下，傳功加工形式進(jìn)行也有效改變，人工工作量大大縮減，機(jī)械操作流程也可以運(yùn)用合理變量的設(shè)置進(jìn)行調(diào)控，對(duì)產(chǎn)品性能等進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在實(shí)際機(jī)械制造過(guò)程中，將系統(tǒng)發(fā)出的生產(chǎn)指令傳輸至操作平臺(tái)，促使機(jī)械制造嚴(yán)格按照生產(chǎn)流程進(jìn)行制作，整個(gè)制造過(guò)程更加科學(xué)、高效。此外，合理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行信息收集，再通過(guò)數(shù)據(jù)集控中心綜合分析制作過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，以此明確問(wèn)題并及時(shí)解決。

（四）引入創(chuàng)新思維

創(chuàng)新不僅是推動(dòng)人類(lèi)文明不斷進(jìn)步的動(dòng)力，也是促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、指導(dǎo)新技術(shù)新工藝不斷升級(jí)的核心理念?，F(xiàn)階段我國(guó)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下都得以換代升級(jí)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性轉(zhuǎn)變。機(jī)械制造行業(yè)也不例外，在智能機(jī)械制造設(shè)計(jì)過(guò)程中，創(chuàng)新思維的引入能夠推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)更加符合社會(huì)需求，機(jī)械產(chǎn)品也更加智能化?；诖?，為促進(jìn)我國(guó)制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、創(chuàng)新、可持續(xù)發(fā)展，在機(jī)械制造過(guò)程中需靈活運(yùn)用創(chuàng)新思維，以現(xiàn)代化智能技術(shù)為支撐提高智能機(jī)械制造的水平。為加快我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)以創(chuàng)新思維與科學(xué)理論為指導(dǎo)力量，真正掌握機(jī)械制造核心技術(shù)。在不斷實(shí)踐過(guò)程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化和改進(jìn)機(jī)械制造設(shè)計(jì)方法。在此基礎(chǔ)上，還可以加強(qiáng)與其他國(guó)家之間的交流合作，引進(jìn)國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在智能機(jī)械制造領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，充分研究深入挖掘，在此基礎(chǔ)上打造出適合我國(guó)國(guó)情的、我國(guó)獨(dú)有的智能機(jī)械制造設(shè)計(jì)技術(shù)，彌補(bǔ)我國(guó)機(jī)械制造領(lǐng)域的技術(shù)短板。

（五）注重節(jié)能環(huán)保

近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展給人們生活帶來(lái)便捷的同時(shí)，也造成資源消耗加劇，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重影響?；诖?，國(guó)家加大了對(duì)資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)的重視程度。為促進(jìn)智能機(jī)械制造的可持續(xù)發(fā)展，在機(jī)械制造設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)秉持節(jié)能環(huán)保的原則。一是從材料選擇方面著手，為避免資源浪費(fèi)可以選擇節(jié)能環(huán)保材料。在進(jìn)行機(jī)械制造設(shè)計(jì)過(guò)程中，重點(diǎn)考慮材料的重復(fù)利用。二是在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，綜合分析產(chǎn)品性能，看其是否具有循環(huán)應(yīng)用的價(jià)值，或者投入使用后是否會(huì)危及生態(tài)環(huán)境與人們身體健康等。此外，相關(guān)技術(shù)工作人員應(yīng)不斷探索節(jié)能技術(shù)，提升機(jī)械制造設(shè)計(jì)的節(jié)能環(huán)保性能。

結(jié)語(yǔ)

基于本文上述分析，智能機(jī)械制造是我國(guó)當(dāng)前實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力提升的關(guān)鍵因素，智能機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展是我國(guó)社會(huì)現(xiàn)代化建設(shè)的保障。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的進(jìn)程中，智能化成為大多數(shù)行業(yè)發(fā)展和改革的方向，機(jī)械制造行業(yè)也不例外。但當(dāng)前我國(guó)智能機(jī)械制造中仍存在許多不足之處，因此應(yīng)結(jié)合當(dāng)前機(jī)械制造發(fā)展現(xiàn)狀，不斷加強(qiáng)資源分類(lèi)、融入智能技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并且在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程引入創(chuàng)新思維和節(jié)能環(huán)保理念。除此之外，我國(guó)還應(yīng)不斷學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)機(jī)械制造設(shè)計(jì)技術(shù)，著力提升機(jī)械制造設(shè)計(jì)智能化、科學(xué)化的水平。