智能制造時代機械設計制造及其自動化技術研究

周慧芳

摘要：隨著智能制造時代的到來，機械設計制造與自動化技術進行了有機融合，機械設計制造的效率日益提高，但是從目前機械設計制造的發(fā)展現狀來看，機械設計制造技術還有很大的提升空間，本文主要從智能機械制造的概述出發(fā)，探究智能制造時代，機械設計制造及其自動化技術發(fā)展的對策，希望給其他學者的研究提供新的參考視角。

Abstract： With the advent of the era of intelligent manufacturing， the organic integration of mechanical design and manufacturing and automation technology， the efficiency of mechanical design and manufacturing is increasing， but from the current development status of mechanical design and manufacturing， mechanical design and manufacturing technology still has great For room for improvement， this paper mainly starts from the overview of intelligent machinery manufacturing， explores the countermeasures for the development of machinery design and manufacturing and its automation technology in the era of intelligent manufacturing， and hopes to provide a new reference perspective for other scholars' research.

關鍵詞：智能制造;機械設計制造;自動化技術

Key words： intelligent manufacturing;mechanical design and manufacturing;automation technology

中圖分類號：TH122 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）05-0202-03

0 ?引言

隨著智能制造時代的到來，我國機械設計制造及自動化技術日趨提高，給我國機械設計制造及自動化技術的發(fā)展提供了技術支持。要想在機械制造行業(yè)充分發(fā)揮機械設計制造及其自動化技術的優(yōu)勢，就要從智能機械制造的現狀出發(fā)探究智能機械制造與機械設計制造及自動化技術之間的關系，進而才能提出優(yōu)化措施，促進機械設計制造及自動化技術的平穩(wěn)發(fā)展。

1 ?智能機械制造的概述

1.1 智能機械制造的主要特點

第一，安全性。

智能機械制造的工作難度較大，技術性較強，制作周期也相對較長，在設計過程中也存在著諸多細節(jié)問題，蘊藏著一定的風險。在傳統制作模式下，一般都是通過人工監(jiān)控的方式開展智能機械制造，但是在制作過程中人工無法實時監(jiān)控，而且監(jiān)控質量與人的制造素質關系緊密，如果人員素質較低，那么很容易就出現制作風險[1]。與此同時，在智能機械制造過程中，會出現一些制造事故，知道事故會威脅到制造人員的人身安全，但是在智能機械制造時代背景下，機械設計制造都是借助智能化機械設備，能夠通過實施監(jiān)督和遠程操控的方式進行制造。并且可以通過數據傳導的方式，對制造過程進行監(jiān)督，進而能夠保障整個制造流程的安全，降低故障發(fā)生概率。

第二，節(jié)能降耗。

在智能機械制造時代，機械制造設計流程都是運用自動化技術進行制造，而自動化技術能夠根據代碼的規(guī)則自動運行相關的設備，控制整個制造流程。在機械制造過程中，器件之間可能會產生一定的摩擦，會造成器件磨損問題，給機械制造企業(yè)帶來一定的經濟損失，但是在智能機械制造背景下所有的器件都是在自己的運行軌道上運行，摩擦減少器件的故障，器件的磨損也會降低，因此能夠起到節(jié)約資源的作用[2]。

第三，便捷性。

所謂的便捷性，就是在智能機械制造背景下機械制造的流程也更加簡單。由于智能機械制造，將很多人為流程改為自動控制，而工作人員只需要操控智能機械制造的機器即可，部分工作流程可以進行機械操控，所以無需設置專門的人員進行監(jiān)督，因此提高機械制造設計的便捷性。

1.2 智能機械制造的優(yōu)勢

第一，提高機械生產效率。

智能機械制造的衍生背景之一，就是機械制造的效率過低，因此通過技術改革的方式提高機械生產效率。在傳統工作模式下，機械生產主要依靠人力支撐，因此機械制造行業(yè)也屬于勞動密集型產業(yè)，但是單純的依靠人力，效率過低，無法滿足現階段社會對機械制造的需求[3]。與此同時，由于參與人員較多，機械制造過程較為復雜，任何一個環(huán)節(jié)出問題都會影響到整個機械制造的成果，所以在依靠人力開展這些制造工作時會出現實際知道的產品與預期產品有偏差，所以還需要進行后期的修復或者是重新制造。總而言之，在現階段，人們對機械制造產品的需求日益增加，如果還依靠人力開展這些，那么無法滿足市場的需求。因此將智能制造應用到機械制造機器自動化技術中，能夠將自動化制造代替?zhèn)鹘y的人為之道，進而大大提高了機械生產效率。其次，智能化制造與傳統的人員制造不同，智能化制造是根據事先設定的代碼開展制造工作，所以工作人員只需要將相應的產品所對應的代碼程序錄入要智能化制造設備中設備就能夠自動啟動，按照代碼流程制造產品，這種制造方式所制作的產品準確率較高，精準度也較高，成品較多，失敗品較少，后續(xù)無需進行二次重造，制作效率較高。

第二，降低失誤率，保障工作人員安全，在傳統機械制造模式下，都是采用人工制造的方式，由于機械制造產品的種類，多部分機械制造產品會涉及到很多危險操作，一旦操作不當或者工作人員沒有按照規(guī)矩進行操作就會影響到整個操作流程，甚至還會導致整個操作系統出現故障，這不僅影響到制造效率，同時還會威脅到工作人員的安全問題[4]。但是在智能制造時代，自動化技術融入到機械設計制造過程中，幾乎所有的流程都可以依靠自動化技術實現，所以很多危險的環(huán)節(jié)，無需人為親自操作，在一定程度上保障了工作人員的安全。由于智能制造受到人為因素的影響較少，環(huán)境適應能力強，所以智能制造的準確度更高，故障率也會更低。

2 ?智能制造時代下機械設計制造及其自動化技術發(fā)展有效措施

2.1 以節(jié)能降耗為導向降低制造成本

第一，機械設計制造行業(yè)涉及的制造產品較多，制造流程較為繁瑣，因此在制造過程中所耗費的能源和原材料相對較大，但是隨著機械制造行業(yè)的發(fā)展，社會對機械制造行業(yè)的產品和制造流程都提出了新的需求，近年來國家對環(huán)境保護問題和資源節(jié)約問題關注程度越來越高，而機械制造是耗能較高的行業(yè)因此要想保障機械制造行業(yè)得以持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，就必須要積極響應國家的號召，順應國家的政策，在智能制造時代實現節(jié)能生產，降低能源消耗[5]。首先，提高資源利用率。部分機械制造產品都是批量生產，在生產過程中會耗費大量的原料，因此企業(yè)要對這些原料進行分類，哪些原料可以進行二次利用，對于可回收利用的材料要再次投入到生產中，避免材料浪費，與此同時要優(yōu)化材料的使用環(huán)節(jié)，在機械制造過程中要根據制造產品的類型盡可能的選擇可回收利用的材料，一方面可回收利用的材料能夠二次使用，降低企業(yè)的采購成本，另一方面通過減少制造材料的排放，在一定程度上能夠起到環(huán)境保護作用。其次，處理好污水排放工作。在機械設計制造過程中，會產生大量的排放物[6]。傳統工作模式，部分企業(yè)環(huán)保意識相對薄弱，直接將排放物就近排放，這種排放方式會污染當地的土壤和水源，尤其是有一些重金屬含量較高的污水，還會給當地居民的人身安全造成危險。針對這一現象，目前國家也對機械設計制造行業(yè)提供了新的需求，在智能制造行業(yè)，機械設計與制造水平越來越高，自動化技術也越來越完善，所以在機械設計制造過程中也要做好污水處理工作。一方面，可以在機械制造過程中利用自動化技術減少污水及廢物的產生，對于能回收利用的要進入循環(huán)系統，進行二次利用。對于無法回收利用的要進行清潔處理。另一方面，在污水和廢料排放過程中，要先檢測污水和廢料的成分，然后選擇合適的處理方式，與此同時要按照國家規(guī)定選擇合適的排放地點，按規(guī)矩進行排放，在智能制造時代背景下，污水和廢料處理也日趨自動化和高效化。對于常規(guī)的污水和廢料，智能化制造系統能夠自動檢測處理和排放無需人員參與，對于特殊的污水和廢料系統會發(fā)出警報，告知工作人員，然后工作人員會重新檢測污水和廢料的成分，并采取清潔措施讓其達到可以排放的標準。對于這部分特殊的污水和廢料，工作人員在找到解決方案之后，可以將這類解決方案轉化成代碼，錄入到智能系統中，豐富智能系統的數據庫，進而在后續(xù)遇到這類污水和廢料是系統就能夠自動識別和處理。

第二，實現清潔生產。

機械制造行業(yè)在智能制造時代背景下制造流程日趨自動化制作壓力也相對較小，因此要將工作的重點著眼于清潔生產上，盡可能的降低機械制造產品的能源消耗[7]。首先，要選擇清潔能源進行生產。隨著智能制造時代的到來，機械設計行業(yè)都紛紛探討機械設計制造及企業(yè)自動化技術，所以行業(yè)內可以進行交流溝通，探究如何在高效生產的同時，實現清潔生產。其次，優(yōu)化制造流程。部分機械制造產品隨著制造流程的增加，所排放的污水和廢物也不斷增加，在智能時代背景下，機械設計制造及其自動化技術也日趨完善，制作效率越來越高，但是部分制造流程并沒有縮減，所以在智能制造時代背景下，還需要繼續(xù)以技術角度為切入點，探究機械設計制造及其自動化技術，從技術維度出發(fā)實現清潔生產。最后，要想實現清潔生產，必須要重視機械設計流程。在機械設計過程中要請專業(yè)的工程人員，做好機械設計方案，通過把控每個機械設計方案的細節(jié)，提高機械設計的質量，達成清潔生產的目標。詳細設計流程如圖1所示。

2.2 融合數字化機械設計形式

在智能制造時代背景下數字化機械設計形式也融入其中，為促進機械設計制造行業(yè)的發(fā)展提供重要的數據支持。

第一，利用數字化機械設計形式實現信息共享。

機械設計制造的流程相對較多，所以幾乎所有的機械設計制造產品都是跨部門生產，比如涉及到材料采購部門，制造監(jiān)督部門和生產部門，在傳統工作模式下都是以人力生產為主，所以很多信息都需要部門之間的對接人進行溝通共享。這種溝通共享方式雖然支持了機械制造產品的發(fā)展，但是由于要人為進行溝通，所以效率相對較低。與此同時，在溝通過程中，部分部門的對接人會對信息進行二次加工和主觀改造，所以在一定程度上會造成信息失真問題，因此信息共享和信息準確度成為阻礙機械設計制造的重要難題[8]。但是在引入數字化機械設計形式之后，可以借助該技術，實現信息共享。首先，在機械設計制造過程中，自動化技術會捕捉相關的制造信息，并將信息轉化成數據，上傳到某個平臺上，這種上傳方式避免了人員對信息主觀加工的問題，在一定程度上能夠保證信息的精準度。與此同時將信息上傳到某個信息平臺，相關部門的人員都可以登錄這一信息平臺，獲取信息無需進行線下一對一溝通。這種信息溝通方式縮短了信息溝通的環(huán)節(jié)，提高了信息溝通的效率。其次，對于自動化技術無法識別的數據信息，工作人員可以進行手動更新。雖然目前在智能時代背景下，機械設計制造及其自動化技術已經日趨成熟，但是部分數據自動化技術還是無法捕捉和識別，對于此類信息相關部門的人員可以手動將其更新到信息平臺上，并對其進行標注，其他部門人員可在信息平臺上查看此信息，并對標注問題進行探討和反饋。

第二，數字化機械設計形式具有信息歸納和整理功能。

機械設計制造產品的制造流程較多，產生的數據量也比較大，在傳統工作模式下，都是人為對制造流程進行記錄。這種人為記錄方式一方面是效率低，另一方面是由于人員會容易受到外部環(huán)境的影響，所以在記錄過程中可能會出現記錄誤差，造成數據不準確，進而影響后續(xù)的產品生產。但是在引入數字化機械設計形式之后，該技術能夠對信息進行自動收集和整理，同時工作人員可以在智能化系統中錄入相關的指令，那么該系統就能夠在信息收集完畢之后，將信息發(fā)放到指定的部門，并提醒他相關人員觀看[9]?？傊谥悄苤圃鞎r代融合數字化機械設計形式，對于提高信息處理效率，促進信息溝通具有重要作用。

2.3 運用電子化圖紙

圖紙是產品設計的基礎只有先設計出圖紙才能夠開展后續(xù)的指導工作，但是在傳統工作模式下，一般都是采用紙質版的圖紙。但是隨著社會對機械設計制造產品的需求量越來越多，并且還出現了很多定制化的產品，所以如果依靠紙質版的圖紙，工作效率相對較低，與此同時紙質化的圖紙還存在著以下弊端。首先，紙質版的圖紙攜帶不方便[10]。部分機械制造產品涉及到的圖紙張數較多，所以工作人員在拿紙質版圖紙進行制造時會不太方便，與此同時紙質圖紙還會涉及到破損、污染、丟失等問題。再加上部分機械設計制造的環(huán)境相對較差，所以攜帶紙質版的設計圖紙并不方便。其次，更改難度較大。由于市場上涌現出很多定制化的產品，如果用戶的需求發(fā)生改變，設計人員就要對設計圖紙進行修改，但是紙質版的圖紙容易被涂抹，而且部分圖紙紙張較大，無法實現隨時隨地的更改。最后，部分機械設計制造產品的設計圖紙要進行存檔和保留，但是紙質版圖紙在保留過程中容易受潮而腐爛。因此在智能制造時代背景下，要運用電子化的圖紙完成設計工作。

第一，電子化圖紙的設計效率高。在智能制造時代背景下，出現了很多智能設計軟件。這些軟件本身就有一定的設計模板，所以在此基礎上進行產品設計效率更高。與此同時利用智能設計軟件在繪制圖形時精準度會更高，因為智能設計軟件受外部環(huán)境的影響較小，所以隨時隨地可以對圖紙進行修改。

第二，電子化圖紙更方便攜帶和保留。手機和電腦已經成為當下辦公的主要工具，在智能制造時代背景下手機和電腦也可以完成圖紙設計工作，當用戶出現相對緊急的需求，要求對產品的圖紙進行更改時，相關的設計人員可以在手機或電腦上直接完成圖紙更改問題，與此同時還可以直接導出設計圖給用戶觀看，用戶可以根據圖紙內容提出自己的想法和修改意見。電子畫圖紙可以通過存檔的方式進行保留，與此同時，電子化圖紙不需要實際的保存空間，一般都是保存到某個網絡平臺或者是某個終端。除此之外，在智能制造時代，很多機械制造企業(yè)都有自己的網絡平臺和自己的內網，所以安全性也相對較高，可以通過技術手段去保障電子化圖紙的安全性。

3 ?結束語

在智能制造時代背景下機械設計制造及其自動化技術，還有很大的空間，在優(yōu)化技術的過程中要遵循國家的相關政策，跟隨國家政策去調整機械設計制造的方向，與此同時，要根據企業(yè)目前實際的發(fā)展現狀去優(yōu)化生產方式，提高企業(yè)的經濟效益。

參考文獻：

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