機械設(shè)計制造及其自動化的應用研究

陳意

（河間市人民醫(yī)院 河北 河間 062450）

機械設(shè)計制造與智能化技術(shù)是以現(xiàn)代機械工程科學技術(shù)、機械工程及電子科學技術(shù)、工業(yè)自動控制等國際領(lǐng)先技術(shù)相結(jié)合的高級綜合性技術(shù)。機械設(shè)計制造與智能化技術(shù)具有高速、多功能、安全的優(yōu)勢。隨著社會主義市場經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展和機械設(shè)計制造業(yè)規(guī)模發(fā)展得愈來愈大，機械設(shè)計制造業(yè)與智能化工業(yè)的生產(chǎn)形式也將愈來愈復雜，同時，發(fā)展機械設(shè)計制造業(yè)和智能化也是我國機械設(shè)計制造業(yè)發(fā)展的趨勢［1］。

1 機械設(shè)計制造及其自動化的概述

機械設(shè)計制造學科是以機械設(shè)計研發(fā)與制造為基礎(chǔ)，并融入計算機、自動控制等交叉學科，主要內(nèi)容是運用先進設(shè)計制造科技的方法，以解決現(xiàn)代工程機械行業(yè)中的復雜現(xiàn)象，從而達到制造自動化。由于整個制造流程主要借助智能化技術(shù)對機械的控制來完成，從而降低了在培養(yǎng)人工操作方面的費用，客觀上增加了公司的經(jīng)濟收益。此外，以機械取代人工的制造方法也在一定程度上降低了人工發(fā)生錯誤的可能性，從而提高機械制造的質(zhì)量。同時，由于機械制造不需要休息，和人工相比，可以大大提高更多的工作效率，從而確保制造行業(yè)可以更充分地滿足市場需求，并根據(jù)各種需要定制制造［2］。

2 機械設(shè)計制造自動化系統(tǒng)發(fā)揮的主要作用

2.1 完善機械制造的制造體系

機械設(shè)計制造自動化是進一步提高生產(chǎn)效率的系統(tǒng)，主要是控制生產(chǎn)信息自動化，以便降低機器工作過程中產(chǎn)生的偏差，使生產(chǎn)運作管理變得更加簡便和容易。機器智能化除了使連續(xù)的生產(chǎn)操作智能化之外，還能夠提高生產(chǎn)的制作品質(zhì)，在計算機控制的情形下，還可以對程序進行一些調(diào)節(jié)，使生產(chǎn)的制作變得個性化，進而推動生產(chǎn)的提升。

2.2 使機械操作方式更加簡單化

機械設(shè)計制造智能化是在計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上進行的應用過程，它的功能是可以按照生產(chǎn)制造過程的實際需求進行選擇生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品［3］。對于一般的工業(yè)技術(shù)產(chǎn)品來說，它們都可以大大減少在制造流程中的控制開關(guān)數(shù)量，讓作業(yè)人員也變得更容易管理，而且由于操作內(nèi)容都是預先制定好的，因此，它們在系統(tǒng)運行的過程中也能夠自動管理。同時，自動化產(chǎn)品還能夠按照系統(tǒng)的實際需要自行調(diào)節(jié)，進而推動機械制造的工作效率。

3 機械設(shè)計制造及其自動化的優(yōu)勢

3.1 系統(tǒng)性

機械設(shè)計工業(yè)在打造傳統(tǒng)制造管理模式和思維理念的基礎(chǔ)上，把科學技術(shù)運用到產(chǎn)品設(shè)計和制造之中，進而形成一個整體性和系統(tǒng)化的運作流程。機械制造業(yè)與現(xiàn)代信息技術(shù)融合發(fā)展而產(chǎn)生的高新產(chǎn)業(yè)促使機械制造業(yè)進入一個全新領(lǐng)域，將整個機械設(shè)計制造過程實現(xiàn)系統(tǒng)化管理，并且通過這種系統(tǒng)化的制造操作過程，使整個機械制造從產(chǎn)品設(shè)計到銷售管理做到了一條龍服務，將整個機械設(shè)計制造自動化系統(tǒng)工程變成一個整體系統(tǒng)工程，從而促進我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展［4］。

3.2 綜合性

機械設(shè)計制造業(yè)在漫長的歷史發(fā)展中，其已經(jīng)不是單純的制造業(yè)生產(chǎn)，在推動著我國的經(jīng)濟發(fā)展的同時，機械設(shè)計制造技術(shù)也開始蔓延到制造業(yè)設(shè)計、市場研發(fā)等多個方面的各個環(huán)節(jié)中，從而形成一種綜合性的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。在這些環(huán)節(jié)的發(fā)展和融合過程中，不僅增強了企業(yè)的實力，同時更提高了它的綜合性能力，為企業(yè)發(fā)展的迅速增長奠定堅實的基礎(chǔ)。

3.3 高效性

就機械設(shè)計制造實現(xiàn)自動化管理的實際應用狀況分析來說，與傳統(tǒng)機械制造技術(shù)相比，其不但節(jié)省了人力、物力與財力，同時也更大幅地提升了生產(chǎn)效率。由于現(xiàn)代機械作業(yè)工人在與傳統(tǒng)的制造設(shè)備中專業(yè)知識水平和技術(shù)熟練程度之間所產(chǎn)生的差距，由此產(chǎn)生浪費時間、浪費材料等現(xiàn)象，從而嚴重抑制機械設(shè)計制造的發(fā)展。在機械設(shè)計制造在進行智能控制后，能夠通過程序設(shè)定自動完成工序的開始與運行，能夠降低大量的成本，同時也有利于制造流程的規(guī)范化與標準化，有效地提升公司的效益。

4 機械設(shè)計制造及其自動化的應用

4.1 制造自動化

通過把機械自動化運用于制造流程中，可以使制造效率得到提高，有效節(jié)省人力，并在自動化技術(shù)的基礎(chǔ)上完成制造。通過促進自動化技術(shù)的發(fā)展，可以有效提高制造流程中的安全系數(shù)，有效避免人員在工作流程中出現(xiàn)安全隱患，從一定程度上保證了職工的生命財產(chǎn)安全，提升了機械制造行業(yè)經(jīng)營的穩(wěn)定性。現(xiàn)階段，機械自動化的產(chǎn)業(yè)沒有充分進行智能化發(fā)展，這就無法讓機械智能科技應用的功能得到實現(xiàn)。針對這一狀況，需要進行技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化升級，使得產(chǎn)品可以進入到全智能化模式，提高企業(yè)的制造效率，有助于推動企業(yè)的長遠發(fā)展［5］。

4.2 信息自動化

現(xiàn)如今，隨著計算機科技和信息化的快速發(fā)展，人們開始步入大數(shù)據(jù)處理時代，在信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域，智能化信息技術(shù)得到廣泛應用，特別是大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的廣泛應用。在自動化制造與機械設(shè)計、工業(yè)制造過程中，信息技術(shù)有著舉足輕重的地位，主要表現(xiàn)在對產(chǎn)品設(shè)計的更新升級和產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中，通過計算機輔助信息技術(shù)，能夠大大提高產(chǎn)品設(shè)計效果，而通過使用自動化信息技術(shù)，則能夠改善制造的流程和產(chǎn)品設(shè)計過程的智能性和合理化，有利于提升產(chǎn)品工藝流程的水平和產(chǎn)品的品質(zhì)。

4.3 檢測體系自動化

伴隨著科學技術(shù)的發(fā)展，在機械設(shè)計制造過程中，所使用的材質(zhì)多種多樣，同時，工件對材質(zhì)的需求也變得愈來愈高，這對機械設(shè)計工業(yè)來說，開始由傳統(tǒng)的單一材料走向品種多樣化、特性各異的新型材料。但是，在新型材料的實際應用中，面臨著不少的技術(shù)困難，例如，在設(shè)計新型材料時，由于設(shè)計人員對產(chǎn)品的性能特點等方面缺乏準確的信息甚至無法確定，從而不能及時對產(chǎn)品進行性能測試。所以，人們?yōu)榭朔@些問題，通過采用自動化工藝，由電子計算機、激光掃描技術(shù)、超聲技術(shù)等對某些新型材料進行測試，從而提高產(chǎn)品的制造效率，在一定程度上也節(jié)約新材料的檢測時間。

5 機械設(shè)計制造及其自動化發(fā)展的前景

5.1 人性化

機械設(shè)計制造和智能化的發(fā)展越來越注重生產(chǎn)與人的結(jié)合。隨著經(jīng)濟社會的逐步發(fā)展，對機械設(shè)計智能化的技術(shù)需求越來越趨于現(xiàn)代化。因為機械智能產(chǎn)品的最終用戶是人，所以，在其發(fā)展的同時，還應該強調(diào)其智能及人工參與。在人性化產(chǎn)品開發(fā)時，要實現(xiàn)其模擬模式，開發(fā)多種不同的機械智能產(chǎn)品，從而引導人的開發(fā)，推動機械制造與智能產(chǎn)品的開發(fā)。

5.2 綠色化

當前，隨著人類社會對環(huán)保問題的重視越來越多，環(huán)境污染也愈來愈多，同時，一些資源價值也在日益減少，因此，對綠色生產(chǎn)的要求也越來越高。針對機械設(shè)計制造的產(chǎn)品，我們要充分考慮到對周邊自然環(huán)境的影響因素，從而在制造過程中減少對環(huán)境的負面影響，降低對自然環(huán)境的污染，進而提高社會資源利用率，使其通過綠色機械制造的產(chǎn)品，能夠更加高效地促進社會環(huán)境的發(fā)展，使其產(chǎn)品不但保護環(huán)境，還能夠使生活廢棄物逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)保的有益物質(zhì)。

5.3 網(wǎng)絡(luò)化

伴隨著當前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也已運用到機械制造產(chǎn)品上。借助現(xiàn)代計算機與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的各種遠程管理和測量技術(shù)也逐步獲得發(fā)展，機械智能化工程技術(shù)在其中起到了很大作用。例如，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把所有家電聯(lián)網(wǎng)到以電腦為中樞的綜合家電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上，使人無須出門就可以充分利用各種高科技生活與娛樂設(shè)備，從而充實人們的生活。

5.4 智能化

智能體系通常是指人在社會與機械制造體系之間的綜合關(guān)系。在機械制造過程中，人類可能完成的智能活動包含著思維、分析與判斷［6］。智能制造所要達到的目標是全面利用社會資源與環(huán)境，并促進人類社會之間更加和諧。而機械智能化則是指通過運用控制理論，進而提高機械的推理判斷等能力，以及自主決策權(quán)，使機械智能化的目標得以實現(xiàn)。

5.5 虛擬化

面向越來越復雜的機械設(shè)計制造行業(yè)，在未來，機械設(shè)計制造和自動化將逐步向著虛擬化方面發(fā)展，而虛擬式設(shè)計隨互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展而來。在未來的機械設(shè)計制造中，將利用虛擬建模技術(shù)，經(jīng)過對產(chǎn)品設(shè)計理念的深入分析，設(shè)計和繪制電子圖樣，并以三維方法提供虛擬制造的產(chǎn)品渲染圖像，準確性較高，符合機械設(shè)計變更和檢測過程的要求，同時降低生產(chǎn)成本，提高自動化生產(chǎn)效率。

6 提高機械設(shè)計制造及其自動化的有效途徑探究

6.1 計算機技術(shù)的有效融合

當下，由于計算機技術(shù)的發(fā)展速度較快，其技術(shù)產(chǎn)品也呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢，在機械設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)中具有相當好的表現(xiàn)。通過計算機的廣泛使用，能夠進行機械產(chǎn)品的智能化虛擬產(chǎn)品設(shè)計與制造，把得到的虛擬設(shè)備產(chǎn)品直接投放到設(shè)計企業(yè)中，合理把握其效益空間，這對產(chǎn)品設(shè)計的實際制造過程來說將具有很大的作用，不但能夠縮短設(shè)計制造周期，而且還能夠為中小企業(yè)降低投資，從而有效推動機械設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展［7］。

6.2 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有效融合

從目前機械設(shè)計制造領(lǐng)域來看，其網(wǎng)絡(luò)化程度較低，盡管在各個環(huán)節(jié)中都加入了互聯(lián)網(wǎng)手段，但由于使用范圍較為狹小，使得機械設(shè)計制造及信息化流程中出現(xiàn)的問題不能高效地處理，從而制約著工業(yè)化的進展。所以，為進一步提高機械設(shè)計制造及其智能化管理水平，要求有關(guān)研發(fā)人員強化網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的合理運用與整合，實現(xiàn)機械設(shè)計制造的整體網(wǎng)絡(luò)化，一方面提升機械制造效益，另一方面又為拓展產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域打下基礎(chǔ)。

6.3 遵循可持續(xù)發(fā)展原則

隨著工業(yè)化步伐的日益推進，環(huán)境污染問題也日益嚴重，而面對著這一嚴峻問題，可持續(xù)發(fā)展觀點也必將產(chǎn)生，并作為推動中國工業(yè)發(fā)展的重大前提。就機械設(shè)計制造的自動化技術(shù)而言，并不能盲目地強調(diào)自動化技術(shù)的提高，而是要落實可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。首先，在開展機械設(shè)計制造之前，要按照實際狀況選用關(guān)鍵技術(shù)與裝置。在貫徹可持續(xù)發(fā)展理念下，選用節(jié)約環(huán)保的關(guān)鍵技術(shù)，以保證機械設(shè)計制造及自動化能夠達到節(jié)約資源和保護環(huán)境的目的。其次，對機械及設(shè)備產(chǎn)品制造材質(zhì)來說，選擇也非常重要。在進行材質(zhì)選用之時，不要盲目地尋求低價，而要在性能滿足產(chǎn)品需要的前提下，選用更節(jié)能環(huán)保的材質(zhì)，這樣對于環(huán)保的影響程度將明顯減少，最終達到機械設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

6.4 重視和推動配套發(fā)展

目前，機械制造的智能化技術(shù)正逐漸向著數(shù)字化、智能化和綠色化等方向發(fā)展。在實際發(fā)展過程中，企業(yè)不但要注重對機械設(shè)計制造在基礎(chǔ)項目實施過程中的推廣應用，同時，企業(yè)也要積極推動在機械制造應用領(lǐng)域的配套型發(fā)展。配套發(fā)展主要指企業(yè)在機械與自動化科技快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，與其相應的機械監(jiān)測、電子學、計算機等也將進行相應發(fā)展，從而實現(xiàn)企業(yè)的整體發(fā)展壯大。從事機械工業(yè)領(lǐng)域的科技領(lǐng)導、管理人員及經(jīng)營管理者等，也要了解機械傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)，掌握并熟悉最尖端的信息技術(shù)，在充實自己專業(yè)知識的同時，推動機械設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

6.5 加強高素質(zhì)人才的培養(yǎng)

機械設(shè)計自動化的技術(shù)達不到需求，還在于當前國內(nèi)科技人才的短缺，這就需要加大對人才的培訓。首先，要加強機械設(shè)計制造相關(guān)工作人員的專業(yè)培訓，在培訓過程中，要融入創(chuàng)新設(shè)計和自動化的課程理念，使學習者更積極地投入學習。其次，創(chuàng)建更廣泛的實驗平臺，在教學實踐中進一步完善其相應能力與技巧，提升自身的知識與計算機相關(guān)運用水平，使得機械設(shè)計制造與自動化管理水平能夠進一步提高。

7 結(jié)語

綜上所述，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，機械設(shè)計生產(chǎn)工業(yè)也在不斷壯大，與西方發(fā)達國家相比，中國的機械生產(chǎn)工業(yè)技術(shù)水平還有差距，還需注意運用先進技術(shù)帶來的科技優(yōu)勢，努力提高機械設(shè)計生產(chǎn)的自動化水平，提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量和制造質(zhì)量，推動機械設(shè)計制造向著智能化、科學化的方向發(fā)展。完善企業(yè)人才管理，提高職工的綜合素養(yǎng)，從思想層面上更加注重自動化技術(shù)應用的優(yōu)勢，保證機械設(shè)計制造行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。