自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用研究

張麗景 王振濤

（天津伍嘉聯(lián)創(chuàng)科技發(fā)展股份有限公司，天津 300450）

隨著我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)的大力發(fā)展，在多個(gè)領(lǐng)域中都實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，自動(dòng)化技術(shù)憑借計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)以及數(shù)字控制技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中也具有重要的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，通過(guò)將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造各個(gè)系統(tǒng)中，不但能夠提高機(jī)械生產(chǎn)效率，同時(shí)也有助于提高機(jī)械質(zhì)量，滿(mǎn)足新時(shí)代下機(jī)械制造企業(yè)的發(fā)展需求。

1 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)概述

1.1 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的定義

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)具體來(lái)說(shuō)就是在開(kāi)展機(jī)械制造的過(guò)程中，通過(guò)采用相應(yīng)的技術(shù)來(lái)達(dá)到流水線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)生產(chǎn)的目的，這對(duì)于推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)人力資源節(jié)約來(lái)說(shuō)具有非常積極的意義。具體來(lái)說(shuō)，其主要包含了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

第一，相關(guān)的機(jī)械制造業(yè)加強(qiáng)對(duì)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的合理有效應(yīng)用，便可以達(dá)到機(jī)械制造整個(gè)過(guò)程中生產(chǎn)流水線(xiàn)化的目的，進(jìn)而從整體上提高制造的效率。

第二，自動(dòng)化技術(shù)在實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用不需要人工給予干預(yù)，這便能夠說(shuō)明傳統(tǒng)效率較低的手工機(jī)械制造將會(huì)逐漸被自動(dòng)化制造所取代。

第三，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的合理有效應(yīng)用大幅度減少了工作人員的工作量，同時(shí)也能夠在降低生產(chǎn)成本方面發(fā)揮良好的效果。

第四，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在當(dāng)前階段的應(yīng)用為世界先進(jìn)生產(chǎn)理念的重要體現(xiàn)，具有較強(qiáng)的靈活性，對(duì)本有的較為落后的傳統(tǒng)機(jī)械制造方式給予優(yōu)化和改進(jìn)，使其能夠有效地轉(zhuǎn)化成為更具現(xiàn)代化的先進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，企業(yè)能夠充分展現(xiàn)出企業(yè)的綜合實(shí)力，這同時(shí)也是機(jī)械制造業(yè)在后續(xù)開(kāi)展研究以及發(fā)展的重點(diǎn)課題[1]。

1.2 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的組成

對(duì)于當(dāng)前階段的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)來(lái)說(shuō)，其主要的組成部分包括程序單元、傳感單元、制定單元、作用單元以及控制單元，其在整體性、系統(tǒng)性和復(fù)雜性方面的特點(diǎn)表現(xiàn)較為突出。在這當(dāng)中的程序單元可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工作系統(tǒng)的有效管理，其為機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中不可缺少的一項(xiàng)內(nèi)容，在其中占據(jù)非常重要的地位。控制單元的作用主要表現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有效調(diào)節(jié)以及管理，有著非常好的保障性功能，為機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供有效的保障。傳感單元可以在機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)工作的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一項(xiàng)技能以及參數(shù)的有效檢測(cè)，是機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)日常工作當(dāng)中具有較強(qiáng)基礎(chǔ)性的一個(gè)部分。制定單元的作用表現(xiàn)在能夠通過(guò)傳感器進(jìn)行相關(guān)信息傳輸來(lái)作出反饋，對(duì)各種相關(guān)信號(hào)給予有效的檢測(cè)，能夠作出相應(yīng)的信號(hào)命令，其在機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)控制的過(guò)程中所發(fā)揮的作用不容小覷。作用單元可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的精準(zhǔn)定位，其對(duì)于機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是一項(xiàng)不可缺少的具有較強(qiáng)前提性的管理內(nèi)容，在實(shí)際當(dāng)中有著很高的功能價(jià)值。

1.3 我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀

近些年來(lái)，科學(xué)技術(shù)和人工智能技術(shù)呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，在這樣的背景下，較多的領(lǐng)域都不斷地加大力度開(kāi)展自動(dòng)化生產(chǎn)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量的更進(jìn)一步提高，其在市場(chǎng)當(dāng)中的核心競(jìng)爭(zhēng)力也因此得到有效的提高。對(duì)于機(jī)械制造領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化技術(shù)除了能夠降低工作人員的工作量，節(jié)約人工成本之外，也能夠有效提高所加工生產(chǎn)零件的精度以及質(zhì)量。

所以，國(guó)內(nèi)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)逐漸成了一種趨勢(shì)，其將會(huì)推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)以及制造行業(yè)的技術(shù)變革，為我國(guó)的機(jī)械制造在國(guó)際上的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。

2 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 提高企業(yè)資源利用率

自動(dòng)化技術(shù)能夠合理地規(guī)劃和利用生產(chǎn)原材料，避免生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)資源浪費(fèi)，不但為企業(yè)節(jié)省成本，同時(shí)也避免資源消耗與環(huán)境的污染。以往企業(yè)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中對(duì)于原材料的應(yīng)用技術(shù)相對(duì)落后，再加上生產(chǎn)設(shè)備不精確，機(jī)械設(shè)計(jì)方案不合理，經(jīng)常在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中出現(xiàn)原材料浪費(fèi)的現(xiàn)象，這也違背了工業(yè)節(jié)能生產(chǎn)的基本原則。為此，通過(guò)自動(dòng)化金絲狐的應(yīng)用，有效解決了這一問(wèn)題，不但為企業(yè)節(jié)約大量成本，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的科學(xué)性，同時(shí)也起到節(jié)能環(huán)保的效果，對(duì)機(jī)械制造企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到了良好的推動(dòng)作用。

2.2 提高企業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造運(yùn)行效率

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展下，機(jī)械制造領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，這也為機(jī)械制造企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，想要在巨大的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力下脫穎而出，企業(yè)必須堅(jiān)持創(chuàng)新，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造效率。為此，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)的引入，可以有效提高企業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平，強(qiáng)化機(jī)械產(chǎn)品的制造產(chǎn)量，對(duì)提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要作用，滿(mǎn)足企業(yè)健康發(fā)展需求。

3 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的具體應(yīng)用

3.1 自動(dòng)化技術(shù)在集成制造系統(tǒng)中的應(yīng)用

在以往的機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中，集成制造系統(tǒng)是當(dāng)前機(jī)械制造企業(yè)廣泛應(yīng)用的控制系統(tǒng)，而集成控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的任務(wù)不但包括生產(chǎn)，同時(shí)也包括機(jī)械制造的規(guī)劃與機(jī)械質(zhì)量檢驗(yàn)等等，通過(guò)集成控制系統(tǒng)的應(yīng)用來(lái)提高機(jī)械制造的嚴(yán)謹(jǐn)度。隨著自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們也將自動(dòng)化技術(shù)嵌入到集成制造系統(tǒng)中，能夠與傳統(tǒng)多項(xiàng)技術(shù)協(xié)調(diào)運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造每個(gè)流程的緊密銜接，更有效地呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)模型的效果。自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)信息共享，使集成制造系統(tǒng)內(nèi)部的每個(gè)環(huán)節(jié)都具備獨(dú)立性，從而達(dá)到機(jī)械高效生產(chǎn)的目標(biāo)。自動(dòng)化技術(shù)融入了先進(jìn)的機(jī)械制造管理理論與制造技術(shù)，可以為機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作提供良好的技術(shù)支持。通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)集成制造系統(tǒng)的形成，也包含了豐富的電子信息與材料特性，更注重管理理論與先進(jìn)設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造信息的高度統(tǒng)一，以此來(lái)達(dá)到提高機(jī)械制造效率的目的。

在機(jī)械制造工程中，能夠與工程并行，全面優(yōu)化生產(chǎn)中的每一個(gè)步驟，例如機(jī)械設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和制造等多項(xiàng)工作，技術(shù)人員要充分結(jié)合企業(yè)的實(shí)際制造需求，同時(shí)合理規(guī)劃?rùn)C(jī)械制造周期，有效簡(jiǎn)化機(jī)械產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的全部周期，從而減少不必要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，同時(shí)又有效節(jié)約資源，提升機(jī)械制造生產(chǎn)的效率。集成制造系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造的核心環(huán)節(jié)，所以對(duì)于智能化技術(shù)的運(yùn)用也就有著比較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)[3]。當(dāng)前，機(jī)械制造企業(yè)開(kāi)展的智能化集成生產(chǎn)系統(tǒng)工作主要圍繞著機(jī)械生產(chǎn)安排和計(jì)劃實(shí)施，以確保機(jī)械制造作業(yè)的平穩(wěn)進(jìn)行。自動(dòng)化技術(shù)能夠改善機(jī)械制造的結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)的生產(chǎn)組織進(jìn)行重新規(guī)劃，并且在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件把智能化信息技術(shù)整合在機(jī)械制造技術(shù)的每一環(huán)節(jié)之中，從而全面發(fā)揮智能化信息技術(shù)的使用優(yōu)勢(shì)，有效提高機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量。

3.2 自動(dòng)化技術(shù)在智能系統(tǒng)中的應(yīng)用

智能系統(tǒng)也是機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的重要環(huán)節(jié)，在制造企業(yè)的智能化系統(tǒng)中，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步發(fā)揮智能技術(shù)的作用，將智能化貫穿到整個(gè)機(jī)械制造環(huán)節(jié)中，提高了企業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的生產(chǎn)效率。機(jī)械制造企業(yè)智能系統(tǒng)主要用于判斷生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的材料和人力配置，清楚地掌握材料用量，同時(shí)對(duì)整個(gè)機(jī)械制造環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保材料的應(yīng)用效率，避免影響生產(chǎn)的機(jī)械質(zhì)量。機(jī)械制造企業(yè)智能系統(tǒng)的構(gòu)建，必須在人工智能技術(shù)的支持下開(kāi)展，并且也需要配備最新的智能設(shè)備和儀器，引入智能化軟件技術(shù)，為機(jī)械制造產(chǎn)品編輯邏輯算法，構(gòu)建精準(zhǔn)且高效的生產(chǎn)體系，進(jìn)一步發(fā)揮出人工智能的作用。此外，智能系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中也存在一些潛在問(wèn)題，必須采取有效的解決措施。

3.3 自動(dòng)化技術(shù)在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

利用自動(dòng)化技術(shù)可以為機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程提供一個(gè)良好的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，在利用自動(dòng)化技術(shù)構(gòu)建自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)傳感器設(shè)備、信息處理設(shè)備等先進(jìn)的采集設(shè)備構(gòu)成，將機(jī)械設(shè)計(jì)制造的全過(guò)程信息反饋到系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理，呈現(xiàn)出機(jī)械設(shè)計(jì)制造的實(shí)時(shí)狀態(tài)，有助于企業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化與整改，也為提高機(jī)械制造企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量提供支持。基于自動(dòng)化技術(shù)下的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在企業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造作業(yè)中占據(jù)著核心地位，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置的傳感器設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)信息的采集與傳遞，并在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中無(wú)需人為干預(yù)，自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可以與機(jī)械設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)同步運(yùn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，除了能夠幫助機(jī)械制造企業(yè)規(guī)避生產(chǎn)中的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也能夠?qū)σ呀?jīng)完成生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，排除劣質(zhì)機(jī)械產(chǎn)品，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，保障機(jī)械產(chǎn)品的正常使用。

3.4 自動(dòng)化技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作中，數(shù)控系統(tǒng)也肩負(fù)著重要的任務(wù)，而通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)與數(shù)控系統(tǒng)的有效融合，可以進(jìn)一步發(fā)揮出數(shù)控系統(tǒng)的作用，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)效率[4]。

為此，在自動(dòng)化數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用前，還要做好相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)工作，保障技術(shù)人員能夠良好地操控?cái)?shù)控系統(tǒng)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品質(zhì)量控制水平，避免出現(xiàn)人員操作不當(dāng)而引發(fā)的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，從而杜絕為企業(yè)造成的不必要損失；提高數(shù)控操作人員的信息化意識(shí)，同時(shí)強(qiáng)化崗位職責(zé)，認(rèn)真細(xì)致地開(kāi)展數(shù)控工作，保障數(shù)控系統(tǒng)正常運(yùn)行，發(fā)揮出數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造效率。

3.5 自動(dòng)化技術(shù)在虛擬系統(tǒng)中的應(yīng)用

虛擬技術(shù)是機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中的核心，而虛擬技術(shù)的實(shí)現(xiàn)則是通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)和虛擬系統(tǒng)的有效融合，共同構(gòu)成了良好的虛擬技術(shù)，利用虛擬技術(shù)在機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中的有效運(yùn)用，可以大大提高機(jī)器人產(chǎn)品設(shè)計(jì)的科學(xué)化，同時(shí)運(yùn)用虛擬技術(shù)還能夠及時(shí)地實(shí)現(xiàn)機(jī)器制造的生產(chǎn)控制和流程仿真，以及通過(guò)合成技術(shù)來(lái)分析機(jī)器實(shí)際制造狀況，大大提高了機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程的科學(xué)化，從而防止了因盲目生產(chǎn)而產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致材料的大量浪費(fèi)。

另外，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用虛擬技術(shù)，還可以對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面審查，避免生產(chǎn)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)材料過(guò)度使用或者材料應(yīng)用不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象。虛擬技術(shù)還能夠有效控制機(jī)械設(shè)計(jì)制造周期，確保機(jī)械設(shè)計(jì)制造按照原定計(jì)劃順利完成，提高機(jī)械制造企業(yè)的生產(chǎn)能力，為企業(yè)營(yíng)造良好的口碑，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.6 自動(dòng)化技術(shù)在柔性自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中加工和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的有效融合，使得制造原材料存儲(chǔ)、運(yùn)輸、加工等工序?qū)崿F(xiàn)一體化，滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)需求。柔性自動(dòng)化系統(tǒng)充分展現(xiàn)出自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)考慮市場(chǎng)上對(duì)機(jī)械設(shè)備的需求，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品進(jìn)行重組，選用適合的機(jī)械制造設(shè)備，對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造流程進(jìn)行監(jiān)控。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)中，利用柔性自動(dòng)化系統(tǒng)還能夠?qū)λ袇?shù)進(jìn)行檢測(cè)與修正，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化的制造管理，特別是對(duì)每個(gè)接口數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，了解機(jī)械設(shè)計(jì)制造狀態(tài)，如果存在生產(chǎn)問(wèn)題要及時(shí)停運(yùn)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造設(shè)備進(jìn)行維修，隨后再繼續(xù)生產(chǎn)。

3.7 自動(dòng)化技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用

在數(shù)字化時(shí)代背景下，當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造設(shè)備的運(yùn)行效率，同時(shí)也簡(jiǎn)化了操作流程，為企業(yè)生產(chǎn)提供巨大的便利，提高企業(yè)生產(chǎn)效率。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行必須由專(zhuān)業(yè)人才操作完成，其中包括數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的規(guī)劃，同時(shí)還要做好機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管，發(fā)揮設(shè)備的作用。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的生產(chǎn)效率進(jìn)行全面評(píng)估，為設(shè)備更新提供支持，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)的生產(chǎn)水平。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的大力發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平得到了大力改善，在信息化技術(shù)的支持下，優(yōu)化了機(jī)械設(shè)計(jì)制造模式，全面提高了機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平，加強(qiáng)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)督與管理，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)制造企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提升具有重要意義。