智能制造背景下機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

李洋

(沈陽市汽車工程學(xué)校 遼寧沈陽 110122)

當(dāng)前各行各業(yè)紛紛進(jìn)入智能制造的階段，使我國的機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化技術(shù)水平的不斷提升和發(fā)展。我國當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展得益于現(xiàn)有智能制造技術(shù)的支持。但當(dāng)前想要在機(jī)器制造的領(lǐng)域里發(fā)揮其自身的優(yōu)勢(shì)，還需要從智能制造出發(fā)，尋找智能制造與機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化技術(shù)之間的聯(lián)系，從而找出優(yōu)化策略，幫助機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展優(yōu)化，并進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。

1 關(guān)于智能制造的基本特征

1.1 安全性

智能機(jī)械制造的工作環(huán)境所需要的技術(shù)性較強(qiáng)，涉及的智能機(jī)械制造周期較長，所以在具體的設(shè)計(jì)過程中有較為繁多的細(xì)節(jié)問題，容易產(chǎn)生隱患和風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)的制作模式下，由人工監(jiān)控來開展智能機(jī)械制造工作。但人工無法實(shí)現(xiàn)24 h時(shí)刻緊跟智能機(jī)械制造過程的效果，所以在具體的制造過程中，人工監(jiān)控只能起到一部分的作用，監(jiān)控的質(zhì)量也與實(shí)際監(jiān)控人的個(gè)人素質(zhì)有著很大的關(guān)系。監(jiān)控人員的工作素養(yǎng)決定著制造風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的可能性，以及風(fēng)險(xiǎn)大小。因此，在智能機(jī)械制造過程中，通常會(huì)出現(xiàn)一些制造事故，導(dǎo)致制造人員的人身安全受到威脅。

但智能化機(jī)器設(shè)備讓機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造工作都變得科技化和信息化，可以通過及時(shí)監(jiān)督、遠(yuǎn)程控制等形式來進(jìn)行制造工作。將數(shù)據(jù)傳導(dǎo)的方式利用到智能機(jī)械制造中，對(duì)制造的過程展開良好的監(jiān)督工作的同時(shí)，也可以讓制造流程更加科學(xué)、安全、有序，減少制造過程中器械障礙或安全事故的發(fā)生，大大提高了生產(chǎn)過程中的安全性。

1.2 節(jié)能降耗

在現(xiàn)有智能機(jī)械制造為主流的階段，機(jī)械制造設(shè)計(jì)的流程都是通過運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行制造的，因此自動(dòng)化技術(shù)可以通過代碼等程序或規(guī)則來自動(dòng)支配和運(yùn)行相關(guān)設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)等，讓整個(gè)制造流程都能夠得以良好地管控。同時(shí)，在傳統(tǒng)的機(jī)械制造運(yùn)營工作的過程中，設(shè)備之間的器件可能會(huì)產(chǎn)生摩擦，造成磨損，給機(jī)械制造企業(yè)帶來一定的損失[1]。智能化機(jī)械制造會(huì)讓此情況的產(chǎn)生大大降低，因此，使能源的節(jié)約得以保障，損耗得到減少。

1.3 方便快捷

智能機(jī)械制造具有的便捷性更強(qiáng)，制造流程也更加簡單，對(duì)于智能機(jī)械制造來說，很多傳統(tǒng)的人為流程逐漸改進(jìn)成自動(dòng)控制的方式，所以只需要安排固定的施工人員進(jìn)行智能機(jī)械制造的操作和控制即可。而且部分工作環(huán)節(jié)或流程中的機(jī)械操控，無需安排人員進(jìn)行管理和監(jiān)控，便可自行運(yùn)行，因此現(xiàn)有的智能機(jī)械制造讓整個(gè)流程更加方便快捷。

2 智能機(jī)械制造的優(yōu)點(diǎn)

2.1 機(jī)械生產(chǎn)效率高

從現(xiàn)有的智能機(jī)械制造的情況來看，傳統(tǒng)的機(jī)械制造效率太低，通過改良和科技上的創(chuàng)新，讓智能機(jī)械制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

在傳統(tǒng)的機(jī)械制造工作中，主要依靠人力的勞動(dòng)支持生產(chǎn)，這導(dǎo)致生產(chǎn)效率難以得到提升。隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械制造的生產(chǎn)效率已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有的需要[2]。

隨著當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)于機(jī)械制造產(chǎn)品的使用和需求越來越大，所以智能機(jī)械制造在機(jī)械制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用，則能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人為制造，使機(jī)械生產(chǎn)效率大幅度提升。

2.2 失誤得到有效降低

對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械制造模式來說，由于較為依賴人工制造的方式，并且機(jī)械制造的產(chǎn)品種類也過多，由此一來可能引發(fā)的危險(xiǎn)操作則會(huì)變多[3]。一旦出現(xiàn)工作人員操作失誤，沒有按照標(biāo)準(zhǔn)的要求來進(jìn)行，會(huì)使整個(gè)機(jī)械制造生產(chǎn)流程受到影響，也可能出現(xiàn)系統(tǒng)故障的問題，使制造效率大大降低，也可能威脅到施工人員的人身安全。

所以，在現(xiàn)有的智能化制造背景下，自動(dòng)化技術(shù)的使用和結(jié)合，能夠讓機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的流程通過自動(dòng)化的形式來實(shí)現(xiàn)，讓很多危險(xiǎn)性較高、隱患較大的環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自主操作，無需人為進(jìn)行，在一定程度上也能夠讓現(xiàn)有的機(jī)械制造環(huán)境更加安全、有序、良好，并且智能制造設(shè)計(jì)不容易受到人為的干擾因素或影響，也能夠較快適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)環(huán)境，因此生產(chǎn)準(zhǔn)確效率更高，產(chǎn)生的故障效率更低。

3 現(xiàn)階段機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)的不足

3.1 自主創(chuàng)新較少，科技成果轉(zhuǎn)換效果不佳

盡管當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)獲得了較為良好的發(fā)展局面，但隨著科技創(chuàng)新的速度加快，各項(xiàng)技術(shù)不斷應(yīng)用和發(fā)展，會(huì)出現(xiàn)我國現(xiàn)有生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品依賴其他國家的情況。我國在機(jī)械設(shè)計(jì)制造方面的自主創(chuàng)新能力尚有欠缺，很多科技成果轉(zhuǎn)換不夠全面，使我國現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展受到一定程度的制約。

3.2 資源利用效率不高，污染環(huán)境

我國社會(huì)開放程度的加強(qiáng)，以及經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的高速發(fā)展，對(duì)我國現(xiàn)有的環(huán)境和資源造成了很大壓力。生產(chǎn)制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物，極大地影響了周邊環(huán)境生態(tài)和資源。我國部分機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)是在外資企業(yè)的影響下進(jìn)行發(fā)展的，在生產(chǎn)和制造過程中，僅僅考慮了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品的最終效果和后期使用，并沒有考慮生產(chǎn)過程中對(duì)環(huán)境生態(tài)以及資源上的影響，這些因素對(duì)我國的生態(tài)環(huán)境造成了不可逆轉(zhuǎn)的影響。

3.3 高端產(chǎn)品仍需增加，信息技術(shù)應(yīng)用不夠全面

當(dāng)前我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化技術(shù)存在的一大不足就是高端產(chǎn)品較少，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用范圍不夠廣泛、不夠全面。在現(xiàn)有全球經(jīng)濟(jì)一體化的今天，提升信息化技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用，是當(dāng)今所要面臨的一個(gè)重點(diǎn)問題，而提升高端產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)設(shè)計(jì)制造管理以及服務(wù)當(dāng)前的有效途徑。

4 智能制造背景下機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)

4.1 控制制造成本，降低資源能源消耗

由于制造業(yè)的基本屬性和特點(diǎn)，關(guān)注制造業(yè)未來對(duì)于環(huán)境污染情況，以及對(duì)于資源能源的使用控制情況至關(guān)重要。

當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)中涉及的產(chǎn)品類型和方向較多，有關(guān)的制造流程也比較復(fù)雜，因此在此過程中能源和材料的消耗與使用都較為龐大，要想智能機(jī)械制造行業(yè)向著更新、更高的方向發(fā)展的話，必須要重點(diǎn)關(guān)注成本問題和資源能源的利用與損耗問題。

近年來，我國出臺(tái)了一系列相關(guān)政策，提出了一系列發(fā)展理念，對(duì)我國的資源能源保護(hù)、環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求和指導(dǎo)方針，機(jī)械制造行業(yè)是能耗很高的一個(gè)行業(yè)，想要保證自身穩(wěn)固持久發(fā)展，不能以犧牲環(huán)境和資源為代價(jià)，必須響應(yīng)當(dāng)前國家的理念和指導(dǎo)方針以及保護(hù)環(huán)境等方面的號(hào)召，來降低自身有關(guān)資源和能源的損耗情況，對(duì)生產(chǎn)過程中使用較多的原料等進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注[4]。同時(shí)思考在所使用的原材料中，哪些可以進(jìn)行重復(fù)使用、循環(huán)使用，把一些能源和資源材料上的利用、可循環(huán)利用特性進(jìn)行加強(qiáng)，使其利用效率達(dá)到最高。

在企業(yè)進(jìn)行采購方面，要對(duì)成本進(jìn)行大力管控，減少不必要的成本支出和浪費(fèi)，綜合性地保障機(jī)械制造企業(yè)的持久發(fā)展，也要提升現(xiàn)有機(jī)械制造行業(yè)人員的環(huán)保理念和節(jié)約資源控制成本的理念，避免由于相關(guān)意識(shí)薄弱而出現(xiàn)的不良問題。加強(qiáng)機(jī)械制造行業(yè)中有關(guān)污水的處理工作和排放規(guī)劃工作等，減少其對(duì)水資源和土壤方面的污染影響，對(duì)無法進(jìn)行循環(huán)利用、無法再次使用的資源和能源要通過部分清潔處理工序后再進(jìn)行排放。

4.2 實(shí)現(xiàn)多學(xué)科耦合與集成化設(shè)計(jì)

從現(xiàn)有的機(jī)械制造行業(yè)來說，所生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)該盡可能地滿足人們當(dāng)前對(duì)于現(xiàn)有產(chǎn)品的需求?，F(xiàn)階段，機(jī)械制造行業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，因此有關(guān)機(jī)械制造及自動(dòng)化技術(shù)不能夠單單依靠現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)或產(chǎn)品設(shè)計(jì)，要將現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行多元化的發(fā)展與提升，通過機(jī)械、電氣、通信、控制等多個(gè)學(xué)科的耦合，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)的多樣化豐富發(fā)展。

通過多學(xué)科進(jìn)行耦合，讓未來的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展對(duì)人工的需求和依賴越來越少，也可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用，提升產(chǎn)品功能的仿真效果，不斷地更迭、完善、創(chuàng)新現(xiàn)有的設(shè)計(jì)技術(shù)，讓產(chǎn)品的功能能夠不斷豐富和完善。

4.3 實(shí)現(xiàn)模塊化與網(wǎng)絡(luò)化的良好融合

對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中有關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)模式來說，通過模塊化和網(wǎng)絡(luò)化的互相融合，能夠使其統(tǒng)籌更多的資源，將現(xiàn)有的生產(chǎn)任務(wù)分配得更加合理，也可以進(jìn)行更為科學(xué)的整合工作，并取得良好效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化水準(zhǔn)的提升?？梢愿鶕?jù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的技能以及對(duì)產(chǎn)品具體功能的要求，進(jìn)行任務(wù)拆解和分配，讓產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變得模塊化。還可以與工程作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，來提升現(xiàn)有的設(shè)計(jì)效率和工作進(jìn)程，讓產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量大幅度得到提升，通過網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)合、依靠，讓個(gè)模塊化的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)互相連接，讓各生產(chǎn)工作小組之間的信息互享、資源互通能夠得以保障，也能夠保證彼此間的及時(shí)溝通交流，從而使整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)工作落實(shí)得更好，使機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化水平得以提高。

4.4 實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)

從未來發(fā)展的角度考慮，機(jī)械制造行業(yè)應(yīng)當(dāng)在生產(chǎn)過程中注重環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排，使機(jī)械生產(chǎn)制造產(chǎn)品的能源消耗盡可能減少，例如：對(duì)生產(chǎn)工作所選擇的原材料，首要選擇清潔能源、環(huán)保原料來進(jìn)行使用。

隨著當(dāng)前智能制造時(shí)代的快速發(fā)展，各行各業(yè)也在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)高效并且清潔生產(chǎn)這一問題的關(guān)注在逐漸提升，并且很多行業(yè)都在試圖找尋優(yōu)化現(xiàn)有制造生產(chǎn)流程的方式[5]。應(yīng)該針對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)，探究出實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的方式方案，優(yōu)化現(xiàn)有的產(chǎn)品，進(jìn)行數(shù)據(jù)加工工藝、設(shè)計(jì)鑒定和評(píng)價(jià)編制設(shè)計(jì)任務(wù)書等各個(gè)流程。在制造效率不斷提高的今天，保證制造流程在沒有縮減的情況下能夠良好實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目的。

4.5 實(shí)現(xiàn)電子化圖紙的運(yùn)用

對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)來說，產(chǎn)品生產(chǎn)圖紙是極為重要的一環(huán)，良好、精密、完善、科學(xué)的設(shè)計(jì)圖紙才能夠保證后續(xù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工作的有序展開。但傳統(tǒng)的制造模式下，采用較多的是紙質(zhì)版的產(chǎn)品圖紙，容易受到撕毀、浸濕等方面的影響，使相關(guān)工作環(huán)節(jié)受到影響。

隨著智能制造時(shí)代的到來以及互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)等智能化技術(shù)的運(yùn)用，應(yīng)該逐漸轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的圖紙形式，使用電子化圖紙來進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與考慮工作，可以讓機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)中涉及的產(chǎn)品圖紙，在今后通過電子化、智能化圖紙的轉(zhuǎn)變，讓傳統(tǒng)紙質(zhì)圖紙難以保存的弊端得到改善，可以減少紙質(zhì)圖紙的破損、丟失或損失的問題[6]。

同時(shí)，實(shí)現(xiàn)電子化圖紙也可以讓圖紙的攜帶和傳遞更加高效方便。一旦發(fā)現(xiàn)一些有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的修正方案或改進(jìn)方案，可以通過電子化圖紙，進(jìn)行更加方便快捷的修改工作，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作中的相關(guān)環(huán)節(jié)更加便捷、高效，更加智能化、信息化。通過電子化圖紙的使用，讓未來產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙的保存工作更加方便，節(jié)省一定的空間，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化、信息化的圖紙管理，還能夠便于進(jìn)行查看工作。在保證自身信息網(wǎng)絡(luò)以及平臺(tái)的安全下，電子圖紙具有的安全性、便捷性等都是紙質(zhì)圖紙難以比擬的。

5 結(jié)語

當(dāng)前，智能制造背景下的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展仍有較多的發(fā)展空間，需要相關(guān)行業(yè)與人員加以重視，嚴(yán)格按照我國現(xiàn)有的指導(dǎo)方針與政策理念，調(diào)整現(xiàn)有機(jī)械設(shè)計(jì)制造的發(fā)展趨勢(shì)，讓現(xiàn)有的企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益都能夠越來越好。