機(jī)械設(shè)計(jì)制造的數(shù)字化與智能化發(fā)展

蔡麗娟 蔡佳麗 羅富娟

摘 要：隨著我國綜合國力的不斷提升，如今的工業(yè)化發(fā)展也逐漸朝著現(xiàn)代化方向前進(jìn)，尤其是機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，在不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù)的支撐下，迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。得益于技術(shù)的進(jìn)步以及發(fā)展需求的增長，使得機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的升級(jí)改造尤為必要且迫切，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)工藝已難以適應(yīng)現(xiàn)階段的發(fā)展需求，所以數(shù)字化與智能化發(fā)展將成為今后很長一段時(shí)間內(nèi)我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展趨勢?；诖?，本文將重點(diǎn)針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的數(shù)字化與智能化發(fā)展展開研究，希望為助力行業(yè)發(fā)展作出微薄貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造 數(shù)字化 智能化 發(fā)展

Abstract：With the continuous improvement of China's comprehensive national strength， today's industrial development is also gradually moving towards modernization， especially in the field of mechanical design and manufacturing. With the support of the continuous development of science and technology， it has ushered in unprecedented development opportunities. Thanks to the progress of technology and the growth of development demand， the upgrading and transformation of mechanical design and manufacturing industry is particularly necessary and urgent. For the traditional mechanical design and manufacturing technology and process to meet the development needs is difficult at this stage. Therefore， the development of digitization and intelligence will become the development trend of China's mechanical design and manufacturing industry for a long time in the future. Based on this， this paper will focus on the digital and intelligent development of mechanical design and manufacturing， hoping to make a modest contribution to the development of the industry.

Key words：mechanical design and manufacturing， digitization， intelligence， development

在機(jī)械制造行業(yè)領(lǐng)域，機(jī)械設(shè)計(jì)工作非常關(guān)鍵，唯有高質(zhì)量完成機(jī)械設(shè)計(jì)工作，才能保證機(jī)械制造質(zhì)量。而隨著機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展，除了要汲取傳統(tǒng)技術(shù)工藝的經(jīng)驗(yàn)以外，更要與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)結(jié)合，尤其是隨著用戶需求的不斷增多與提高，一定要重視數(shù)字化與智能化技術(shù)的應(yīng)用，才能最大限度地滿足用戶的需求。因此，作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)技術(shù)人員，需要對(duì)該行業(yè)前沿技術(shù)保持關(guān)注，緊隨行業(yè)發(fā)展方向，掌握全新技術(shù)工藝，從而提高企業(yè)市場競爭力。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造數(shù)字化與智能化的應(yīng)用優(yōu)勢

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字化與智能化技術(shù)在各行業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛滲透，機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)也不例外，屬于時(shí)代發(fā)展的必然選擇。從機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)應(yīng)用數(shù)字化與智能化技術(shù)的實(shí)際情況來看，表現(xiàn)出的優(yōu)勢體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1.1 提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作效率

在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中，會(huì)因?yàn)榇嬖诙喾揭蛩氐木窒蓿孕袠I(yè)發(fā)展中還存在技術(shù)工藝繁雜、效率偏低的問題，導(dǎo)致技術(shù)人員的工作時(shí)間普遍較長，人才流失率較高，形成對(duì)行業(yè)發(fā)展的不良影響。而隨著數(shù)字化與智能化技術(shù)的引入，與機(jī)械設(shè)計(jì)制造有機(jī)結(jié)合，不僅優(yōu)化了技術(shù)人員的工作環(huán)境，同時(shí)也提高了工作效率。尤其是產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中，自動(dòng)化生產(chǎn)線的開發(fā)，使得傳統(tǒng)的工藝流程得到簡化，節(jié)省了大量人力資源，原本要多人完成的工作，只需要一人與自動(dòng)化機(jī)器搭配便可完成，大大提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率。另外，在智能化的管理體系中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的智能化檢測與問題解決，最大程度保障了產(chǎn)品制造質(zhì)量[1]。總而言之，數(shù)字化與智能化技術(shù)的應(yīng)用，提高了生產(chǎn)線工藝的標(biāo)準(zhǔn)化程度，使得機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作效率與產(chǎn)品質(zhì)量得以全面提高。

1.2 提高產(chǎn)品生產(chǎn)流程安全性

在以往的機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中，對(duì)生產(chǎn)線的管控與檢測基本由人工完成，但其中涉及到部分危險(xiǎn)系數(shù)高的故障維修工作，一定程度上會(huì)威脅到技術(shù)人員的安全。安全性保障在機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作中至關(guān)重要，保證技術(shù)人員的安全才是產(chǎn)品生產(chǎn)的首要前提。而通過應(yīng)用數(shù)字化與智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝流程的優(yōu)化，能夠用到更為先進(jìn)的智能化設(shè)備去監(jiān)測生產(chǎn)過程，第一時(shí)間找出故障環(huán)節(jié)且進(jìn)行維修，從而保證生產(chǎn)的安全性[2]。比如，可在智能終端安裝諧波濾波器（如圖1所示），借助此裝置消除外界環(huán)境因素的干擾，強(qiáng)化對(duì)不同類型信號(hào)的感知，使得人工智能系統(tǒng)能夠高效參與機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程?？偠灾?，數(shù)字化與智能化技術(shù)加持下的監(jiān)測能夠及時(shí)察覺問題并報(bào)警，提升了故障檢出率，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)技術(shù)生產(chǎn)人員安全的目的。

1.3 簡化生產(chǎn)操作技術(shù)

在過去的機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作中，由于生產(chǎn)方式以人工為主，所以對(duì)每一位技術(shù)人員的生產(chǎn)操作技術(shù)要求非常高。而隨著數(shù)字化與智能化技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)生產(chǎn)線的智能化升級(jí)，不僅如上述所言減少了技術(shù)人員的數(shù)量，也進(jìn)一步簡化了操作技術(shù)要求，以前較為復(fù)雜的生產(chǎn)操作技術(shù)也變得更為簡單。另外，生產(chǎn)流程有了數(shù)字化的加持，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)能得到統(tǒng)一，有助于生產(chǎn)質(zhì)量的全面提高。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造的數(shù)字化與智能化發(fā)展趨勢

2.1 積極響應(yīng)綠色發(fā)展號(hào)召

隨著我國工業(yè)化發(fā)展速度不斷加快，在發(fā)展過程中也出現(xiàn)了對(duì)環(huán)境的破壞行為，并且破壞程度日漸加劇。所以，為了保證發(fā)展可持續(xù)化，國家提出了綠色發(fā)展口號(hào)，那么在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展中，同樣要響應(yīng)并踐行“綠色發(fā)展”的理念，將該理念滲透到未來的發(fā)展規(guī)劃中。將數(shù)字化與智能化技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造流程進(jìn)行結(jié)合，為了保證其可持續(xù)性發(fā)展，要盡可能選用更環(huán)保的材料，或是通過技術(shù)優(yōu)化減少生產(chǎn)過程中造成的環(huán)境破壞。所以，將數(shù)字化、智能化技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造相結(jié)合，一定要完善技術(shù)工藝，改進(jìn)生產(chǎn)線中可能存在環(huán)境破壞的技術(shù)環(huán)節(jié)，從根本上解決生產(chǎn)過程中的污染問題。

2.2 完善數(shù)字化與智能化體系

在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平不斷提高以及機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)快速發(fā)展的背景下，構(gòu)建完善的數(shù)字化與智能化體系尤為必要。事實(shí)上，在近些年的發(fā)展中已有許多產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)工藝出現(xiàn)了智能化的升級(jí)改造，或是將先進(jìn)的智能化設(shè)備引入到傳統(tǒng)生產(chǎn)線中，然而均未形成完善的數(shù)字化與智能化體系，所以無法進(jìn)行集約化、統(tǒng)一化管理。所以，為了提高生產(chǎn)管理質(zhì)量，需要在今后的發(fā)展中對(duì)生產(chǎn)流程予以數(shù)字化與智能化完善建設(shè)，唯有將整個(gè)生產(chǎn)過程中的獨(dú)立部分進(jìn)行體系化串聯(lián)，借助大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建數(shù)字化管理模式，才能達(dá)到統(tǒng)一化管理效果，強(qiáng)化各個(gè)環(huán)節(jié)之間的數(shù)據(jù)交流共享，從而提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率與企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 機(jī)械設(shè)計(jì)模型構(gòu)造的數(shù)字化發(fā)展

在過去的機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中，模型設(shè)計(jì)用到的基本是電子版模型，再進(jìn)行人工搭建，這種設(shè)計(jì)方式不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)之間的誤差難以減小而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。而有了數(shù)字化與智能化技術(shù)的加持后，便可得到電子模型的三維立體效果，在計(jì)算機(jī)中結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬化再現(xiàn)，能明顯提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的質(zhì)量[3]。此外，模型設(shè)計(jì)朝著數(shù)字化方向發(fā)展，還能促使數(shù)據(jù)的進(jìn)一步精細(xì)化，生產(chǎn)技術(shù)人員只需掌握數(shù)字化設(shè)備的操作技術(shù)，便能輕松完成優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)，降低了技術(shù)人員就職門檻以及提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。機(jī)械設(shè)計(jì)模型構(gòu)造的數(shù)字化發(fā)展，主要是利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)模型方案進(jìn)行模擬（如圖2所示），將各項(xiàng)參數(shù)與運(yùn)行環(huán)境輸入到系統(tǒng)中，便能自動(dòng)化生成機(jī)械設(shè)計(jì)方案中的模型以及實(shí)施過程，通過觀察方案設(shè)計(jì)實(shí)施情況便能了解其中存在的缺陷，在不需要進(jìn)行實(shí)務(wù)操作的前提下，便可對(duì)設(shè)計(jì)模型方案進(jìn)行改良。

3 數(shù)字化與智能化在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

如上述所言，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)字化與智能化技術(shù)是時(shí)代發(fā)展所趨，關(guān)系到該行業(yè)未來的可持續(xù)發(fā)展。然而，在數(shù)字化與智能化技術(shù)的具體應(yīng)用中，還需要重點(diǎn)關(guān)注如下幾個(gè)方面：

3.1 重視系統(tǒng)優(yōu)化

在將數(shù)字化與智能化技術(shù)融入到機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的過程中，雖然對(duì)設(shè)備與技術(shù)的升級(jí)改造是關(guān)鍵，但一定不能忽視系統(tǒng)優(yōu)化的重要作用。因?yàn)榧夹g(shù)升級(jí)一定會(huì)帶來設(shè)備使用與管理方面的細(xì)節(jié)變化，自然要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)展開升級(jí)優(yōu)化，才能保證設(shè)備、技術(shù)的作用發(fā)揮達(dá)到最大化。系統(tǒng)升級(jí)并不僅限于先進(jìn)技術(shù)的引入，還要重視生產(chǎn)線內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合，才能保障產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。

3.2 招聘優(yōu)質(zhì)人才

信息化時(shí)代的到來讓機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)得到迅猛發(fā)展的機(jī)會(huì)，而且在數(shù)字化與智能化技術(shù)的加持下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的工作質(zhì)量與效率有了大幅提升。然而，目前從事機(jī)械設(shè)計(jì)制造的人員的信息技術(shù)素養(yǎng)并不高，對(duì)數(shù)字化與智能化技術(shù)有研究的人員多數(shù)集中在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，所以機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)突破和長遠(yuǎn)發(fā)展，需要引入更多專業(yè)型人才。唯有更多優(yōu)質(zhì)人才的加入，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)智能化設(shè)備進(jìn)行合理使用與管維，還能對(duì)技術(shù)進(jìn)一步升級(jí)改進(jìn)，不斷提高企業(yè)的市場競爭力，并且為我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的健康發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.3 重視產(chǎn)品商品化

完成機(jī)械設(shè)計(jì)工作之后，需要由專人對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行檢驗(yàn)，明確機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目的在于產(chǎn)品商品化，能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來經(jīng)濟(jì)收益價(jià)值，所以在開展設(shè)計(jì)工作與投入生產(chǎn)制造之前，必須把握好市場需求動(dòng)向，才能找準(zhǔn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的定位，更能滿足市場需求。

4 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)制造的數(shù)字化與智能化發(fā)展不僅僅是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢，同時(shí)也是機(jī)械制造企業(yè)不斷提高市場競爭力的必要手段，通過引入數(shù)字化與智能化技術(shù)，不但能優(yōu)化傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造過程中的不足，還能提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率及質(zhì)量，有著廣闊發(fā)展前景。所以，機(jī)械制造企業(yè)研發(fā)部門應(yīng)當(dāng)高度重視先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)、引入與應(yīng)用，與現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造流程相結(jié)合，促進(jìn)整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的良好發(fā)展。

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作者簡介

蔡麗娟：（1988—），女，重慶人，研究生，講師。主要研究方向：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用。