機械制造與自動化中的節(jié)能設(shè)計理念分析

毛曙宇

江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇省無錫市 214400

1 引言

自動化技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用，大幅提升了工業(yè)生產(chǎn)和制造的效率，生產(chǎn)周期大幅延長，能夠有效規(guī)避人力生產(chǎn)的一些局限，對于我國工業(yè)行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展有著重要意義。但是在自動化技術(shù)的應(yīng)用過程中，大量機械設(shè)備所耗費的能源量較為龐大，容易引發(fā)能源污染問題，造成相關(guān)資源的浪費，推進(jìn)節(jié)能設(shè)計理念的研究和分析，能夠幫助工業(yè)制造行業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的有機結(jié)合，對于工業(yè)制造行業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級有著重要意義。

2 機械制造與自動化的概述及趨勢

機械制造業(yè)的發(fā)展同工業(yè)行業(yè)的建設(shè)有著密不可分的聯(lián)系，推進(jìn)機械制造業(yè)的發(fā)展，能夠為工業(yè)行業(yè)的建設(shè)注入全新的活力。信息化時代的到來，使得信息技術(shù)和自動化技術(shù)在機械制造業(yè)中的應(yīng)用日益深入，對于機械制造來說是一項全新的發(fā)展契機。一些較為復(fù)雜、危險性較高的生產(chǎn)工作，可以交由自動化設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，機械制造生產(chǎn)的安全性大幅提升。推進(jìn)自動化技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用和發(fā)展，不僅是機械制造業(yè)的內(nèi)在發(fā)展訴求，同時也是我國工業(yè)行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的必然要求。

自動化技術(shù)，計算機技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，為我國機械制造行業(yè)的升級和轉(zhuǎn)型注入了全新的活力。為了提升自身的綜合競爭力，適應(yīng)復(fù)雜多變的市場環(huán)境，我國的機械制造業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的生產(chǎn)觀念，緊跟行業(yè)和時代的發(fā)展腳步，加強機械制造和生產(chǎn)中的節(jié)能設(shè)計，不僅能夠降低機械制造和工業(yè)生產(chǎn)成本，也能避免出現(xiàn)資源浪費問題。

3 節(jié)能設(shè)計理念的概述

節(jié)能設(shè)計理念的發(fā)展體現(xiàn)出我國經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)發(fā)展，在當(dāng)前時代下，經(jīng)濟(jì)社會進(jìn)入全新的發(fā)展階段，人民的生活觀念發(fā)生了較大的轉(zhuǎn)變，環(huán)保工作成為經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)中的關(guān)鍵任務(wù)。作為環(huán)境治理工作中的重點，節(jié)能設(shè)計理念的應(yīng)用顯得愈發(fā)重要。加強對節(jié)能設(shè)計理念的影響，不僅能夠適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會的未來發(fā)展，同時也能為諸多行業(yè)的生產(chǎn)和管理提供正確的導(dǎo)向，對于促進(jìn)生產(chǎn)行業(yè)的資源優(yōu)化配置有著重要意義。

在以往的經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)中，我國側(cè)重于追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在當(dāng)前時代下，我國的經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)注重經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的有機結(jié)合。在日常的生產(chǎn)過程中，有序開展環(huán)境保護(hù)工作，對于減少污染問題有著巨大幫助。節(jié)能設(shè)計理念日益深入人心，逐漸成為時代熱點，節(jié)能設(shè)計和綠色環(huán)保成為時代的一大發(fā)展趨勢。

4 機械制造與自動化中的節(jié)能設(shè)計要點

4.1 生產(chǎn)過程的節(jié)能設(shè)計

機械制造的流程較為復(fù)雜，在不同的生產(chǎn)過程中往往有著不同的節(jié)能要點，結(jié)合機械制造的實際情況來看，主要有以下幾項側(cè)重點：首先，加工過程的節(jié)能設(shè)計工作，針對加工環(huán)節(jié)的節(jié)能設(shè)計工作，第一要落實結(jié)構(gòu)改造工作，基于產(chǎn)品的設(shè)計需求，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，保障產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和質(zhì)量；第二，選取合理的制造技術(shù)，對于提升產(chǎn)品制造工作的針對性有著巨大幫助；最后，選取合理的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格遵循相關(guān)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，一方面能夠規(guī)避一些常見的生產(chǎn)質(zhì)量問題，另一方面也能有效延長產(chǎn)品的使用壽命，能夠幫助企業(yè)實現(xiàn)對生產(chǎn)成本的有效控制。

其次，對生產(chǎn)安全性進(jìn)行把握，通過對自動化技術(shù)的應(yīng)用，能夠使得產(chǎn)品制造具有一定的事故自動預(yù)警能力，通過電子元器件的安裝，能夠緩解生產(chǎn)機械的損耗問題。相關(guān)生產(chǎn)人員要發(fā)揮自身的能動性，避免生產(chǎn)設(shè)備長期處于高負(fù)荷的工作狀態(tài)下，在生產(chǎn)過程中加強對綠色生產(chǎn)材料的應(yīng)用，有助于達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

第三，提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率，通過對自動化系統(tǒng)的有效利用，能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)過程的動態(tài)監(jiān)督，避免人為操作引發(fā)的失誤情況，對于提升產(chǎn)品的質(zhì)量有著巨大幫助，同時也能避免生產(chǎn)出一些質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的殘次品。

第四，推進(jìn)回收利用工作，在機械制造和生產(chǎn)過程中，加強對可回收材料的應(yīng)用，也有助于達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。在推進(jìn)具體的生產(chǎn)工作前，相關(guān)生產(chǎn)人員要從生產(chǎn)難度、生產(chǎn)成本等多項因素進(jìn)行綜合分析，加強對可回收材料的應(yīng)用，避免選取一些對環(huán)境危害較大的生產(chǎn)材料，一方面能夠避免在產(chǎn)品制造和生產(chǎn)期間造成較大的污染物污染，另一方面也能實現(xiàn)對生產(chǎn)材料的回收再利用，有助于降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

4.2 生產(chǎn)成本的節(jié)能設(shè)計

綠色節(jié)能理念成為經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)的一項重要理念。機械制造和生產(chǎn)會耗費大量的資源，加強對生產(chǎn)成本的分析和控制，有利于提升機械制造和生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。在機械產(chǎn)品的設(shè)計環(huán)節(jié)中，相關(guān)技術(shù)人員要發(fā)揮自身的能動性，通過一些可拆卸和可調(diào)整的設(shè)備，完成對相關(guān)部分結(jié)構(gòu)的拆卸和回收工作，對于規(guī)避資源浪費問題有著巨大幫助。此外，在推進(jìn)具體的生產(chǎn)工作前，相關(guān)生產(chǎn)人員要對大量的生產(chǎn)信息進(jìn)行分析和整合，結(jié)合具體的生產(chǎn)需求進(jìn)行深層次的挖掘和分析，實現(xiàn)對生產(chǎn)資源的合理運用。

5 節(jié)能設(shè)計理念在機械制造和自動化中的具體應(yīng)用

5.1 機械設(shè)計和制造的優(yōu)化

在傳統(tǒng)的機械設(shè)計和制造工作中，大多數(shù)設(shè)計和制造工作都需要借助人力完成，機械設(shè)計和制造效率比較低，難以達(dá)到理想的生產(chǎn)目標(biāo)。在當(dāng)前時代下，傳統(tǒng)的機械設(shè)計和制造模式難以達(dá)到理想的節(jié)能設(shè)計目標(biāo)。節(jié)能設(shè)計理念的應(yīng)用促進(jìn)了機械設(shè)計和制造的優(yōu)化，在當(dāng)前時代下的機械設(shè)計和制造工作中，節(jié)能設(shè)計理念有著愈發(fā)廣泛的體現(xiàn)。

結(jié)合機械設(shè)計和制造工作來看，以現(xiàn)代機電一體化設(shè)備為例，在傳統(tǒng)的制造模式下，受到技術(shù)的局限，無法推進(jìn)發(fā)動機和機械設(shè)備的一體化設(shè)計。在應(yīng)用電能時需要推進(jìn)一定的變壓處理工作，電能損耗問題較為嚴(yán)重，在無形中增加了機械制造的能耗。在節(jié)能設(shè)計理念下，這種情況得到了有效的緩解，設(shè)計人員可以結(jié)合機械制造的實際需求，推進(jìn)機電一體化設(shè)備的設(shè)計和應(yīng)用，實現(xiàn)對電能損耗的有效控制。作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，機械設(shè)計和制造的優(yōu)化，對于工業(yè)行業(yè)的建設(shè)有著巨大幫助。

5.2 自動化調(diào)整和自動化控制

節(jié)能設(shè)計理念在自動化中的應(yīng)用集中體現(xiàn)為自動化控制和自動化調(diào)整。在以往的機械制造工作中，由于涉及的生產(chǎn)設(shè)備較為多樣，生產(chǎn)技術(shù)人員需要根據(jù)生產(chǎn)需求及時進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的調(diào)整，工作量比較大，工作效率比較低。在應(yīng)用節(jié)能設(shè)計理念后，這種問題得到了有效的解決。借助自動化調(diào)整和自動化控制技術(shù)，機械設(shè)備可以通過預(yù)先設(shè)定的程序開展機械制造和生產(chǎn)工作，在必要時完成自動化調(diào)整，從而滿足多樣化的生產(chǎn)需求。結(jié)合我國機械制造和相關(guān)工業(yè)行業(yè)的發(fā)展情況來看，很多生產(chǎn)設(shè)備都已經(jīng)能夠結(jié)合外部環(huán)境的變化，進(jìn)行能源供給的調(diào)整，調(diào)整的參數(shù)不斷精確，調(diào)整反應(yīng)速度也在不斷提升，對于降低機械制造和生產(chǎn)的能耗有著重要意義。自動化控制和自動化調(diào)整技術(shù)的深入應(yīng)用，不僅體現(xiàn)出我國機械制造行業(yè)強大的生命力，也體現(xiàn)出相關(guān)工業(yè)行業(yè)的與時俱進(jìn)，相關(guān)生產(chǎn)制造行業(yè)要加大對節(jié)能設(shè)計理念的重視，完善機械制造和生產(chǎn)中的節(jié)能設(shè)計。

6 節(jié)能設(shè)計理念在機械制造和自動化中的應(yīng)用策略

6.1 優(yōu)化機械制造規(guī)劃工作

合理的規(guī)劃工作能夠為后續(xù)的機械制造和生產(chǎn)提供正確的指引和導(dǎo)向，也是應(yīng)用節(jié)能設(shè)計理念的關(guān)鍵任務(wù)。在推進(jìn)機械制造前，合理的規(guī)劃和設(shè)計工作尤為重要。在規(guī)劃和設(shè)計階段中，需要結(jié)合機械設(shè)備的具體類型，明確機械制造成本、生產(chǎn)管理重點和制造特點，從而選取性能良好，生產(chǎn)效率比較高的自動化生產(chǎn)設(shè)備。結(jié)合機械制造生產(chǎn)工作來看，在機械制造工作中，機械設(shè)備的零件復(fù)雜度是影響是生產(chǎn)能耗的重要因素，一般來說，機械設(shè)備的零件數(shù)越多，內(nèi)部構(gòu)造越復(fù)雜，生產(chǎn)過程中耗費的資源數(shù)就會更多，在生產(chǎn)過程中也需要更多的能源支持。因此在生產(chǎn)和規(guī)劃過程中，需要盡量選取性能匹配，結(jié)構(gòu)簡單的生產(chǎn)設(shè)備，有助于實現(xiàn)節(jié)能減排的生產(chǎn)目標(biāo)。

生產(chǎn)環(huán)境的控制也是機械制造規(guī)劃中的重點，有一些特殊的機械設(shè)備，對于外部生產(chǎn)環(huán)境的要求也比較高，加強對生產(chǎn)環(huán)境的控制，能夠減少生產(chǎn)過程中的不穩(wěn)定因素，對于提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本有著巨大幫助。在推進(jìn)機械制造和生產(chǎn)前，安排專業(yè)的技術(shù)人員，對機械制造和生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行調(diào)研，對溫度、濕度和通風(fēng)條件等多項因素進(jìn)行把握，針對不同的因素采取不同的管理措施，在必要時推進(jìn)相關(guān)的分析和測試工作，對于提升資源利用率有著巨大幫助。

6.2 完善機械制造工藝流程

針對機械制造工藝流程的優(yōu)化，主要體現(xiàn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料設(shè)計，不同的機械產(chǎn)品有著不同的結(jié)構(gòu)和材料要求，對機械制造工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，也是節(jié)能設(shè)計工作中的關(guān)鍵。機械制造人員要結(jié)合機械制造的實際情況，明確機械制造不同工藝流程的特點，制定科學(xué)的節(jié)能設(shè)計策略，實現(xiàn)對能源消耗的有效控制。

為了達(dá)到理想的能耗控制目標(biāo)，技術(shù)人員往往需要對機械制造技術(shù)進(jìn)行綜合利用，因為不同的機械制造技術(shù)往往會耗費不同的能源，機械制造人員要發(fā)揮自身的能動性，對加工工藝順序進(jìn)行優(yōu)化和完善。在加工和制造過程中，對加工載荷進(jìn)行控制，一方面有助于實現(xiàn)對能耗的控制，另一方面也能降低相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)壓力，對于延長生產(chǎn)設(shè)備的使用年限有著重要意義。以機械制造中的加工方式選取工作為例，冷鍛和熱鍛相較之溫鍛，消耗的熱能比較多，在各種新型生產(chǎn)技術(shù)得以應(yīng)用后，冷鍛和熱鍛消耗的熱能雖然能夠得到一定程度的回收，但是熱能使用率還是低于溫鍛，為了實現(xiàn)對熱能消耗的有效控制，相關(guān)生產(chǎn)人員可以及時引入冷卻工藝，提升熱能回收效率。在保障機械產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，生產(chǎn)人員還可以通過縮小零件體積和優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)的方法，達(dá)到理想的能耗控制目標(biāo)。

6.3 推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備自動化建設(shè)

生產(chǎn)設(shè)備作為機械制造中的核心，同機械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量聯(lián)系緊密，也是控制能耗的一大重點，推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的自動化建設(shè)，客觀上也有助于降低產(chǎn)品的生產(chǎn)能耗。推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的自動化建設(shè)，一方面能夠延長生產(chǎn)周期，提升機械制造和生產(chǎn)效率和質(zhì)量，另一方面也能降低生產(chǎn)人員的工作壓力，對于降低人力成本有著重要意義。

結(jié)合機械制造和生產(chǎn)的是工作來看，在生產(chǎn)設(shè)備的自動化建設(shè)中，需要大量的資金投入。針對不同的自動化設(shè)備，需要采取不同的養(yǎng)護(hù)措施，養(yǎng)護(hù)成本也比較高，因此在生產(chǎn)設(shè)備的自動化建設(shè)中，相關(guān)行業(yè)要從引進(jìn)成本、維護(hù)成本等多項因素進(jìn)行綜合考慮，合理推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的自動化建設(shè)，為機械制造和生產(chǎn)奠定堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。

6.4 選取新型節(jié)能環(huán)保材料

新型節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用能夠大幅提升機械制造和生產(chǎn)的環(huán)保性，為了實現(xiàn)對新型節(jié)能環(huán)保材料的有效利用，機械制作和生產(chǎn)人員在推進(jìn)具體的制造和生產(chǎn)工作前，就要明確機械制造的節(jié)能設(shè)計要求，嚴(yán)格按照節(jié)能設(shè)計要求，推進(jìn)后續(xù)的機械制造工作。機械制造所應(yīng)用的節(jié)能環(huán)保材料也要滿足節(jié)能設(shè)計要求，盡量選取可回收、可再生和可降解的生產(chǎn)材料，減少對不可再生材料、稀有材料和貴金屬材料的使用。

在機械設(shè)計和制造過程中，往往需要應(yīng)用到一些使用年限比較短的施工材料，這時就可以選取一些非金屬性材料進(jìn)行替代，一方面能夠提升機械制造和設(shè)計和可塑性優(yōu)勢，另一方面也能有效降低生產(chǎn)環(huán)境的壓力，有助于推進(jìn)機械制造和相關(guān)生產(chǎn)行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。值得注意的是，為了保障機械制造行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，機械制造人員也要結(jié)合自身的生產(chǎn)需求，選取合理的節(jié)能環(huán)保材料，避免生產(chǎn)材料價格過高，增加機械制造的成本。

6.5 應(yīng)用虛擬化機械工藝

作為一種模擬制造技術(shù)，虛擬化機械工藝以自動控制技術(shù)和計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠大幅提升機械設(shè)計的合理性，這種設(shè)計模式能夠發(fā)揮計算機技術(shù)的優(yōu)勢，減少機械設(shè)計工作中的資源浪費。通過機械模擬的方式，在短時間發(fā)現(xiàn)機械產(chǎn)品的缺陷，相關(guān)生產(chǎn)人員可以基于機械制造需求對機械產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整，隨后開展模擬生產(chǎn)工作，在達(dá)到機械制造的相關(guān)要求后，推進(jìn)實體生產(chǎn)工作，一方面能夠大幅提升機械產(chǎn)品的質(zhì)量，另一方面也能有效降低次品率。在傳統(tǒng)的機械制造設(shè)計工作中，為了達(dá)到理想的設(shè)計目標(biāo)，往往會耗費大量的樣品，在設(shè)計工作的修改環(huán)節(jié)，也會造成大量資源的浪費，虛擬化的機械設(shè)計工藝，不僅能夠減少設(shè)計環(huán)節(jié)的資源浪費，同時也有利于縮短機械制造和生產(chǎn)周期，有助于達(dá)到節(jié)能設(shè)計的理想目標(biāo)。

6.6 推進(jìn)專業(yè)性人才培養(yǎng)

在當(dāng)前時代下，伴隨自動化技術(shù)在機械制造中的深入應(yīng)用，相關(guān)行業(yè)對于專業(yè)性人才有了全新的訴求。相關(guān)技術(shù)人員不僅要具備一些基礎(chǔ)性的專業(yè)知識，具有過硬的專業(yè)技能，同時還要掌握一定的自動化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對大量自動化設(shè)備的調(diào)試和使用，對于行業(yè)工作人員來說是一項較大的挑戰(zhàn)。

針對專業(yè)性人才的培養(yǎng)，主要可以從以下幾項工作入手：首先，明確行業(yè)的人才需求，對于提升專業(yè)人才培養(yǎng)的針對性有著較大幫助；其次，借助人才交流會和技術(shù)探討會等多種人才培養(yǎng)形式推進(jìn)培養(yǎng)工作，為了提升人才培養(yǎng)工作的效率，需要發(fā)揮一線生產(chǎn)人員的模范作用，深入人才培養(yǎng)工作中，傳授專業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)驗，對于提升人才培養(yǎng)工作的效率也有著巨大幫助。

7 結(jié)束語

節(jié)能設(shè)計理念的深入應(yīng)用，為我國機械制造行業(yè)的自動化建設(shè)注入了全新的活力，推進(jìn)相關(guān)行業(yè)的自動化建設(shè)，不僅是相關(guān)行業(yè)自身的發(fā)展訴求，同時也是經(jīng)濟(jì)社會長遠(yuǎn)建設(shè)和發(fā)展的必然要求。相關(guān)生產(chǎn)行業(yè)要緊跟行業(yè)和時代的發(fā)展腳步，加強對節(jié)能設(shè)計理念的應(yīng)用，完善生產(chǎn)設(shè)備的節(jié)能設(shè)計工作，切實提升節(jié)能設(shè)計工作的效率和質(zhì)量，推進(jìn)專業(yè)性人才的培養(yǎng)，為機械制造和相關(guān)工業(yè)行業(yè)的發(fā)展提供保障，為我國經(jīng)濟(jì)社會的長遠(yuǎn)發(fā)展助力。