機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)及發(fā)展趨勢(shì)

馬鞍山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王志晨

隨著改革開(kāi)放的不斷深入，中國(guó)也由一個(gè)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)，開(kāi)始轉(zhuǎn)型為制造業(yè)強(qiáng)國(guó)。在今后的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，必須進(jìn)一步提升機(jī)械制造及其自動(dòng)化技術(shù)，以進(jìn)一步提高中國(guó)機(jī)械制造過(guò)程中的產(chǎn)品質(zhì)量和效率，推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化概述

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工作是實(shí)現(xiàn)公司生產(chǎn)裝置具有先進(jìn)性的重要組織前提，不僅能夠使生產(chǎn)系統(tǒng)的工作效能與穩(wěn)定性得以有效提高，同時(shí)更顛覆了傳統(tǒng)機(jī)械人工作業(yè)的弊病，并以此真正實(shí)現(xiàn)了公司大批量經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)建設(shè)的需要。其中智能化信息技術(shù)的運(yùn)用，就是機(jī)械設(shè)備制造工作中最為突出的表現(xiàn)，一方面可以使機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)量檢驗(yàn)工作和設(shè)備數(shù)字化審查工作緊密結(jié)合，以此提高整個(gè)生產(chǎn)質(zhì)量檢驗(yàn)工作的效能與精確度;另一方面更可以使設(shè)備安全管理等工作落到實(shí)處，使得整個(gè)機(jī)械制造工作流線都能夠達(dá)到設(shè)備獨(dú)立生產(chǎn)和調(diào)整的要求，這樣便可以防止設(shè)備故障對(duì)公司帶來(lái)很大的經(jīng)營(yíng)成本損失。因此，在探討工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的特色與優(yōu)點(diǎn)過(guò)程中，就需要結(jié)合對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械的優(yōu)缺點(diǎn)加以研究，并明確技術(shù)應(yīng)用對(duì)企業(yè)發(fā)展的積極意義，從而踐行更先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)理念，可以將傳統(tǒng)機(jī)器制造企業(yè)轉(zhuǎn)變[1]。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的特點(diǎn)

2.1 綜合性

在現(xiàn)階段相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展過(guò)程中，其所牽涉的不僅是設(shè)計(jì)與生產(chǎn)問(wèn)題，同時(shí)也觸及到了經(jīng)濟(jì)效益與產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域。所以，基于機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)及自動(dòng)化技術(shù)具有高度綜合性的特點(diǎn)，各行業(yè)在未來(lái)的發(fā)展中應(yīng)重視其所涵蓋的各個(gè)領(lǐng)域，并把各個(gè)領(lǐng)域的提高水平當(dāng)作重點(diǎn)問(wèn)題來(lái)加以解決，以進(jìn)一步提升生產(chǎn)技術(shù)水平，提高企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益[3]。

2.2 系統(tǒng)性

就目前中國(guó)的實(shí)際發(fā)展情況來(lái)看，機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)及其智能化工程已逐步形成了系統(tǒng)復(fù)雜而龐大的工程系統(tǒng)。在實(shí)際工作的過(guò)程中，不少新興技術(shù)也得以高效利用，如電子計(jì)算機(jī)、遙感技術(shù)等。這種技術(shù)進(jìn)步不但在相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程中起到了很大的影響，也同時(shí)反映了整個(gè)技術(shù)的進(jìn)步與提高。同時(shí)，在這個(gè)階段，機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)與自動(dòng)化的工藝不但在原型設(shè)計(jì)，設(shè)備生產(chǎn)，以及零部件工藝等方面都獲得了相應(yīng)的成果，同時(shí)整個(gè)技術(shù)的生產(chǎn)組織與管理也在進(jìn)一步得以改善。

2.3 科學(xué)性

機(jī)械設(shè)計(jì)制作行業(yè)中必須把各種科學(xué)技術(shù)加以拼接，對(duì)各種科技的綜合運(yùn)用也不是隨意的相互結(jié)合，而必須經(jīng)過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，使各種科技產(chǎn)生較高的規(guī)范化和合理化。在新機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)概念中，也應(yīng)該盡量避免原有機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題。根據(jù)不同的問(wèn)題提出可行對(duì)策和解決辦法。從而達(dá)到對(duì)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)方式和理念的優(yōu)化，有效推動(dòng)該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與提高[4]。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 提高企業(yè)機(jī)械制造生產(chǎn)效率

從機(jī)器實(shí)際生產(chǎn)狀況來(lái)看，由于機(jī)械制造的工藝相對(duì)比較多，加工工序也相對(duì)繁雜，因此涉及了較多的沖壓和組裝等操作工序，并且對(duì)工藝技術(shù)方面的要求也相對(duì)比較高，這就導(dǎo)致了機(jī)器制造的品質(zhì)要求也相對(duì)特別多。然而在我國(guó)傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)流程中，由于使用的多是人工方式，而這些人工方法若不是進(jìn)行過(guò)專門的訓(xùn)練，又或者專業(yè)人員技術(shù)水平較低，都很有可能使制造機(jī)器生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)低下，從而很容易影響到傳統(tǒng)機(jī)械制造的質(zhì)量水平。而將機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程及其智能化應(yīng)用于其中，則能夠充分運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)的智能化控制的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步優(yōu)化制造機(jī)器的生產(chǎn)效率，從而改變傳統(tǒng)人工作業(yè)的生產(chǎn)方式，提高制造機(jī)器生產(chǎn)的質(zhì)量[5]。

3.2 提高機(jī)械制造生產(chǎn)可靠性和安全

使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)橹谱鳈C(jī)械生產(chǎn)涉及的員工數(shù)量比較多，也可能會(huì)因部分員工作業(yè)方式不標(biāo)準(zhǔn)，而使得傳統(tǒng)制造機(jī)械設(shè)備的整體技術(shù)水平都比較低下。但是通過(guò)將機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)及其自動(dòng)化，能夠改善傳統(tǒng)制造機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)線的方式，優(yōu)化了制造機(jī)械設(shè)備在傳統(tǒng)流程中的技術(shù)不足，從而使得機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)及其自動(dòng)化的程度得以有效提高，從而增強(qiáng)制造機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品的可靠性和安全性。其次，使用自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)C(jī)器人的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)環(huán)境實(shí)現(xiàn)智能化控制，使之可以在預(yù)先程序的設(shè)定管理之下，當(dāng)制造機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品發(fā)生故障狀況時(shí)，及時(shí)產(chǎn)生報(bào)警進(jìn)行提醒，進(jìn)而使相關(guān)的作業(yè)人員可以及時(shí)對(duì)故障狀況做出合理處理，進(jìn)一步保證制造機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品的可靠性和安全。

3.3 合理調(diào)節(jié)機(jī)械，便于維修檢查

傳統(tǒng)的機(jī)械制造行業(yè)由于受限于技術(shù)水平局限，無(wú)法對(duì)機(jī)器進(jìn)行全方位的檢測(cè)，所以在機(jī)器設(shè)備發(fā)生運(yùn)行問(wèn)題后，往往無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)到故障點(diǎn)并進(jìn)行修復(fù)，嚴(yán)重影響著機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。為了避免傳統(tǒng)機(jī)器的生產(chǎn)問(wèn)題，在運(yùn)用現(xiàn)代自動(dòng)化信息技術(shù)之后，與現(xiàn)代電子技術(shù)相結(jié)合，當(dāng)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，利用電子現(xiàn)代信息技術(shù)就可以迅速高效地找到故障點(diǎn)，進(jìn)而完成機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)維修工作，通過(guò)合理調(diào)度機(jī)器，從而提高了機(jī)械設(shè)備效率，也使得機(jī)械制造的工作得以順利進(jìn)行。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用

4.1 標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)在機(jī)械行業(yè)中的普遍應(yīng)用

標(biāo)準(zhǔn)化在機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程與工程自動(dòng)化流程中所發(fā)揮的只是最基本功能，并且也十分關(guān)鍵，只有學(xué)會(huì)了最基礎(chǔ)的工程設(shè)計(jì)語(yǔ)言，才能更深入表達(dá)工程設(shè)計(jì)思路，從而養(yǎng)成了良好的工程設(shè)計(jì)習(xí)慣。

4.2 面向客戶的產(chǎn)品研發(fā)

無(wú)論機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造與機(jī)器自動(dòng)化，最后產(chǎn)生的都是機(jī)械產(chǎn)品，而這些機(jī)械產(chǎn)品都需要提供到客戶進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，給客戶帶來(lái)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以，企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的階段必須要全面掌握客戶對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需求，以及客戶所想要達(dá)到的產(chǎn)品功能等。傳統(tǒng)的生產(chǎn)機(jī)械都是首先設(shè)計(jì)產(chǎn)品，然后推銷產(chǎn)品，在新時(shí)期，由于顧客要求和機(jī)械產(chǎn)品多樣化的變革和發(fā)展趨勢(shì)，面對(duì)顧客的產(chǎn)品設(shè)計(jì)才是對(duì)機(jī)械的最主要需求，它也反映了以顧客為中心的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)理念。

4.3 智能化與網(wǎng)絡(luò)化在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用

隨著中國(guó)工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和信息化與互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，中國(guó)機(jī)械設(shè)備工業(yè)也將迎來(lái)時(shí)代巨變，更多的機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)都加入了自動(dòng)化技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)理念。在機(jī)械設(shè)計(jì)階段，自動(dòng)化的大數(shù)據(jù)分析、互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同設(shè)計(jì)一直在廣泛應(yīng)用中，該技術(shù)手段的運(yùn)用，能夠有效提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)效果，降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)誤差，同時(shí)也能夠整合更多的智慧與經(jīng)驗(yàn)到生產(chǎn)上，使得生產(chǎn)過(guò)程更為合理，達(dá)到客戶需求。產(chǎn)品制造階段，中國(guó)智能制造業(yè)一直是國(guó)家重點(diǎn)優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域，智能制造業(yè)發(fā)展已經(jīng)上了一個(gè)嶄新的臺(tái)階，目前已經(jīng)有大量公司在進(jìn)行智能制造業(yè)試驗(yàn)，而且已經(jīng)累積了很大一部分成功經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)也將大力發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)及其關(guān)聯(lián)行業(yè)，在未來(lái)中國(guó)智能制造業(yè)將是非常朝陽(yáng)的行業(yè)。

4.4 節(jié)能環(huán)保理念植入設(shè)計(jì)與制造過(guò)程

由于世界各國(guó)都對(duì)環(huán)境問(wèn)題日益關(guān)注，人類的生產(chǎn)、生活活動(dòng)都要充分考慮到對(duì)環(huán)境的危害，所以，在機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，也要充分考慮機(jī)械的節(jié)約和環(huán)境保護(hù)。機(jī)械的節(jié)約與環(huán)境保護(hù)，主要反映在機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中和實(shí)際使用過(guò)程中[6]。機(jī)械設(shè)備零件的生產(chǎn)要采用較低能耗的機(jī)械設(shè)備，同時(shí)降低零部件的加工廢品率，零部件中金屬材料和非金屬材料的選用，也要選取環(huán)保型的產(chǎn)品。機(jī)械成形之后，在實(shí)際使用階段，對(duì)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題也不能忽略，包括機(jī)械防凍液的采集、機(jī)械制造過(guò)程中所形成的剩余物以及廢物處置、廢棄的再處理等環(huán)節(jié)。綜上所述，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和使用的階段，都要充分考慮設(shè)備對(duì)周邊環(huán)境的影響，這才符合建社環(huán)境友好型社會(huì)的發(fā)展宗旨。

5 機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程與自動(dòng)化的研究發(fā)展

5.1 人工智能型

就整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)發(fā)展的歷史過(guò)程而言，人工智能是其發(fā)展趨勢(shì)的一個(gè)必然歸宿[7]。新型人工智能不同于傳統(tǒng)的機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)方法，它依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)和高智能化技術(shù)，真正做到了零點(diǎn)五自動(dòng)化，此外，新型人工智能的發(fā)展也極大地提升了制造效率，將機(jī)器制造的生產(chǎn)流程進(jìn)行了提升與轉(zhuǎn)變。而在當(dāng)前，中小型制造業(yè)公司也不在少數(shù)，通過(guò)運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)與智能化技術(shù)對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)方法加以革新，就可以大大減少生產(chǎn)作業(yè)中的故障，從而提升工廠的生產(chǎn)效率，并完成無(wú)人化的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。

5.2 網(wǎng)絡(luò)型

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速度發(fā)展的今天，不但方便了人們的生活，同時(shí)對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域也產(chǎn)生了巨大影響。因?yàn)槔镁W(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠?qū)χ圃鞓I(yè)產(chǎn)品的每一環(huán)節(jié)都進(jìn)行監(jiān)控。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠?qū)为?dú)的一個(gè)個(gè)的生產(chǎn)流程變成一種總體，而一旦有某個(gè)環(huán)節(jié)錯(cuò)誤，則會(huì)對(duì)接下來(lái)的每一條環(huán)節(jié)做出調(diào)整，從而做到了更全面的質(zhì)量管理。通過(guò)使用這一技術(shù)，實(shí)操的技術(shù)人員能夠隨時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)流程中某個(gè)操作環(huán)節(jié)發(fā)生的錯(cuò)誤，并在線上進(jìn)行合理的管理，從而大大減少整個(gè)生產(chǎn)流程中的質(zhì)量損失，使工廠的精準(zhǔn)度得以改善，操作過(guò)程也更加方便快捷。

5.3 虛擬型

傳統(tǒng)的機(jī)械圖案設(shè)計(jì)生產(chǎn)都是采用機(jī)器進(jìn)行手繪，并利用手繪的機(jī)械圖案對(duì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的實(shí)際狀況加以表現(xiàn)。但這些方式都相當(dāng)復(fù)雜。而且一旦機(jī)械圖案在生產(chǎn)實(shí)踐研究過(guò)程中需要改變時(shí)，機(jī)器又需要全部加以改變，這樣一來(lái)不但浪費(fèi)了人的精力還浪費(fèi)了物力。特別是在一次次的改變過(guò)程中，人們并沒(méi)有很確切地了解這些圖案如何變化才能應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)產(chǎn)品當(dāng)中，又浪費(fèi)了大量時(shí)間，也因此增加了財(cái)力的投入。所以虛擬型的機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)和自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)是當(dāng)今生產(chǎn)社會(huì)正在發(fā)展的趨勢(shì)。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)手段，可以根據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)的處理能力對(duì)所設(shè)計(jì)的圖樣和數(shù)據(jù)加以分析，從而實(shí)現(xiàn)虛擬的操作。

5.4 先進(jìn)科技型

現(xiàn)階段中國(guó)國(guó)內(nèi)的機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)及自動(dòng)化，已逐步完成了對(duì)生產(chǎn)流程的系統(tǒng)化控制，不過(guò)在科技化方面還必須加以不斷完善優(yōu)化。在中國(guó)先進(jìn)技術(shù)化發(fā)展過(guò)程中，也可以推動(dòng)其進(jìn)一步向著先進(jìn)遙控技術(shù)方面發(fā)展。但由于中國(guó)當(dāng)前的先進(jìn)遙控和監(jiān)控技術(shù)還沒(méi)有十分完備，這樣對(duì)產(chǎn)品制作過(guò)程將會(huì)造成極大的麻煩，但同時(shí)也有助于企業(yè)不斷完善優(yōu)化遙控設(shè)備和監(jiān)控技術(shù)。

5.5 低能耗

隨著人類工業(yè)生產(chǎn)的日益發(fā)達(dá)，社會(huì)資源也在不斷地耗費(fèi)中，減少能耗成為人類社會(huì)日益追求的目標(biāo)。一方面由于資源日益匱乏，另一方面也是為了更加綠色環(huán)保。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上既要兼顧原材料的問(wèn)題，又要兼顧合理使用的問(wèn)題。在傳統(tǒng)產(chǎn)品中，機(jī)械制造往往僅顧及合理使用的問(wèn)題，或者只是為生產(chǎn)產(chǎn)品而進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，因而功率往往偏大。現(xiàn)階段機(jī)器人產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研發(fā)方向則要求在實(shí)現(xiàn)功能的同時(shí)，低效率、輕質(zhì)化，節(jié)能環(huán)保型。未來(lái)在機(jī)械工程領(lǐng)域?qū)⒅匮邪l(fā)低功率處理器工藝技術(shù)和面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的集成電路設(shè)計(jì)工藝，重點(diǎn)實(shí)施面對(duì)主要應(yīng)用領(lǐng)域的新型高功能、低功率、微型化、低功率智慧感應(yīng)器工藝技術(shù)與商品的研制，以提高智慧感應(yīng)器工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、封裝以及集成化、多傳感器技術(shù)數(shù)據(jù)融合與大數(shù)據(jù)融合能力和高可靠性應(yīng)用領(lǐng)域工藝技術(shù)。

6 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械的發(fā)展與其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展密不可分，必須著力進(jìn)行基礎(chǔ)科技研發(fā)，探索創(chuàng)新的發(fā)展思維和國(guó)際合作模式，逐步融入工業(yè)自動(dòng)化、互聯(lián)網(wǎng)和信息化時(shí)代，以顧客利益為中心，遵守環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展規(guī)則才是產(chǎn)業(yè)發(fā)展方針，既要保持科技前瞻性，也可以適應(yīng)顧客需要，唯有如此，方可確保機(jī)械的健康穩(wěn)定發(fā)展。