自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的運(yùn)用分析

林偉龍

寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司, 福建寧德，352100

0 引言

機(jī)械制造業(yè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著十分重要的作用。隨著現(xiàn)實(shí)社會(huì)對(duì)機(jī)械制造的需求不斷增加，機(jī)械制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)也在不斷增大。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，進(jìn)一步提升機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率已經(jīng)成為一種必然任務(wù)及要求，而自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可使這一目的得以較好實(shí)現(xiàn)。因此，在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，設(shè)計(jì)制造工作人員必須要對(duì)自動(dòng)化技術(shù)加強(qiáng)重視，充分認(rèn)識(shí)其所具備的價(jià)值及作用，并且要在各個(gè)方面及相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效應(yīng)用，從而使機(jī)械設(shè)計(jì)制造質(zhì)量及效率得以提升，使機(jī)械制造業(yè)得以進(jìn)一步發(fā)展。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化概念闡述以及應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 相關(guān)概念闡述

機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化是指隨著時(shí)代的進(jìn)步，機(jī)械設(shè)計(jì)制造逐漸擺脫傳統(tǒng)人力、物力大量消耗，逐漸開(kāi)始朝著自動(dòng)化方向發(fā)展的一系列過(guò)程。機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品不僅質(zhì)量大大提升，生產(chǎn)效率與耗能也進(jìn)一步趨向理想化。因此，其顯著提升了生產(chǎn)的安全性、環(huán)保性與快捷性[1]。

1.2 自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造的關(guān)系

自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過(guò)了很長(zhǎng)的一段時(shí)間，并且在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率的提升與人力物力的減少。通過(guò)高度集中化的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用不僅可以使機(jī)械設(shè)計(jì)制造的人力資源成本大大降低，還能在自動(dòng)化技術(shù)的支撐下盡可能地使機(jī)械設(shè)計(jì)制造的失誤率大大降低。具體而言，自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造兩者的關(guān)系是互為支撐、互為促進(jìn)的。即自動(dòng)化技術(shù)可以為機(jī)械設(shè)計(jì)制造帶來(lái)效率與成本等多個(gè)方面的優(yōu)化與改變，機(jī)械設(shè)計(jì)制造也能為自動(dòng)化技術(shù)提供更加廣闊的應(yīng)用平臺(tái)。兩者互為推動(dòng)力充分實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)自動(dòng)化的長(zhǎng)遠(yuǎn)創(chuàng)新發(fā)展[2]。

1.3 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀

機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域在21世紀(jì)以后已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)技術(shù)的革新與生產(chǎn)規(guī)模的調(diào)整。而隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械制造生產(chǎn)模式與設(shè)備流程已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，并在社會(huì)上逐漸喪失了競(jìng)爭(zhēng)地位。在這樣的形勢(shì)下，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。我國(guó)工業(yè)諸多領(lǐng)域也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)。盡管初具成效，但是自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中應(yīng)用的過(guò)程中也遇到了諸多的問(wèn)題。這些問(wèn)題的存在嚴(yán)重限制了自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的應(yīng)用。因此，自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的應(yīng)用現(xiàn)狀仍然不容樂(lè)觀。

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

2.1 提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造效率，節(jié)約機(jī)械設(shè)計(jì)制造成本

將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)中不僅可以顯著提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率，還能進(jìn)一步節(jié)約機(jī)械設(shè)計(jì)制造的生產(chǎn)成本。首先，從提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率這一角度看，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分明顯。機(jī)械企業(yè)可以通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)充分提高機(jī)械制造效率，從而在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。其次，從節(jié)約機(jī)械設(shè)計(jì)制造成本的角度看，機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)通過(guò)引入自動(dòng)化技術(shù)后就不需要專門(mén)聘請(qǐng)工作人員參與，不僅可以節(jié)省勞務(wù)費(fèi)用，還可以推動(dòng)企業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，為其持續(xù)發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。另外，機(jī)械企業(yè)在運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)的過(guò)程中還可以顯著減少對(duì)自然資源的浪費(fèi)，提高材料利用效率。從這個(gè)角度看，自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用也是十分具有優(yōu)勢(shì)的[3]。

2.2 更好地監(jiān)控及改善機(jī)械使用情況

在機(jī)械產(chǎn)品實(shí)際使用過(guò)程中，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中各種相關(guān)數(shù)據(jù)，并且能夠與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)有效分析及整合，最終可較好維護(hù)機(jī)械運(yùn)行。另外，通過(guò)對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，還能夠清楚了解機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中存在的一些相關(guān)問(wèn)題。對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)而言，其能夠使數(shù)字化比對(duì)得以實(shí)現(xiàn)，從而可使工作人員更加明確地判斷存在的相關(guān)問(wèn)題，進(jìn)而可對(duì)機(jī)械進(jìn)行輔助維護(hù)。

2.3 提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的質(zhì)量，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展

機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)引入自動(dòng)化技術(shù)可以顯著提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的質(zhì)量，使機(jī)械企業(yè)的加工精度顯著提升。結(jié)合計(jì)算機(jī)設(shè)備與圖紙可以進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的質(zhì)量。另外，自動(dòng)化技術(shù)作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物可以有效推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展。在擺脫傳統(tǒng)手工業(yè)重復(fù)性操作的同時(shí)更加適應(yīng)企業(yè)批量生產(chǎn)，因此成為我國(guó)各行業(yè)發(fā)展與提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的主要方向。

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

3.1 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的應(yīng)用十分普遍。其中數(shù)控技術(shù)起著十分重要的作用。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中數(shù)控技術(shù)是通過(guò)代碼與數(shù)字來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械制造設(shè)備控制作用的。這一技術(shù)的應(yīng)用不僅充分體現(xiàn)了自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)，也充分提高了機(jī)械設(shè)備制造的效率。通過(guò)精準(zhǔn)的數(shù)控機(jī)床操控不僅可以節(jié)省大量人力物力，還能通過(guò)零件加工水平的提升而避免人為操作的失誤率較高的問(wèn)題[4]。

3.2 柔性制造技術(shù)的應(yīng)用

柔性制造技術(shù)是以數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化技術(shù)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中應(yīng)用柔性制造技術(shù)不僅可以顯著提升機(jī)械制造的應(yīng)變能力，而且還能解決機(jī)械制造種類較少的局限性問(wèn)題。應(yīng)用柔性制造技術(shù)可以在保證機(jī)械制造安全的基礎(chǔ)上豐富機(jī)械制造種類，進(jìn)而提升機(jī)制企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力[5-8]。值得注意的是，在應(yīng)用柔性制造技術(shù)的過(guò)程中，要以機(jī)械企業(yè)的實(shí)際情況以及影響因素作為參考依據(jù)，不斷調(diào)整柔性制造技術(shù)的應(yīng)用方案，使其滿足企業(yè)發(fā)展的需求，提高企業(yè)的生存效率。

3.3 集成化技術(shù)的應(yīng)用

集成化技術(shù)在企業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中有著十分重要的運(yùn)用。以機(jī)械設(shè)計(jì)制作工作與信息技術(shù)相結(jié)合并對(duì)融合過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的制造因素進(jìn)行統(tǒng)一生產(chǎn)、加工的集成化技術(shù)，不僅可以顯著提升企業(yè)機(jī)械制造的水平，還能使機(jī)械企業(yè)各個(gè)部分都能發(fā)揮應(yīng)有的作用，提升企業(yè)整體集成化程度。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，企業(yè)管理活動(dòng)與集成化技術(shù)的融合水平也在不斷提高。但是目前國(guó)內(nèi)的集成化技術(shù)水平還是無(wú)法與發(fā)達(dá)國(guó)家相比。因此，不斷完善自身發(fā)展水平，提高集成化水平才能將其更有效地應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的多個(gè)領(lǐng)域。

3.4 精細(xì)化技術(shù)的應(yīng)用

作為自動(dòng)化技術(shù)的重要分支之一，精細(xì)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用不僅可以保證機(jī)械生產(chǎn)的合理性，還能有效提高機(jī)械生產(chǎn)的智能化水平[9]。加強(qiáng)機(jī)械制造行業(yè)人員對(duì)精細(xì)化技術(shù)原理以及使用方式的研究不僅可以使機(jī)械設(shè)計(jì)制造的整個(gè)工作更加高效，還能通過(guò)精細(xì)化技術(shù)與系統(tǒng)工程理論的結(jié)合進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展。例如自動(dòng)檢測(cè)補(bǔ)償加工技術(shù)作為精細(xì)化技術(shù)的一種應(yīng)用，不僅可以使機(jī)械設(shè)計(jì)制造的加工精度得到保證，還能將加工對(duì)象參數(shù)的變化及時(shí)地反饋到中央計(jì)算機(jī)中，滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求。另一方面，自動(dòng)檢測(cè)補(bǔ)償加工技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)機(jī)械加工人為誤差對(duì)加工精度的影響，通過(guò)安裝的傳感器信息來(lái)有效判斷產(chǎn)品質(zhì)量的合格性，一旦遇到不合格的產(chǎn)品可以及時(shí)地進(jìn)行補(bǔ)償加工，使其滿足質(zhì)量要求。在這個(gè)過(guò)程中，自動(dòng)檢測(cè)補(bǔ)償加工技術(shù)還能查明次品形成的原因，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)可以在下次類似情況發(fā)生時(shí)及時(shí)地給設(shè)計(jì)人員提醒，從而進(jìn)一步保障機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作的精準(zhǔn)度。

3.5 人工智能技術(shù)的應(yīng)用

人工智能技術(shù)作為自動(dòng)化技術(shù)中的一種，以其較廣的使用范圍以及智能性質(zhì)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用[10-12]。人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)都能發(fā)揮十分重要的作用。該技術(shù)的運(yùn)用不僅可以在短時(shí)間內(nèi)彌補(bǔ)原有工作的不足并且針對(duì)性地實(shí)施應(yīng)急對(duì)策，還能通過(guò)智能分析極大地提高機(jī)械制造的效率。

3.6 虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

目前現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計(jì)制造通過(guò)相關(guān)技術(shù)人員的不斷改進(jìn)也融入了虛擬化技術(shù)。通過(guò)不斷地優(yōu)化流程以及驗(yàn)證操作可行性，不僅使機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)獲得了較大的技術(shù)支持，同時(shí)也有效降低了成本使用。將虛擬化技術(shù)引入機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域不僅可以構(gòu)建仿真系統(tǒng)與模型，還能以其為基礎(chǔ)進(jìn)行仿真問(wèn)題試驗(yàn)，從而在問(wèn)題發(fā)生時(shí)能夠設(shè)計(jì)相關(guān)的虛擬問(wèn)題，不斷進(jìn)行模擬，進(jìn)而在確定參數(shù)后及時(shí)解決現(xiàn)實(shí)中真正發(fā)生的問(wèn)題。因此，將虛擬化技術(shù)引入機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域不僅可以有效降低制造企業(yè)面臨的風(fēng)險(xiǎn)，還能對(duì)其成本進(jìn)行合理的控制，提高制造企業(yè)在市場(chǎng)上的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3.7 自動(dòng)涂膠技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)來(lái)說(shuō)，自動(dòng)涂膠技術(shù)的應(yīng)用也是十分廣泛的。應(yīng)用自動(dòng)涂膠技術(shù)不僅可以大效率地提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)涂膠工作的效率，節(jié)省很多的人力與物力。此外，自動(dòng)涂膠技術(shù)還提高了機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的智能化發(fā)展程度，因此受到了越來(lái)越多機(jī)械企業(yè)的青睞。

3.8 自動(dòng)鎖螺栓技術(shù)的應(yīng)用

自動(dòng)鎖螺栓技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的應(yīng)用大大節(jié)省了機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的人力與物力，提高了機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)工作的工作效率。值得注意的是，在應(yīng)用自動(dòng)鎖螺栓技術(shù)時(shí)要注意細(xì)節(jié)問(wèn)題的處理。一旦處理不當(dāng)，就會(huì)影響自動(dòng)鎖螺栓技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用效果。

3.9 自動(dòng)組裝技術(shù)的應(yīng)用

自動(dòng)組裝技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)中的應(yīng)用同樣可以高效提升機(jī)械制造業(yè)的制造效率，并且與此基礎(chǔ)上還可以大大降低人工組裝的失誤率與錯(cuò)誤率，提升機(jī)械自動(dòng)組裝的精準(zhǔn)度。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

從目前的情況看，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要包括操作精準(zhǔn)化、流程簡(jiǎn)潔化、網(wǎng)絡(luò)發(fā)展化、高精尖化、綠色化發(fā)展幾個(gè)方向。

4.1 操作精準(zhǔn)化，流程簡(jiǎn)潔化

自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用的未來(lái)發(fā)展逐漸趨向操作精準(zhǔn)化、流程簡(jiǎn)潔化的方向進(jìn)行。機(jī)械設(shè)計(jì)制造在實(shí)際工作中會(huì)更多地考慮人的行為與思維習(xí)慣，因此在不斷促進(jìn)企業(yè)各項(xiàng)活動(dòng)有序進(jìn)行的同時(shí)也會(huì)更加人性化與智能化。例如數(shù)字信息技術(shù)就可以輕松地實(shí)現(xiàn)機(jī)械工序轉(zhuǎn)化為聲音、圖像進(jìn)而形成數(shù)字信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的發(fā)展。與以往機(jī)械設(shè)計(jì)制造相比，不僅產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升，操作也會(huì)更加精準(zhǔn)，流程也會(huì)更加便捷。

4.2 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，高精尖化

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造在借助發(fā)達(dá)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行產(chǎn)品制造的過(guò)程中不僅可以更加高效地進(jìn)行材料選擇與市場(chǎng)開(kāi)發(fā)，還能通過(guò)信息的不斷交流與互動(dòng)逐漸提升管理水平。因此，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展化自然也成了自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域運(yùn)用的趨勢(shì)之一。另一方面，高精尖的發(fā)展趨勢(shì)也是顯而易見(jiàn)的。將自動(dòng)化技術(shù)融入機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域不僅可以推動(dòng)機(jī)械制造的高精度控制體系的完善，還能使高精尖機(jī)械制造的精細(xì)化水平顯著提升。智能系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)化制造技術(shù)也可以輕松完成機(jī)械制造的高精度控制，實(shí)現(xiàn)原有技術(shù)的深化與發(fā)展。

4.3 綠色化發(fā)展，減少資源浪費(fèi)與環(huán)境污染

機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展趨向不僅要實(shí)現(xiàn)材料與能源消耗的進(jìn)一步降低，還要大力拓展綠色無(wú)污染制造技術(shù)。通過(guò)大量自動(dòng)化無(wú)污染制造技術(shù)的使用不僅可以有效推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作的精細(xì)化管理，還能通過(guò)流程的優(yōu)化以及材料、電力損耗的不斷降低真正緩解或者解決環(huán)境污染以及資源浪費(fèi)的問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。其應(yīng)用不僅使我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)逐漸擺脫了傳統(tǒng)的模式，也使我國(guó)的機(jī)械制造逐漸實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新技術(shù)的融合，并不斷朝著自動(dòng)化控制的方向發(fā)展。從本文的分析結(jié)果來(lái)看，自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的具體運(yùn)用主要體現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)、集成化技術(shù)、精細(xì)化技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬化技術(shù)、自動(dòng)涂膠技術(shù)等幾個(gè)方面。而機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要包括操作精準(zhǔn)化、流程簡(jiǎn)潔化、網(wǎng)絡(luò)發(fā)展化、高精尖化、綠色化發(fā)展幾個(gè)方向。