自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與制造中的運(yùn)用策略

唐德佳，趙曉明

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司采辦共享中心，天津 300452；2.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300131）

對(duì)于機(jī)械設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及制造實(shí)施過(guò)程而言，自動(dòng)化手段應(yīng)當(dāng)被視為機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的重要輔助工藝。近年來(lái)，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的工程規(guī)模正在趨向于全面實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大。但是不應(yīng)當(dāng)忽視，機(jī)械設(shè)備的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造工藝本身存在設(shè)備精確度以及設(shè)備尺寸參數(shù)的誤差，那么將會(huì)阻礙機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)的最大化使用效能發(fā)揮。為了促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造的工藝質(zhì)量改進(jìn)，技術(shù)人員目前要全面關(guān)注自動(dòng)化技術(shù)的普及推廣，充分展現(xiàn)出機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的自動(dòng)化工藝實(shí)踐運(yùn)用價(jià)值。

1 自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與制造的必要性

1.1 提升機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)制造質(zhì)量

機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)制造整體質(zhì)量目前需要得到明顯的提升，機(jī)械系統(tǒng)設(shè)備的質(zhì)量安全性能將會(huì)在根本上關(guān)系到機(jī)械制造的企業(yè)市場(chǎng)信譽(yù)，同時(shí)也決定了機(jī)械系統(tǒng)設(shè)備在操作使用中的安全性。自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于保證各項(xiàng)機(jī)械設(shè)計(jì)的參數(shù)準(zhǔn)確性具有顯著的意義，尤其是針對(duì)大規(guī)模的機(jī)械設(shè)備制造生產(chǎn)過(guò)程能夠切實(shí)防止產(chǎn)生人工操作的誤差。通過(guò)實(shí)施以上的分析，可見機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)的質(zhì)量提高優(yōu)化要建立在引進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)的支撐前提下。機(jī)械制造的企業(yè)人員對(duì)于全方位的機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)控制手段應(yīng)當(dāng)進(jìn)行正確的操作實(shí)施，嚴(yán)格保障機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量性能達(dá)標(biāo)。

1.2 節(jié)約機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)制造成本

對(duì)于現(xiàn)階段的機(jī)械制造生產(chǎn)企業(yè)來(lái)講，機(jī)械制造企業(yè)能否體現(xiàn)出最佳的企業(yè)生產(chǎn)效益，直接取決于機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造過(guò)程成本。機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)制造工藝只有達(dá)到了更高層次的自動(dòng)化程度，機(jī)械制造企業(yè)才能充分運(yùn)用自動(dòng)化的工藝技術(shù)方法來(lái)促進(jìn)現(xiàn)有的機(jī)械系統(tǒng)制造成本降低，優(yōu)化配置機(jī)械制造企業(yè)的現(xiàn)有資源。由此可見，自動(dòng)化技術(shù)能夠全面支持機(jī)械制造企業(yè)達(dá)到更加優(yōu)良的綜合效益指標(biāo)，促進(jìn)了企業(yè)機(jī)械制造的成本資源節(jié)約，提升了機(jī)械制造的企業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

1.3 優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)制造效率

現(xiàn)階段的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)備普遍具有體積龐大以及組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特征，決定了機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)制造全面實(shí)施過(guò)程應(yīng)當(dāng)達(dá)到更加良好的準(zhǔn)確程度。大型機(jī)械設(shè)備的制造工藝流程較為復(fù)雜，機(jī)械制造的企業(yè)技術(shù)人員只有充分依靠企業(yè)自動(dòng)化技術(shù)平臺(tái)，才能明顯促進(jìn)機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)的制造生產(chǎn)綜合效率獲得優(yōu)化提高。機(jī)械制造的企業(yè)技術(shù)實(shí)施人員對(duì)于自動(dòng)化的技術(shù)方法要準(zhǔn)確進(jìn)行掌握，全面提升機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造生產(chǎn)效率。

2 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與制造中的運(yùn)用實(shí)踐要點(diǎn)

2.1 機(jī)械設(shè)備的虛擬模型設(shè)計(jì)

近年來(lái)，虛擬仿真的機(jī)械設(shè)計(jì)模型技術(shù)手段已經(jīng)被全面普及運(yùn)用于機(jī)械制造領(lǐng)域。機(jī)械設(shè)計(jì)制造的工程技術(shù)人員在構(gòu)建虛擬的立體化機(jī)械模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)能夠準(zhǔn)確觀察到機(jī)械系統(tǒng)各個(gè)結(jié)構(gòu)部位的組成特征，從而達(dá)到了精確設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)各個(gè)部位結(jié)構(gòu)參數(shù)的效果。虛擬化的機(jī)械設(shè)計(jì)仿真模型能夠明顯節(jié)約人工機(jī)械設(shè)計(jì)的成本，促進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)全過(guò)程中的各個(gè)不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域人員相互配合。由此可見，虛擬仿真的立體化模型應(yīng)當(dāng)被廣泛運(yùn)用于機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。例如，對(duì)于智能化的BIM機(jī)械設(shè)計(jì)模型而言，BIM的機(jī)械設(shè)備立體化模型能夠準(zhǔn)確反映出機(jī)械系統(tǒng)各個(gè)組成結(jié)構(gòu)的基本特征，確保呈現(xiàn)更加直觀與完整的機(jī)械設(shè)備內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)。在此前提下，機(jī)械設(shè)計(jì)人員通過(guò)全面觀察BIM的立體化機(jī)械設(shè)計(jì)方案，應(yīng)當(dāng)能夠切實(shí)防止產(chǎn)生機(jī)械各個(gè)部位的設(shè)計(jì)缺陷誤差。機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)人員對(duì)于BIM的立體化機(jī)械系統(tǒng)模型在進(jìn)行構(gòu)建過(guò)程中，關(guān)鍵就是要正確操作使用系統(tǒng)輔助軟件，全面增進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)以及機(jī)械制造的工程技術(shù)人員銜接配合。圖1為機(jī)械設(shè)計(jì)的立體化模型圖。

圖1 機(jī)械設(shè)計(jì)的立體化模型

2.2 機(jī)械制造的數(shù)據(jù)信息共享

機(jī)械制造的具體實(shí)施步驟比較復(fù)雜煩瑣，機(jī)械制造的生產(chǎn)技術(shù)人員如果缺少了有序的銜接互動(dòng)，則不利于機(jī)械制造的產(chǎn)品質(zhì)量得到保障。在自動(dòng)化的企業(yè)管理平臺(tái)支撐下，機(jī)械制造的企業(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崟r(shí)共享機(jī)械制造的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，及時(shí)糾正了存在誤差的機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)。由此可見，全面促進(jìn)機(jī)械制造中的信息數(shù)據(jù)資源共享對(duì)于保障機(jī)械制造質(zhì)量具有明顯的必要性，上述的技術(shù)實(shí)踐措施要得到機(jī)械設(shè)計(jì)制造的企業(yè)人員重視。機(jī)械制造企業(yè)對(duì)于企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)絡(luò)信息化平臺(tái)應(yīng)當(dāng)盡快促進(jìn)建成，企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息化機(jī)械制造管理平臺(tái)能夠達(dá)到全面采集與匯總機(jī)械制造數(shù)據(jù)的效果，有效促進(jìn)了機(jī)械制造生產(chǎn)全面實(shí)施中的數(shù)據(jù)資源共享。機(jī)械制造的各個(gè)步驟工序應(yīng)當(dāng)達(dá)到更加緊密的融合程度，合理節(jié)約機(jī)械制造的系統(tǒng)運(yùn)行成本，提升了機(jī)械制造的綜合實(shí)踐效率。企業(yè)技術(shù)人員對(duì)于機(jī)械制造的生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)當(dāng)給予實(shí)時(shí)性的監(jiān)測(cè)控制，確保將機(jī)械制造質(zhì)量置于核心的考慮地位。

2.3 集成化的機(jī)械制造生產(chǎn)

目前，由于受到機(jī)械設(shè)備的集成化生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)影響，導(dǎo)致了某些集成制造生產(chǎn)的大型機(jī)械設(shè)備存在質(zhì)量缺陷，那么就會(huì)給機(jī)械系統(tǒng)的良好使用效能帶來(lái)顯著的負(fù)面影響。為了促進(jìn)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化與改進(jìn)，機(jī)械制造的企業(yè)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)著眼于全面控制集成化的機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程。具有集成化特征的自動(dòng)控制平臺(tái)能夠完整包含機(jī)械制造的各個(gè)關(guān)鍵工序，切實(shí)節(jié)約了機(jī)械系統(tǒng)的集成化制造生產(chǎn)資源。因此，機(jī)械制造企業(yè)目前對(duì)于集成化的系統(tǒng)制造工序應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的創(chuàng)新。

具體在集成化的機(jī)械制造自動(dòng)控制模式下，企業(yè)技術(shù)人員不必逐項(xiàng)完成機(jī)械制造的各個(gè)流程步驟。企業(yè)技術(shù)人員只要在自動(dòng)控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中輸入了正確的機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)，即可達(dá)到自動(dòng)化的機(jī)械生產(chǎn)工藝控制效果。用于取代人工機(jī)械制造勞動(dòng)過(guò)程的自動(dòng)化工藝平臺(tái)目前正在得到機(jī)械制造企業(yè)的普遍投產(chǎn)運(yùn)用。機(jī)械制造中的集成化以及自動(dòng)化控制平臺(tái)將會(huì)達(dá)到更加顯著的資源優(yōu)化配置效益，有力地支撐了機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模擴(kuò)大。機(jī)械制造的企業(yè)質(zhì)量管理工作應(yīng)當(dāng)集中于全面展開機(jī)械制造的產(chǎn)品性能測(cè)試，從而做到了及時(shí)辨別與查找機(jī)械產(chǎn)品的現(xiàn)有質(zhì)量缺陷。質(zhì)量管理工作要全面貫穿于機(jī)械制造的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)切實(shí)保障機(jī)械產(chǎn)品滿足最基本的使用性能要求，促進(jìn)機(jī)械制造的綜合產(chǎn)能效益優(yōu)化提高。

2.4 機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)

機(jī)械制造產(chǎn)品不能缺少機(jī)械質(zhì)量檢測(cè)的工藝技術(shù)支撐，機(jī)械制造與機(jī)械設(shè)計(jì)的產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)通過(guò)專業(yè)化的嚴(yán)格產(chǎn)品檢測(cè)，才能保證機(jī)械設(shè)計(jì)與制造產(chǎn)品符合最基本的質(zhì)量安全達(dá)標(biāo)要求。在此前提下，企業(yè)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)按照專業(yè)化的機(jī)械產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)指標(biāo)，確保做到全面檢測(cè)機(jī)械制造系統(tǒng)現(xiàn)有的質(zhì)量缺陷因素。自動(dòng)化的機(jī)械設(shè)備質(zhì)量檢測(cè)手段應(yīng)當(dāng)?shù)玫礁蠓秶钠占巴茝V，有效確保經(jīng)過(guò)全面檢測(cè)后的機(jī)械制造產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)良的質(zhì)量效益標(biāo)準(zhǔn)，防止機(jī)械系統(tǒng)在運(yùn)行使用中發(fā)生重大性的質(zhì)量事故。機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造中的自動(dòng)化檢測(cè)方法不僅適用于機(jī)械制造產(chǎn)品，同時(shí)也要全面適用于測(cè)試機(jī)械制造的生產(chǎn)線功能，結(jié)合自動(dòng)化手段來(lái)延長(zhǎng)機(jī)械生產(chǎn)線的使用壽命。在某些情況下，機(jī)械制造的生產(chǎn)線經(jīng)過(guò)反復(fù)的長(zhǎng)期磨損使用，就會(huì)比較容易形成機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)線質(zhì)量安全隱患。因此，機(jī)械制造的企業(yè)負(fù)責(zé)人員應(yīng)當(dāng)全面著眼于定期檢測(cè)企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線，嚴(yán)格確保機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)的良好使用效能，降低機(jī)械設(shè)備的使用故障產(chǎn)生概率。

現(xiàn)階段的機(jī)械制造企業(yè)人員需要具備更加優(yōu)良的實(shí)踐業(yè)務(wù)能力，充分運(yùn)用自動(dòng)化的信息技術(shù)手段來(lái)開展管理實(shí)踐工作。機(jī)械制造的全面開展運(yùn)行需要建立在基礎(chǔ)設(shè)施作為保障的前提下，那么機(jī)械制造企業(yè)務(wù)必確保企業(yè)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施體系達(dá)到更加健全的程度。機(jī)械制造企業(yè)的管理人員目前針對(duì)企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)當(dāng)給予必要的定期更新，確保機(jī)械制造企業(yè)能投入相應(yīng)的經(jīng)費(fèi)資源用于鞏固企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備。機(jī)械制造企業(yè)對(duì)于自動(dòng)化的企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施應(yīng)當(dāng)積極進(jìn)行普及運(yùn)用，督促機(jī)械制造的技術(shù)人員不斷提升專業(yè)能力，鞏固機(jī)械制造企業(yè)的優(yōu)良競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。企業(yè)質(zhì)量管理的重要實(shí)踐工作應(yīng)當(dāng)融入貫穿于機(jī)械制造生產(chǎn)過(guò)程，旨在促進(jìn)機(jī)械制造的企業(yè)資源得到最優(yōu)化的配置使用，嚴(yán)格防范機(jī)械制造中的質(zhì)量漏洞與缺陷后果。機(jī)械制造的企業(yè)質(zhì)量管理應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)涉及產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)、產(chǎn)品檢測(cè)環(huán)節(jié)以及產(chǎn)品使用環(huán)節(jié)，運(yùn)用全方位的機(jī)械制造質(zhì)量控制監(jiān)督措施來(lái)保障產(chǎn)品的良好質(zhì)量。

3 自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與制造的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

在自動(dòng)化的工藝技術(shù)未來(lái)發(fā)展中，對(duì)于機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)全面展開合理設(shè)計(jì)完善的重要實(shí)踐思路就是調(diào)整各項(xiàng)機(jī)械設(shè)計(jì)的參數(shù)，結(jié)合智能化的機(jī)械設(shè)計(jì)工藝控制平臺(tái)準(zhǔn)確把握機(jī)械各個(gè)系統(tǒng)部位的參數(shù)誤差。智能化的自動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)應(yīng)當(dāng)?shù)玫礁笙薅鹊耐度脒\(yùn)行使用，旨在全面促進(jìn)機(jī)械設(shè)備的傳統(tǒng)制造工藝得到提高優(yōu)化，保證了機(jī)械制造生產(chǎn)企業(yè)能節(jié)約更多的成本資源。同時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造的企業(yè)技術(shù)人員在未來(lái)發(fā)展中應(yīng)當(dāng)具備更加優(yōu)良的實(shí)踐業(yè)務(wù)素養(yǎng)，運(yùn)用立體化與智能化的機(jī)械設(shè)計(jì)模型來(lái)輔助完成機(jī)械制造生產(chǎn)過(guò)程。

企業(yè)技術(shù)人員針對(duì)機(jī)械零部件應(yīng)當(dāng)給予規(guī)范化的制造生產(chǎn)，遵守機(jī)械制造企業(yè)現(xiàn)有的管理規(guī)范制度。機(jī)械制造領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)方法手段整體上表現(xiàn)為滯后性，決定了機(jī)械制造企業(yè)亟待促進(jìn)實(shí)現(xiàn)綜合性的技術(shù)手段更新。信息化的機(jī)械制造技術(shù)手段客觀上可以促進(jìn)機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)達(dá)到更優(yōu)的綜合實(shí)踐效益指標(biāo)，并且還能實(shí)現(xiàn)針對(duì)機(jī)械制造總體成本的節(jié)約效果。機(jī)械制造的企業(yè)人員針對(duì)現(xiàn)有的專業(yè)技術(shù)手段應(yīng)當(dāng)給予盡快的創(chuàng)新優(yōu)化。機(jī)械制造的企業(yè)技術(shù)人員需要接受專門性的信息化業(yè)務(wù)培訓(xùn)，旨在鍛煉機(jī)械制造的企業(yè)人員形成更好的信息化與自動(dòng)化業(yè)務(wù)素質(zhì)。機(jī)械制造的企業(yè)人員為了追求優(yōu)良的企業(yè)經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生忽視機(jī)械產(chǎn)品安全質(zhì)量的傾向。

機(jī)械制造的企業(yè)人員要具備優(yōu)良的職業(yè)道德以及專業(yè)技術(shù)能力，嚴(yán)格確保機(jī)械生產(chǎn)與制造的整個(gè)實(shí)施流程滿足標(biāo)準(zhǔn)化的基本要求。例如，棒材軋鋼的機(jī)械設(shè)備現(xiàn)有設(shè)計(jì)工藝應(yīng)當(dāng)?shù)玫胶侠淼母倪M(jìn)優(yōu)化。對(duì)于車床表面部位的齒條形狀應(yīng)當(dāng)進(jìn)行對(duì)齊處理，確保限定于0.5mm的齒輪外觀尺寸誤差以及2mm的軋鋼全線精度誤差范圍。對(duì)于齒條在進(jìn)行自動(dòng)化的插裝過(guò)程中，關(guān)鍵應(yīng)當(dāng)在于準(zhǔn)確對(duì)接各個(gè)結(jié)構(gòu)部位的鋼管與齒條，齒條插裝的焊接總數(shù)應(yīng)當(dāng)保證控制在18個(gè)左右，最多不要超出20個(gè)。冷床齒條的棒材軋鋼機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)?shù)玫絻?yōu)化設(shè)計(jì)，確保自動(dòng)化的工藝方法能夠全面融入機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)制造全過(guò)程。

表1為棒材軋鋼的機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)。

表1 棒材軋鋼的機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化要點(diǎn)

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析可見，機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)制造開展實(shí)施過(guò)程要建立在自動(dòng)化的技術(shù)平臺(tái)支撐前提下。在目前的現(xiàn)狀下，各種類型的機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造傳統(tǒng)實(shí)施方法正在產(chǎn)生顯著的轉(zhuǎn)變。機(jī)械設(shè)計(jì)中的傳統(tǒng)工藝方法只有得到了合理的創(chuàng)新，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的數(shù)據(jù)信息才能得到更大范圍的共享。具體在機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造的實(shí)踐轉(zhuǎn)型過(guò)程中，關(guān)鍵性的工藝完善思路應(yīng)當(dāng)集中體現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)的系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化，以及嚴(yán)格控制機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造誤差。