自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域的應(yīng)用分析

李必貴

（云南后所煤礦有限公司裝備制造技術(shù)服務(wù)公司，云南 曲靖 655500）

自動(dòng)化技術(shù)屬于綜合性技術(shù)，它與控制論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子學(xué)等關(guān)系密切，而其中控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其影響非常大。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域是目前機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 機(jī)械自動(dòng)化概念與構(gòu)成

1.1 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)概念

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展是經(jīng)過在無(wú)人值守的環(huán)境中用特定的程序進(jìn)行自動(dòng)控制的過程。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，能夠提升生產(chǎn)質(zhì)量和效率，且還能夠控制人工成本，優(yōu)化作業(yè)模式。現(xiàn)如今，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)有了質(zhì)的提升，且在具體應(yīng)用中，能夠?yàn)槲覈?guó)工業(yè)化的發(fā)展提供支持。但從機(jī)械設(shè)計(jì)制造現(xiàn)狀看，現(xiàn)在的自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用范圍較小，且工作環(huán)境的小型化成為普遍問題，這使機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展受到了一定程度的影響。

1.2 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)構(gòu)成

目前，自動(dòng)化技術(shù)被運(yùn)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造的很多領(lǐng)域，且在機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中需要多領(lǐng)域合作為其保駕護(hù)航。根據(jù)我國(guó)目前機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成，可以分成操作系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)及指令系統(tǒng)幾部分。

各系統(tǒng)間的相互合作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造提供了堅(jiān)實(shí)的保障。其中，操作系統(tǒng)能夠通過定量方式對(duì)負(fù)載加以綜合分析；傳感器系統(tǒng)依據(jù)目前系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際狀況做系統(tǒng)檢查，并綜合接收相關(guān)信息，保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；信息處理系統(tǒng)是對(duì)接收的信息加以處理，依據(jù)具體的信息內(nèi)容構(gòu)成指令，并將指令傳輸?shù)较到y(tǒng)下一步，便于相關(guān)任務(wù)的順利執(zhí)行；信息傳輸系統(tǒng)，能夠提供并傳輸完善的信息，使自動(dòng)化技術(shù)能夠安全運(yùn)行。在自動(dòng)化系統(tǒng)中，各系統(tǒng)是密不可分的，只有各系統(tǒng)相互合作，才能達(dá)到自動(dòng)化技術(shù)要求。

2 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域中應(yīng)用的作用

2.1 減少生產(chǎn)成本

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)會(huì)增加部分生產(chǎn)加工材料成本，對(duì)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展有不利影響。而自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以讓機(jī)械設(shè)計(jì)制造各工序、各流程更滿足精細(xì)化要求。比如，在機(jī)械加工制造中所產(chǎn)生的廢料，可視情況予以科學(xué)應(yīng)用，這樣能夠減少制造加工成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，科學(xué)使用自動(dòng)化技術(shù)，可以有效解決機(jī)械設(shè)計(jì)制造中存在的不合理問題，增強(qiáng)機(jī)械原材料的適應(yīng)性。

2.2 對(duì)生產(chǎn)全過程加以全面監(jiān)控、管理

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠遠(yuǎn)程對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行情況、產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行監(jiān)控，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)或設(shè)備產(chǎn)生問題，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端會(huì)發(fā)出警報(bào)提醒，提示哪些參數(shù)異常，監(jiān)控人員可依據(jù)異常參數(shù)，去分析問題出現(xiàn)的原因，并采用有效的方式去解決，對(duì)生產(chǎn)全過程的監(jiān)控能夠保證產(chǎn)品生產(chǎn)精度，還能夠提升產(chǎn)品生產(chǎn)的安全性。機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備自帶監(jiān)控、報(bào)警、故障診斷等功能，能夠有效預(yù)防因機(jī)械故障而引發(fā)的安全事故，還能夠經(jīng)過傳感器將出現(xiàn)損壞的設(shè)備部件信息反饋給監(jiān)控人員，確保企業(yè)可以對(duì)設(shè)備及時(shí)維修，提升設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量和效率。

2.3 提高生產(chǎn)效率

傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，各個(gè)零件、組件都需要在各車間、生產(chǎn)線做加工處理，在產(chǎn)品最后組裝時(shí)，可能會(huì)因零件生產(chǎn)時(shí)間的不同，延誤組裝。在加工精細(xì)元件時(shí)，用到的是半自動(dòng)化車床設(shè)備，需要技術(shù)人員做復(fù)雜計(jì)算，再經(jīng)過參數(shù)報(bào)表對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，所要耗費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)，影響生產(chǎn)工期。而自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，各元件的加工、調(diào)控都可以由計(jì)算人員在電腦中編碼操作，同時(shí)，綜合3D建模技術(shù)，會(huì)讓元件設(shè)計(jì)更緊密，生產(chǎn)過程更高效。

2.4 進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展

自動(dòng)化技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷升級(jí)發(fā)展的產(chǎn)物，其與智能技術(shù)的融合也成為各行業(yè)、領(lǐng)域發(fā)展，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。

自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，能夠讓企業(yè)進(jìn)行批量生產(chǎn)、加工。且用自動(dòng)化機(jī)器替代傳統(tǒng)手工操作，無(wú)論是生產(chǎn)效率還是質(zhì)量，都得到了很大程度的提升。

3 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造中的應(yīng)用

3.1 自動(dòng)化技術(shù)的智能化應(yīng)用

智能化是改變已有的生產(chǎn)制造模式，運(yùn)用相關(guān)性強(qiáng)的學(xué)科內(nèi)容對(duì)組件進(jìn)行系統(tǒng)處理。其中，零件加工過程要具備很強(qiáng)的邏輯功能，突出人機(jī)交互、生產(chǎn)操作功能，提高整個(gè)機(jī)組的生產(chǎn)效率與精度。另外，在模擬生產(chǎn)中，需要對(duì)各項(xiàng)目、流程相關(guān)性、主題內(nèi)容做模擬分析，以便于在生產(chǎn)管理過程中的宏觀監(jiān)控。通過不斷地提出有關(guān)生產(chǎn)問題，利用模擬系統(tǒng)來反饋，為工作人員生產(chǎn)、管控等各個(gè)方面提供參考數(shù)據(jù)，以避免不規(guī)范生產(chǎn)帶來的損失。但要注意的是，智能化利用人工智能、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等技術(shù)融合來實(shí)現(xiàn)的，這就將機(jī)械設(shè)備像神經(jīng)網(wǎng)一樣聯(lián)系在一起。當(dāng)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生故障后，設(shè)備能夠經(jīng)過自動(dòng)化管理及時(shí)找到出現(xiàn)故障的區(qū)域，再開始故障檢修，以使設(shè)備問題得到解決。但智能化的運(yùn)用對(duì)有關(guān)人員的專業(yè)素質(zhì)水平提出了比較高的要求，企業(yè)還要進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)智能自動(dòng)化技術(shù)人員的培訓(xùn)，以提升技術(shù)的應(yīng)用水平。

3.2 自動(dòng)化技術(shù)的柔性化應(yīng)用

自動(dòng)化技術(shù)的柔性化應(yīng)用，是基于產(chǎn)品生產(chǎn)信息，綜合了物料存儲(chǔ)、運(yùn)輸系統(tǒng)等，以滿足各種生產(chǎn)加工需要。而柔性技術(shù)是經(jīng)過組技術(shù)而產(chǎn)生的。組技術(shù)要依據(jù)加工需求有序組織加工對(duì)象，便于相關(guān)加工設(shè)備的選取。高效的自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)所形成的信息控制結(jié)構(gòu)是呈金字塔形的，將計(jì)算機(jī)作為核心，在生產(chǎn)階段中對(duì)信息進(jìn)行控制、檢測(cè)，并對(duì)生產(chǎn)方案做科學(xué)調(diào)整。

此外，負(fù)責(zé)生產(chǎn)控制的計(jì)算機(jī)能夠?qū)⑾聦佑?jì)算機(jī)生產(chǎn)情況反饋給上層，其中，最下層是過程設(shè)備接口的計(jì)算機(jī)監(jiān)控，它搜集并檢測(cè)生產(chǎn)接口生產(chǎn)狀況，并依據(jù)上級(jí)指令做相應(yīng)的調(diào)整。在應(yīng)用柔性自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，需要不斷地去優(yōu)化、升級(jí)技術(shù)設(shè)備，以最大程度地提升產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

3.3 自動(dòng)化技術(shù)的虛擬化應(yīng)用

自動(dòng)化技術(shù)的虛擬化應(yīng)用是目前在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造產(chǎn)業(yè)中的重要內(nèi)容。虛擬化也就是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用虛擬化技術(shù)模擬機(jī)械設(shè)計(jì)、制造過程，讓真實(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)、制造過程可以在情境模擬中實(shí)現(xiàn)。通常，在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造情境模擬中，可在模擬中及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中可能會(huì)產(chǎn)生的問題，并對(duì)產(chǎn)生的問題加以分析、解決，讓機(jī)械設(shè)計(jì)、制造過程更為科學(xué)。

3.4 自動(dòng)化技術(shù)的集成化應(yīng)用

現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)技術(shù)在各領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域也是如此。要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程進(jìn)行集中管理，就需要通過集成方式構(gòu)建多層次多級(jí)別控制層。集成化技術(shù)在我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中應(yīng)用普遍，其是用大系統(tǒng)囊括各子系統(tǒng)，利用云計(jì)算來管理。簡(jiǎn)單來說，集成化技術(shù)的應(yīng)用，可以優(yōu)化設(shè)計(jì)制造程序，保證高度集成化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造整體水平。

3.5 自動(dòng)化技術(shù)的數(shù)控化應(yīng)用

通過計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程，能夠?qū)?shù)控加工生產(chǎn)過程進(jìn)行高效控制，適應(yīng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化需求。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，使用計(jì)算機(jī)輔助軟件，對(duì)數(shù)控仿真進(jìn)行分析，并在虛擬環(huán)境中對(duì)各種機(jī)械產(chǎn)品規(guī)格、結(jié)構(gòu)等直觀展示，這樣能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)者圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、修改提供技術(shù)支持，確保機(jī)械生產(chǎn)工作的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。針對(duì)普通的二軸車床、三軸銑床，可直接使用數(shù)控系統(tǒng)和與之匹配的機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置來控制，只要對(duì)程序或者是用到的裝夾方式進(jìn)行調(diào)整，就能夠批量加工生產(chǎn)各類工件。從機(jī)械控制角度看，現(xiàn)在普遍使用PLC來實(shí)現(xiàn)。從機(jī)械設(shè)計(jì)、生產(chǎn)來看，用到的數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上都有一些不同，當(dāng)輸入了相應(yīng)信號(hào)后系統(tǒng)電路就會(huì)驅(qū)動(dòng)。對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析處理后，就能夠確定加工坐標(biāo)軸信息，再通過放大、轉(zhuǎn)換處理，在有關(guān)控制設(shè)備中完成輸入，以此對(duì)加工機(jī)床動(dòng)態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控。

4 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用

4.1 在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

因我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化起步相對(duì)較晚，再加上農(nóng)村經(jīng)濟(jì)條件等各個(gè)方面因素的影響，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用也比較晚。從農(nóng)業(yè)方面看，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的運(yùn)用以播種、灌溉為主，但相比西方發(fā)達(dá)國(guó)家，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的推廣應(yīng)用還存在一些差距。加快農(nóng)村機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展，能夠提升我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。

4.2 在煤炭行業(yè)的應(yīng)用

隨著煤炭開采水平的不斷提高，對(duì)問題的關(guān)注度越來越高。為了滿足煤礦開采的需求，就需要加大力度發(fā)展煤礦五化建設(shè)。但從我國(guó)煤炭行業(yè)發(fā)展情況看，因設(shè)備管理不到位引發(fā)的安全事故問題屢見不鮮，而自動(dòng)化、智能化采煤工作面的實(shí)現(xiàn)，會(huì)減少許多的問題?，F(xiàn)如今，我國(guó)部分煤炭企業(yè)已達(dá)到了這一要求，無(wú)論是煤炭開采，還是煤礦安全等方面的檢測(cè)，都可以通過自動(dòng)化手段進(jìn)行。該技術(shù)的應(yīng)用大大提升了煤礦安全水平，也緩解了工作人員的壓力。

5 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域有效應(yīng)用的建議

5.1 創(chuàng)新自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的重點(diǎn)內(nèi)容，是提高生產(chǎn)質(zhì)量、效率的重要保障。結(jié)合我國(guó)現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展實(shí)際，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用已比較成熟，但是，因技術(shù)更新?lián)Q代速度很快，如果停滯不前必然會(huì)被淘汰。所以，為了讓機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中占據(jù)有利地位，就要與時(shí)俱進(jìn)，不斷地創(chuàng)新自動(dòng)化技術(shù)。與此同時(shí)，企業(yè)還要設(shè)置完善的技術(shù)管理制度，鼓勵(lì)并支持有關(guān)研發(fā)隊(duì)伍加大技術(shù)創(chuàng)新研究。

5.2 自主研發(fā)或引入先進(jìn)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)

現(xiàn)在，我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的發(fā)展情況良好，但是與西方發(fā)達(dá)國(guó)家還是有一些距離，在某些方面，仍然還存在已有的技術(shù)手段不能解決的問題。所以，為了提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平，有關(guān)管理人員還要考慮自主研發(fā)或引入更先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)。但自動(dòng)化技術(shù)的自主研發(fā)、引入并不是一蹴而就的，相較企業(yè)技術(shù)研發(fā)，引入國(guó)外先進(jìn)技術(shù)耗時(shí)短，后期問題小。企業(yè)管理人員需要根據(jù)自身的具體情況，優(yōu)選方式，提高技術(shù)水平。

5.3 注重培養(yǎng)有關(guān)專業(yè)技術(shù)人才

自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，降低了一線工作人員工作的強(qiáng)度，但是，也要重視培養(yǎng)更多的專業(yè)技術(shù)人才。一方面，要培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)研發(fā)人員。技術(shù)更新發(fā)展速度是很快的，在此過程中，一些機(jī)械設(shè)備必然會(huì)面臨被淘汰、升級(jí)的問題，若是不能緊跟市場(chǎng)需求，則企業(yè)的發(fā)展會(huì)受到影響。所以，需要加大專業(yè)技術(shù)研發(fā)人員的培養(yǎng)力度，為企業(yè)技術(shù)研發(fā)提供保障。另一方面，重視對(duì)一線操作人員的培養(yǎng)，機(jī)械設(shè)備的升級(jí)、換代，也意味著一線操作人員要重新學(xué)習(xí)、熟練操作，企業(yè)需要加大對(duì)機(jī)械設(shè)備操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，讓他們?cè)趯?shí)際工作中技術(shù)應(yīng)用更熟練，使生產(chǎn)、制造過程能夠順利進(jìn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的利用率隨之提升，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的依賴度也在逐步增強(qiáng)。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，有效提升了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的水平，減少了生產(chǎn)成本。為了促進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造更深入融合，企業(yè)還要?jiǎng)?chuàng)新自動(dòng)化技術(shù)，自主研發(fā)或引入先進(jìn)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)。同時(shí)，還要注重培養(yǎng)有關(guān)專業(yè)技術(shù)人才，以提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化水平，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展。