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

付 微

（吉林省四平地質(zhì)工程勘察院，吉林 四平 136001）

從第一次工業(yè)革命開始，瓦特改良了蒸汽機(jī)，工業(yè)的發(fā)展就開始進(jìn)入了蒸汽時(shí)代，出現(xiàn)了機(jī)械生產(chǎn)逐漸開始代替手工生產(chǎn)，解放了生產(chǎn)力，這一改變使歐洲各科開始領(lǐng)先于世界，由此可見，工業(yè)對(duì)于國家是至關(guān)重要的。在當(dāng)前階段，工業(yè)的發(fā)展與機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化程度有著密不可分的聯(lián)系，這也就成了國家科技水平的一個(gè)縮影，由于我國的工業(yè)底子薄，在自動(dòng)化的應(yīng)用上存在著很多問題，因此如何來發(fā)展自動(dòng)化就成為了我國工業(yè)發(fā)展所研究的一個(gè)重要任務(wù)[1]。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的理論概述

自動(dòng)化，簡單來說就是以前需要人工來完成的工作，現(xiàn)在由機(jī)器來完成了。但由于之前的工業(yè)發(fā)展水平不高，機(jī)械還只能是完成一些簡單的具有重復(fù)性的工作，對(duì)于一些復(fù)雜的操作還是需要人工來完成，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)開始普及之后，單片機(jī)開始應(yīng)用在機(jī)器設(shè)備上，這使得機(jī)械設(shè)備擁有了自己的大腦，雖然這個(gè)大腦還不能去學(xué)習(xí)，但我們可以將一些需要復(fù)雜操作的程序，輸入到這個(gè)大腦中，來替代人工操作。如何更好的讓這個(gè)大腦與機(jī)械來配合，這就是機(jī)械設(shè)計(jì)制造上自動(dòng)化的應(yīng)用。歐美國家這一過程經(jīng)歷了50多年的發(fā)展，才有了逐漸完善了自動(dòng)化這一理念，而我國的起步較晚，從改革開發(fā)以后，才慢慢開始了解什么是機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，開始對(duì)其發(fā)展、使用與創(chuàng)新，目前機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化應(yīng)用已經(jīng)在世界上有著極其重要的地位[2]。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著第一次工業(yè)革命開始及珍妮紡織機(jī)的出現(xiàn)，揭開了工業(yè)革命的序幕，世界進(jìn)入到了工業(yè)時(shí)代，一個(gè)國家要想健康穩(wěn)定的發(fā)展，沒有工業(yè)是不能實(shí)現(xiàn)的，工業(yè)是一個(gè)國家發(fā)展的重要基礎(chǔ)，而機(jī)械的制造卻是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，只有機(jī)械的制造水平提高了，國家的工業(yè)才會(huì)有發(fā)展。我國現(xiàn)在有著“世界工廠”的稱號(hào)，但我們無論是機(jī)械制造能力還是自動(dòng)化的應(yīng)用水平，與發(fā)達(dá)國家相比，都有著明顯的不足。這個(gè)“世界工廠”還是在依靠大量的人工來完成工作，由于人工操作的大量存在，導(dǎo)致了工廠的成本較高，同時(shí)由于工人的技術(shù)水平不同，也導(dǎo)致了質(zhì)量的不穩(wěn)定。所以發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化就顯得尤為重要了。

在提高機(jī)械制造自動(dòng)化水平的過程中，發(fā)現(xiàn)了對(duì)于人材的缺乏這一問題，由于我國的工業(yè)起點(diǎn)低，導(dǎo)致了在老一輩技術(shù)人員中經(jīng)過系統(tǒng)的理論指導(dǎo)與技術(shù)培訓(xùn)的人極少，很多人都是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念與模式，比如：現(xiàn)在還有很多的老技術(shù)人員對(duì)于CAD等制圖軟件的使用，存在很多問題，他們還是習(xí)慣于畫圖板來進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，這嚴(yán)重降低了工作效率。而新的技術(shù)人員還沒有經(jīng)過技術(shù)實(shí)踐，對(duì)于所學(xué)的知識(shí)還停留在紙面上，比如：設(shè)計(jì)員設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械設(shè)備，由于沒有車間工作的經(jīng)歷，至使圖紙中有一處螺絲被其它部件所遮擋，工人無法對(duì)這個(gè)螺絲進(jìn)行鎖緊，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備無法組裝。以上這兩個(gè)方面都充分的說明，我國對(duì)于高新技術(shù)的復(fù)合人才的缺乏，這直接影響到機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)水平的發(fā)展。我相信通過不斷的發(fā)展，我國會(huì)逐漸培養(yǎng)出一批懂設(shè)計(jì)懂工藝，能與實(shí)際相結(jié)合的高新技術(shù)復(fù)合人才，同時(shí)也會(huì)使我國的機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)水平得到長足的進(jìn)步[3]。

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

隨著我國的工業(yè)化進(jìn)程加快，各個(gè)行業(yè)在自動(dòng)化方面都有著不小的需求。在這將機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化方面的應(yīng)用大致分為：生產(chǎn)自動(dòng)化，信息自動(dòng)化以及人工智能化等幾個(gè)主要方面，下面分別對(duì)這幾個(gè)方面來進(jìn)行說明：

（1）生產(chǎn)自動(dòng)化。生產(chǎn)自動(dòng)化就是將傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型企業(yè)轉(zhuǎn)變成為技術(shù)密集型企業(yè)，這一轉(zhuǎn)變的好處在于可以有效的降低人力成本，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。在歐洲由于人工成本很高，導(dǎo)致了企業(yè)的人工成本支出很多，為了減少企業(yè)的成本支出，促使了企業(yè)自發(fā)的提高自動(dòng)化程度，在現(xiàn)階段，隨著我國綜合國力的不斷提升，企業(yè)要想發(fā)展就必須適應(yīng)市場的需求，發(fā)展自動(dòng)化在生產(chǎn)中的應(yīng)用，提高自動(dòng)化的普及率，這樣不僅僅能減少成本支出，在生產(chǎn)效率上也是有提升的，因?yàn)橐慌_(tái)機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)量，幾乎等同于以前幾十甚至上百人工作產(chǎn)量，這在生產(chǎn)效率上就是幾十甚至上百的提升，自動(dòng)化的應(yīng)用對(duì)于質(zhì)量的穩(wěn)定也是有好處的，在自動(dòng)化沒有出現(xiàn)的時(shí)候，質(zhì)量的好壞與工人技術(shù)水平的高低是密不可分的，這個(gè)工人技術(shù)好，所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量就好，那個(gè)工人技術(shù)差，所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量就差，質(zhì)量不穩(wěn)定，這對(duì)于一個(gè)想要做大做強(qiáng)的企業(yè)來說，是非常致命的，所以說企業(yè)要想發(fā)展，單靠增加勞動(dòng)力是不可能的實(shí)現(xiàn)，只有提高的生產(chǎn)自動(dòng)化程度，才能使企業(yè)良性、健康的發(fā)展，才能使企業(yè)不被淘汰[4,5]。

（2）信息自動(dòng)化。我國的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是從1987年開始，經(jīng)歷了三十多年的風(fēng)雨歷程，從最開始的小范圍電子郵件服務(wù)到現(xiàn)在對(duì)各行各業(yè)的應(yīng)用，可以說網(wǎng)絡(luò)服務(wù)已經(jīng)深入人心。機(jī)械制造也是如此，將信息化技術(shù)與機(jī)械設(shè)備相結(jié)合，能夠監(jiān)控機(jī)械設(shè)備運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)模擬加工以及加強(qiáng)企業(yè)信息共享等。監(jiān)控機(jī)械設(shè)備運(yùn)行：通過傳感器對(duì)機(jī)器的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，再將這些監(jiān)控的信息通過網(wǎng)絡(luò)，傳遞到數(shù)據(jù)終端上，數(shù)據(jù)終端通過軟件程序，將監(jiān)控得到信息，以數(shù)據(jù)、圖形等信息展示給我們。使我們的管理人員，能夠隨時(shí)隨地的了解企業(yè)內(nèi)的設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)營的情況。實(shí)現(xiàn)模擬加工：通過計(jì)算機(jī)軟件的程序開發(fā)，可以對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬加工，以使來發(fā)現(xiàn)加工過程中容易出現(xiàn)的問題與漏洞，以減少加工的浪費(fèi)，提高加工工藝，節(jié)約企業(yè)成本。加強(qiáng)企業(yè)信息交流：隨著計(jì)算機(jī)與移動(dòng)智能設(shè)備的普及，人們不在被束縛在辦公室上，可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行辦公，這樣不僅加強(qiáng)了各部門間的信息交流，使企業(yè)內(nèi)部信息共享，減少審批流程，達(dá)到無紙化辦公，同時(shí)也保證了信息的真實(shí)、準(zhǔn)確、有效。

（3）人工智能化。人們一提到人工智能首先聯(lián)想到的就是機(jī)器人，其實(shí)機(jī)器人只是人工智能中一個(gè)外在表現(xiàn)，人工智能包含了智能視覺、語音識(shí)別、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、遺傳編程等等知識(shí)，同時(shí)人工智能也被認(rèn)為是二十一世紀(jì)尖端技術(shù)之一，由此可見人工智能是多么重要的。人工智能在機(jī)械制造中的應(yīng)用很廣泛，其主要是給機(jī)械設(shè)備安裝一個(gè)大腦，并且讓這個(gè)大腦具備思考與判斷的能力。其主要體現(xiàn)在保障機(jī)械設(shè)備健康運(yùn)行與質(zhì)量檢測(cè)這兩個(gè)方面。保障機(jī)械設(shè)備健康運(yùn)行：通過傳感器、圖像識(shí)別、聲音識(shí)別等技術(shù)，來判斷當(dāng)前設(shè)備是否工作正常，質(zhì)量檢測(cè)：就是通過人工智能系統(tǒng)對(duì)一些復(fù)雜的多種復(fù)合材料、新開發(fā)的新型材料，以及檢測(cè)難度大的產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，通過圖像識(shí)別對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，比如對(duì)手機(jī)屏幕的劃痕檢測(cè)，手機(jī)屏幕的劃痕有多種的表現(xiàn)形式，如長度、深度等等，如果是用人工檢測(cè)的話，會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間，但是采用人工智能進(jìn)行檢測(cè)，通過圖像識(shí)別技術(shù)與大量圖片來對(duì)比，得到手機(jī)屏幕質(zhì)量是否合格。因此，人工智能在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中的應(yīng)用有著重要的意思，同時(shí)增強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用效果。

4 我國未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

隨著我國的綜合國力增強(qiáng)，各方面已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，但我國的工業(yè)與世界的先進(jìn)水平相比還是有一定的差距，因此為了解決這一問題，我國與德國進(jìn)行合作，提出了《中國制造2025》，用來提升我國的工業(yè)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化能力。《中國制造2025》中明確提出了工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化就是工業(yè)4.0，工業(yè)4.0也就是工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化與智能化應(yīng)用。當(dāng)然要想實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0靠手工生產(chǎn)是肯定不行的，是需要加機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化的應(yīng)用。當(dāng)然在發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用時(shí)，還應(yīng)該注意對(duì)環(huán)境的保護(hù)，現(xiàn)在已經(jīng)不在是為了工業(yè)生產(chǎn)可以去大量破壞環(huán)境的時(shí)代了，隨著可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略的提出，我國對(duì)于環(huán)境的保護(hù)正在加強(qiáng)，為了我們的后代子孫，就需要我們建立生產(chǎn)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略。

5 結(jié)語

綜上所述，對(duì)于企業(yè)來說，隨著自動(dòng)化普及率的提高，在降低人員支出，提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量方面都能起到積極的作用。另外要想實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的快速應(yīng)用，在人才培養(yǎng)上，要大力加強(qiáng)對(duì)高新技術(shù)復(fù)合人才的培養(yǎng)，為促進(jìn)我國工業(yè)的良性發(fā)展提供人力資源保障。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)用是國家工業(yè)發(fā)展的基石，其未來的前景廣闊。