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

趙一凡

摘 要：我國的經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平也在不斷提升。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并實(shí)現(xiàn)了和機(jī)械制造行業(yè)的密切結(jié)合。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)，提高制造水平，因此應(yīng)該擴(kuò)大自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍。本文具體探討了自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)制造；應(yīng)用

進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國的社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)持續(xù)繁榮，機(jī)械制造行業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在機(jī)械制造行業(yè)中，機(jī)械設(shè)計(jì)和制造是重點(diǎn)，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中，可以提高生產(chǎn)經(jīng)營效率，促進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為了充分發(fā)揮現(xiàn)代化技術(shù)的價(jià)值，促進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造的融合勢在必行。

1 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的簡要介紹

1.1 具體內(nèi)涵

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，是指和人工操作相對(duì)的信息化操作技術(shù)。這種技術(shù)以網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)作為基礎(chǔ)，可以對(duì)數(shù)據(jù)信息集中處理，發(fā)送控制指令，完成具體操作。與人工操作方式相比，自動(dòng)化技術(shù)受外界的干擾更小，而且精確度更高，任務(wù)完成效果更好。我國的經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷普及，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣泛。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，具有以下幾種應(yīng)用優(yōu)勢：第一，自動(dòng)化技術(shù)可以優(yōu)化機(jī)械制造行業(yè)的人力物力資源配置，節(jié)省生產(chǎn)成本，收獲更多的經(jīng)濟(jì)效益[1]。第二，自動(dòng)化技術(shù)可以提高機(jī)械制造行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營效益，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 組成要素

我國的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)正處在發(fā)展階段，自動(dòng)化技術(shù)以網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)為基礎(chǔ)，因此也處在發(fā)展初期。由于自動(dòng)化技術(shù)正處在研發(fā)階段，機(jī)械制造行業(yè)在應(yīng)用該技術(shù)的過程中，必須對(duì)其組成要素進(jìn)行分析。一般來說，自動(dòng)化技術(shù)包括以下幾個(gè)重要結(jié)構(gòu)組織：第一是自動(dòng)化程序結(jié)構(gòu)，自動(dòng)化技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的一種表現(xiàn)形式，因此需要在程序結(jié)構(gòu)中儲(chǔ)存大量的數(shù)據(jù)信息。第二是自動(dòng)化傳感結(jié)構(gòu)，自動(dòng)化系統(tǒng)需要通過傳感器收取電信號(hào)，并對(duì)電信號(hào)進(jìn)行解碼，轉(zhuǎn)換成信息。第三是自動(dòng)化控制結(jié)構(gòu)，自動(dòng)化控制結(jié)構(gòu)是制定動(dòng)作指令的主體，執(zhí)行部門要接收自動(dòng)化控制結(jié)構(gòu)傳遞的信息。第四是自動(dòng)化作用結(jié)構(gòu)，自動(dòng)化作用結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的全自動(dòng)操作。第五是自動(dòng)化制定結(jié)構(gòu)，自動(dòng)化制定結(jié)構(gòu)可以根據(jù)外界環(huán)境的不同，采用不同的設(shè)計(jì)制造方案[2]。

1.3 重要作用

首先，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。我國市場經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)正朝著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的方向邁進(jìn)。在傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)體制模式下，機(jī)械制造行業(yè)為勞動(dòng)力指向型產(chǎn)業(yè)，對(duì)勞動(dòng)力資源需求較大，在很大程度上增加了行業(yè)負(fù)擔(dān)，削弱了行業(yè)的綜合競爭力。隨著經(jīng)濟(jì)體制的變革，機(jī)械制造行業(yè)引進(jìn)了先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，朝著技術(shù)指向型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)模式發(fā)展。因此從這個(gè)角度來看，自動(dòng)化技術(shù)可以促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

其次，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以促進(jìn)行業(yè)現(xiàn)代化。自動(dòng)化技術(shù)和傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)有很大的差異性，傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)制造方法被取締，機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的人工成本大大降低。自動(dòng)化技術(shù)是現(xiàn)代技術(shù)的代表，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械制造行業(yè)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)、裝配環(huán)節(jié)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)等等，可以促進(jìn)行業(yè)的現(xiàn)代化。

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

2.1 信息自動(dòng)化

首先，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)化。上文已述，自動(dòng)化技術(shù)以網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)為基礎(chǔ)，因此在應(yīng)用的過程中，可以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)化管理[3]。具體來說，信息自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)過程如圖1所示。根據(jù)圖1可以看出，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，需要建立一個(gè)骨干網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一級(jí)交換。在骨干網(wǎng)絡(luò)中包含幾個(gè)主要環(huán)節(jié)：第一是骨干網(wǎng)絡(luò)的輔助設(shè)計(jì)，第二是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)構(gòu)建，第三是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的工藝參數(shù)記錄。實(shí)現(xiàn)上述3種數(shù)據(jù)的集成，可以初步架構(gòu)起骨干網(wǎng)絡(luò)。就輔助設(shè)計(jì)來看，輔助設(shè)計(jì)信息包括機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息、機(jī)械模型的建構(gòu)、機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)意的匯總等等。就數(shù)據(jù)庫來看，數(shù)據(jù)庫信息包括機(jī)械產(chǎn)品的尺寸、規(guī)模、性能等等。就工藝參數(shù)記錄來看，工藝參數(shù)記錄信息包括機(jī)械的工藝流程、工藝成本、工藝手段等等。在骨干網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)完畢之后，技術(shù)人員需要通過以太網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)總服務(wù)器和子服務(wù)器的相互連通，把數(shù)據(jù)信息發(fā)送給機(jī)械設(shè)計(jì)部門、加工部門、運(yùn)輸部門等等。

2.2 集成化

其次，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以實(shí)現(xiàn)集成化。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中，集成化技術(shù)非常重要。集成化技術(shù)可以將不同信息進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化技術(shù)的共同作用。就當(dāng)前我國的機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)來看，計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但這些技術(shù)都和集成化技術(shù)密切相關(guān)。從理論上來看，如果沒有集成化技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用將成為無本之末[4]。當(dāng)然，自動(dòng)化技術(shù)對(duì)集成化技術(shù)起著重要的反作用，將這一技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以突出集成化技術(shù)的實(shí)用價(jià)值。集成化技術(shù)的應(yīng)用如圖2所示，從圖2中可以看出，機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)可以依靠自動(dòng)化技術(shù)，構(gòu)建自動(dòng)服務(wù)器系統(tǒng)，對(duì)外來信號(hào)進(jìn)行集中處理。在倒換器的作用下，數(shù)字信號(hào)可以轉(zhuǎn)換成信息指令，提高機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的工作效率。

2.3 智能化

再次，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以實(shí)現(xiàn)智能化。自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)最突出特點(diǎn)就是其智能性，近幾年來，我國的科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，智能化技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛。智能化技術(shù)是現(xiàn)代技術(shù)的代表，將其應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以實(shí)現(xiàn)人工智能和機(jī)械制造的密切結(jié)合。從某個(gè)角度來看，機(jī)械智能具有無與倫比的優(yōu)勢，但是人的智力活動(dòng)同樣難以取代。智能化技術(shù)的應(yīng)用提升了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的智能水平，也增強(qiáng)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造管理的柔性，可以及時(shí)解決突發(fā)狀態(tài)下的各種問題[5]。具體來說，智能化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程如圖3所示。從圖3中可以看出，機(jī)械制造行業(yè)在應(yīng)用智能化技術(shù)之前，要形成廣域網(wǎng)絡(luò)，把機(jī)械產(chǎn)品的采購信息、加工信息、運(yùn)輸信息、質(zhì)檢信息等等記錄在讀寫器之中，并由中心服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的相關(guān)部門通過智能數(shù)據(jù)庫，可以了解機(jī)械產(chǎn)品的日產(chǎn)量、庫存狀況、物流狀態(tài)、服務(wù)信息等等。這樣可以促進(jìn)部門之間的分工協(xié)調(diào)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的效率。

2.4 虛擬化

此外，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以實(shí)現(xiàn)虛擬化。虛擬化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中同樣必不可少，而且這一技術(shù)具有良好的應(yīng)用效果。機(jī)械制造行業(yè)在應(yīng)用虛擬化技術(shù)之后，可以構(gòu)建3D立體模型，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行仿真處理，通過虛擬設(shè)計(jì)制造可以確定實(shí)際的生產(chǎn)流程，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的水平。在未應(yīng)用虛擬技術(shù)之前，很多機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)會(huì)在實(shí)際制造過程中出現(xiàn)技術(shù)問題，但是在應(yīng)用虛擬技術(shù)之后，機(jī)械設(shè)計(jì)制造的精確度大大提升，企業(yè)承擔(dān)的損失相應(yīng)減小。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的虛擬化實(shí)現(xiàn)過程如圖4所示。在圖4中可以看出，技術(shù)人員需要應(yīng)用3D虛擬技術(shù)，根據(jù)產(chǎn)品類型建立仿真模型，然后在調(diào)整仿真模型的參數(shù)，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。在模型設(shè)計(jì)完畢之后，技術(shù)人員可以將設(shè)計(jì)方法遷移到設(shè)計(jì)制造實(shí)踐之中，避免出現(xiàn)重大失誤問題。

2.5 數(shù)控應(yīng)用

另外，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控應(yīng)用。對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)來看，數(shù)控技術(shù)必不可少。數(shù)控技術(shù)以數(shù)據(jù)信息作為主體，與傳統(tǒng)的人工控制模式相比，數(shù)控技術(shù)具有明顯的應(yīng)用價(jià)值[6]。數(shù)控技術(shù)以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化控制，突出自動(dòng)化技術(shù)的有效性。值得注意的是，數(shù)控技術(shù)對(duì)操作人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)要求較高，因此機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)應(yīng)該加大數(shù)控人才建設(shè)。

2.6 檢測自動(dòng)化

最后，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以實(shí)現(xiàn)檢測自動(dòng)化。所謂的檢測自動(dòng)化，就是應(yīng)用自動(dòng)檢測技術(shù)。自動(dòng)檢測技術(shù)是自動(dòng)化技術(shù)的重要內(nèi)容之一，以檢測器作為物質(zhì)基礎(chǔ)。在應(yīng)用自動(dòng)檢測技術(shù)的過程中，需要對(duì)檢測器的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并把分析結(jié)果傳遞給決策部門。一般來說，機(jī)械設(shè)計(jì)和制造行業(yè)的自動(dòng)檢測技術(shù)都會(huì)配備傳感器、數(shù)據(jù)處理器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器，為了提高數(shù)據(jù)檢測的效率，也可以配備先進(jìn)的信息處理系統(tǒng)。

3 未來自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用方向

3.1 更加注重綠色環(huán)保

首先，未來自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，將更加注重綠色環(huán)保。我國的經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，對(duì)環(huán)境和資源造成了巨大的壓力。為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，我國提出了可持續(xù)發(fā)展的理念，制定了保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源的國策。隨著可持續(xù)發(fā)展的不斷推進(jìn)，未來的自動(dòng)化技術(shù)將更加注重綠色環(huán)保，在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中加強(qiáng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

3.2 朝著微型化發(fā)展

其次，未來自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，將朝著微型化發(fā)展。對(duì)工業(yè)革命成果進(jìn)行分析，從原來的電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、到如今的計(jì)算機(jī)，可以看出技術(shù)成果正在朝著微型化的方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展和“微時(shí)代”的到來，也預(yù)示了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的未來發(fā)展趨勢。機(jī)械設(shè)計(jì)制造的傳統(tǒng)設(shè)備體積較大，不僅占用了大面積的土地資源，更加大了維護(hù)保養(yǎng)的成本。隨著技術(shù)的不斷更新，自動(dòng)化技術(shù)必然會(huì)朝著微型化的發(fā)展[7]。

3.3 朝著柔性化發(fā)展

再次，未來自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，將朝著柔性化發(fā)展。在新的市場經(jīng)濟(jì)體制之下，行業(yè)內(nèi)部的競爭日益激烈，為了提升企業(yè)的綜合競爭力，柔性管理應(yīng)運(yùn)而生，柔性理念得到了社會(huì)的關(guān)注。將柔性理念應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，可以提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)變能力，和外部市場環(huán)境相適應(yīng)，因此未來自動(dòng)化技術(shù)將朝著柔性化的方向發(fā)展。企業(yè)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，可以提升整體實(shí)力。

4 結(jié)語

綜上所述，我國的社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)持續(xù)繁榮，機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的競爭日趨激烈，為了在市場競爭中保持有利地位，機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)必須擴(kuò)大自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍。

參考文獻(xiàn)

[1]張長虹，易映強(qiáng)，周華忠.淺談自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2012，（10）：198-199，224.

[2]盧天毅.自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用探討[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究，2017，（2）：173-175.

[3]李爽，劉軒宇，李竺鴻.試論自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].通訊世界，2016，（23）：300-302.

[4]盧正清，邱玲.自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017，（1）：257-258.

[5]殷海鋒，王雪勝.計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2016，（4）：4-5.

[6]王曉雨.試論檢測自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].河南科技，2014，（1）：120.

[7]董廣宇.芻議自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，（17）：150.

（作者單位：太原理工大學(xué)）