提升機械設計制造及其自動化的有效路徑分析

羅澄清

(太原城市職業技術學院機電工程系 山西太原 030027)

1 機械設計制造及其自動化技術概述

1.1 機械設計制造及其自動化的特點

機械設計制造及其自動化的特點主要包括節能性、安全性及適用性這3點。

1.1.1 節能性角度

機械的研發與使用是為了幫助生產制造企業降低生產成本、完善生產流水線，而這就要求機械設計制造的過程中，必須實現機械設備節能性的特點。機械設備的節能性主要體現在兩個方面：一是節約人力資源；二是節約生產資源。自動化的機械設備僅需利用人機交互界面來完成對設備的控制即可，通常情況下，設備是根據在系統中提前輸入好的運行指令來執行工作，這能夠幫助企業節省大量的人力資源。生產資源主要包括兩個方面，分別為原材料和生產過程中運用到的能源，通常情況下，運用到的能源多為電力能源。自動化的機械設備能夠實現精準控制生產線，減少人工操作帶來的誤差及材料損耗，同時，通過合理調控機械設備的運行功率能夠降低電力能源的損耗[1]。

1.1.2 安全性角度

安全是生產與發展的第一要素，對于生產制造企業來說，傳統的生產車間很容易出現一些人為失誤，導致車間存在較大的安全隱患，同時，人工操作無法實現對相關生產設備運行狀況的良好監控，當設備出現故障時無法準確判斷，易引發更為嚴重的安全事故。而自動化的機械設備能夠對故障問題進行分析并診斷，當發生一些小型故障時，系統可自動采取針對性的解決措施進行處理，而當發生一些較為嚴重的故障時，系統能夠緊急停止設備的運轉，避免故障進一步擴散使得設備受到進一步的損壞，同時也能夠有效避免安全事故的發生概率。

1.1.3 適用性角度

機械設計制造的初衷是為了以機械代替人力進行勞動，由于以往我國機械設計制造水平不高，僅能夠生產出一些輔助型設備，僅適用于工業、建筑業領域當中。隨著我國社會科技的發展，自動化技術、傳感技術的應用水平迅速提升，自動化的機械設備被廣泛應用于醫療領域、化工領域等諸多領域當中，其適用范圍更廣，實現了自動化機械設備的普及化發展。

1.2 機械設計制造及其自動化的運用原則

機械設計制造及其自動化的運用原則體現在科學性、智能化和前沿性這3個方面。

（1）科學性是指在機械設備制造的過程中需要利用一些科學技術實現機械設備的自動化設計與制造，如計算機技術、PCL技術、傳感技術、DCS系統等，實現提升機械設備功能性、使用效果與使用效率，并對機械設備設計制造工藝進行創新性的優化，促使機械設計制造能夠實現機械的自動化運轉。（2）智能化是機械設備的必然發展趨勢，在進行機械設計制造時，必須考慮機械設備的智能化，智能主要指的是研究、開發用于模擬、延伸和拓展人類智能的理論、方法及技術，智能化的設計理念是實現與優化機械設備自動化運轉的關鍵因素之一。（3）前沿性是指在進行機械設計制造時，需要充分考慮機械設備未來的發展趨勢，考慮機械設備的應用效果及其能為企業帶來的經濟效益，結合目前國內外機械設備發展的狀況，采用最先進的技術，促使機械設備能夠滿足時代發展的要求，避免機械設備過早地被淘汰[2]。

2 提升機械設計制造及其自動化水平的有效策略

2.1 提升機械制造技術的生態效益

當前我國社會的環境保護意識不斷增強，致力于發展經濟友好型、環境友好型社會，在此時代背景下，機械設計制造及其自動化也要朝著生態環境保護的方向發展。因此，在機械設計制造的過程中，不僅需要提升機械設備的自動化水平，同時也需要提升其生態效益。因此，在設計和制造的過程中，設計人員必須秉承“節能環保”的設計理念。一方面，在機械設備能源消耗方面，需要降低其能源消耗量，改變以煤炭、石油為主要動力的傳統方式，加強太陽能、風能等可再生能源的研發與應用，避免設備運行時給生態環境帶來壓力，促使機械設備滿足社會時代及企業發展的要求。另一方面，需要加強對其能源消耗的控制，通過對輸出功率的改進降低電力能源的消耗，加強對新型機械材料的研發與應用，充分發揮新型材料的優勢，實現機械產品的綠色化生產。

始終堅持綠色可持續發展的理念，是機械設計制造以及自動化模式更進一步發展的主要策略。現代化的機械制造行業如果想要在激烈的市場競爭當中，占據一個相對有利的位置，就必須要緊跟時代發展的步伐。也就是說，積極地將綠色環保的發展理念貫穿到機械化制造的過程中，讓機械能夠在自動化設計生產制作的過程中，發揮出自身最大的環保價值。不斷地減少對環境污染的程度，積極地節省對自然資源的使用，嚴格地把控資源浪費現象出現，從根本上提升機械制造行業的工作效率。與此同時，為能夠更進一步保證機械制造的質量，相關的施工技術人員在進行原材料的使用過程中，應該最大限度地避免出現質量問題，不要為眼前的經濟利益而忽視了企業自身長遠的發展。

機械制造行業在發展的過程中，最容易出現的就是廢水、廢料問題。企業應該根據國家相關法律法規的要求，科學有效地處理好這些問題，更進一步提高員工的環保意識。

2.2 應用配套發展模式

配套發展是指推動機械設計制造相關聯產業的全面發展，是站在調整產業結構的角度上提升機械設計制造及其自動化水平的重要手段。在機械設計制造發展的過程中，需要立足全局，綜合考慮企業內部環境與外部市場環境。一方面，對于企業內部環境而言，企業需要調整各部門之間的工作狀態，加強各部門之間的聯系，例如：零件檢測部門與計算機技術部門之間要加強信息的溝通與交流，實現信息資源的實時共享，從而提升生產效率。另一方面，對于企業的外部市場環境而言，企業需要聯合上下游企業，共同推進機械生產質量，例如：零件生產企業，需要及時為其提供機械設計圖紙與要求，保證零部件的尺寸及規格能夠滿足機械設備的運行要求。

2.3 自動化與智能化相結合

近年來，數控技術雖然得到了快速的發展，但其智能化、自動化程度較低，這就導致在機械設備生產流程方面還存在一些問題。因此，我國的機械設計制造企業需要充分挖掘自動化技術、智能化技術的應用價值，合理運用PLC 技術、傳感技術實現對數控技術的創新與優化，對機械設備生產及制造實時全流程的監控。

自動化的生產技術一直以來都是我國現代化技術手段中比較重要的存在，對于我國總體經濟的發展也有著非常重要的促進作用。目前，我國機械設計以及自動化模式中的生產技術手段相對比較落后，尤其是一些經濟水平相對落后的地區，在機械自動化層面上還存在很多的問題。為能夠更進一步地推動機械設計自動化、智能化相結合，改善現如今機械制造行業在發展過程中出現不均衡的現狀，相關從業者應該積極地提高機械產品的整體性能，以及加工制造的工作效率，從根本上提升機械制造和設計過程中的自動化模式。

2.4 滿足對機械的功能需求

機械設備自動化的目的是優化機械設備的功能，提高設備的使用效率，而機械設備是針對某一個生產環節而研發使用的設備，所以機械設備自動化也需要滿足機械的功能需求。值得注意的是，機器的性能取決于機器的內部結構，因此要注重生產產品的結構設計，以滿足不斷增長的社會需求[3]。要更進一步地實現機械設備的自動化，就需要相關工作者不斷參與到機械化設備制造當中，讓每一種設備都能夠發揮出自身最大的價值，全面地提高機械化設備的整體工作效率，為我國機械化制造水平的提升創造良好的環境。

2.5 加強數字媒體技術、虛擬現實技術的聯合應用

數字媒體技術是通過改變信息載體的方式實現數字化的信息傳遞，將信息載體轉化為二進制的數字化處理技術。虛擬現實技術是數字化時代的產物，其能夠實現虛擬場景與現實物品的良好對接，主要是利用三維圖形實時生成技術建立立體的虛擬場景，在該虛擬場景中，用戶能夠對虛擬物體進行控制。虛擬現實技術的使用方法是讓用戶佩戴AR眼鏡，促使用戶在視覺上與目標物近距離接觸，并能夠良好地帶動用戶的視覺感官，實現360°的全方位視覺體驗[4]。

機械設備的設計與制造往往需要涉及很多單位，生產流程較為復雜，而利用虛擬現實技術與數字媒體技術能夠實現對工廠的合理規劃，包括每個部件的運行軌跡、維護及存儲，從而規劃整個生產流程體系，從而保證了汽車生產流程的順利完成。在工廠規劃的過程中，利用虛擬現實技術還能夠實現與其他機場客戶模擬可能的平面圖和生產線，實現遠程協作安裝一個新的制造單元，從而提升了汽車的生產效率。在機械設計制造的過程中，加強數字媒體技術、虛擬現實技術及自動化技術的整合，將設計好的機械設備利用數字化技術與虛擬現實技術構建出機械設備的運行虛擬場景，在該場景中能夠模擬機械設備的運行狀況，以便相關工作人員發現機械設備設計中存在的問題[5]。

2.6 在先進的技術水平下進行不斷的創新

每一種機械化產品都有其獨特的展現形式，在實際的使用過程中也有著而自身的優勢。為了能夠更加全面地了解現代化機械設備，應該在現代化技術的幫助下，積極地創新傳統機械制造技術，并更進一步地對不同品種機械設備進行分類。機械設備在使用的過程中發揮能量轉入的作用時，對于輸出和進入的能量有著而不同的展現形式，當自動化機械設備的功能得到有效的發揮以后，就能夠在設計師理念的引導下，更進一步創新出全新的工作能力，這就為我國現代化機械制造業的下一階段發展奠定了良好的前提條件。

2.7 管理設計模塊化

現如今，我國在機械制造設備行業的發展中逐漸取得了優勢，其中最有價值的是電子設備運行過程中彰顯出來的模塊化、系統化特點。計算機技術已經成為當前時代最有價值的技術之一，也是未來經濟社會綜合實力發展的重要依靠。在機械化設備的制造過程中，應當采取相對應的模塊化設計理念。首先，減少在機械化自動生產過程中對各種資源的浪費，最大限度地發揮出資源的有效價值，并根據機械設備自身工作的特點，有針對性地進行工作，為機械制造行業的進一步發展帶來更大的價值，在一個完善的工作體系中提升企業自身的綜合實力，是實現管理設計模塊化的一種方式。其次，每一個機械制造的公司都有著自身獨特的發展形式，對于每一種機械設備使用都有著不同的需求，這是因為機械設備內的結構存在一定的差異。在現代化機械設備自動化模式引導下，模塊化的設計能更加有效地減少設備運行中存在的問題，有效地改善傳統設備當中存在的不利因素，進而全面提升機械設計與制造行業中總體的生產效率[6]。

3 結語

綜上所述，機械設備是我國社會與企業經濟發展過程中必不可少的生產工具，其能夠幫助企業減輕人力勞動成本、提升生產效率、保證生產質量。為了順應社會時代發展的需求，機械設計制造必須面向智能化、自動化的方向發展。在機械設計制造的過程中，需要注重機械設備的生態效益，并應用配套發展模式，將自動化、智能化完美融合，并保證機械設備的使用性能及功能能夠滿足企業生產及發展的要求，同時需要合理地運用數字化技術、虛擬現實技術，提升設計及制造質量，進而保障機械設計制造及其自動化水平得到進一步提升。