機械設計制造及其自動化的應用研究

付 微

（吉林省四平地質工程勘察院，吉林 四平 136001）

從第一次工業革命開始，瓦特改良了蒸汽機，工業的發展就開始進入了蒸汽時代，出現了機械生產逐漸開始代替手工生產，解放了生產力，這一改變使歐洲各科開始領先于世界，由此可見，工業對于國家是至關重要的。在當前階段，工業的發展與機械設備的自動化程度有著密不可分的聯系，這也就成了國家科技水平的一個縮影，由于我國的工業底子薄，在自動化的應用上存在著很多問題，因此如何來發展自動化就成為了我國工業發展所研究的一個重要任務[1]。

1 機械設計制造及其自動化的理論概述

自動化，簡單來說就是以前需要人工來完成的工作，現在由機器來完成了。但由于之前的工業發展水平不高，機械還只能是完成一些簡單的具有重復性的工作，對于一些復雜的操作還是需要人工來完成，但隨著科學技術的發展，尤其是計算機開始普及之后，單片機開始應用在機器設備上，這使得機械設備擁有了自己的大腦，雖然這個大腦還不能去學習，但我們可以將一些需要復雜操作的程序，輸入到這個大腦中，來替代人工操作。如何更好的讓這個大腦與機械來配合，這就是機械設計制造上自動化的應用。歐美國家這一過程經歷了50多年的發展，才有了逐漸完善了自動化這一理念，而我國的起步較晚，從改革開發以后，才慢慢開始了解什么是機械設計自動化技術，開始對其發展、使用與創新，目前機械設備的自動化應用已經在世界上有著極其重要的地位[2]。

2 機械設計制造及其自動化的發展現狀

隨著第一次工業革命開始及珍妮紡織機的出現，揭開了工業革命的序幕，世界進入到了工業時代，一個國家要想健康穩定的發展，沒有工業是不能實現的，工業是一個國家發展的重要基礎，而機械的制造卻是工業發展的基礎，只有機械的制造水平提高了，國家的工業才會有發展。我國現在有著“世界工廠”的稱號，但我們無論是機械制造能力還是自動化的應用水平，與發達國家相比，都有著明顯的不足。這個“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，導致了工廠的成本較高，同時由于工人的技術水平不同，也導致了質量的不穩定。所以發展機械自動化就顯得尤為重要了。

在提高機械制造自動化水平的過程中，發現了對于人材的缺乏這一問題，由于我國的工業起點低，導致了在老一輩技術人員中經過系統的理論指導與技術培訓的人極少，很多人都是傳統的設計理念與模式，比如：現在還有很多的老技術人員對于CAD等制圖軟件的使用，存在很多問題，他們還是習慣于畫圖板來進行機械設計，這嚴重降低了工作效率。而新的技術人員還沒有經過技術實踐，對于所學的知識還停留在紙面上，比如：設計員設計一個機械設備，由于沒有車間工作的經歷，至使圖紙中有一處螺絲被其它部件所遮擋，工人無法對這個螺絲進行鎖緊，導致機械設備無法組裝。以上這兩個方面都充分的說明，我國對于高新技術的復合人才的缺乏，這直接影響到機械制造自動化技術水平的發展。我相信通過不斷的發展，我國會逐漸培養出一批懂設計懂工藝，能與實際相結合的高新技術復合人才，同時也會使我國的機械制造自動化技術水平得到長足的進步[3]。

3 機械設計制造及其自動化的應用

隨著我國的工業化進程加快，各個行業在自動化方面都有著不小的需求。在這將機械設備自動化方面的應用大致分為：生產自動化，信息自動化以及人工智能化等幾個主要方面，下面分別對這幾個方面來進行說明：

（1）生產自動化。生產自動化就是將傳統的勞動密集型企業轉變成為技術密集型企業，這一轉變的好處在于可以有效的降低人力成本，提高生產效率，保證產品的質量穩定。在歐洲由于人工成本很高，導致了企業的人工成本支出很多，為了減少企業的成本支出，促使了企業自發的提高自動化程度，在現階段，隨著我國綜合國力的不斷提升，企業要想發展就必須適應市場的需求，發展自動化在生產中的應用，提高自動化的普及率，這樣不僅僅能減少成本支出，在生產效率上也是有提升的，因為一臺機械設備的產量，幾乎等同于以前幾十甚至上百人工作產量，這在生產效率上就是幾十甚至上百的提升，自動化的應用對于質量的穩定也是有好處的，在自動化沒有出現的時候，質量的好壞與工人技術水平的高低是密不可分的，這個工人技術好，所生產的產品質量就好，那個工人技術差，所生產的產品質量就差，質量不穩定，這對于一個想要做大做強的企業來說，是非常致命的，所以說企業要想發展，單靠增加勞動力是不可能的實現，只有提高的生產自動化程度，才能使企業良性、健康的發展，才能使企業不被淘汰[4,5]。

（2）信息自動化。我國的計算機網絡是從1987年開始，經歷了三十多年的風雨歷程，從最開始的小范圍電子郵件服務到現在對各行各業的應用，可以說網絡服務已經深入人心。機械制造也是如此，將信息化技術與機械設備相結合，能夠監控機械設備運行、實現模擬加工以及加強企業信息共享等。監控機械設備運行：通過傳感器對機器的各個指標進行監控，再將這些監控的信息通過網絡，傳遞到數據終端上，數據終端通過軟件程序，將監控得到信息，以數據、圖形等信息展示給我們。使我們的管理人員，能夠隨時隨地的了解企業內的設備生產運營的情況。實現模擬加工：通過計算機軟件的程序開發，可以對生產過程進行模擬加工，以使來發現加工過程中容易出現的問題與漏洞，以減少加工的浪費，提高加工工藝，節約企業成本。加強企業信息交流：隨著計算機與移動智能設備的普及，人們不在被束縛在辦公室上，可以隨時隨地的進行辦公，這樣不僅加強了各部門間的信息交流，使企業內部信息共享，減少審批流程，達到無紙化辦公，同時也保證了信息的真實、準確、有效。

（3）人工智能化。人們一提到人工智能首先聯想到的就是機器人，其實機器人只是人工智能中一個外在表現，人工智能包含了智能視覺、語音識別、自動程序設計、遺傳編程等等知識，同時人工智能也被認為是二十一世紀尖端技術之一，由此可見人工智能是多么重要的。人工智能在機械制造中的應用很廣泛，其主要是給機械設備安裝一個大腦，并且讓這個大腦具備思考與判斷的能力。其主要體現在保障機械設備健康運行與質量檢測這兩個方面。保障機械設備健康運行：通過傳感器、圖像識別、聲音識別等技術，來判斷當前設備是否工作正常，質量檢測：就是通過人工智能系統對一些復雜的多種復合材料、新開發的新型材料，以及檢測難度大的產品進行檢測，通過圖像識別對產品的質量進行檢測，比如對手機屏幕的劃痕檢測，手機屏幕的劃痕有多種的表現形式，如長度、深度等等，如果是用人工檢測的話，會耗費大量的時間，但是采用人工智能進行檢測，通過圖像識別技術與大量圖片來對比，得到手機屏幕質量是否合格。因此，人工智能在機械設計制造過程中的應用有著重要的意思，同時增強自動化技術應用效果。

4 我國未來機械設計制造及其自動化的發展趨勢

隨著我國的綜合國力增強，各方面已經達到了國際先進水平，但我國的工業與世界的先進水平相比還是有一定的差距，因此為了解決這一問題，我國與德國進行合作，提出了《中國制造2025》，用來提升我國的工業機械設備的自動化能力。《中國制造2025》中明確提出了工業生產的數字化就是工業4.0，工業4.0也就是工業生產的自動化與智能化應用。當然要想實現工業4.0靠手工生產是肯定不行的，是需要加機械設備自動化的應用。當然在發展機械自動化應用時，還應該注意對環境的保護，現在已經不在是為了工業生產可以去大量破壞環境的時代了，隨著可持續性發展的戰略的提出，我國對于環境的保護正在加強，為了我們的后代子孫，就需要我們建立生產與環境協調發展戰略。

5 結語

綜上所述，對于企業來說，隨著自動化普及率的提高，在降低人員支出，提高生產效率，提高產品質量方面都能起到積極的作用。另外要想實現自動化的快速應用，在人才培養上，要大力加強對高新技術復合人才的培養，為促進我國工業的良性發展提供人力資源保障。機械設計制造及其自動化應用是國家工業發展的基石，其未來的前景廣闊。