基于多元化分析視角芻議機械設計制造及自動化應用

劉峻

摘要：機械設計制造在我國社會經濟發展中具有重要的地位和作用，是我國工業發展動力與活力的重要保障。新時期背景下，如何使各類前沿性科學技術在機械設計制造領域得以更好地應用，進一步推動我國機械設計制造技術的自動化、智能化發展，是人們關注的焦點。本文以機械設計制造及自動化的核心技術闡述為切入點，結合具體機械設計制造案例，以多元化分析的視角對機械設計制造及自動化的應用發展趨勢進行探究，以期為我國機械設計制造行業領域的健康、持續發展提供有價值的參考。

關鍵詞：機械;設計制造;自動化

隨著科學技術的不斷發展，自動化、智能化發展已成為各行業領域發展的必然趨勢。作為我國經濟發展的支柱型產業，機械設計制造產業的自動化、智能化發展水平和形勢，將對我國工業發展產生直接的影響。因此，在明確機械設計制造及自動化核心技術的基礎上，以多元化分析視角對機械設計制造及自動化的應用發展趨勢進行深入探究，具有極為重要的實踐意義。

一、機械設計制造及自動化的核心技術

（一）傳感檢測技術

傳感檢測技術指的是：利用以現代通信技術為基礎的傳感網絡，將各類型傳感器與計算機控制控制管理系統相連接，以此實時檢測機械設備各結構部件運行狀態的技術手段。實際應用過程中，該技術表現出明顯的傳遞性特征，能夠將機械設備各結構部位上各類型傳感器采集到的實時數據信息，通過無線或有線網絡輸出端口及時傳遞到計算機系統中，使操作人員準確掌握當前制造、生產狀態并實施遠程化或自動化控制。對于機械設計制造技術領域而言，傳感檢測技術是其自動化、智能化發展的重要基礎。例如：在印刷機制造過程中引入光電傳感檢測技術，可利用透射式光電管對紙張位置進行急速檢測，從而大幅度提升印刷效率和質量;在牙膏灌裝機中引入光電傳感檢測技術，可利用反射型光電控制裝置，確保牙膏管尾部偏平區域與管體商標始終處于同一平面，從而保證管體商標位置噴涂的準確性[1]。

（二）數控技術

數控技術指的是：利用計算機編程、PLC等數字化控制手段，對某項生產制造工序進行遠程化、自動化控制。實際應用過程中，其控制對象多為角度、速度、位置等機械量以及與機械能量相關的開關量。目前，數控技術已經成為機械設計制造自動化、智能化發展不可或缺的重要技術手段。例如：在機床設備中加入數控技術，利用計算機編程的方式將機床刀具與加工工件間的相對位置、刀具選擇方案、主軸變速方案、冷卻泵啟停時機等各項操作的動作指令記錄在控制系統中。當加工工件時，機床數控系統會根據傳感檢測技術采集到的數據信息對具體加工情況進行分析，并根究分析結果按照預先編制的程序對機床伺服系統或其它執行元件下達相應的動作指令，以此實現機床的自動化、智能化制造。相較于以人工操作為主的傳統機床，數控機床具有更高的加工精確度和加工效率。

（三）智能技術

智能技術是融合計算機技術、通信技術、人工智能技術、傳感技術等多種前沿性信息技術的一種綜合性科學技術。隨著人們對機械設備功能性、安全性、穩定性等要求的不斷提高，智能技術在機械設計制造中的應用愈發普及，作用愈發重要。目前，智能技術在機械設計制造領域的應用優勢主要體現在：專家系統、神經系統、智能學習等智慧技術的應用，大幅度提升了機械設備的人工智能水平，使其能夠模仿人類思維自動進行故障的診斷、分析與應對，并在此基礎上不斷“學習”，持續性提升自身智能化水平。智能技術在機械設計制造中的應用，能夠顯著提升機械設備的生產效率和質量，使其更好地滿足人們多元化的使用需求[2]。

二、多元化分析視角下機械設計制造及自動化應用的發展趨勢分析

現階段，自動化上下料機械手在機械設計制造領域具有極為重要的應用作用和價值，利用其取代人工進行取料、送料、取件等操作，既可以顯著降低機械設計制造過程的危險性，避免操作人員生命健康受到危害，又能夠大幅度提高生產效率和質量。下面就以自動化上下料機械手設計制造為例，基于多元化分析視角對機械設計制造及自動化的應用發展趨勢進行分析闡述。

（一）集成化發展

集成化發展指的是：以自動化技術為支撐，將機械設計制造過程中的部分環節進行集成整合，以此打造出一個獨立的設計制造控制系統，促進機械設計制造質量和效率的提升。在集成化發展前，機械設計制造技術人員僅是簡單地將計算機技術應用到工藝策劃、設計制造、數據采集、質量檢測等各個生產環節中，但沒有注重各環節間的聯系和數據共享，導致計算機技術在工作效率、生產質量、人工成本等方面的應用優勢并沒有充分發揮。而進入集成化發展階段后，可通過多種信息技術的集成運用，使以往各自獨立的生產技術和環節有機整合成一個整體，構建出一個數據信息高度共享的控制系統，從而大幅度提高設計制造的效率和質量。例如：在自動化上下料機械手設計制造過程中，可先利用Solid Works系統對機械手進行三維建模，得到以下主要設計參數（如表1所示），然后，按照設計參數進行樣機制造并進行不同使用條件及工作需求下的試運行;最后利用傳感檢測技術對樣機運行參數進行采集，通過分析采集數據準確評價樣機運行狀態及功能性，在此基礎上對各項參數進行優化調整，使其滿足不同的使用需求。

（二）網絡化發展

網絡信息時代背景下，網絡化發展必然是機械設計制造及自動化應用發展的重要趨勢。相關企業必須要注重設計制造過程與網絡信息技術的有機融合，以此提高設計制造過程中各類數據信息的傳遞性與共享性，為設計制造效率和質量的提升奠定良好基礎。例如：在自動化上下料機械手設計制造過程中，應以網絡信息技術為基礎，積極搭建設計制造數據信息共享平臺，將設計制造過程中產生的各類數據信息上傳至共享平臺中，以便不同設計制造環節的技術人員能夠及時、全面地獲取到需要的數據信息，從而促進設計制造效率和準確性的提升。

（三）智慧化發展

隨著信息技術科學水平的不斷提高，以人工智能技術為核心的智慧技術在各行業領域中的應用愈發廣泛，成為推動各行業領域改革發展的重要驅動力。因此，智慧化發展也是機械設計制造及自動化應用的一個必然發展趨勢。現階段，機械設計制造的智慧化發展主要體現在專家系統構建、人機交互、基于神經網絡技術的故障自檢與處置、虛擬運行等技術手段的應用，使機械設備能夠按照人類思維模式對各生產環節進行智能化、科學化控制，以此實現生產質量和效率的大幅度提升。例如：在自動化上下料機械手設計制造過程中，設計制造技術人員一方面通過計算機技術、云計算技術、人工智能技術的整合運用，在計算機中構建出不同條件的虛擬運行環境，并讓機械手計算機模型在虛擬環境中進行運行，以此對機械手的極限工作狀態、安全風險因素、工作效率、功能水平進行全面而深入的探究（如圖1所示）;另一方面可為機械手加入“人機交互功能和界面”（如圖2所示），以此實現手動操作與智能控制間的便捷轉化、各執行機構的遠程操控、各運行參數的調教設置等。從而全面提升自動化上下料機械手的功能性、操控便利性、運行穩定性及安全性，切實凸顯出現代化、智能化機械設計制造的優勢和價值[3]。

結語：

綜上所述，新時期背景下，傳感檢測技術、數控技術、智能技術是機械設計制造及自動化的核心技術，是推動行業發展的主要驅動力。為了更好地順應時代發展需求，加快我國是機械設計制造及自動化行業領域的發展進程，相關企業及技術人員應基于多元化分析的視角，對機械設計制造及自動化的應用發展趨勢進行展望，明確集成化、網絡化、智能化的發展趨勢，積極做好相應的發展規劃和市場應對工作，為行業的健康、持續發展提供有力保障。

參考文獻：

[1]華瑤.多元化分析視角下機械設計制造及自動化應用[J].內燃機與配件，2021（17）：173-174.DOI：10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2021. 17.079.

[2]韓朝陽，李昊，杜立紅，孫占濤.多元化分析視角下機械設計制造及自動化應用概述[J].內燃機與配件，2021（01）：180-181.DOI：10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2021.01.085.

[3]黃日進.多元化分析視角下機械設計制造及自動化應用研究[J].科技視界，2020（19）：82-83.DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020. 19.023.