機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的節(jié)能設(shè)計(jì)思想探討

唐光文

（重慶首鍵藥用包裝材料有限公司，重慶 408100）

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的分析

1.1 特點(diǎn)

相較于傳統(tǒng)的人力勞作，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化技術(shù)不僅能夠提升工作效率，還能夠保證生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)的主要手段。雖然自動化機(jī)械制造生產(chǎn)仍存在諸多問題，但人們在機(jī)械設(shè)計(jì)制造方面不斷的創(chuàng)新促進(jìn)了工業(yè)的發(fā)展，對企業(yè)、國家的經(jīng)濟(jì)增長有著極大的作用。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化主要有以下3個方面的特點(diǎn)。一是安全，相比于傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備，自動化機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備分析能力更強(qiáng)，在遭遇故障及其他事故時(shí)設(shè)備會得到相應(yīng)數(shù)據(jù)預(yù)警并停止運(yùn)轉(zhuǎn)，還能啟動相應(yīng)的防護(hù)程序，避免一定的風(fēng)險(xiǎn)[1]。二是應(yīng)用范圍廣，不同于傳統(tǒng)機(jī)械只應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，當(dāng)今時(shí)代的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化技術(shù)有了極大的提高，新型機(jī)械被引入各行各業(yè)，為我國醫(yī)療、計(jì)算機(jī)等行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展作出了極大貢獻(xiàn)。三是機(jī)械微型化，微型化的機(jī)械不僅在體積上有了極大的改變，縮小后十分便于攜帶，在性能上也有了一定的提升，對機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化技術(shù)的發(fā)展有著重要的意義。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)械制造是工業(yè)發(fā)展的基石，從一個國家的機(jī)械制造水準(zhǔn)和制造規(guī)模中能夠看出該國的科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展已成為國家工業(yè)化程度、社會發(fā)展的重要指標(biāo)。自進(jìn)入信息時(shí)代，我國機(jī)械制造行業(yè)出現(xiàn)了許多的不足，如信息系統(tǒng)共享能力較差、信息采集、匯總能力較低等問題。針對于此，我國相關(guān)部門大力推行改革，發(fā)展環(huán)保綠色、節(jié)能的機(jī)械制造。

在2020年年初的《機(jī)械制造行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析》匯報(bào)中提到，我國涉及機(jī)械制造行業(yè)的國民經(jīng)濟(jì)10大類中的7類投資金額可達(dá)千億元，通用設(shè)備及汽車制造行業(yè)的投資資金達(dá)到13000億元，專用設(shè)備、電氣設(shè)備及器材制造行業(yè)的投資資金可達(dá)8000億元，非金屬和金屬礦物制品、儀器儀表的相關(guān)行業(yè)投入資金都達(dá)1000億元以上。分析各類行業(yè)投資金額占比可看出，通用設(shè)備及汽車制造行業(yè)占據(jù)的投資金額比例最大，準(zhǔn)確占有51.24%的投資金額比例，專用設(shè)備、電氣設(shè)備和器材制造行業(yè)有35.4%的投資金額占比，合計(jì)占比86.66%，其余類別才占據(jù)了投資金額的13.35%。2014—2019年期間，我國機(jī)械制造工業(yè)的營業(yè)收入如圖1所示。

近幾年來，我國的機(jī)械制造工業(yè)受到了計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的影響，生產(chǎn)技術(shù)手段、生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)產(chǎn)量規(guī)模等方面都發(fā)生了較大變化，影響了經(jīng)濟(jì)體系的穩(wěn)定性。而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國家在大力推行綠色環(huán)保、節(jié)能的發(fā)展理念，機(jī)械制造行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也因此受到影響，為了保障機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，相關(guān)部門應(yīng)配合國家的發(fā)展理念，重點(diǎn)關(guān)注節(jié)能設(shè)計(jì)，以節(jié)約生產(chǎn)制造成本來提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，從而促進(jìn)整個機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的節(jié)能設(shè)計(jì)思想及實(shí)際運(yùn)用

2.1 節(jié)能設(shè)計(jì)思想

節(jié)能設(shè)計(jì)不僅是國家對未來發(fā)展的要求，也是機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，做好機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的節(jié)能設(shè)計(jì)是目前機(jī)械制造行業(yè)的研發(fā)重點(diǎn)。要想在自動化機(jī)械制造中融入節(jié)能理念，需要對自動化機(jī)械制造進(jìn)行全方位的考量，如機(jī)械的質(zhì)量、使用壽命、運(yùn)用范圍等。若一個自動化機(jī)械設(shè)備具有較長的使用壽命，則說明自動化機(jī)械設(shè)備損耗低，可以節(jié)約設(shè)備、材料的成本支出；若自動化機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量較輕，該設(shè)備對能源的需求也同樣較低，而其應(yīng)用范圍廣，則說明了該設(shè)備的實(shí)用性和適用性，能夠很好地滿足各方需求，節(jié)約研發(fā)成本。與此同時(shí)，節(jié)能設(shè)計(jì)的思想能夠促進(jìn)自動化機(jī)械制造技術(shù)的提升，因此相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)大力推廣節(jié)能設(shè)計(jì)思想，以促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展。

圖1 2014—2019年期間中國機(jī)械制造工業(yè)的營業(yè)收入

2.2 優(yōu)化選材

以節(jié)能設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn)，優(yōu)化材料的選取，材料能通過再生和回收的方式減少對自然生態(tài)的破壞，還可促進(jìn)工業(yè)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。選材優(yōu)化的主要內(nèi)容包括：注意機(jī)械部件的可拆卸性，方便故障部件的更換，節(jié)約材料及設(shè)備采購成本；選擇可回收的無毒材料，降低對生態(tài)的破壞；選購實(shí)用性強(qiáng)的材料，以此延長自動化機(jī)械設(shè)備的使用壽命；選擇質(zhì)量輕的材料，提升自動化設(shè)備的實(shí)用性。

2.3 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

要將節(jié)能設(shè)計(jì)融入機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化技術(shù)中，首要任務(wù)是對機(jī)械制造設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)有一個大概認(rèn)知，了解并掌握機(jī)械制造設(shè)計(jì)的全過程，對需要優(yōu)化的位置有清晰的認(rèn)知和優(yōu)化想法，然后結(jié)合實(shí)際實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化。根據(jù)相關(guān)研究分析，自動化機(jī)械制造的以下結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化：一是發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)是自動化機(jī)械制造的關(guān)鍵，選擇耗能低的自動化機(jī)械制造發(fā)動機(jī)能夠從根本上控制住能源的損耗，從而節(jié)約能源，降低環(huán)境污染；二是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)融入節(jié)能理念，可以輕松的實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，還可推行節(jié)能環(huán)保的相關(guān)理念；三是操作室，操作室是工作人員操縱機(jī)械的重要場所，為保護(hù)工作人員的人身安全，需要優(yōu)化操作室以提升其安全性，在保障工作人員安全的同時(shí)還要注意對工作效率的考量，科學(xué)合理的優(yōu)化操作室結(jié)構(gòu)。

2.4 優(yōu)化制造工藝

為達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化設(shè)計(jì)過程中，除了要對上述的選材及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化之外，還要對制造工業(yè)設(shè)計(jì)，即制造工藝進(jìn)行優(yōu)化。在優(yōu)化制造工藝上，可以從兩個方面出發(fā)：一是優(yōu)化制造工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)，可以對生產(chǎn)制造工藝以及生產(chǎn)的整個結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的節(jié)能設(shè)計(jì)，降低能源和資源的損耗，同時(shí)要保證生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量；二是在工藝設(shè)計(jì)階段進(jìn)行優(yōu)化，這需要給設(shè)計(jì)人員灌輸節(jié)能相關(guān)理念，使其在設(shè)計(jì)過程中多考慮自動化機(jī)械制造的節(jié)能問題，從一開始就給定節(jié)能的條件，如此可極大程度上避免一些資源和能源的浪費(fèi)。

3 節(jié)能設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化中的未來前景

近年來，我國大力推行綠色環(huán)保節(jié)能的發(fā)展理念，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化技術(shù)的發(fā)展也不能避開節(jié)能環(huán)保理念，因此融入節(jié)能理念是自動化機(jī)械制造技術(shù)的必然。而在未來前景方面，引入先進(jìn)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)是當(dāng)前各行各業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)，自動化機(jī)械制造行業(yè)也不例外。目前自動化機(jī)械制造設(shè)計(jì)引入了先進(jìn)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)手段，通過模擬仿真技術(shù)模擬自動化機(jī)械設(shè)計(jì)及其運(yùn)行狀態(tài)，再結(jié)合實(shí)際情況可大大排除設(shè)計(jì)中的錯誤，節(jié)約時(shí)間成本及其他各方面的資源、能源。現(xiàn)如今計(jì)算機(jī)信息技術(shù)仍在不斷發(fā)展中，相信在先進(jìn)信息技術(shù)的推動下，自動化機(jī)械制造設(shè)計(jì)技術(shù)會不斷的發(fā)展和完善，走向國際化、規(guī)模化。

4 結(jié)語

跟隨我國節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念，在自動化機(jī)械制造技術(shù)中融入節(jié)能環(huán)保思想。伴隨節(jié)能理念的融入，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化技術(shù)有了極大的發(fā)展，給企業(yè)、國家的發(fā)展都提供了有力的支持，不僅節(jié)約了能源、資源，還保護(hù)了人類賴以生存的地球生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)我國節(jié)能環(huán)保理念的推廣，持續(xù)推進(jìn)我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，促進(jìn)了我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。