淺析機械設計制造及其自動化應用

辛菲 孫建鵬 付元勤

摘 要：機械設計以及制造領域當中，對精密度的要求高于很多其他的制造行業，尤其是用于研究的高精度機械的制造，需要更進一步地提升設計和制造過程的精度。而人工生產最大的缺陷即在于個人因素對生產環節的影響極大，因此存在較大的質量變化范圍，精準度方面人工生產的模式始終難以保證高精度的要求。而伴隨著信息技術的不斷發生以及與其他技術的結合，機械設計和生產行業當中，不部分的生產工序均能夠使用計算機操作的形式，通過信息網絡進行控制，實現自動化的真正高精度生產。本文就該技術的使用模式以及發展方向，進行了梳理和匯總。

關鍵詞：自動化發展;機械產業;產業升級

引言

科學研究的發展，對技術發展的推動作用在歷史當中的影響一直極為顯著。對能量轉化研究的深入使得蒸汽機的生產和普及成為可能，此后人類真正進入到工業時代。如今，隨著信息技術的不斷發展，與其他技術的不斷融合，無人化的自動操作已經能夠得到普及，并且憑借自動操作的精密控制，進行更高精度的生產，滿足社會發展的進一步需要。

1 機械設計以及生產自動化進程中現存的問題以及成因

當前，自動化的技術在我國獲得了極快的發展，并且已經取得了一定的發展成果。我國生產行業當中自動化的生產模式已經獲得了一定的普及成果。然而相對工業化水準更高的國家和地區而言，我國整體生產行業的自動化程度依然較低，自動化技術水準同樣不高。

造成這一現象的主要原因在于近代歷史當中，我國工業化開始的時間較晚，實現生產的機械化已經耗費較長的時間，因此用于實現信息化的時間較短，造成當前行業的整體發展水平不佳的問題。而由于缺少水平更高的人才團隊，因此至今我國自動化的發展依然難以達到國家頂級水準。

2 當前技術條件下自動化技術使用的基本方法

2.1 技術自動化的柔性技術的使用和效果

柔性化的自動化技術是很多生產企業在生產過程當中普遍采用達到技術方法，該方法相對整體的自動化技術而言，對成本的需求較小且能夠對生產產生較大變化。柔性技術使用當中，采用計算機控制的形式，對材料的運輸、成品的轉運等環節進行控制，實現該種類型環節的自動運轉。

該種技術主要影響的為生產的技術以及生產環節的協調，對信息系統的依賴較大而對自動化屬性設備的依賴較小，因此從成本而言其要求較低。該種技術使用當中采用分層管理的形式，每個控制設備對本身控制范圍內的生產進行管理，高一級的設備對底層管理設備進行綜合的控制。

2.2 完全自動化生產設備的研發以及普及使用

當前完全自動化的生產線已經具備市場使用的價值，完全自動化的生產線即在生產過程中完全不依賴人工的操作，而能從原料使用開始到成品產出為止進行全部環節的自動化生產。完全自動生產線需要依賴設備的更新以及升級。

自動化生產設備，按照生產管理的先進制度，通過信息技術下的物聯設備，實現生產各環節的自動進行。完全自動化的生產過程當中，需要設備對生產過程進行更為精準的控制，能夠對生產中出現的偏差進行及時的預警，并且能夠在問題發生時及時處置。

2.3 傳感技術升級對生產監控產生深刻影響與改變

自動化技術使用前，生產企業已經能夠對生產過程進行必要的檢測，然而由于傳感以及信息傳輸技術的落后，傳統模式當中即便能夠及時監測到生長過程中出現的問題，也難以進行有效的警告和及時的處理。

而采用自動化技術后，傳感技術能夠與信息數據傳輸技術合并使用，該種情況下生產過程中出現問題，能夠通過信息傳輸及時上傳，并且在該環節管控中樞處形成標準化的警告，用于提醒負責人員及時進行處理。該種模式下監測的效果能夠得到更好地體現。

3 自動化技術在機械設計以及生產領域中的發展方向

3.1 多種模式自動化技術的綜合運用

如上所述，自動化的發展方向以及技術類型較多，不同方向發展的自動化技術使用的效果存在一定的區別，根據生產的各方面需求，綜合運用不同類型的自動化技術以提升整體生產環節的自動化水平，是設計以及生產環節實現完全自動化的必然方向。

如設計自動化技術使用時，能夠通過自動化模型的使用，對生產進行模擬，以此明確生產各環節的實際需求包括材料的需要等。生產設備的自動化作為自動化生產的核心環節，能夠極大程度上降低對人力的需求。監測的自動化能夠避免生產過程中出現問題。因此綜合使用以上各種類型技術，是實現完全自動化的基本方法。

3.2 生產執行與生產管理進一步區分的集成化模式

當前由于生產環節對人力的需求依然較高，而人工需要管理人員進行必要的管理，因此目前生產企業包括機械行業的生產企業當中，管理的工作與生產執行的工作間無法完全進行劃分，依然處于較為緊密結合的狀態。

這種狀況造成的結果是管理部門無法完全將重點集中于生產計劃的確定、宣傳銷售的進行，大部分精力依然需要集中在日常事務管理方面。而自動化生產實現后，生產環節對人力的需求將大幅降低，生產管理的工作從對人力的管理轉向對設備的管理，因此企業的管理崗位能夠真正將精力集中于上述真正重要的管理內容，進一步促進企業的發展。

3.3 智能決策系統在自動化體系中的核心作用

按照目前自動化技術的發展水平，生產決策方面依然需要依賴于人工，因此在效率方面依然存在一定的斷層問題：即必要在人工管理完成生產計劃后才能夠投入生產，生產過程中出現任何計劃外問題的情況下，同樣需要管理人員進行決斷才能夠對問題進行排除。

而智能化的生產模式當中，在規劃確定的情況下，生產的整個過程包括生產的決策過程，均不需要管理決策者介入，生產由計劃到最后的質量控制均能夠由自動化系統自主完成。智能化水平的升高以及高智能化系統的普及，能夠更近一步提高生產的效率，并且改善生產過程中可能出現的材料等浪費的問題。

3.4 整體管控形式下節能優勢的進一步體現

自動化程度提升過程當中，自動化帶來的生產節約化特征得到了有效的體現。在非自動化生產的模式當中，包括材料的購入、能源的利用和重復利用、運輸的進行等，均需要人工確定，人工決斷的過程中出現考慮不全面的可能性極高，由此造成的材料或能源浪費的情況同樣較為常見。

而生產自動化后，由于自動化系統能夠進行更為全方位的考量，在整體考量方面的優勢更為明顯，因此采用自動化的生產模式能夠有效降低生產浪費的問題。

結語

自動化的生產是生產技術進步的必然結果，生產自動化對產品品質的提升、市場的優化均能夠發揮極為重要的作用。機械設計以及生產自動化的發展，需要以技術進步、成本降低以及規劃合理為前提。如何更進一步發揮自動化對生產的促進作用，是自動化發展未來的重要考量。

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