自動化技術在機械設計制造中的有效運用分析

郭鑫 張鈺

（沈陽地鐵集團有限公司運營分公司，遼寧 沈陽 110000）

我國工業建設最近幾年之所以發展如此迅速，是因為各行業的支持和高度配合，才有今天的成就和成果[1]，在機械制造方面，自動化是其追求的本質目標，在實施機械自動化整體的發展過程當中，技術的發展和使用是主要的關鍵因素，我們應該對技術進行改革和創新，有效地將機械化和技術進行融合，然后再將整體的產品和功能進行升級，讓整個機械自動化體系變得更加完整和科學。當前我們正在通過科學技術來推動機械自動化的完善和發展，這和我國當前發展國情也是相符的。

1 機械設計制造及其自動化概述

傳統的機械制造業在生產過程中需要借助于人工操作，過去需要幾十、幾百甚至上千人的密切配合才能完成一批產品的生產，且為了避免因機械故障問題帶來的損失，需要工作人員實時監測和控制每臺機械的運行情況。傳統的機械制造方式在花費大量人力、物力和財力的同時，因生產時間過長、生產效率低，其生產出來的產品科技含量和質量都不達標，再加上耗能較大，使得資源浪費現象較為嚴重，不僅增加了生產成本，還無法實現經濟效益的最大化。因此，隨著時代的發展進步，機械制造行業也與時俱進，擺脫了過去傳統的人工操作方式，開始朝著自動化方向不斷發展，基本取代了傳統的人工操作方式，有效提升了生產的安全性、快捷性和環保性。

2 自動化技術在機械設計制造中的應用優勢

2.1 有利于降低機械制造的成本

自動化技術應用于機械設計制造業的首要優勢便是能夠對成本進行控制，使成本降低。從自動化技術的工作開展來看，主要是針對機械設計的需求來進行調試，并同時對自動化設備的參數進行調整，以此來確保機械設計制造流程的合規和高效。此外，在自動化技術的應用中，也能夠規避傳統模式下由于人工失誤帶來的消極影響[2]，進而提高了工作的質量，以及減少了由于各方因素造成的企業經濟損失，有效降低了企業的成本。

2.2 增強設計的根本效率

在長時間的研究過程中得知，有關技術人員在機械設計的過程中合理運用自動化技術，能夠從中獲得較為理想的效果，使得機械設計制造的效率與水平都得到了較為理想化的改善[3]。具體分析來看，自動化技術所具有的特點，顯著的表現在設計效率環節上，相關技術人員在機械設計中應用此項技術，能夠從各個環節上提升機械設計的質量水平，并且優化機械設計的各個環節，使得機械設計的制造效率與制造水平都能夠從根本上得到提升與強化。從這些方面來看，該項技術在實際應用中也就具有極強的效率性。

2.3 有利于促進機械設計制造業的發展

自動化技術是互聯網技術和計算機技術不斷發展的產物。同時，自動化技術與智能技術的結合也已成為我國各行業發展和提高市場競爭力的主要方向。通過應用自動化技術，更有利于企業批量生產和加工的實現。同時，用自動化機器代替傳統的重復性手工作業后，生產效率和質量也得到了提高。

2.4 自動化機械操作更加簡便

在實施機械自動化的過程當中，要注重控制系統的整體功能配合。在進行工作過程改進方面，要注重產品部件的完善，同時也要注重產品流程和工藝上的創新。在進行產品制造過程當中，通過對不同程序的切換，能夠有效地確保生產自動化。在不同的模式或者是程序之下能夠轉變生產方法，之后我們通過自動化就能夠進行有效的監控。與此同時，還可以對機器出現的故障進行有效的診斷，確保整個生產過程是在安全保護的情況下實施自動化的生產。通過程序來對整個產品生產的工藝流程進行控制，能夠使流程變得更加簡潔高效，同時不同的程序在操作和優化上的改革也應該逐步向自動化發展。

3 自動化技術在機械設計制造中的有效運用

3.1 自動化技術在機械設計制造中的應用

3.1.1 集成化

自動化集成技術是指利用自動化技術將機械生產過程中的許多生產環節整合起來，從而形成一個相對獨立的控制系統。集成制造系統又稱計算機集成制造系統。在集成技術出現之前，大量的計算機輔助技術應用于機械設計和制造過程，包括設計制造、工藝策劃、質量檢驗等。這幾種工藝的完成雖需付出一定的努力，但在工時、人力成本、工作效率等方面并不明顯。利用計算機集成技術，能夠有效地整合各種獨立的技術，從而建立一個數據分析和信息共享平臺，保證工作的高效進行。

3.1.2 智能化

智能化是機械制造行業歷史發展的必然趨勢，為實現自動化技術的智能應用，相關人員可以在具體生產過程中安裝不同的傳感器。此時，通過感應器采集到的信息可以實時反饋生產狀態，員工可根據反饋的數據對生產過程進行監控、管理和優化[4]。智能化生產方式能有效地幫助機械生產工作避免安全隱患，智能化生產也能為生產工作提供進一步的質量保證。

3.2 自動化技術的數控運用

自動化技術的數控運用指的是把數字控制技術運用在機械設計生產領域。數控的運用需要將計算機自動控制等多門技術進行有效融合，提升機械設計生產過程中的工作效率和便利程度，數控技術能夠被運用在機械設計和生產的每一個環節中并發揮自身價值，但是數控技術的加入使機械設計制造全過程相比于以往增大了一定的難度，在實際操作過程中就相應地對操作人員提出了更高的要求，工作人員要具有熟練的操作技能，掌握新的數控運用知識以及具有生產責任心與耐心，這樣才能充分發揮數控技術的利用價值，避免機械設計生產過程中的誤差與缺陷。因此在這一方面，數控技術運用屬于高端技術，一般在大型機械生產制造企業會采用這一技術進行生產流程的改進，對于我國大多數的中小企業數控技術的運用似乎為時尚早。大多數時候，數控技術可以運用的部分還是由人工進行代替操作，從宏觀角度來說，這對我國機械設計的水平增長有一定的負面作用。在未來，研究人員要積極找尋數控技術的運用渠道，增加數控技術在具體操作過程中的簡便性，提高普適性，突破國外對核心技術的壟斷和封鎖，針對我國國情和工業生產實際情況探尋核心技術，彌補我國在傳統機械設計制造領域存在的缺陷。

3.3 自動化技術的柔性化應用

英國提出了有關柔性自動化技術的概念。它主要基于產品的生產信息，結合了物料存儲和運輸系統以及數字處理技術和設備，以適應各種目的的生產和加工對象。柔性自動化生產技術是通過組技術的形成而產生的。組技術應根據加工要求有序地組織加工對象，以方便選擇相應的加工設備。靈活的自動化生產技術所擁有的信息控制結構呈金字塔形，以計算機為核心，在生產過程中對信息進行控制、監視和測試，并對生產計劃進行合理的修改[5]。另外，負責組生產控制的計算機可以將下層計算機的生產狀態傳輸到上層。其中，最下面的主要是過程設備接口的計算機監控，它收集并檢測生產接口的生產情況，并根據上級傳達的指令進行適當的調整。柔性自動化存儲和運輸系統主要在零件、加工設備和材料上執行相關操作，其操作過程主要由信息系統控制。在使用柔性自動化技術的過程中，有必要避免設備、設施和技術水平等方面的不完善，從而有效、合理地提高生產產品的生產效率和生產質量，并確保產品的可持續性，為機械制造自動化技術在未來奠定良好的發展基礎。

3.4 氣體保護焊技術

氣體保護焊技術簡單來說就是利用電弧為注熱源，從而來完成焊接施工。技術的主要特點在于可以將特定的氣體作為焊接物品之間的一種保護性媒介，從而確保焊接的安全性和可靠性。在實際焊接的操作過程中，電弧周圍會出現氣體的保護層，從而將電弧、空氣以及熔池進行分離，有效地避免氣體對焊接造成的嚴重影響，保證焊接電弧能夠充分地進行燃燒。通常情況下，主要會使用二氧化碳作為焊接的保護氣體，主要的原因在于二氧化碳氣體的成本較低，并且具有較高的安全性。因此，這種焊接保護形式在現代機械加工中的應用較為廣泛。

3.5 計算機輔助技術的應用

結合自動化技術在各行業中的應用能夠看出，機械設計制造具有較強的理論性和實踐性。自動化技術與計算機技術緊密結合，能夠加速工作流程。由于我國自動化技術與計算機輔助技術發展迅速，提升了眾多領域以及行業的工作效率。隨著機械技術與自動化技術的發展，自動化技術在機械設計制造中的應用領域廣闊，優勢也更加明顯。在應用自動化技術之前，需要結合當前生產企業的戰略規劃，全面掌握產品信息并進行優化。在機械設計過程中，計算機輔助技術能夠充分提升工作效率和整個流程的流暢度。通過系統內部的概念，它可以方便員工和使用者充分地理解工作流程。

4 機械設計制造及其自動化的未來發展趨勢

4.1 操作過程精準，生產流程簡潔

結合當前機械制造自動化發展實際，不難發現其在未來有較大的應用前景。為了更好地滿足復雜的工作環境和生產要求，構建機電一體化系統刻不容緩，這對增強生產能力、提升工作效率有著重大意義，并能在很大程度上帶動我國機械制造加工企業實現良好發展。對于機械制造加工領域來說，智能化是其核心技術，智能化技術的成熟發展會不斷優化生產過程。在實際工作環節，由于機械生產設備的應用常根據人的行為和思維習慣展開，因此在促進企業各項生產活動有序進行的同時，還使生產更傾向于人性化和智能化發展。此外，在機械生產和加工的全過程中，引入數字信息技術極為關鍵，其可將對應工序轉化成圖像、聲音或視頻，最終形成數字化信息，在對應信息系統的基礎上實現數字化發展，同時還能對數據信息進行有效處理。通過產品制造的過程模擬，可以提升產品質量。未來機械制造及其自動化發展將會更加精準，生產過程也將更為簡潔。

4.2 網絡發展趨勢分析

伴隨著互聯網技術的發展和科學技術的不斷完善，在進行機械制造時，也可以借助發達的網絡來進行產品的制造，同時還可以借助網絡來進行材料的選擇，有效地對市場進行開發。網絡的發展能夠讓我們加強管理策略和管理水平，進行信息的互通和交流，讓機械制造變得更加高效、方便、快捷。

4.3 “工業4.0”為我國機械制造及自動化行業發展指明方向

我國在機械制造及自動化行業發展方面雖然取得了一定的成就，但是與西方發達國家相比還存在著一定的差距。德國“工業4.0”的提出與實踐可為我國機械制造及自動化行業發展提供導向作用，即需要放眼全世界，解放思想，創新思維，緊跟時代發展潮流。從國家層面則需要適時地調整相關政策與發展方向，依據德國“工業4.0”發展經驗，推動我國機械設計、機械制造、機械自動化等逐步發展。在實際發展中還需充分考慮我國的實際情況，如國家政策、工業發展水平、共產生產現狀等，既要促進不同工廠等制造業的發展，還應考慮機械制造及自動化行業改變產生的其它影響。比如“工業4.0”背景下可實現較多機械設計制造及自動化，提升各類制造業的自動化水平，提高工作效率，但同時對操作人員的綜合素質也提出了更高要求。此外，自動化程度較高的情況下會導致較多工人失業，社會上無業人員的增多會增加社會不穩定因素，引起較多的社會問題，這些都是在參照德國“工業4.0”對機械制造及自動化行業發展方向期間我國需要考慮的實際情況。

5 結語

伴隨著我國科技的發展以及社會制度的不斷完善，我國的機械設計已經擺脫了原有的舊模式，開始和全新的技術進行融合，逐步向自動化控制方向發展，形成了屬于我們國家自己的自動化發展技術。這一技術和原本的技術進行比較，具備自動化和數字化等多方面的特點，可以通過當前流行的計算機技術對其進行實際的控制，通過設計算法來有效地進行設計制造，可以很好地提升工作效率，增強工作水平。