機械設計制造的數字化與智能化發展

蔡麗娟 蔡佳麗 羅富娟

摘 要：隨著我國綜合國力的不斷提升，如今的工業化發展也逐漸朝著現代化方向前進，尤其是機械設計制造領域，在不斷發展的科學技術的支撐下，迎來了前所未有的發展機遇。得益于技術的進步以及發展需求的增長，使得機械設計制造行業的升級改造尤為必要且迫切，傳統的機械設計制造技術工藝已難以適應現階段的發展需求，所以數字化與智能化發展將成為今后很長一段時間內我國機械設計制造行業的發展趨勢。基于此，本文將重點針對機械設計制造的數字化與智能化發展展開研究，希望為助力行業發展作出微薄貢獻。

關鍵詞：機械設計制造 數字化 智能化 發展

Abstract：With the continuous improvement of China's comprehensive national strength， today's industrial development is also gradually moving towards modernization， especially in the field of mechanical design and manufacturing. With the support of the continuous development of science and technology， it has ushered in unprecedented development opportunities. Thanks to the progress of technology and the growth of development demand， the upgrading and transformation of mechanical design and manufacturing industry is particularly necessary and urgent. For the traditional mechanical design and manufacturing technology and process to meet the development needs is difficult at this stage. Therefore， the development of digitization and intelligence will become the development trend of China's mechanical design and manufacturing industry for a long time in the future. Based on this， this paper will focus on the digital and intelligent development of mechanical design and manufacturing， hoping to make a modest contribution to the development of the industry.

Key words：mechanical design and manufacturing， digitization， intelligence， development

在機械制造行業領域，機械設計工作非常關鍵，唯有高質量完成機械設計工作，才能保證機械制造質量。而隨著機械設計制造行業的發展，除了要汲取傳統技術工藝的經驗以外，更要與現代科學技術結合，尤其是隨著用戶需求的不斷增多與提高，一定要重視數字化與智能化技術的應用，才能最大限度地滿足用戶的需求。因此，作為機械設計制造行業技術人員，需要對該行業前沿技術保持關注，緊隨行業發展方向，掌握全新技術工藝，從而提高企業市場競爭力。

1 機械設計制造數字化與智能化的應用優勢

隨著現代科學技術的高速發展，數字化與智能化技術在各行業領域中得到廣泛滲透，機械設計制造行業也不例外，屬于時代發展的必然選擇。從機械設計制造行業應用數字化與智能化技術的實際情況來看，表現出的優勢體現在如下幾個方面：

1.1 提高機械設計制造工作效率

在傳統的機械設計制造過程中，會因為存在多方因素的局限，所以行業發展中還存在技術工藝繁雜、效率偏低的問題，導致技術人員的工作時間普遍較長，人才流失率較高，形成對行業發展的不良影響。而隨著數字化與智能化技術的引入，與機械設計制造有機結合，不僅優化了技術人員的工作環境，同時也提高了工作效率。尤其是產品生產制造過程中，自動化生產線的開發，使得傳統的工藝流程得到簡化，節省了大量人力資源，原本要多人完成的工作，只需要一人與自動化機器搭配便可完成，大大提高了產品生產效率。另外，在智能化的管理體系中，能夠實現對產品生產過程的智能化檢測與問題解決，最大程度保障了產品制造質量[1]。總而言之，數字化與智能化技術的應用，提高了生產線工藝的標準化程度，使得機械設計制造工作效率與產品質量得以全面提高。

1.2 提高產品生產流程安全性

在以往的機械設計制造過程中，對生產線的管控與檢測基本由人工完成，但其中涉及到部分危險系數高的故障維修工作，一定程度上會威脅到技術人員的安全。安全性保障在機械設計制造工作中至關重要，保證技術人員的安全才是產品生產的首要前提。而通過應用數字化與智能化技術實現對生產工藝流程的優化，能夠用到更為先進的智能化設備去監測生產過程，第一時間找出故障環節且進行維修，從而保證生產的安全性[2]。比如，可在智能終端安裝諧波濾波器（如圖1所示），借助此裝置消除外界環境因素的干擾，強化對不同類型信號的感知，使得人工智能系統能夠高效參與機械設計制造過程。總而言之，數字化與智能化技術加持下的監測能夠及時察覺問題并報警，提升了故障檢出率，實現了保護技術生產人員安全的目的。

1.3 簡化生產操作技術

在過去的機械設計制造工作中，由于生產方式以人工為主，所以對每一位技術人員的生產操作技術要求非常高。而隨著數字化與智能化技術的應用，推動生產線的智能化升級，不僅如上述所言減少了技術人員的數量，也進一步簡化了操作技術要求，以前較為復雜的生產操作技術也變得更為簡單。另外，生產流程有了數字化的加持，質量標準能得到統一，有助于生產質量的全面提高。

2 機械設計制造的數字化與智能化發展趨勢

2.1 積極響應綠色發展號召

隨著我國工業化發展速度不斷加快，在發展過程中也出現了對環境的破壞行為，并且破壞程度日漸加劇。所以，為了保證發展可持續化，國家提出了綠色發展口號，那么在機械設計制造行業的發展中，同樣要響應并踐行“綠色發展”的理念，將該理念滲透到未來的發展規劃中。將數字化與智能化技術與傳統機械設計制造流程進行結合，為了保證其可持續性發展，要盡可能選用更環保的材料，或是通過技術優化減少生產過程中造成的環境破壞。所以，將數字化、智能化技術與機械設計制造相結合，一定要完善技術工藝，改進生產線中可能存在環境破壞的技術環節，從根本上解決生產過程中的污染問題。

2.2 完善數字化與智能化體系

在當前科學技術水平不斷提高以及機械設計制造行業快速發展的背景下，構建完善的數字化與智能化體系尤為必要。事實上，在近些年的發展中已有許多產品生產技術工藝出現了智能化的升級改造，或是將先進的智能化設備引入到傳統生產線中，然而均未形成完善的數字化與智能化體系，所以無法進行集約化、統一化管理。所以，為了提高生產管理質量，需要在今后的發展中對生產流程予以數字化與智能化完善建設，唯有將整個生產過程中的獨立部分進行體系化串聯，借助大數據挖掘技術構建數字化管理模式，才能達到統一化管理效果，強化各個環節之間的數據交流共享，從而提高產品生產效率與企業經濟效益。

2.3 機械設計模型構造的數字化發展

在過去的機械設計制造過程中，模型設計用到的基本是電子版模型，再進行人工搭建，這種設計方式不但費時費力，而且會因為數據之間的誤差難以減小而影響產品的質量。而有了數字化與智能化技術的加持后，便可得到電子模型的三維立體效果，在計算機中結合數據進行虛擬化再現，能明顯提高產品設計與制造的質量[3]。此外，模型設計朝著數字化方向發展，還能促使數據的進一步精細化，生產技術人員只需掌握數字化設備的操作技術，便能輕松完成優質的產品模型設計，降低了技術人員就職門檻以及提高產品設計效率。機械設計模型構造的數字化發展，主要是利用計算機信息技術對設計模型方案進行模擬（如圖2所示），將各項參數與運行環境輸入到系統中，便能自動化生成機械設計方案中的模型以及實施過程，通過觀察方案設計實施情況便能了解其中存在的缺陷，在不需要進行實務操作的前提下，便可對設計模型方案進行改良。

3 數字化與智能化在機械設計制造中應用的注意事項

如上述所言，在機械設計制造領域應用數字化與智能化技術是時代發展所趨，關系到該行業未來的可持續發展。然而，在數字化與智能化技術的具體應用中，還需要重點關注如下幾個方面：

3.1 重視系統優化

在將數字化與智能化技術融入到機械設計制造領域的過程中，雖然對設備與技術的升級改造是關鍵，但一定不能忽視系統優化的重要作用。因為技術升級一定會帶來設備使用與管理方面的細節變化，自然要對整個系統展開升級優化，才能保證設備、技術的作用發揮達到最大化。系統升級并不僅限于先進技術的引入，還要重視生產線內各個環節的協調配合，才能保障產品生產質量。

3.2 招聘優質人才

信息化時代的到來讓機械設計制造行業得到迅猛發展的機會，而且在數字化與智能化技術的加持下，機械設計制造行業的工作質量與效率有了大幅提升。然而，目前從事機械設計制造的人員的信息技術素養并不高，對數字化與智能化技術有研究的人員多數集中在互聯網行業，所以機械設計制造行業要想實現突破和長遠發展，需要引入更多專業型人才。唯有更多優質人才的加入，才能實現對智能化設備進行合理使用與管維，還能對技術進一步升級改進，不斷提高企業的市場競爭力，并且為我國機械設計制造行業的健康發展奠定堅實基礎。

3.3 重視產品商品化

完成機械設計工作之后，需要由專人對設計方案進行檢驗，明確機械產品的設計目的在于產品商品化，能夠為企業帶來經濟收益價值，所以在開展設計工作與投入生產制造之前，必須把握好市場需求動向，才能找準設計產品的定位，更能滿足市場需求。

4 結語

綜上所述，機械設計制造的數字化與智能化發展不僅僅是時代發展的必然趨勢，同時也是機械制造企業不斷提高市場競爭力的必要手段，通過引入數字化與智能化技術，不但能優化傳統設計制造過程中的不足，還能提高產品的生產效率及質量，有著廣闊發展前景。所以，機械制造企業研發部門應當高度重視先進技術的研發、引入與應用，與現有的產品設計與制造流程相結合，促進整個機械設計制造行業的良好發展。

參考文獻：

[1]曹羽.機械設計制造及自動化的設計原則和發展趨勢[J].內燃機與配件，2020（12）：212-213.

[2]涂春蓮.機械設計制造的數字化與智能化發展[J].農機使用與維修，2021（10）：40-41.

[3]惠子君.機械設計制造的數字化與智能化發展前景分析[J].內燃機與配件，2020（17）：154-155.

作者簡介

蔡麗娟：（1988—），女，重慶人，研究生，講師。主要研究方向：工業機器人技術應用。