機械設計制造及其自動化的特點與優勢及發展趨勢

馬鞍山職業技術學院 王志晨

隨著改革開放的不斷深入，中國也由一個傳統農業強國，開始轉型為制造業強國。在今后的經濟發展中，必須進一步提升機械制造及其自動化技術，以進一步提高中國機械制造過程中的產品質量和效率，推動我國國民經濟的高速發展。

1 機械設計制造與自動化概述

機械設計與制造工作是實現公司生產裝置具有先進性的重要組織前提，不僅能夠使生產系統的工作效能與穩定性得以有效提高，同時更顛覆了傳統機械人工作業的弊病，并以此真正實現了公司大批量經濟系統建設的需要。其中智能化信息技術的運用，就是機械設備制造工作中最為突出的表現，一方面可以使機械生產質量檢驗工作和設備數字化審查工作緊密結合，以此提高整個生產質量檢驗工作的效能與精確度;另一方面更可以使設備安全管理等工作落到實處，使得整個機械制造工作流線都能夠達到設備獨立生產和調整的要求，這樣便可以防止設備故障對公司帶來很大的經營成本損失。因此，在探討工業自動化技術的特色與優點過程中，就需要結合對傳統機械的優缺點加以研究，并明確技術應用對企業發展的積極意義，從而踐行更先進的機械設計制造企業理念，可以將傳統機器制造企業轉變[1]。

2 機械設計制造及其自動化的特點

2.1 綜合性

在現階段相關領域的發展過程中，其所牽涉的不僅是設計與生產問題，同時也觸及到了經濟效益與產業競爭領域。所以，基于機械設計生產及自動化技術具有高度綜合性的特點，各行業在未來的發展中應重視其所涵蓋的各個領域，并把各個領域的提高水平當作重點問題來加以解決，以進一步提升生產技術水平，提高企業綜合經濟效益[3]。

2.2 系統性

就目前中國的實際發展情況來看，機械設計制造業及其智能化工程已逐步形成了系統復雜而龐大的工程系統。在實際工作的過程中，不少新興技術也得以高效利用，如電子計算機、遙感技術等。這種技術進步不但在相關系統的設計與生產過程中起到了很大的影響，也同時反映了整個技術的進步與提高。同時，在這個階段，機械設計生產與自動化的工藝不但在原型設計，設備生產，以及零部件工藝等方面都獲得了相應的成果，同時整個技術的生產組織與管理也在進一步得以改善。

2.3 科學性

機械設計制作行業中必須把各種科學技術加以拼接，對各種科技的綜合運用也不是隨意的相互結合，而必須經過科學合理的設計，使各種科技產生較高的規范化和合理化。在新機械設備生產概念中，也應該盡量避免原有機械設備生產中出現的問題。根據不同的問題提出可行對策和解決辦法。從而達到對機械設備設計方式和理念的優化，有效推動該產業的發展與提高[4]。

3 機械設計制造及其自動化的應用優勢

3.1 提高企業機械制造生產效率

從機器實際生產狀況來看，由于機械制造的工藝相對比較多，加工工序也相對繁雜，因此涉及了較多的沖壓和組裝等操作工序，并且對工藝技術方面的要求也相對比較高，這就導致了機器制造的品質要求也相對特別多。然而在我國傳統機械制造技術流程中，由于使用的多是人工方式，而這些人工方法若不是進行過專門的訓練，又或者專業人員技術水平較低，都很有可能使制造機器生產出的產品質量相對低下，從而很容易影響到傳統機械制造的質量水平。而將機器人設計生產過程及其智能化應用于其中，則能夠充分運用自動化技術的智能化控制的優勢，進一步優化制造機器的生產效率，從而改變傳統人工作業的生產方式，提高制造機器生產的質量[5]。

3.2 提高機械制造生產可靠性和安全

使用傳統方法進行機械生產設計時，因為制作機械生產涉及的員工數量比較多，也可能會因部分員工作業方式不標準，而使得傳統制造機械設備的整體技術水平都比較低下。但是通過將機器人設計生產及其自動化，能夠改善傳統制造機械設備生產線的方式，優化了制造機械設備在傳統流程中的技術不足，從而使得機器人設計生產及其自動化的程度得以有效提高，從而增強制造機械設備產品的可靠性和安全性。其次，使用自動化技術能夠對機器人的設計及生產環境實現智能化控制，使之可以在預先程序的設定管理之下，當制造機械設備產品發生故障狀況時，及時產生報警進行提醒，進而使相關的作業人員可以及時對故障狀況做出合理處理，進一步保證制造機械設備產品的可靠性和安全。

3.3 合理調節機械，便于維修檢查

傳統的機械制造行業由于受限于技術水平局限，無法對機器進行全方位的檢測，所以在機器設備發生運行問題后，往往無法及時準確地檢測到故障點并進行修復，嚴重影響著機械制造產業的健康發展。為了避免傳統機器的生產問題，在運用現代自動化信息技術之后，與現代電子技術相結合，當機械設備出現故障時，利用電子現代信息技術就可以迅速高效地找到故障點，進而完成機械設備的自動維修工作，通過合理調度機器，從而提高了機械設備效率，也使得機械制造的工作得以順利進行。

4 機械設計制造及其自動化的應用

4.1 標準化技術在機械行業中的普遍應用

標準化在機械設計生產過程與工程自動化流程中所發揮的只是最基本功能，并且也十分關鍵，只有學會了最基礎的工程設計語言，才能更深入表達工程設計思路，從而養成了良好的工程設計習慣。

4.2 面向客戶的產品研發

無論機械設計、機械制造與機器自動化，最后產生的都是機械產品，而這些機械產品都需要提供到客戶進行實際應用，給客戶帶來經濟價值，所以，企業在產品設計制造的階段必須要全面掌握客戶對產品設計的需求，以及客戶所想要達到的產品功能等。傳統的生產機械都是首先設計產品，然后推銷產品，在新時期，由于顧客要求和機械產品多樣化的變革和發展趨勢，面對顧客的產品設計才是對機械的最主要需求，它也反映了以顧客為中心的產品設計開發理念。

4.3 智能化與網絡化在機械行業中的應用

隨著中國工業結構調整和信息化與互聯網的蓬勃發展，中國機械設備工業也將迎來時代巨變，更多的機械設計、制造、生產都加入了自動化技術和互聯網理念。在機械設計階段，自動化的大數據分析、互聯網的協同設計一直在廣泛應用中，該技術手段的運用，能夠有效提升產品設計效果，降低產品設計誤差，同時也能夠整合更多的智慧與經驗到生產上，使得生產過程更為合理，達到客戶需求。產品制造階段，中國智能制造業一直是國家重點優先發展的領域，智能制造業發展已經上了一個嶄新的臺階，目前已經有大量公司在進行智能制造業試驗，而且已經累積了很大一部分成功經驗，我國也將大力發展智能制造產業及其關聯行業，在未來中國智能制造業將是非常朝陽的行業。

4.4 節能環保理念植入設計與制造過程

由于世界各國都對環境問題日益關注，人類的生產、生活活動都要充分考慮到對環境的危害，所以，在機械設計和生產過程中，也要充分考慮機械的節約和環境保護。機械的節約與環境保護，主要反映在機械生產過程中和實際使用過程中[6]。機械設備零件的生產要采用較低能耗的機械設備，同時降低零部件的加工廢品率，零部件中金屬材料和非金屬材料的選用，也要選取環保型的產品。機械成形之后，在實際使用階段，對環境保護問題也不能忽略，包括機械防凍液的采集、機械制造過程中所形成的剩余物以及廢物處置、廢棄的再處理等環節。綜上所述，在產品設計和使用的階段，都要充分考慮設備對周邊環境的影響，這才符合建社環境友好型社會的發展宗旨。

5 機械設計生產過程與自動化的研究發展

5.1 人工智能型

就整個機械設計制造業發展的歷史過程而言，人工智能是其發展趨勢的一個必然歸宿[7]。新型人工智能不同于傳統的機器人設計生產方法，它依托于計算機技術和高智能化技術，真正做到了零點五自動化，此外，新型人工智能的發展也極大地提升了制造效率，將機器制造的生產流程進行了提升與轉變。而在當前，中小型制造業公司也不在少數，通過運用電子計算機技術與智能化技術對機器人設計生產方法加以革新，就可以大大減少生產作業中的故障，從而提升工廠的生產效率，并完成無人化的產業轉型。

5.2 網絡型

在互聯網技術高速度發展的今天，不但方便了人們的生活，同時對于工業領域也產生了巨大影響。因為利用網絡技術，能夠對制造業產品的每一環節都進行監控。利用網絡技術能夠將單獨的一個個的生產流程變成一種總體，而一旦有某個環節錯誤，則會對接下來的每一條環節做出調整，從而做到了更全面的質量管理。通過使用這一技術，實操的技術人員能夠隨時發現生產流程中某個操作環節發生的錯誤，并在線上進行合理的管理，從而大大減少整個生產流程中的質量損失，使工廠的精準度得以改善，操作過程也更加方便快捷。

5.3 虛擬型

傳統的機械圖案設計生產都是采用機器進行手繪，并利用手繪的機械圖案對設計生產的實際狀況加以表現。但這些方式都相當復雜。而且一旦機械圖案在生產實踐研究過程中需要改變時，機器又需要全部加以改變，這樣一來不但浪費了人的精力還浪費了物力。特別是在一次次的改變過程中，人們并沒有很確切地了解這些圖案如何變化才能應用到現實的設計產品當中，又浪費了大量時間，也因此增加了財力的投入。所以虛擬型的機械設計生產和自動化技術已經是當今生產社會正在發展的趨勢。運用虛擬現實的技術手段，可以根據計算機技術的處理能力對所設計的圖樣和數據加以分析，從而實現虛擬的操作。

5.4 先進科技型

現階段中國國內的機械設計生產及自動化，已逐步完成了對生產流程的系統化控制，不過在科技化方面還必須加以不斷完善優化。在中國先進技術化發展過程中，也可以推動其進一步向著先進遙控技術方面發展。但由于中國當前的先進遙控和監控技術還沒有十分完備，這樣對產品制作過程將會造成極大的麻煩，但同時也有助于企業不斷完善優化遙控設備和監控技術。

5.5 低能耗

隨著人類工業生產的日益發達，社會資源也在不斷地耗費中，減少能耗成為人類社會日益追求的目標。一方面由于資源日益匱乏，另一方面也是為了更加綠色環保。在產品設計上既要兼顧原材料的問題，又要兼顧合理使用的問題。在傳統產品中，機械制造往往僅顧及合理使用的問題，或者只是為生產產品而進行產品設計，因而功率往往偏大。現階段機器人產品設計的研發方向則要求在實現功能的同時，低效率、輕質化，節能環保型。未來在機械工程領域將著重研發低功率處理器工藝技術和面對物聯網應用領域的集成電路設計工藝，重點實施面對主要應用領域的新型高功能、低功率、微型化、低功率智慧感應器工藝技術與商品的研制，以提高智慧感應器工程設計、生產、封裝以及集成化、多傳感器技術數據融合與大數據融合能力和高可靠性應用領域工藝技術。

6 結語

機械的發展與其他產業發展密不可分，必須著力進行基礎科技研發，探索創新的發展思維和國際合作模式，逐步融入工業自動化、互聯網和信息化時代，以顧客利益為中心，遵守環境保護的可持續發展規則才是產業發展方針，既要保持科技前瞻性，也可以適應顧客需要，唯有如此，方可確保機械的健康穩定發展。