新形勢下自動化技術在機械設計制造中的應用研究

歐振議

郴州七三二零化工有限公司 湖南 郴州 423015

引言

對于機械制造企業來說，自動化技術雖然能夠為機械設備傳統設計方法、制造技術的創新提供巨大幫助，但由于其本身具有較強的復雜性，在機械設計制造方面的應用領域也非常廣，因此要想將自動化技術有效應用到機械設計制造中來，往往都有著較高的難度，而對于自動化技術應用的相關研究，自然也是十分必要的。

1 自動化技術在機械設計制造中的應用價值

1.1 提升設備整體性能

從機械制造企業的角度來看，自動化技術的應用價值主要體現在對機械設備整體性能的提升上。首先，從安全性的角度來看，由于自動化機械設備需要由專門的控制系統進行控制，而控制系統又能夠借助相關儀表、傳感器，實現對機械設備運行參數的實時檢測，因此一旦機械設備運行狀態出現異常，就能夠立即被控制系統所識別，并向相關操作人員、維修人員發出警報，其運行穩定性與安全性都能夠得到顯著提升[1]。其次，在自動化技術的支持下，機械制造企業還能夠通過運行模擬等方式，在機械設備設計、制造階段，分別對機械設備質量展開全面、準確的檢測，以便于及時發現機械設備的潛在質量問題，并及時采取針對性的改進措施，使機械產品質量性能得到保證。最后，由于自動化技術能夠根據機械設備設計方案，將各項生產指標數字化，并嚴格按照數字化指標控制數控機床，對設備零件進行生產，因此機械設備零件的精度會得到充分保證，這對于機械設備性能提升同樣是很有幫助的。

1.2 提高設備制造效率

在機械設備的設計、制造過程中，由于自動化技術能夠應用到零件設計參數等方面的信息處理工作中，由專門的軟件工具來自動完成，機械設備的制造也同樣可以實現24小時持續的無人生產，因此無論是機械設備的設計效率還是生產制造效率，都會得到顯著提升。另外，在自動化技術的支持下，機械制造企業還可以省略機械零件的反復實驗環節，改為借助相關軟件工具進行模擬實驗，這同樣能夠使設備制造效率得到較大提升。

1.3 降低設計制造成本

在機械設計制造領域，自動化技術的應用價值還能夠體現在對機械設備生產成本的控制上。例如在無人化生產模式下，機械制造企業雖然在前期需要投入較多資金用于采購設備，但從長期發展的角度來看，卻能夠大大降低機械設備制造的人力成本。而在各種軟件工具的精確控制下，機械制造企業則能夠實現對數控機床及其他生產設備的精確控制，有效避免不必要的原材料浪費及能源浪費[2]。

1.4 保證機械制造安全

現代機械產品的生產工藝、生產流程通常都比較復雜，如果采用傳統生產設備來進行機械制造，其安全性往往很難得到保證，即便機械制造企業十分重視生產安全，能夠從安全設備引進、工人安全教育等方面入手，做好安全隱患的防范控制工作，也同樣無法從根本上解決機械制造的安全性問題，整個機械制造行業中的生產安全事故仍然時有發生。而在自動化技術的支持下，由于負責機械制造的數控機床可以由系統按預定程序進行自動控制，機械設備的整個生產流程基本都能夠實現無人化、自動化，一線工人只需完成對數控機床的簡單操控即可，因此無論是數控機床等生產設備的故障，還是工人的個人操作失誤，基本都不會引發安全事故，更不會導致人員傷亡，而機械制造的安全性自然也能夠得到保證。

1.5 推動機械產品創新

在激烈的市場競爭環境下，機械制造企業基本都需要準確把握市場變化，根據各類機械產品的實際市場需求來展開機械設計制造創新，提高機械產品與市場需求間的契合度，而自動化技術在機械設計制造中的應用，則恰恰能夠對機械產品的創新起到推動作用。例如在機械產品市場需求發生變化后，設計人員需要嘗試性的提出多種設計思路，并通過相關設計制造實踐來對設計思路的可行性進行評估，但由于機械產品設計制造實踐的成本普遍較高，因此其在設計思路上的創新往往會受到成本因素限制。而在自動化技術的支持下，設計人員則可以借助有關軟件工具來構建機械產品的虛擬模型，將各種設計思路直觀呈現出來，為創新設計思路的評估提供支持，使設計人員能夠在無須擔心成本的情況下，做出更多的產品設計創新探索與嘗試。另外，面對一些特殊的機械產品性能要求，如果設計人員僅僅是從理論層面出發，對機械產品的設計思路加以創新，那么在機械產品制造出來并投入使用后，就很可能會出現性能不符合要求的情況，無法適應復雜且特殊的運行條件。而通過對自動化技術的應用，設計人員則可以在構建機械產品虛擬模型的同時，對特殊運行條件及機械產品運行狀態進行模擬，準確判斷出機械產品能否在特殊運行條件下正常運行，進而幫助設計人員取得更為突出的機械產品創新成果。

2 自動化技術在機械設計制造中的具體應用趨勢

2.1 智能化

在機械設計制造領域，對于各種自動化技術的智能化應用，簡單來說就是以計算機技術、軟件編程技術、人工智能等技術手段為基礎，對機械設備的各類生產設備展開人工智能化管理，同時也是對早期自動化技術的完善與升級。例如在機械設備的故障檢測領域，就有不少企業利用專家系統等人工智能技術，建立了專門的故障智能評估系統，用于根據檢測到的設備異常運行信息及常見故障數據，對故障位置、故障原因、故障嚴重程度等展開智能化分析，甚至是制定出大致的故障維修方案，為后續的故障維修工作提供參考。

2.2 柔性化

對于機械制造企業來說，自動化技術的柔性化應用，實際上就是以各種自動化技術為基礎，將機械設備柔性化生產線建立起來，同時聯結多個數控機床、自動運送裝置及自動化信息管理系統，為機械設備的零件加工、裝配、檢測等生產環節提供支持，對企業的市場應變能力提升有著很大幫助[3]。例如在某類機械設備的市場需求發生較大變化后，企業就可以依托自動化信息管理系統的人機操作界面，對機械設備的生產環節、生產速度、設備生產數量等做出針對性調整，之后在由信息系統控制所有生產設備，完成對整個生產模式的轉變，使企業的機械設備生產模式能夠迅速適應市場變化，實現控制生產成本、改進設備質量性能等目的。

2.3 虛擬化

在機械設計制造領域，自動化技術的虛擬化應用同樣是十分關鍵的，其不僅能夠實現對機械設備實際生產可行性的準確預測，同時還可以對機械設備生產階段可能出現的問題進行準確預估，有效降低機械制造企業的生產風險。例如在機械設備的設計階段，就可以依托虛擬現實技術、3D技術等技術手段支持下的軟件工具，對機械設備零件在特殊狀態、環境條件下可能出現的變化進行模擬，同時依據模擬得到的數據來分析零件設計合理性，如果發現特殊狀態下設備零件質量性能會出現變化，那么就說明在特殊運行環境影響下，設備零件可能損壞，設計人員需要及時對零件設計做出調整。

2.4 節能化

在可持續發展理念的長期影響下，當前機械制造行業對于節能環保的重視程度已經得到了極大提升，而對于機械制造企業來說，要想順應整個行業的發展趨勢，提高機械產品市場競爭力，自然也同樣需要把握好自動化技術的節能化應用趨勢，以降低機械設備及其生產過程中能源消耗、污染排放為目標，將自動化技術有效應用到機械設計制造領域。例如在機械產品的設計階段，就可以借助有關軟件工具，對機械產品的運行狀態進行模擬，準確評估其在運行期間的能源消耗及污染排放情況，之后再通過有關設計參數、設計方案的優化，盡可能對機械設備能源消耗、污染排放加以控制，設計出節能環保性能更為突出的機械產品。而在機械產品的生產制造階段，則可以將機械產品零部件生產加工所需的原材料明確下來，同時將這些數據輸入到自動化的數控機床中，對機械產品生產制造期間的材料消耗進行嚴格控制，以有效杜絕不必要的材料浪費。

3 自動化技術在機械設計制造中的應用建議

3.1 推動核心技術發展

對于機械制造企業來說，由于機械產品自動化設計與制造所需要應用的技術非常多，而企業自動化技術水平又直接關系著生產能力、產品創新能力乃至整個企業的生存發展，因此要想實現對自動化技術的有效應用，就必須要將機械產品自動化設計、制造所需的核心技術轉型，同時從技術研發工作入手，持續推進各項核心技術的創新發展，使企業能夠在機械產品自動化設計、制造方面占據優勢。例如對傳感檢測技術，應根據機械產品設計、制造需求，不斷提升傳感器在數據捕捉方面的精度，或是開發一些用于感知特殊數據的傳感器，以獲取更加全面、詳細、精確的數據。而對于自動控制技術，則需要加強在人工智能領域的研究，針對機械產品制造過程中可能出現的各種問題，對人工智能技術支持下的數控機床控制系統展開全面優化，使數控機床的控制能夠更加科學、智能。

3.2 合理引入技術設備

自動化技術在機械設計制造領域的應用，通常都需要依靠相關硬件生產設備、軟件工具來實現。在機械制造行業競爭日趨激烈的背景下，當前機械制造企業雖然需要積極應用自動化技術，并借此來提升企業的核心競爭力，但由于機械產品自動化設計、制造所需的配套設備價格普遍較高，有關軟件工具的購買或開發也同樣需要較高前期投入，因此在引入這些硬件設備、軟件工具時，企業還需充分考慮到企業技術水平、發展戰略、資金狀況等多方面因素，并據此制定出合理的技術、設備、軟件工具引入計劃，以免因盲目追求機械產品自動化設計制造而出現前期投入過高、設備與軟件利用率不高等情況。

3.3 重視人力資源管理

對于機械制造企業來說，自動化技術的應用往往離不開相關專業技術人才的支持，只有引入了掌握傳感檢測、自動控制等各方面自動化技術的高素質技術人才，企業才能夠順利實現機械產品的自動化設計、制造，并將自動化技術的優勢充分發揮出來。因此在對自動化技術的應用中，機械制造企業還需提高對人力資源管理的重視，積極與有關高等院校、職業院校、科研機構展開合作，共同培養更多符合企業人才需求的技術人才，為自動化技術的有效應用創造良好基礎條件。

4 結束語

總而言之，對于自動化技術的應用，雖然在機械設計制造領域已經成為必然，但要想保證自動化技術應用的有效性，仍然需要準確把握其在生產成本控制、設計制造效率提升、整體性能提升等方面的應用價值，同時從智能化、柔性化、虛擬化、節能化幾個方面入手，將自動化技術應用到機械設備的設計、生產實踐中來，并在核心技術發展、技術設備引進、人才引進與培養等方面采取合適的自動化技術應用策略。