機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的特點(diǎn)與運(yùn)用闡述

蔣韜

江蘇新?lián)P新材料股份有限公司，中國(guó)·江蘇 揚(yáng)州 225000

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展解放了生產(chǎn)力，現(xiàn)階段機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)在商品制造的過(guò)程當(dāng)中自動(dòng)化程度相對(duì)較高，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也逐漸凸顯出來(lái)，合理應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造效率、質(zhì)量以及控制機(jī)械設(shè)計(jì)制造成本都會(huì)起到至關(guān)重要的影響，論文也將目光集中于此，主要討論了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的特點(diǎn)，分析了自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用路徑。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造；自動(dòng)化技術(shù)；特點(diǎn)

1 引言

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展讓機(jī)械制造行業(yè)迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，但是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈也讓機(jī)械制造企業(yè)面臨著越來(lái)越大的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)營(yíng)壓力，在這樣的背景下優(yōu)化和創(chuàng)新機(jī)械設(shè)計(jì)制造模式提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量是十分必要的，自動(dòng)化技術(shù)是信息技術(shù)發(fā)展并與制造產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)融合的新興技術(shù)，有效開發(fā)利用自動(dòng)化技術(shù)可以幫助企業(yè)更快更好地適應(yīng)時(shí)代發(fā)展和市場(chǎng)發(fā)展。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化發(fā)展的必要性

受機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品特性影響，在企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中生產(chǎn)流程往往相對(duì)而言較為煩瑣且復(fù)雜，同時(shí)大多數(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品精密度相對(duì)較高，需要保證工作落實(shí)的規(guī)范性和科學(xué)性，避免出現(xiàn)誤差，還需要在設(shè)備組裝之前做好零部件的審核和檢查，進(jìn)而保障產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量，讓機(jī)械設(shè)備的性能達(dá)到最佳，而自動(dòng)化技術(shù)以及信息技術(shù)的融入則可以較好的適應(yīng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造精度要求高、工序復(fù)雜等相應(yīng)的生產(chǎn)需求，有效避免技術(shù)誤差或?qū)徍瞬坏轿坏认鄳?yīng)問(wèn)題造成的成本損耗。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的特點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)性

自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中有效應(yīng)用可以更好地發(fā)揮現(xiàn)代化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)設(shè)計(jì)制造體系做出有效優(yōu)化和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程、全要素、全方位管理，這其中信息技術(shù)可以為自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)提供完整且精確的數(shù)據(jù)信息，而遙感技術(shù)則可以為自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用提供操作平臺(tái)，通過(guò)多項(xiàng)技術(shù)的組合應(yīng)用提高整體系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

3.2 智能性

在推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造機(jī)自動(dòng)化升級(jí)的過(guò)程中智能技術(shù)的有效應(yīng)用是十分必要的，就現(xiàn)階段來(lái)看，智能化技術(shù)已經(jīng)逐漸滲透并應(yīng)用于人們生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，為人們提供了更多的便捷，機(jī)械設(shè)計(jì)制造同樣也是智能化技術(shù)應(yīng)用的主要方向。人工智能系統(tǒng)可以根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的實(shí)際需求調(diào)節(jié)算法，更加簡(jiǎn)潔高效地落實(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作，進(jìn)一步提高其自動(dòng)化水平和智能化水平，提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率和質(zhì)量。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的運(yùn)用

4.1 智能化方面

智能化是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程當(dāng)中最為明顯的特征，無(wú)論是機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)還是人工智能技術(shù)及其應(yīng)用的最終目的都是發(fā)揮其智能化優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而為機(jī)械設(shè)計(jì)制造提供更多的助力和保障，因此相關(guān)企業(yè)需要推動(dòng)智能化技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造的融合，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性發(fā)展。

就現(xiàn)階段來(lái)看，智能化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用多傾向于生產(chǎn)管理，可以通過(guò)智能化技術(shù)的應(yīng)用及時(shí)發(fā)現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中存在的欠缺和不足，尤其是在識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)上智能化技術(shù)可以提供更多的助力。在智能化技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中企業(yè)首先需要明確產(chǎn)品生產(chǎn)流程，確定不同環(huán)節(jié)主要的工作內(nèi)容、工作任務(wù)、工作方向和工作重點(diǎn)，在此基礎(chǔ)之上明確影響生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的因素，做好要素把控，尤其需要引起關(guān)注和重視的則是需要明確在機(jī)械設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)流程中各個(gè)設(shè)施設(shè)備的使用參數(shù)，在此之后通過(guò)算法調(diào)節(jié)、系統(tǒng)設(shè)置的方式確定安全閾值，當(dāng)檢測(cè)儀器檢測(cè)數(shù)值超過(guò)安全閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)警報(bào)，企業(yè)還可以建立數(shù)據(jù)庫(kù)，在觸發(fā)警報(bào)之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別問(wèn)題構(gòu)成的原因自動(dòng)匹配數(shù)據(jù)庫(kù)解決手段發(fā)布指令，進(jìn)而有效提高管理效率和管理質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)[1]。

智能化技術(shù)最為明顯的特質(zhì)則是可以通過(guò)算法調(diào)整的方式自動(dòng)匹配信息，進(jìn)而及時(shí)反應(yīng)和處理問(wèn)題，因此現(xiàn)階段在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中智能化技術(shù)的主要應(yīng)用方向更加趨向于管理，因?yàn)樵谕话l(fā)問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，工作人員的思維和所能想到的要素是較為有限的，而智能匹配的方式則可以將事先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)急預(yù)案及時(shí)調(diào)取出來(lái)，并自動(dòng)化發(fā)送指令，讓各單元快速做出反應(yīng)，提高管理效率。但是不容否認(rèn)的是，就現(xiàn)階段來(lái)看智能化技術(shù)仍舊有較高的可上升空間，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到完全取代人力管理的水平，在這樣的情況下則需要做好技術(shù)和人工的協(xié)調(diào)，對(duì)于一些較為基礎(chǔ)性的管理問(wèn)題或生產(chǎn)問(wèn)題可以利用智能化技術(shù)來(lái)解放生產(chǎn)力，而對(duì)于需要主觀判斷的管理問(wèn)題或生產(chǎn)問(wèn)題則需要由人力來(lái)補(bǔ)充，通過(guò)相互協(xié)調(diào)的方式，讓機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作順利落實(shí)于實(shí)踐當(dāng)中。

4.2 柔性自動(dòng)化應(yīng)用

柔性自動(dòng)化技術(shù)是現(xiàn)階段機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化升級(jí)過(guò)程當(dāng)中的研究重點(diǎn)，因?yàn)椴煌髽I(yè)受其市場(chǎng)定位、發(fā)展需求、生產(chǎn)目標(biāo)等多重因素的影響，在自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中其應(yīng)用目標(biāo)也存在著較大的區(qū)分，在這樣的背景下想要保證自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的針對(duì)性、科學(xué)性與有效性，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率和質(zhì)量，就需要引入柔性自動(dòng)化技術(shù)，這可以保障技術(shù)方法與生產(chǎn)實(shí)踐的適配性，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平。

柔性自動(dòng)化技術(shù)可以通過(guò)基礎(chǔ)成組技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)實(shí)際需求排列組合生產(chǎn)對(duì)象，進(jìn)而滿足不同用戶的用戶需要，做出具體的調(diào)整。所謂的成組技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)之上結(jié)合生產(chǎn)需求確定組織單元，工作人員可以通過(guò)分析機(jī)械設(shè)計(jì)制造中不同生產(chǎn)任務(wù)的相似性以及生產(chǎn)工藝的相似性來(lái)進(jìn)行分類處理，進(jìn)而有效地提高生產(chǎn)效率。

一般情況下，柔性自動(dòng)化技術(shù)主要包含基層生產(chǎn)控制組群、生產(chǎn)控制和控制中心三個(gè)重要部分。控制中心的主要功能是完成信息管理，做好數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)控制，通過(guò)整合分析基層生產(chǎn)數(shù)據(jù)的方式來(lái)針對(duì)性的調(diào)節(jié)生產(chǎn)計(jì)劃。組群生產(chǎn)控制則負(fù)責(zé)信息傳遞，通過(guò)組群生產(chǎn)控制來(lái)完成基層生產(chǎn)控制向控制中心傳播信息的任務(wù)，為控制中心的數(shù)據(jù)整合處理提供數(shù)據(jù)資源，在此基礎(chǔ)之上下達(dá)控制中心的指令，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制?；鶎由a(chǎn)控制的主要功能是通過(guò)信息接口收集信息，實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在此之后，根據(jù)組群生產(chǎn)控制傳遞的控制中心指令落實(shí)調(diào)整工作，進(jìn)而保障機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的可控性，提高管理能力和管理效果。

柔性自動(dòng)化技術(shù)可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐需求構(gòu)建柔性制造系統(tǒng)，在柔性制造系統(tǒng)構(gòu)建的過(guò)程當(dāng)中需要從物質(zhì)系統(tǒng)、能量系統(tǒng)、信息系統(tǒng)三個(gè)角度來(lái)展開分析，在此基礎(chǔ)之上，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要做好系統(tǒng)分化，建立子系統(tǒng)，有條件的情況下企業(yè)可以配置行走式工業(yè)機(jī)器人等相應(yīng)的物料輸送裝置，這樣則可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造全過(guò)程的自動(dòng)化處理，有效提高工作循環(huán)能力、系統(tǒng)控制能力和資源利用能力[2]。

柔性自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中有效引入可以更好地控制機(jī)械設(shè)計(jì)制造成本，同時(shí)有效提高生產(chǎn)效率。據(jù)有效統(tǒng)計(jì)，柔性自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以降低40%左右的生產(chǎn)成本，同時(shí)也可以提高50%左右的生產(chǎn)效率。除此之外，柔性自動(dòng)化技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中所需機(jī)械設(shè)備占地空間相對(duì)較小，這進(jìn)一步保障了其適配性，可以根據(jù)不同產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)需求做出有效調(diào)整，相較于傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造方法，柔性自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備的占地空間只占傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的50%。

4.3 虛擬化應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各行各業(yè)都有所應(yīng)用，例如在建筑行業(yè)則以BIM 技術(shù)最具代表性，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中虛擬化技術(shù)的應(yīng)用也可以為生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提升提供更多助力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過(guò)數(shù)字模型建構(gòu)的方式來(lái)有效模擬生產(chǎn)流程，緊抓各大生產(chǎn)要素來(lái)判斷和分析在生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中是否存在質(zhì)量隱患甚至安全隱患，進(jìn)而及時(shí)優(yōu)化生產(chǎn)流程、生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)方法。例如在機(jī)械設(shè)計(jì)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以通過(guò)模擬機(jī)械運(yùn)行的方式來(lái)分析設(shè)計(jì)方案的可行性以及設(shè)計(jì)方案存在的欠缺和不足，及時(shí)地對(duì)設(shè)計(jì)方案做出優(yōu)化和調(diào)整。而在生產(chǎn)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以通過(guò)模擬生產(chǎn)流程的方法及時(shí)發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中哪些因素會(huì)影響生產(chǎn)質(zhì)量，分析在機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中所需要消耗的材料以及生產(chǎn)成本，就可以有效降低企業(yè)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程當(dāng)中所需要付出的試錯(cuò)成本，為設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)備應(yīng)用參數(shù)的優(yōu)化和調(diào)整提供更多的助力。

從機(jī)械設(shè)計(jì)的角度來(lái)分析，工作人員在實(shí)踐工作落實(shí)的過(guò)程當(dāng)中首先需要做好概念設(shè)計(jì)，明確機(jī)械設(shè)計(jì)的目標(biāo)、應(yīng)用方向、應(yīng)用重點(diǎn)，在此之后利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行方案對(duì)比，通過(guò)參數(shù)調(diào)整的方式來(lái)明確不同設(shè)計(jì)方案下的機(jī)械性能，進(jìn)而選擇最優(yōu)解，保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性，設(shè)計(jì)人員甚至可以在數(shù)字建模的過(guò)程當(dāng)中實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)參數(shù)，做好細(xì)節(jié)打磨，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量。

從機(jī)械生產(chǎn)制造的角度來(lái)分析。一般情況下虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以從設(shè)計(jì)、控制、生產(chǎn)三個(gè)環(huán)節(jié)為機(jī)械制造提供更多的助力。首先，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過(guò)生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)的方式做好技術(shù)分析，充分發(fā)揮自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)等相應(yīng)技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，及時(shí)優(yōu)化和調(diào)整生產(chǎn)流程，同時(shí)也可以在生產(chǎn)流程模擬的過(guò)程中分析不同機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，明確如何才可以達(dá)到生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的最佳狀態(tài)。其次，從控制的角度來(lái)分析，工作人員在生產(chǎn)流程模擬的過(guò)程中可以根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)設(shè)備參數(shù)調(diào)整技術(shù)方法，在此之后做好信息記錄，為后續(xù)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。最后從生產(chǎn)的角度來(lái)分析，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也可以為生產(chǎn)管理提供更多的助力，相關(guān)工作人員可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)之上則可以通過(guò)算法調(diào)整的方式來(lái)做好問(wèn)題預(yù)測(cè)，提高問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)能力、響應(yīng)能力，同時(shí)也可以通過(guò)數(shù)字建模的方法來(lái)分析不同應(yīng)對(duì)手段所能達(dá)成的實(shí)際效益，提高問(wèn)題解決能力[3]。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以利用更加直觀真實(shí)的數(shù)字模擬手段為企業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造提供更多的參考和幫助，達(dá)到降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、提升生產(chǎn)質(zhì)量的多維目標(biāo)，進(jìn)而讓企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中樹立自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)企業(yè)快速發(fā)展。

4.4 集成化應(yīng)用

在上文中也有所提及，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展讓機(jī)械制造企業(yè)迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，這就意味著市場(chǎng)對(duì)于機(jī)械設(shè)備的需求量在不斷上漲，因此機(jī)械生產(chǎn)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，如果仍舊采用傳統(tǒng)的技術(shù)方法則很容易會(huì)影響生產(chǎn)效率，進(jìn)而影響企業(yè)的資本積累和規(guī)模擴(kuò)張，這時(shí)集成技術(shù)的應(yīng)用則顯得至關(guān)重要。

集成技術(shù)的應(yīng)用機(jī)理為通過(guò)要素整合的方式來(lái)調(diào)節(jié)生產(chǎn)順序，進(jìn)而優(yōu)化企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)鏈。集成化技術(shù)雖然可以在提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)控制生產(chǎn)成本，但是生產(chǎn)流程和工作流程發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)變，在生產(chǎn)流程原本就較為復(fù)雜的背景下集成化技術(shù)的應(yīng)用很可能會(huì)讓機(jī)械設(shè)計(jì)制造的流程變得更加復(fù)雜，同時(shí)對(duì)于生產(chǎn)技術(shù)也提出了更高的要求，為了更好地發(fā)揮集成化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和影響，企業(yè)就需要從以下幾點(diǎn)著手做出優(yōu)化和調(diào)整。

首先，企業(yè)必須加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)流程、生產(chǎn)技術(shù)的研究和分析，深入生產(chǎn)一線，明確企業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)鏈的特點(diǎn)，加強(qiáng)信息收集、整合和分析，對(duì)一線生產(chǎn)有較為全面的認(rèn)知和了解，在此基礎(chǔ)之上做好相同要素的整合，明確集成化技術(shù)的應(yīng)用方向、應(yīng)用重點(diǎn)和應(yīng)用目標(biāo)。其次，需要做好設(shè)施設(shè)備分析，明確不同設(shè)施設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中的運(yùn)行參數(shù)、使用性能以及生產(chǎn)性質(zhì)，分析設(shè)施設(shè)備是否滿足于集成化生產(chǎn)的需求，積極購(gòu)入先進(jìn)設(shè)施設(shè)備為集成化技術(shù)的應(yīng)用提供更多的保障。最后，集成化技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中很容易會(huì)受到各種因素的影響，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)量生產(chǎn)效率也受到較大的沖擊，為了更好地突出集成化技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，則需要在優(yōu)化生產(chǎn)流程的同時(shí)做好細(xì)節(jié)控制明確在不同環(huán)節(jié)影響生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率的因素，在此之后則可以通過(guò)規(guī)章制度建設(shè)、設(shè)施設(shè)備優(yōu)化、生產(chǎn)技術(shù)調(diào)整等多種方法來(lái)有效應(yīng)對(duì)外力干擾，同時(shí)也可以通過(guò)專業(yè)平臺(tái)的設(shè)置為運(yùn)營(yíng)管理提供更多的助力。

5 結(jié)語(yǔ)

推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化升級(jí)對(duì)于控制產(chǎn)品生產(chǎn)成本、提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率都會(huì)起到至關(guān)重要的影響，需要引起關(guān)注和重視，可以通過(guò)集成化技術(shù)、智能化技術(shù)、柔性自動(dòng)化技術(shù)等相應(yīng)技術(shù)方法的應(yīng)用推進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化建設(shè)、智能化發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)相應(yīng)企業(yè)的快速發(fā)展。