自動化技術在機械設備設計與制造中的運用

侯翰城

（杭州三花微通道換熱器有限公司，浙江 杭州 310018）

在科技的發展下，以自動化技術為支撐的各項工藝與方法，已普遍應用于機械設備的設計與制造過程中，成為機械設計、制造行業的重要輔助性工藝。而隨著機械設計與制造的規模逐漸擴大，相關工作人員必須明確意識到傳統的設計、制造工藝自身存在的缺陷，正確使用現代化科學技術，改進或規避這類失誤、缺陷，使機械設備系統發揮出其最大使用效能。

1 自動化技術運用于機械設備設計與制造的必要性

1.1 提升機械設備的設計、制造質量

機械設備的設計、制造質量，直接決定了開機械系統設備運作期間的安全系數，也關系到了該機械制造企業在市場中的信譽與口碑。自動化技術及工藝的應用，能夠進一步提高機械設備設計與制造過程中各項重要數據參數的精準度，尤其是在大規模或大批量的機械設備設計、制造過程中，可以有效避免因人工操作帶來的、難以避免的技術失誤或參數誤差。目前我國機械設備設計與制造工程中，自動化技術與工藝的應用，是提高機械設備系統制造質量的有效策略。

1.2 節約機械設備的設計、制造成本

機械設備在數據集制造的過程中，其成本管控力度直接關系到該企業在運營過程中的生產效益與經濟效益。企業在機械設備的設計與制造的過程中，充分應用自動化技術和自動化工藝，降低設備的設計與制造成本。機械設備設計與制造工藝的自動化成本越高，在制造過程中，因人工失誤造成的不必要的成本浪費便會越少。因此，正確使用自動化技術可以有效節約機械設備的設計、制造成本，還能夠優化企業目前的現有資源配置，可以助力企業達到更高的效益目標，從而提升企業在市場中的核心競爭力。

2 自動化機械設備設計和研發的主要原則

2.1 技術性

自動化技術應用于機械設備的設計、研發、制造過程中，應始終遵循技術性的原則，確保自動化技術應用全過程的性能指標，均符合行業標準，可保障設備設計、制造的效率、質量雙提升。性能指標包括靜態技術指標與動態技術指標。靜態指數技術指標指該機械設備的固有參數，而動態技術指標，則指該設備在運行過程中的標準功率、預估使用年限、抗磨損性能或熱穩定性等。機械設備的性能指標，是該設備預估運行質量與效率的直接體現，因此，在自動化機械設備設計、研發、制造的全過程中，相關工作人員必須牢記該機械設備的實際用途與指標需求。

2.2 標準化

標準化原則指自動化機械設備設計、研發過程中的工作流程標準化。若機械設備設計、研發、制造的過程中，標準化程度不足，必然會影響該設備的實際使用性能，甚至會給設備的運行埋下嚴重的安全隱患。因此，工作人員必須遵循標準化原則。首先，滿足概念層面的標準化，即自動化機械設備的專有名詞、專有計量單位的參數標準、概念，均須以國家統一制定的標準化概念為基準。其次，強調自動化機械設備在設計、研發、制造全過程方案執行的標準化。工作人員必須按規定流程完成機械設備的實驗測試，嚴格按照行業規范實施，方能保障該機械設備的使用性能。

2.3 安全性

（1）嚴格管控機械設備設計、制造過程中所用零件的安全系數，確保該設備生產過程中，所用的全部零件均可達到國家規定的質量標準。在大批量投入生產前，必須對所用的全部零件進行測試，確保零件在設備生產過程中，不會因過大壓力或過高溫度等生產工藝所需的必要環境、工藝而發生形變或斷裂。

（2）嚴格管控該機械設備研發制造過程中的安全性，將制造現場安全事故的概率降至最低，完善風險排查機制，對生產過程的安全性及在場工作人員的人身安全做出有力的保障。

（3）大型機械設備研發制造的過程中?？赡軙χ苓叚h境造成相應的負面影響，如機械設備制造時產生的廢氣毒害氣體、工業廢水或噪音，都會造成環境污染。因此，環境安全也是需要工作人員重點關注的問題。工作人員應對機械設備制造過程中造成的環境污染做出全面檢測，并根據檢測結果，制定針對性的解決措施，踐行綠色環保理念，推動我國生態建設的可持續發展。

3 自動化技術在機械設備設計與制造中的運用

3.1 機械設備的虛擬模型設計

目前，虛擬仿真化的機械設計模型技術在設備設計領域的應用愈發普遍。工程技術員可以通過現代化科學技術，建立虛擬的立體化機械設備模型。該模型可以清晰、直觀地觀測到該機械系統各個結構各個部件的組成特征，能夠將對應位置的詳細參數標注在模型中，不僅能夠展示出三維立體式的設計圖，還可以保證各結構的參數指標精確到位。且虛擬仿真化的機械設計模型技術，可以進一步降低機械設備設計環節的人工成本。目前，已有部分企業在機械設備設計工序中，引入了智能化、數字化、自動化的BIM 機械設計模型，該模型能根據設計圖紙將該設備各個組成及結構的基本特征體現在模型中，使其他人直觀且完整地觀察到該設備系統的內部構造或隱蔽構造。BIM 技術還可借助其大數據分析技術及高效的信息處理能力，為設計人員提供快速且精準的參數誤差、缺陷排查服務。

3.2 機械制造的數據信息共享

在實際生產過程中，機械設備的制造步驟相對復雜。在生產時，工作人員必須細化設備的生產流程細節，確保每道工序、每個環節都可互相銜接，各環節、各結構的參數精準無誤，方能保障生產線的穩定性、安全性，繼而提高機械設備質量。自動化技術應用于機械制造環節中，可構建自動化企業管理平臺，搭載自動化控制系統、權限監控系統，便可在聯網環境下監測生產線的各項數據信息，并實現實時、高效、完整的信息共享。各部門的技術人員可在第一時間得到機械制造時的數據信息，提高了信息傳輸的及時性，若生產線某一參數錯誤，也可在第一時間傳達給對應的技術管理人員，便于及時調整。因此，將自動化技術應用于機械制造的數據信息共享過程中，是提高機械設備生產質量、降低誤差成本、提高企業收益的有效方法。各機械制造企業應加速信息化、智能化管理平臺的建設，構建完整的企業數據庫，自動采集企業生產運營過程中的全部數據，促成數據在企業內部的資源共享。與此同時，在實時的資源共享下，優化機械設備制造的工藝流程，確保各道工序的銜接更加緊密，實時監測現場的生產過程，始終將機械設備的生產質量放在第一位，提高生產線的工作效率。

3.3 集成化的機械制造生產

機械制造行業的集成化生產是該領域的主要發展趨勢，因此，從可持續發展的角度上，機械制造企業的技術人員應著眼于集成化制造生產的全面控制，突出集成化設計生產的核心優勢，將自動化技術及自動化控制平臺，應用于集成化的機械制造生產過程中。合理、可行且高效的集成化自動控制平臺，可以管控機械設備制造、生產的全部工序，能夠有效節省集成化生產成本。在集成化自動控制平臺的幫助下，工作人員只需要在程序端及自動控制系統內部，輸入精準的機械設備設計參數，便可自動完成機械設備的生產及質量管控。集成化自動控制平臺，能根據技術人員此前輸入的參數，對每個生產零件或結構的參數做出檢測，達到自動化生產、自動化管控的目的。自動化技術與集成化生產的結合，可以進一步優化機械制造企業的資源配置，可以在節約成本的同時保證質量，可有效提高企業收益，推動企業的持續發展。

3.4 機械產品的質量檢測

質量管理工作應貫穿機械設備設計、制造生產的全過程，加強對機械產品的質量檢測性能測試，及時察覺辨別機械設備產品現存的質量缺陷并進行改正，確保產品質量可達到預期標準，滿足基本使用性能需求。所有生產線上下來的機械設備，必須經過嚴格且專業的產品質量測試，確保其質量與安全系數達標。此時，企業的質量管理人員必須以標準、專業的機械產品質量檢測技術指標為基準，采取嚴格有效的質量檢測技術，對該機械設備現有的質量缺陷做出全面檢測。自動化技術應用于機械產品的質量檢測，能夠擴大人工檢測的范圍，也能夠避免人工檢測時可能存在的漏檢誤檢等問題，可以保障所有通過檢驗的產品均可達到專業指標。

除此以外，自動化檢測技術不僅能夠用于檢測機械產品的質量，還可檢測機械制造生產線的功能。例如，部分機械設計、制造企業的生產線存在磨損問題，或會生成質量隱患，若不能及時檢測或處理，任由其發展，則會引發安全事故。為此，將自動化檢測技術應用于機械設備生產線的檢測工作中，并制定定期檢測計劃，檢查生產線的運行狀態，確保生產線的正常運行，降低在機械設備制造過程中的故障概率。

各機械制造企業的工作人員應具備較強的實踐能力，并具備使用自動化技術輔助工作的能力。管理人員需要使用自動化信息管理技術，完成日常的監管工作。由于機械制造企業的正常運營，需要以各項基礎設施的穩定運行為前提，而企業的運轉效益也與基礎設施管理體系有著密切聯系。因此，管理人員需完善目前的基礎設施管理體系，健全管理方案，結合企業現行的運營發展狀態、項目重心，定期檢驗企業的基礎設施的性能功能是否符合當前的設備制造需求，若不符合，則應投入基礎設施建設資源或經費用以檢修、租賃或更換。其次，企業的質量管理工作，要貫穿機械制造生產的全過程，提高機械制造企業在市場中的行業競爭力。分析企業目前的運行狀況，并完善企業的資源配置，加強對機械制造過程中的質量漏洞等負面問題的監管力度，將質量管理工作的重心放在產品制造、產品檢測、產品使用這三個方向上，使用自動化、高效率的機械制造質量控制監督手段，提高機械產品的質量與企業的經濟效益。

4 機械設備設計與制造中自動化技術的發展趨勢

（1）強化機械設備設計過程中的自動化技術應用，并積極引入智能化系統，精確調整并優化機械設備設計的各項參數及參數誤差。

（2）自動化控制會逐漸取代人工操作或機械性操作。機械制造的生產過程及其核心工藝，也會逐漸朝著計算機控制、自動化機械控制、自動化與數字控制自動化方向發展。同時，為了適應我國國情，我國的機械自動化設計也會引入集成化思想，滿足大規模的工業生產。

（3）擴大智能化自動化監控系統的應用范圍，監督并完善機械設備的設計、制造的全過程，正確使用自動化技術為企業節約成本，并優化設計方案、制造工藝。

（4）未來，各機械制造企業會進一步規范自動化機械設備的生產流程，制定更完善、更符合企業未來發展規劃的管理制度，并進一步加強對企業技術人員的針對性培養力度，使其成為具備較強業務能力、較高職業道德的專業化人才。以高精尖的技術人才團隊，推動機械制造企業的信息化、自動化發展。

5 結語

機械設備設計與制造領域的縱深發展，應建立在自動化技術的支持上。目前，我國各機械設備設計、制造企業正面臨著轉型及發展的關鍵時期，各企業應在傳統的機械設計及制造思路上進行轉變創新，積極引進自動化技術，促進該領域的信息化、數字化、智能化發展，正確使用自動化技術，加強對機械設備設計與制造的全面監管，強調質量控制、提升生產效率，嚴控設計、制造過程中的誤差或失誤，促進企業發展，為企業謀取更多效益。