機械設計制造及其自動化的應用分析

何秀穎

摘 要：機械設計制造企業應結合自身生產目標及需求，借助信息技術轉變生產模式，以提升產品制造效率及質量，從而推動機械設計制造及其自動化的發展。基于此，探究信息技術背景下機械設計制造及其自動化的概念，總結開展相關工作應遵循的原則，分析信息技術在機械設計制造中的優勢以及應用情況，提出相應的優化策略，展望未來機械設計制造的發展趨勢。

關鍵詞：信息技術；機械設計制造；自動化；應用

中圖分類號：TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）05-0043-03

1機械設計制造及其自動化的概念

在各類信息技術及自動化控制技術不斷進步的背景下，機械制造企業已廣泛應用對生產有助益的技術。將信息技術與機械制造相結合，加強對能量系統和動力系統及電力系統的控制，實現統籌協調，有助于提高機械設備生產的自動化水平[1]。為了提高產品的生產效率和質量，機械制造企業應在生產中積極應用信息技術，深入研究機械設計制造及其自動化相關的技術。

2機械設計制造的原則

2.1 技術性原則

技術性原則是指生產的設備指標必須符合要求，指標包含設備的強度、內部抗摩擦性、振動穩定性。大多數設備在制造過程中會產生振動，進而形成動態負荷。若設備的整體動態負荷頻率接近于內部某些零件的頻率，或者某一設備的動態負荷頻率與其他設備頻率接近，就會出現共振的情況，并在一定程度上對零件和設備造成損壞，導致設備無法正常運行。

2.2 標準化原則

機械設計制造中的標準化原則是指機械產品生產流程必須規范化，以保證工作人員按照既定模式開展生產和產品性能檢驗工作。若未遵循標準化原則，極易出現機械產品性能指標不一致的情況，影響企業聲譽和經濟效益。

根據標準等級劃分，機械設計制造領域的標準可分為國家級標準、行業級標準，和企業級標準。如果按照性質劃分，可分為推薦使用和必須執行兩類標準。在實際設計和制造過程中，機械產品通常受到各種因素的影響，再加上設計標準相對復雜，其設計及制造時常遭遇意外情況。

為減少意外情況對生產效率和產品質量的干擾，企業必須遵循標準化原則，確保設計方案和制造流程中的各項術語、計量單位均與實施標準一致[2]。在選擇機械產品的零部件、制作原料和生產設備時，需要按照統一的標準進行選擇。

2.3 可靠性原則

可靠性原則指的是選用安全的零部件、合適的熱管理技術，并采取正確的內部電路設計和機械結構設計，以確保機械產品達到相關部門的質量標準，滿足市場對機械產品的要求。某些機械設計人員過于關注機械結構設計的合理性，而忽略了關鍵部件的安全性冗余和熱管理技術。關鍵部件的安全性能保證了當機械產品的其他部件發生故障時，其能夠繼續維持正常的運行狀態。

熱管理技術關系到機械產品的能耗和運行的穩定性。為了確保機械產品的運行穩定性，降低其能耗，設計人員需采取科學合理的熱傳導和熱輻射方法，并選擇適用于機械設備的冷卻系統。

3機械設計制造及其自動化的主要優勢

3.1 提高機械設備產品的生產質量和效率

一些機械設備企業應用了自動化控制技術，有效提高了機械產品的生產效率和質量，在一定程度上降低了生產成本，從而獲得了更多的經濟效益。信息技術和自動化控制技術的發展應用，使得企業在機械設計和制造中有了更大的探索空間，有助于企業開創新型生產模式，進一步縮短機械產品設計和制造的時間。隨著各行業對機械產品的要求逐漸提高，企業應積極探索各類信息技術和自動化控制技術在機械設計和制造中的應用，并不斷優化現有技術，以進一步提升生產效率、擴大生產規模。

3.2 有效減少機械設備產品制造過程中的風險

信息技術和自動化控制技術可降低人員參與實際制造的幾率，減少企業員工在制造過程中受傷的可能性。在信息技術和自動化控制技術廣泛應用的企業中，員工通過遠程操作設備進行機械產品生產，與生產線保持一定距離。信息技術和自動化控制技術使人員能夠更好地了解產線的情況，提高人員對產線的控制能力，進而幫助企業實現對機械產品生產過程的深度控制。如果產線中的某一設備出現問題，企業員工即可通過管理系統進行診斷，了解問題的具體情況和嚴重程度，從而采取恰當有效的解決措施。

4機械設計制造及其自動化現狀

4.1 自主創新能力相對較弱

目前，機械設計和制造領域仍有不足，自主創新能力相對較弱。一些零件仍依賴進口，無法實現獨立生產，導致機械設計和制造的整體效率不高。這些問題可能是缺乏相關部門的支持，或人才培養體系不夠健全導致。想要提高機械設計制造領域整體的創新能力，相關部門需要給予足夠的支持，企業也要盡力完善機械設計制造人才培養制度。

4.2 污染問題較為嚴重

大規模的工業生產可以為企業和群眾帶來經濟利益，改善群眾的物質生活。但若不注重環保措施，大規模的工業生產將會對自然環境造成嚴重影響。因此，機械設備產品的生產模式理應發生改變，機械設備產品企業必須面對制造過程中的各類污染問題，采取相應措施，構建綠色低碳的機械產品制造體系。

4.3 信息化水平不高

目前，一些企業在生產中采用了信息技術和自動化控制技術，但仍有一些企業因管理者對信息技術的理解不正確、內部人才儲備不足等，以至于機械設備產品制造的信息化水平不高。

5 機械設計制造及其自動化的優化策略

5.1 加強政策支持

為了提高機械設計制造行業整體的創新能力，推動部分關鍵零部件擺脫對進口的依賴，相關部門必須對機械設計制造企業加以重視，結合實際情況為機械設計制造行業指明方向，并為推動機械設備產品企業向智能化生產模式轉型提供政策支持。機械設計制造屬于較為傳統的行業，一些企業管理者缺乏接受新事物能力。相關部門應與其進行積極溝通，了解智能化生產的益處，并提供適當的幫助。

5.2 加強機械設計制造人才的培養

高水平的人才是機械設計制造工作的核心，參與機械設計制造的員工如果不具備專業素質，將無法設計制造出滿足市場需求的機械產品，從而影響機械設備產品企業的未來發展。企業應不斷完善人才培養體系，并制定相應的人才引進計劃，形成科學的機械設計制造人才隊伍建設體系。鑒于人才培養和技術研發均需要資金，若企業的資金條件相對薄弱，則不足以聘用大量高水平的人才。企業應構建合理的融資機制，為人才培養和技術研發工作提供資金支持。相關部門也應進入機械設計制造人才培養體系建設，適當為機械設計制造人員提供補助，幫助企業尋找融資渠道、構建融資體系，提高其資金利用水平。

5.3 盡可能實現清潔生產

機械設計制造行業的生產模式需使用大量能源，并會產生諸多污染問題。隨著群眾和國家對環境保護的日益重視，機械設計制造企業應主動安裝污染物控制設備，以減少各類污染物的危害，最大限度地降低對周邊環境和居民的影響[3]。

機械設計制造企業還應不斷發展自動化控制技術，優化機械設備產品的生產流程，減少機械產品生產時的損耗和污染物，在機械設計制造中達到高水平環保。

5.4 加大可編程控制器及無線設備監控系統的應用力度

5.4.1加快可編程控制系統和機械設備生產融合

在各類信息技術中，基于可編程技術的控制系統具備較多功能。其可協助企業員工收集大量生產設備的數據，并且高效計算實際生產所涉及的各項數據，還可依據實際情況進行建模。企業在調整不同模型的關鍵系數后，即可直觀了解機械設備產品的生產情況，并且評估各項因素對生產的具體影響。

一些機械設計制造企業將可編程控制系統與自動化控制技術融合，進而實現高效編碼，進一步提升了機械設備產品制造的智能化和自動化水平。在將兩項技術融合后，企業員工即可通過可編程系統完成指令設計和編碼工作，并且不易受到其他人員操作的干擾。在可編程控制系統發出指令時，相關設備即可按照指令完成加工。鑒于一些傳統生產設備不兼容信息技術，企業應結合自身資金情況購置一定數量的新型設備，以確保可編程技術與產品生產過程的密切融合。

5.4.2擴大無線監控系統的覆蓋范圍

無線監控系統由分布在產線的計算機和監控設備構成。應用該系統的主要目的是加強對機械設備產品制造的監管，確保相關人員盡早發現生產過程中的隱患，并在第一時間獲知生產線問題的某些信息。

在實際應用中，一旦某些指標達到預警界限，該系統則會立即通知相關人員及時采取措施，如關閉設備或其他措施，以避免對生產造成更大影響。一些企業應用無線監控系統后，為進一步發揮作用，通過觀察機械產品制造各個環節的情況，進行深入分析，優化生產流程，最終促進生產效率的提高。隨著5G技術的展，企業應適當擴大無線監控系統的覆蓋范圍，以實現對機械產品制造過程的全周期控制。

6信息技術背景下機械設計制造及其自動化技術的發展趨勢

6.1 智能化

在傳統的機械設備產品制造模式中，樣機試制需消耗一定的人力物力。而且，進入量產階段后，可能會出現原料不足的問題，需要企業重新規劃產品制造流程。為了降低樣機試制的人力物力成本，并預測量產中可能出現的問題，機械設計制造企業應積極借助各類信息技術。例如，虛擬建模技術可以幫助企業員工快速繪制設計圖紙，并以三維的形式呈現機械產品。通過應用人工智能技術和數據分析技術，企業可以模擬大規模生產，并預測量產過程中可能出現的問題，結合問題采取相應的預防措施，可以有效避免企業經濟利益的受損[4]。

6.2 環保化

工業的高速發展雖改善了群眾的物質條件，但由于部分企業隨意排放污染物，導致一些地區的自然生態受到了一定影響。在經濟發展模式向高質量增長模式轉變后，機械設計制造企業應積極響應可持續發展戰略，拋棄“先生產后治理”的錯誤理念，利用信息技術加強對產品制造的控制，盡可能減少制造過程中的損耗，并盡量使用新能源開展生產工作，努力實現機械設備制造的環保化[5]。

6.3 人性化

機械設計制造行業的人性化體現在數控系統的數據可視化和用戶界面圖形化。在傳統機械設計制造模式中，相關人員無法直觀了解各方面的數據，只能在樣機試做完成后才了解一些問題。然而，利用信息技術將數據可視化，可以讓相關人員直觀了解不同類型的數據，有效地減少了設計人員之間的溝通阻礙，避免設計人員對一些數據產生錯誤認識，有利于縮短機械設備產品的設計周期。

在機械設備產品制造領域中，數控系統的應用極為廣泛。以往的數控系統用戶界面具有一定復雜性，阻礙了一些企業員工使用該系統。通過可視化數控系統用戶界面，則可呈現快速編程和藍圖編輯等功能，還可讓數控系統操作人員直接從窗口和菜單選擇其他功能。

7結束語

在各行業對機械產品的需求不斷增加、要求不斷提高的條件下，機械設計制造企業應積極在實際制造中應用先進信息技術，以形成智能化生產模式，使得生產規模及效率進一步提高，并構建科學合理的人才培養機制，以建設高水平的機械設計制造人才隊伍。

參考文獻

[1] 馬儲林.電子信息技術在機械制造領域中的發展前景[J].現代工業經濟和信息化，2023，13（4）：38-40.

[2] 趙志霞.信息技術背景下機械設計制造及其自動化探討[J].造紙裝備及材料，2023，52（3）：44-46.

[3] 韓東旭.信息技術背景下機械設計制造研究[J].科技創新與應用，2020（9）：89-90.

[4] 胡曉承，康雨涵.人工智能技術在機械電子工程領域的應用[J].數字通信世界，2023（11）：130-132.

[5] 鄭宗慧.信息技術背景下機械設計制造及其自動化[J].湖北農機化，2020（12）：135-136.