孫 力

（遼寧理工職業(yè)大學(xué) 遼寧 錦州 121000）

1 引言

自動(dòng)化作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造的核心內(nèi)容，其不僅影響著人們的日常生活，對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也起著重要的作用。將先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造當(dāng)中，不僅可以有效提高企業(yè)生產(chǎn)效率及安全性，幫助企業(yè)控制人工成本，顯著改善其經(jīng)濟(jì)效益，且還能夠大大降低企業(yè)生產(chǎn)能耗，提高企業(yè)環(huán)保等級(jí)，促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)整體健康穩(wěn)步發(fā)展。為適應(yīng)科技時(shí)代的發(fā)展，應(yīng)在加強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，積極采取有效措施突破國(guó)內(nèi)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展瓶頸，以更好地促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造總體生產(chǎn)水平的提升。

2 自動(dòng)化技術(shù)概述

作為一門新興學(xué)科，自動(dòng)化技術(shù)就是在計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)的支持下，使機(jī)器和裝置能夠在極少人甚至是無(wú)人參與的情況下就可以正常作業(yè)并完成預(yù)定任務(wù)，其主要包含微電子技術(shù)、信息技術(shù)等各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展起源于20世紀(jì)20年代，開始應(yīng)用于機(jī)械制造冷加工過程中，隨著技術(shù)的不斷完善，機(jī)械制造行業(yè)的自動(dòng)化程度也越來(lái)越高，之后便伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展而獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，不僅有效提升了勞動(dòng)生產(chǎn)的質(zhì)量及效率，且極大地壓縮了人力資源成本，大大提升了人類認(rèn)識(shí)與改造世界的能力。與此同時(shí)，其在滲透到不同領(lǐng)域之后，又進(jìn)一步與其他學(xué)科技術(shù)交叉形成了機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)、管理自動(dòng)化技術(shù)、過程自動(dòng)化技術(shù)以及教育自動(dòng)化技術(shù)等，呈現(xiàn)出了多元化的發(fā)展態(tài)勢(shì)。同樣必須一提的是，該技術(shù)有著相當(dāng)強(qiáng)大的拓展性能，不僅能夠代替人類進(jìn)行體力勞動(dòng)，還能夠輔助或代替人類進(jìn)行腦力勞動(dòng)。

自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用大大提高了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化水平，并將推動(dòng)后者進(jìn)一步向著數(shù)字化、虛擬化和綠色化等方向前進(jìn)[1]。具體來(lái)說(shuō)，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值主要包括：（1）降低能源消耗，減少環(huán)境污染。充分響應(yīng)國(guó)家發(fā)起的綠色低碳環(huán)保號(hào)召，大大降低企業(yè)生產(chǎn)過程所需能耗，有效減少環(huán)境污染，進(jìn)而提高企業(yè)環(huán)保等級(jí)。（2）提高生產(chǎn)效率及安全水平。以自動(dòng)化技術(shù)代替人工，不僅能夠有效減少機(jī)械制造企業(yè)生產(chǎn)失誤率，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，還可以高度集成化生產(chǎn)控制系統(tǒng)有效排除安全隱患，切實(shí)提高企業(yè)生產(chǎn)過程安全程度。（3）改善企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械制造企業(yè)引入并應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)規(guī)劃生產(chǎn)，從而在大大降低物料、人工以及時(shí)間成本的同時(shí)，切實(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量，一箭雙雕，有效提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程復(fù)雜，產(chǎn)品零部件尺寸形狀需要精準(zhǔn)，材料使用方法也要科學(xué)，因此需要高水平的專業(yè)技術(shù)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)作為支撐。作為先進(jìn)生產(chǎn)力代表，自動(dòng)化技術(shù)中即包含有多項(xiàng)創(chuàng)新性技術(shù)，包括互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)以及傳感與遙控技術(shù)等，這些技術(shù)有效推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的現(xiàn)代化與智能化發(fā)展，不僅實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的自動(dòng)化作業(yè)，而且有效提升了數(shù)據(jù)采集、處理以及傳輸?shù)男?，為我?guó)從工業(yè)大國(guó)邁向工業(yè)強(qiáng)國(guó)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

3 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用原則

自動(dòng)化技術(shù)手段具備智能化、模塊化以及虛擬化等優(yōu)勢(shì)，但在具體應(yīng)用中仍需遵循以下幾點(diǎn)原則：（1）注重創(chuàng)新的全面性。機(jī)械設(shè)計(jì)制造以技術(shù)作為支撐，因此，為夯實(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)，需不斷從智能化、信息化以及自動(dòng)化等方面進(jìn)行創(chuàng)新，以保證生產(chǎn)效益最大化。（2）注重匹配機(jī)械功能之需求。機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造以最大程度地發(fā)揮機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品功能為核心，因此，需不斷優(yōu)化機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量與功能，加速產(chǎn)品生產(chǎn)效率，以確保其作用得到最大程度的發(fā)揮[2-3]。（3）注重操作的便捷性。機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在具體的操作過程中，極易出現(xiàn)人為因素所致誤差甚至事故，因此，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化需要高度重視機(jī)械設(shè)計(jì)制造的可操作性，確保操作便捷。

4 自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的具體應(yīng)用分析

4.1 智能化技術(shù)的應(yīng)用

在當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中，智能化技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的自動(dòng)化技術(shù)之一。具體而言，其應(yīng)用主要包括以下三個(gè)方面：（1）生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)中應(yīng)用，常以智能化機(jī)械制造管理軟件應(yīng)用為其主要表現(xiàn)。應(yīng)用多種智能化管理軟件管控產(chǎn)品質(zhì)量及整體生產(chǎn)質(zhì)量，全面反映機(jī)械制造生產(chǎn)問題并通過相應(yīng)智能化系統(tǒng)及時(shí)給出管理方案，切實(shí)提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平。（2）生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用，主要表現(xiàn)為智能生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用。智能設(shè)備內(nèi)部所帶有的智能化系統(tǒng)可全面控制各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，分析生產(chǎn)所需人力物力，在設(shè)備運(yùn)行過程中通過自身檢測(cè)發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題并做出預(yù)警與處理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線零人員參與，切實(shí)提高企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)效率。如在機(jī)械設(shè)計(jì)制造現(xiàn)場(chǎng)采用傳感器、數(shù)控機(jī)床、AGV智能物流設(shè)備以及工業(yè)機(jī)器人等智能生產(chǎn)設(shè)備，即可以借助設(shè)備本身所帶有的機(jī)械控制器完成設(shè)備生產(chǎn)制造控制及工廠內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化控制與智能化制造。（3）生產(chǎn)產(chǎn)品應(yīng)用。智能化技術(shù)的不斷發(fā)展直接推高了大眾對(duì)于智能化技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用要求。在該形勢(shì)之下，企業(yè)通過將智能化系統(tǒng)應(yīng)用于產(chǎn)品，從而很好地滿足了用戶使用需求并有力推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，智能手機(jī)與智能家居的應(yīng)用與普及即為一例。

4.2 模塊化技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)備是多功能集合體，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造因受技術(shù)限制，往往結(jié)合設(shè)備的多種功能進(jìn)行集成化訂制，從而導(dǎo)致產(chǎn)品種類單一、生產(chǎn)規(guī)格不高、開發(fā)難度大以及后期維護(hù)不足等問題。伴隨著機(jī)械制造設(shè)計(jì)各項(xiàng)技術(shù)之發(fā)展，模塊式生產(chǎn)方式應(yīng)運(yùn)而生。在模塊化生產(chǎn)中，既可通過剪裁、增減數(shù)量等方式對(duì)CPU與PLC等模塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，有效改善標(biāo)準(zhǔn)單元開發(fā)問題，降低企業(yè)資金成本[4-5]；也可根據(jù)具體生產(chǎn)需求進(jìn)行模塊組合，實(shí)現(xiàn)有側(cè)重點(diǎn)、分區(qū)域生產(chǎn)，從而提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造效率，改善企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。此外，使用模塊化理念進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)制造，還可賦予全部設(shè)備以更強(qiáng)的通用性能，并通過設(shè)備功能的進(jìn)一步完善推動(dòng)產(chǎn)品規(guī)模的擴(kuò)大，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

4.3 虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

虛擬技術(shù)可謂高新技術(shù)典型代表，其可以計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人體行為學(xué)以及人機(jī)接口技術(shù)等手段，并利用傳感設(shè)備為用戶呈現(xiàn)三維逼真虛擬環(huán)境，使用戶得以通過人機(jī)交互在該環(huán)境中獲得逼真的使用體驗(yàn)?？偟膩?lái)說(shuō)，虛擬技術(shù)具備四大特點(diǎn)：交互性、感知性、構(gòu)想性、沉浸感；其系統(tǒng)包括五大元素：人、虛擬環(huán)境、虛擬環(huán)境發(fā)生器、傳感器件以及作用器件，而這五大元素的交互應(yīng)用也可以很好地改善用戶使用感受。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中引入虛擬技術(shù)，可以有效提升技術(shù)組的問題解決能力。比如，在出現(xiàn)機(jī)械生產(chǎn)故障時(shí)，技術(shù)人員即可以應(yīng)用虛擬技術(shù)進(jìn)行全面排查與深度剖析，及時(shí)查找到問題根源并采取相應(yīng)的解決措施，有效杜絕不合格產(chǎn)品的出現(xiàn)及生產(chǎn)資源的浪費(fèi)。不過，由于該技術(shù)尚且處于研究階段，還未實(shí)現(xiàn)廣泛化應(yīng)用，因此，相關(guān)人員一定要注重其與其他技術(shù)間的融合與互補(bǔ)，以更好地提升機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)流程的自動(dòng)優(yōu)化能力及生產(chǎn)自檢水平[6-7]。

5 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造方法主要包括理論計(jì)算、模型試驗(yàn)以及案例類比等，在設(shè)計(jì)與制造條件較為復(fù)雜的情況下，不僅會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，且也難以保證產(chǎn)品質(zhì)量。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的有效應(yīng)用，可以降低生產(chǎn)成本、節(jié)約生產(chǎn)資源、提高企業(yè)生產(chǎn)效率與促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)集智能化生產(chǎn)、模塊化生產(chǎn)以及虛擬化生產(chǎn)的目標(biāo)。