張 陽，胡兆霞，胡加加

（中聯(lián)農(nóng)業(yè)機械股份有限公司，安徽 蕪湖 241080）

隨著我國計算機技術的蓬勃發(fā)展，計算機技術在社會多領域中得到有效地應用和拓展，其中在機械設計制造及其自動化應用領域中，應用成效尤為顯著。 一方面，借助計算機技術，可以最大程度降低傳統(tǒng)機械制造存在的問題和疏漏；另一方面，計算機技術的高效計算成果，是傳統(tǒng)應用技術無法實現(xiàn)和企及的。

1 計算機技術在機械設計制造及其自動化應用的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著工業(yè)制造4.0 概念創(chuàng)建，以機械設計制造及其自動化應用為代表，成為當前社會正向發(fā)展的重要內(nèi)容。 一方面，借助計算機技術，可以極大提升機械工程領域的生產(chǎn)效率；另一方面，傳統(tǒng)機械設計制造及其自動化應用，需要大量的研發(fā)周期以及經(jīng)營成本，無法滿足當前社會的主流需求。 特別在我國各項機械產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的年代，亟待計算技術的各項應用，為機械工程領域帶來新的發(fā)展和動力，以滿足當前機械領域的發(fā)展需求。 以計算機仿真技術、計算機3D 打印技術、計算機大數(shù)據(jù)技術、計算機AI 技術等相關內(nèi)容，在機械工程領域中產(chǎn)生重要的應用成效[1]。

2 機械制造及其自動化應用中的計算機技術分析

2.1 仿真技術

計算機仿真技術，是近年來針對部分機械工程中實際需求而開展的應用研究。 例如，傳統(tǒng)機械設計制造對于零部件的設計以及具體應用數(shù)據(jù)，在實際應用過程中，可能無法達到相應的研究成效，而借助計算機仿真技術的有效加持，可以在根本上實現(xiàn)對傳統(tǒng)機械設計制造領域的有效升級。 一方面，基于計算機仿真技術，以三維圖形成像軟件為代表，對涉及到的機械零部件進行設計和加工，同時對相應的設計內(nèi)容開展相關的應用研究；另一方面，計算機仿真技術的應用，為傳統(tǒng)機械部件設計打開了新的發(fā)展思路，可以減少傳統(tǒng)機械制造的設計周期以及研發(fā)成本，同時在仿真技術的加持下，可以在設計過程中及時發(fā)現(xiàn)相應的問題和缺陷。 以現(xiàn)代化物流產(chǎn)業(yè)為例，自動化貨物傳送臺的設計，需要對貨物的運送路徑以及貨物慣性、運動能耗等相關內(nèi)容進行分析，借助仿真技術可以對運送路徑以及現(xiàn)有技術進行合理化分析，及時發(fā)現(xiàn)設計過程中存在的數(shù)據(jù)問題，為后續(xù)的研究減少阻礙和難題。 仿真技術的應用，已經(jīng)不僅僅是傳統(tǒng)的仿制科學，而是將一些虛擬的數(shù)據(jù)與實體進行科學的融合、試探，從而探尋最佳的設計比例以及設計方案[2]。

2.2 3D 打印技術

計算機3D 打印技術，是近年來最具發(fā)展?jié)摿Φ膽眉夹g。一方面，3D 打印技術在機械設計制造中產(chǎn)生了巨大的應用成效，可以將較為復雜的機械部件進行快速打印，同時可以實現(xiàn)對產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效調整，進而滿足多樣化的功能需求；另一方面，3D 打印技術之所以能夠在機械設計制造領域中產(chǎn)生巨大的成效，源于其高效的制作速度。 以機械設計制造的零部件為例，借助計算機3D 打印技術，僅需要將設計內(nèi)容輸入到計算機系統(tǒng)中，便可以快速得到相應的設計模型，并且通過選用合適的材料，可以得出完整的設計內(nèi)容，無論材質、比例、數(shù)據(jù)等方面都可以做到完美的仿制。因此，3D 打印技術被譽為新時代的工業(yè)革命技術，被譽為工業(yè)4.0 時代的技術代表。 在機械設計制造領域中，將設計圖形進行實體化需要漫長的過程，而3D 打印技術的誕生，不僅加速了設計研發(fā)周期，同時還能夠在關鍵時刻，實現(xiàn)對重要部件的快速制作，滿足機械自動化生產(chǎn)的多項需求。例如，某工程的重要部件發(fā)生嚴重磨損，而調用相關零部件需要從國外調取，涉及到大量的時間等待周期，為企業(yè)造成嚴重的損失，而借助3D 打印技術，可以在短時間得到相應的零部件樣品，不僅為企業(yè)挽回巨大的經(jīng)濟損失，同時還能夠減少企業(yè)的運營成本。3D 打印技術在當前的技術應用發(fā)展趨勢中，已經(jīng)占據(jù)極為重要的地位，例如，著名的小商品城義烏，只需要提供制造的產(chǎn)品圖片，就可以在24 小時實現(xiàn)產(chǎn)品的批量自動化生產(chǎn)，其中應用的技術正是3D 打印技術，不僅實現(xiàn)了產(chǎn)品的快速研發(fā)、快速應用，同時還能夠滿足多種的技術要求，從而在機械制造領域中實現(xiàn)相應的價值和意義[3]。

2.3 大數(shù)據(jù)技術

在機械設計制造及其自動化領域中，大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展，為傳統(tǒng)機械領域提供了全方位的保障和支撐。 例如，傳統(tǒng)的機械設計制造，需要在大量的設備儀器中進行打磨和試驗，從而得出相應的設計數(shù)據(jù)以及研發(fā)報告，因此設計出一款產(chǎn)品，需要投入大量的資源和時間，而借助計算機大數(shù)據(jù)技術，可以將同類產(chǎn)品的研發(fā)數(shù)據(jù)進行科學的梳理和匯總，同時對一些實驗設計參數(shù)進行剖析和總結，幫助設計人員減少不必要的設計誤區(qū)，減少設計時間和研發(fā)成本。 另外在機械部件生產(chǎn)完畢后，需要對性能以及自動化成效進行檢驗和測試，而借助大數(shù)據(jù)技術，可以減少檢驗成本和測試誤區(qū)，從而在根本上實現(xiàn)對傳統(tǒng)機械制造技術的升級和改善。 例如，以某自動化傳動帶的應用設計，利用大數(shù)據(jù)技術，可以提供科學的設備配比、承載配比以及設備軸承承載力等相關內(nèi)容。 如果缺乏相關數(shù)據(jù)，在開展機械部件的設計和制造時，需要投入大量的精力與成本，即便購買相關的專利或者技術，也需要進行相應的磨合和試驗，而借助大數(shù)據(jù)技術，可以快速得出所有的計算數(shù)據(jù)，既能夠解決傳統(tǒng)機械部件設計數(shù)據(jù)缺陷問題，還能夠在設備部件制造之前，對相關性能以及連帶效應進行分析和預測。 大數(shù)據(jù)技術不僅僅在機械設計制造中產(chǎn)生巨大的應用成效，在自動化應用領域，還可以為生產(chǎn)線提供最佳的加工邏輯以及生產(chǎn)順序，保障機械工程設備的有序開展[4]。

2.4 AI 技術

計算機AI 技術，是利用程序代碼輸入到計算機系統(tǒng)中，對一些常規(guī)工作進行智能化生產(chǎn)。 以機械工程中的自動化應用為例，在某汽車流水線加工作業(yè)過程中，利用計算機AI 技術，可以讓機械臂對不同角度、位置的設備進行自動化安裝，同時對安裝位置的差異性自動化調節(jié)，可以準確進行變更和調整，確保設備流水線的安裝質量。 由于計算機AI 技術的應用，可以在總體上降低人工制造存在的主觀問題，尤其是相關環(huán)節(jié)的人為疏忽，會對自動化生產(chǎn)線造成嚴重的后果，因此，在自動化生產(chǎn)過程中，利用計算機AI 技術可以實現(xiàn)極高的準確性和高效性。 以生產(chǎn)成本為例，應用計算機AI 技術，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)作業(yè)的有效升級，將一些錯誤問題進行收集和整理，保障在日后的自動化過程不會再次發(fā)生同樣的問題，同時隨著準確率的逐步提升，生產(chǎn)效率也會進一步改善。 據(jù)不完全統(tǒng)計，計算機AI 技術在機械設計制造及其自動化領域中，所產(chǎn)生的生態(tài)成效，是傳統(tǒng)生產(chǎn)模式生產(chǎn)效率的10 倍以上，甚至在汽車制造、手機制造等領域中，是人工制造效率的上百倍。 另外，隨著社會大眾對機械設備的多元化需求，單一的人工模式已經(jīng)無法滿足當前的行業(yè)發(fā)展變化，結合AI 技術可以實現(xiàn)對傳統(tǒng)生態(tài)的升級和創(chuàng)新[5]?，F(xiàn)代計算機技術的發(fā)展，將AI 技術給予一定的簡單智慧，因此，在開展重復性的機械設計時，可以隨著設計內(nèi)容的復雜性，而逐步提升自身的技術水平，尤其是對設計初始的經(jīng)驗累積，可以在后續(xù)的應用過程中，實現(xiàn)對設計內(nèi)容極高的準確率，并且還能夠及時發(fā)現(xiàn)和檢查機械設計領域存在的問題和錯誤，保障設計數(shù)據(jù)的精準性和可靠性。

2.5 5G 網(wǎng)絡

5G 網(wǎng)絡是通信技術領域中的前沿科技，同時也需要計算機技術的加持和幫助，從而實現(xiàn)5G 網(wǎng)絡的有效應用和普及。 而5G 網(wǎng)絡對機械設計制造及其自動化應用的作用，可能帶來的是顛覆性的創(chuàng)新舉措。 一方面，5G 網(wǎng)絡可以為機械工程的發(fā)展，提供更為高效的信息對比與影像傳遞，簡單來說，將傳統(tǒng)的電子機械設計，以影像化的模式展示在設計者面前，進行直觀而全面的檢查和計算，同時結合虛擬現(xiàn)實技術以及現(xiàn)實增強技術，可以在多時間內(nèi)容對多個機械設計方案進行實驗和檢查，進而得出一系列的試驗參數(shù)，助力后期相關內(nèi)容的改善和提升；另一方面，5G網(wǎng)絡的應用，可以為機械設計制造提供云端的加速服務器，以超級計算機為指引，提升機械設計制造的效率和準確性。 利用5G 網(wǎng)絡的高速傳播性能，在云端處架設超級計算機，可以同時服務多家機械設計企業(yè)，從而實現(xiàn)資源的合理化應用，同時各個企業(yè)無需購買超級計算機，降低設計研發(fā)成本，同時還能夠得到后期的維護保障，降低相應的人員組織架構。由此可見，5G 網(wǎng)絡通信技術能夠為計算機技術與機械設計制造等相關內(nèi)容搭建最佳的發(fā)展橋梁，實現(xiàn)對傳統(tǒng)研發(fā)設計工作的創(chuàng)新發(fā)展，助力機械自動化工程的快速應用，實現(xiàn)機械工程技術的蛻變和升級。

3 結論

綜上所述，計算機技術的發(fā)展和應用，為機械設計制造及其自動化領域帶來新的發(fā)展動力與發(fā)展生機。 同時隨著計算機技術的延伸和創(chuàng)新，以生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本為代表的重要特征，成為推動機械工程領域不斷前進和升級的重要動力，以促進行業(yè)的發(fā)展來實現(xiàn)整個社會制造體系的蛻變。