高麗萍

摘要：自動化已成為機械設計制造行業(yè)發(fā)展的主流趨勢。機械設計制造自動化技術發(fā)展既關系著中國工業(yè)水平的提升，又影響著機械產品的生產規(guī)模、生產工藝及市場競爭能力。為加快機械制造行業(yè)自動化進程，促進其生產模式從“以人工為中心”向“以機械為中心”方向轉變，從機械設計制造的發(fā)展趨勢出發(fā)，分析了自動化對于機械制造企業(yè)的現(xiàn)實價值，并從融合先進技術、貫徹環(huán)保要求、提高企業(yè)重視、做好地區(qū)規(guī)劃及建設人才隊伍這五個方面提出了提高機械設計制造及其自動化水平的有效途徑。

關鍵詞：機械設計；機械制造；自動化技術

一、前言

計算機技術的快速發(fā)展使自動化技術成了機械設計制造行業(yè)中的主流技術。在自動化技術協(xié)助下，機械生產企業(yè)能夠使用機械設備代替人工作業(yè)，從而有效降低機械產品的生產成本，提高生產效率和產品質量。與傳統(tǒng)機械生產技術相比，自動化技術對國家與地區(qū)的工業(yè)發(fā)展具有跨時代的意義。當下，我國機械設計制造的自動化技術雖然處于快速發(fā)展的階段，但與西方發(fā)達國家相比還有一定距離?；诖?，我國機械生產企業(yè)必須提高對自動化技術的重視，加大對自動化技術研發(fā)的投入，在產品生產制造過程中將自動化生產管理理念與技術有機融合，從而提升我國的機械設計制造自動化水平。

二、機械設計制造的發(fā)展趨勢

機械設計制造是世界工業(yè)生產中的一項關鍵內容，提高機械設計制造的產品質量與生產效率，有助于推進國家和地區(qū)的現(xiàn)代化工業(yè)水平。伴隨著工業(yè)生產技術不斷發(fā)展，當前機械設計制造已呈現(xiàn)出和傳統(tǒng)工業(yè)制造不同的趨勢。作為機械生產制造企業(yè)，只有緊跟時代變革步伐，抓住機械設計制造的發(fā)展趨勢，才能加強自身現(xiàn)代化生產水平，為機械生產制造企業(yè)注入新的活力。一方面，機械設計制造呈自動化趨勢發(fā)展。在社會人口老齡化的背景下，勞動力成本不斷提升，中國已無法像改革開放初期通過勞動密集型產業(yè)來推動國家工業(yè)的發(fā)展。為實現(xiàn)產業(yè)轉型，機械設計制造行業(yè)必須從勞動密集型產業(yè)逐步轉向知識密集型產業(yè)，借助科技發(fā)展來提升行業(yè)的經濟效益。如今，將計算機技術、大數據、云計算等先進技術應用于機械設計制造行業(yè)已成為行業(yè)發(fā)展的主流趨勢。通過運用計算機指令模擬簡單的人腦功能，運用神經計算網絡來實現(xiàn)生產過程的自動識別和自動檢測，能夠代替在傳統(tǒng)制造中由人工負責的機械性工作，從而使機械設計制造不斷朝自動化方向發(fā)展[1]。另一方面，機械設計制造呈節(jié)能化趨勢發(fā)展。機械生產企業(yè)不僅會消耗大量的自然資源，還會排放出大量的廢棄物和污染物，對國家生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響，這與社會可持續(xù)發(fā)展目標相違背，基于此，國家出臺了一系列政策文件，要求機械設計制造行業(yè)要遵循綠色發(fā)展理念，做好節(jié)能減排工作，重視對生態(tài)環(huán)境的保護，提高生產能源的利用效率。在政策要求下，我國的機械設計制造技術在革新過程中不斷優(yōu)化生產流程，運用計算機技術來調整生產參數，減少生產過程中不必要的人工損耗等，以此來實現(xiàn)機械生產的節(jié)能減排目標。

三、機械設計制造及其自動化的現(xiàn)實價值

（一）降低生產安全隱患

在工業(yè)制造技術不斷發(fā)展的當下，機械設計制造所涉及的環(huán)節(jié)、流程，及其所處的生產環(huán)境也越發(fā)復雜，導致其生產制造難度不斷提升，安全隱患問題成了生產企業(yè)關注的重點問題。在機械設計制造過程中運用自動化技術，一方面能夠運用機械代替人工進行操作，有效減少了技術人員在一線參與生產制造的環(huán)節(jié)。例如，原本需要工人手工加工的零部件，在自動化生產線上可由機械臂代替作業(yè)，在提升加工精度的同時，還能有效降低人員生產安全事故的發(fā)生概率[2]。除此之外，自動化技術能夠對機械生產設備的狀態(tài)進行實時監(jiān)控。如圖1所示，當設備出現(xiàn)故障時，自動化系統(tǒng)能夠向監(jiān)管人員發(fā)送故障的具體情況，以便進行人工排障。另一方面，運用自動化技術能夠幫助技術人員加強對生產細節(jié)的監(jiān)控，避免機械產品在生產過程中由于人為因素出現(xiàn)紕漏，從而提高了生產的合格率，有效確保企業(yè)所生產的產品符合質量規(guī)范，避免產品在使用過程中存在安全隱患。

（二）提高企業(yè)經濟效益

獲取經濟效益是企業(yè)進行生產活動的核心目的，在經濟市場競爭日益激烈的當下，如何減少產品生產成本，提高產品生產利潤成了機械制造企業(yè)需要思考的重要問題。伴隨著機械制造技術的復雜性提升，企業(yè)必須加大對人力、物力的投入才能跟上時代發(fā)展的步伐。在當下機械制造行業(yè)中，人工成本是與能源、原材料并列的三大成本之一，而將自動化技術引進機械設計制造行業(yè)，則有助于企業(yè)減少人工成本的支出。通過將計算機技術引入到機械生產線中，企業(yè)能夠運用智能化自動控制技術對機械制造的全過程進行智能管理，并結合大數據技術對產品的生產數據進行分析和處理，在自動化技術協(xié)助下，技術人員只需在專業(yè)的生產系統(tǒng)中對機械生產進行監(jiān)控，最終實現(xiàn)對機械產品生產的集中控制[3]。自動化技術通過代替基礎的人工作業(yè)，不僅能幫助企業(yè)減少生產過程中的人力成本，還能提高機械產品的質量，進而幫助企業(yè)打造優(yōu)質機械品牌，加強市場競爭力，實現(xiàn)企業(yè)長遠發(fā)展的戰(zhàn)略目標。

四、提高機械設計制造及其自動化的具體路徑

（一）充分融合先進技術

1.在產品設計中應用先進技術

計算機技術的發(fā)展為機械設計制造及其自動化技術的提高創(chuàng)造了有利條件。當下，計算機輔助設計軟件CAD（Computer Aided Design）因高效的繪圖功能和優(yōu)秀的計算功能受到機械設計制造行業(yè)的喜愛，并被應用于機械設計的各個環(huán)節(jié)[4]。例如，技術人員可借助CAD軟件來對機械開展逆向工程，即在設計單位僅擁有機械模型的情況下，通過激光掃描儀器掃描機械表面，收集關鍵的空間坐標，然后將坐標數據傳輸到計算機中，再運用CAD軟件對模型進行擬合、分解與重構，進而在計算機中復現(xiàn)機械的3D模型。逆向工程還常被應用于優(yōu)化機械設計方案及檢驗機械效能等環(huán)節(jié)中，幫助技術人員提高機械設計水平，并為后續(xù)的制造生產與加工工作提供相應的數據支持。除此之外，將機械產品設計與計算機技術融合，能夠有效解決傳統(tǒng)手繪設計圖紙數量多、保存管理難度大、查閱不便等問題。通過CAD等軟件生成電子圖紙，有助于技術人員輕松通過縮放功能查閱機械各部件細節(jié)信息，或直接對現(xiàn)有的設計方案進行修改等，極大地提升了機械設計制造的工作效率。

2.在生產過程中應用先進技術

機械設計制造過程的復雜性導致其所涉及的制造環(huán)節(jié)數量多、參與人員范圍廣，若采用傳統(tǒng)的機械設計制造方法往往需要投入大量的人力與物力，導致制造成本提升。因此，通過將機械設計制造與計算機技術相融合，能有效提升各環(huán)節(jié)與各部門之間信息傳輸的效率，提高信息內容的準確性，從而實現(xiàn)機械設計制造過程的數據信息共享，為提高自動化技術水平打牢基礎。在機械設計制造過程中應用計算機技術，能夠對制造過程進行全時段的自動化監(jiān)控，捕捉制造過程中的關鍵信息并將其上傳至信息共享平臺，方便技術人員對制造過程進行審核。當制造過程出現(xiàn)故障或問題時，監(jiān)控系統(tǒng)還會如圖2所示，第一時間向監(jiān)督員發(fā)送警報信息，并協(xié)助技術人員第一時間排除故障，降低可能產生的成本損失。基于此，將計算機技術融入機械設計制造環(huán)節(jié)，對生產信息加以管理，能有效提升制造管理的科學性，確保相關信息能夠高速而準備地進行傳輸，從而提高機械設計制造的自動化水平。

（二）貫徹落實環(huán)保要求

由于技術限制，傳統(tǒng)機械設計制造業(yè)在產品生產過程中，不可避免地會產生大量的廢水、廢氣、工業(yè)垃圾等污染物，甚至有部分企業(yè)為降低生產成本而未按要求對污染物進行處理。此外，能源利用率低也使得傳統(tǒng)機械制造業(yè)必須通過投入大量能源來提高生產效率，這不僅造成了能源資源的浪費，也導致更多污染物的產生。2020年中國提出的“碳達峰”與“碳中和”目標，標志著我國正式進入綠色發(fā)展新階段，節(jié)能減排是機械設計制造與自動化的必由之路。在“雙碳”目標推進背景下，機械設計制造行業(yè)必須加大對環(huán)境科學技術的研究投入，通過不斷優(yōu)化機械制造環(huán)節(jié)，升級機械制造技術來推動節(jié)能減排目標的進行。首先，生產企業(yè)可在機械制造過程中優(yōu)化生產線中的調頻技術，加強電能的轉化效率，努力提高能源的利用率，降低能源消耗。其次，生產企業(yè)可改良機械制造生產線的材料，如選用鋁塑或鋼塑的復合管來減少能源在管道傳輸過程中的消耗，或使用螺旋消聲管來降低生產過程中的噪聲污染等。最后，生產企業(yè)所生產的機械產品也可在設計上注重環(huán)保性能，選用相應的環(huán)保材料，從而提升機械產品的環(huán)保性，貫徹落實綠色生產要求。

（三）提高企業(yè)重視程度

若想提高機械設計制造與自動化技術水平，生產企業(yè)首先要提高自身對自動化技術的重視程度，解決自身在發(fā)展自動化技術時所面臨的各項問題。目前，我國的機械設計制造自動化技術從縱向看正處于高速發(fā)展階段，但橫向的普及面與發(fā)達國家相比，尚存在自動化技術普及度不高的問題。例如，我國部分中小型機械制造企業(yè)出于資金限制或觀念陳舊等原因，未能在生產中充分運用自動化技術。針對這一問題，地方政府應針對相關企業(yè)加大對自動化技術優(yōu)勢的宣傳，并提供相應的技術、資金支持，如向企業(yè)派遣優(yōu)秀的技術人員指導其改良傳統(tǒng)生產線，或為企業(yè)提供低息貸款，幫助其更換自動化設施設備等。除此之外，還有部分企業(yè)配置了自動化設施設備，但在人員管理和制造流程安排上仍維持傳統(tǒng)管理模式，導致自動化技術未能發(fā)揮其應有的作用?；诖耍髽I(yè)管理人員需要不斷更新自身管理理念，確保自身管理方式與自動化生產流程相配套，通過“硬件+軟件”雙管齊下的方式不斷提升自身的生產效益，最終提升國家機械設計制造的自動化水平。

（四）做好地區(qū)建設方案

中國幅員遼闊，各地區(qū)間經濟發(fā)展水平不均衡，機械制造技術的發(fā)展也存在一定的差異性。為提高我國整體的機械設計制造及自動化水平，國家應根據不同地區(qū)的實際情況有針對性地進行投資建設，以提高資源的利用率。首先，針對國內工業(yè)基礎強大，但機械生產自動化技術較弱的地區(qū)，國家應在人力、物力上加大對地區(qū)自動化技術建設的投資。例如，中國東北地區(qū)在歷史上是著名的汽車制造地區(qū)，擁有優(yōu)秀的工業(yè)基礎，但伴隨著經濟的發(fā)展和科技的進步，東北地區(qū)逐漸出現(xiàn)工業(yè)發(fā)展停滯，技術人才外流等問題，導致其工業(yè)技術難以跟上時代的發(fā)展水平。為充分發(fā)揮東北地區(qū)工業(yè)基礎的價值，國家可在東北原有工業(yè)基礎上通過引進先進自動化技術，建立現(xiàn)代化的汽車生產體系來促使東北地區(qū)實現(xiàn)產業(yè)轉型升級。其次，國家要充分挖掘各地區(qū)的工業(yè)優(yōu)勢，根據不同地區(qū)現(xiàn)有的經濟發(fā)展情況來建設新型工業(yè)基地。例如，我國珠三角、長三角地區(qū)屬于國內經濟相對發(fā)達地區(qū)，且在人口資源和交通運輸上具有顯著優(yōu)勢。由于地理位置臨海，這些地區(qū)在造船業(yè)上擁有一定的工業(yè)基礎，因此國家可在其原有的工業(yè)資源上，充分發(fā)揮經濟發(fā)達地區(qū)的人才優(yōu)勢，通過技術引進來讓珠三角、長三角的工業(yè)從基礎的制造業(yè)向高端的自動化科研方向轉變，并促使其帶動全國機械設計制造自動化技術的革新。最后，國家還要加強不同地區(qū)間的交流與合作，以促使我國機械制造能力全面提升。例如，工業(yè)技術發(fā)達、機械設計制造自動化產業(yè)成熟的地區(qū)可派遣專家前往欠發(fā)達地區(qū)進行技術指導，或欠發(fā)達地區(qū)邀請發(fā)達地區(qū)的企業(yè)管理者、技術人員來本地工業(yè)生產企業(yè)參觀指導，讓欠發(fā)達地區(qū)借鑒工業(yè)發(fā)展的成功經驗，從而達到“先進帶后進”的交流目的。

（五）加強人才隊伍建設

人才是行業(yè)發(fā)展的基石，我國若想提高機械設計制造及自動化技術，就必須重視自動化人才的培養(yǎng)工作，把握高校這一人才教育的主陣地，積極聯(lián)動社會各界力量來加大對人才培養(yǎng)的投入，從而打造一支高水平的機械設計制造現(xiàn)代化隊伍。首先，高校要優(yōu)化機械設計制造及自動化人才的培養(yǎng)結構[5]。目前我國機械設計制造專業(yè)多在高職院校內開設，本科院校開設相關專業(yè)的數量較少。這就造成社會上自動化技術型人才數量要遠多于科研型人才數量，從而影響我國機械自動化技術的發(fā)展。首先，高校要轉變對機械設計制造人才的培養(yǎng)認識，引導更多高水平的本、碩、博學生加入專業(yè)學習隊伍中，為建立我國高端自動化人才奠定基礎；其次，我國高職院校在自動化人才培養(yǎng)過程中存在“重理論、輕實踐”的問題，在課堂上以機械理論學習為主，卻缺少了解和接觸先進自動化技術的機會，導致學生畢業(yè)后難以滿足崗位需要，不能適應行業(yè)發(fā)展?；诖?，高校要不斷優(yōu)化現(xiàn)有的自動化人才培養(yǎng)方案，創(chuàng)新課堂教學方法，打造多樣化的技術實踐平臺，通過產教融合、校企合作的模式為在校生提供豐富的專業(yè)實踐機會，努力提升學生的機械設計制造自動化專業(yè)技術水平。最后，高校還需重視創(chuàng)新型自動化人才的培養(yǎng)，通過帶領學生了解先進的自動化技術，組織各類機械設計競賽，來不斷加強學生對自動化技術的理解，激發(fā)其創(chuàng)新意識，提高學生鉆研自動化技術的積極性。

五、結語

綜上所述，在信息科技快速發(fā)展和普及的背景下，為推動我國工業(yè)化水平提升，機械設計制造行業(yè)必須提高自動化技術，在以計算機技術為代表的先進技術支持下，不斷完善機械產品設計方案，提高設計的合理性與和科學性；優(yōu)化生產流程，借助自動化技術努力提升生產效率，降低資源與能源的損耗，提高企業(yè)經濟效益。除此之外，自動化技術還有利于實現(xiàn)國家“碳達峰、碳中和”目標，達到節(jié)能減排的綠色工業(yè)生產，促使我國機械設計制造行業(yè)獲得更好的發(fā)展。

參考文獻

[1]艾和金.機械設計制造及其自動化的特點與優(yōu)勢及發(fā)展趨勢[J].時代汽車，2018（2）：45-46.

[2]姜海成.論提高機械設計制造及其自動化的有效途徑[J].湖北農機化，2020（1）：30.

[3]李玉千.提高機械設計制造及其自動化的有效途徑分析[J].山東工業(yè)技術，2019（24）：24.

[4]郝國奇.計算機技術在機械設計制造及其自動化中的應用[J].建材發(fā)展導向（下），2020（1）：161.

[5]劉愛華，張洪麗，管志光.新形勢下機械設計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案改革研究[J].教育現(xiàn)代化，2020，7（17）：23-25，36.

作者單位：新疆農業(yè)職業(yè)技術學院