提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的有效路徑分析

張鑫 馮清

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院南京工程分院，江蘇 南京211100）

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化概述

機(jī)械設(shè)計(jì)制造、自動化是機(jī)械設(shè)備制造行業(yè)的主要內(nèi)容和工序，指的是機(jī)械制造企業(yè)設(shè)計(jì)研發(fā)機(jī)械設(shè)備，或者根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)制造設(shè)備，并且通過技術(shù)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備自動化的過程。

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的特點(diǎn)

機(jī)械設(shè)備自動化具有三大特點(diǎn)：①節(jié)能：自動化設(shè)備減少人工操作，依靠電腦和控制器實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的精確控制，能夠顯著降低人工操作帶來的誤差和能源損耗，并且將機(jī)械設(shè)備保持在合理的輸出功率，節(jié)約電源。②安全。如果生產(chǎn)中存在問題，自動化的工藝體系可以自動關(guān)閉設(shè)備進(jìn)行處理，分析當(dāng)前故障，并采取實(shí)際措施加以解決，減少生產(chǎn)事故的發(fā)生率。③適用范圍廣。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備主要用于工業(yè)建筑，而現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)與制造及其自動化不僅將創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)，還將促進(jìn)其他領(lǐng)域的技術(shù)變革。它在不同行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，例如，醫(yī)療設(shè)備的生產(chǎn)。

1.2 運(yùn)用原則

機(jī)械設(shè)計(jì)和制造技術(shù)及其自動化具有很強(qiáng)的科學(xué)性，有必要最大限度地確保能源的有效利用。在落實(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)和制造及其自動化時要對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行合理的改進(jìn)和優(yōu)化，以保證技術(shù)的準(zhǔn)確性，在一定程度上提高效率，促進(jìn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，帶動我國機(jī)械工程向更全面的發(fā)展。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化過程中存在的問題

2．1 缺乏足夠的研發(fā)力度

機(jī)械設(shè)備自動化技術(shù)的研發(fā)一直是我國機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的重點(diǎn)研究內(nèi)容，但是受限于我國現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展歷程較短，工業(yè)基礎(chǔ)相比起工業(yè)革命國家而言較為薄弱，在很多的核心技術(shù)和設(shè)備上，仍舊需要從國外進(jìn)口，自主研發(fā)能力較差，所以我國的機(jī)械設(shè)備自動化缺乏足夠的研發(fā)力度，再加上我國經(jīng)濟(jì)模式的轉(zhuǎn)變，企業(yè)將更多的資金用于優(yōu)化生產(chǎn)過程和管理結(jié)構(gòu)上，工業(yè)企業(yè)對科研的投入較少，所以進(jìn)一步加劇了研發(fā)力度不足的問題[2]。

2．2 較低的自動化技術(shù)

自動化技術(shù)不僅僅局限在機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域，主要是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研發(fā)成果，現(xiàn)代自動化技術(shù)基本上都是通過傳感器和計(jì)算機(jī)控制算法來實(shí)現(xiàn)，而國內(nèi)對相關(guān)計(jì)算機(jī)算法的創(chuàng)造還有很大的不足，自動化技術(shù)發(fā)展水平不足，所以導(dǎo)致了機(jī)械設(shè)備自動化能夠使用的控制系統(tǒng)和方法有限，自動化水平并不樂觀。

3 提高機(jī)械制造和自動化水平的策略

3.1 運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)

今天的技術(shù)改革在推動我國社會主義經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時，也促進(jìn)了我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，并且極大地拓寬了計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)在我國的發(fā)展前景，更能夠應(yīng)用于人們生活和生產(chǎn)的各個方面。機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中科學(xué)地使用計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自動化可以提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的整體水平，同時也能夠確保機(jī)械設(shè)計(jì)和制造及其自動化制圖工作可以更加準(zhǔn)確。此外，計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械制造業(yè)的有效集成可以很好地實(shí)現(xiàn)資源共享。

3.2 滿足對機(jī)械的功能需求

機(jī)械設(shè)備自動化的目的是優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的功能，提高設(shè)備的使用效率，而機(jī)械設(shè)備本身是具有針對性的，是針對某一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)而研發(fā)使用的設(shè)備，所以機(jī)械設(shè)備自動化也需要滿足機(jī)械的功能需求。值得注意的是，機(jī)器的性能取決于機(jī)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此要注重生產(chǎn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足不斷增長的社會需求。

3.3 自動化、智能化相結(jié)合

生產(chǎn)技術(shù)相對單一是長久以來機(jī)械設(shè)計(jì)制造模式的弊端之一。與此同時，盡管數(shù)控技術(shù)比較完整，但自動化和智能化水平依然很低。在部分發(fā)展水平較低的地區(qū)，先進(jìn)的智能化及自動化技術(shù)尚未落實(shí)開展，無法跟上經(jīng)濟(jì)發(fā)展地區(qū)的智能化標(biāo)準(zhǔn)，造成區(qū)域之間機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的嚴(yán)重失衡[3]。導(dǎo)致不均衡發(fā)展的原因在于落后地區(qū)難以承受更高的情報成本。但是如果要更深層地提高產(chǎn)品性能和提高加工制造效率，則只能采取自動化、智能化高效融合的手段，然后更徹底地開發(fā)機(jī)械生產(chǎn)制造和設(shè)計(jì)的自動化，以此來促進(jìn)企業(yè)進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3.4 弘揚(yáng)業(yè)內(nèi)良好的競爭理念

當(dāng)下，由于社會的發(fā)展，對機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造的自動化程度提出了更高的要求，這也刺激了國內(nèi)部分機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的綜合發(fā)展。在這種背景下，各機(jī)械工程公司之間的競爭也在加劇。在技術(shù)改造過程中，行業(yè)內(nèi)部要積極弘揚(yáng)正確的競爭理念，使企業(yè)之間保持良性的競爭關(guān)系，讓企業(yè)之間通過技術(shù)和人才正當(dāng)競爭，合理競爭，彼此以研發(fā)新的機(jī)械設(shè)備作為競爭的主要目的，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)整個行業(yè)機(jī)械設(shè)備的有效發(fā)展進(jìn)步。

3.5 堅(jiān)持貫徹綠色環(huán)?？沙掷m(xù)的發(fā)展理念

機(jī)械設(shè)計(jì)加工及其自動化過程中，要盡最大努力減少污染，最大限度地節(jié)約能源，充分挖掘生產(chǎn)設(shè)備的性能潛力，力爭達(dá)到最高的生產(chǎn)效率。另外，在制造產(chǎn)業(yè)最開始的選材環(huán)節(jié)一定要嚴(yán)格把關(guān)，不要過于追求更低的投資，而應(yīng)當(dāng)更加注重選材的環(huán)保和質(zhì)量，按照國家的相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，落實(shí)好環(huán)境保護(hù)的政策方針，提高企業(yè)職工的環(huán)保意識，走好企業(yè)的發(fā)展之路和國家的可持續(xù)發(fā)展的“大路”。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的發(fā)展趨勢

4.1 網(wǎng)絡(luò)化

“互聯(lián)網(wǎng)+”是新時代發(fā)展的主流趨勢，目前我國的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)滲透到社會生產(chǎn)生活的方方面面，機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造和自動化也不例外，但是目前機(jī)械設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化程度還并不是很高，只能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備，還沒有建立起整個廠區(qū)內(nèi)的機(jī)械設(shè)備全線聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，所以在今后的發(fā)展中，機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造及自動化的網(wǎng)絡(luò)化程度會不斷加深，互聯(lián)網(wǎng)在機(jī)械設(shè)備制造中的作用會越來越大。

4.2 機(jī)電一體化

機(jī)電一體化指的是將機(jī)械設(shè)備與微電子技術(shù)結(jié)合起來，利用計(jì)算機(jī)和微電子單元實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的高精度和高自動化的控制，從而提高機(jī)械設(shè)備的控制準(zhǔn)確性，提升機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)效率。機(jī)電一體化是未來機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造和自動化發(fā)展的主流趨勢，也是國家重點(diǎn)打造的行業(yè)發(fā)展方向，機(jī)電一體化需要更多的人才投入和研發(fā)成果，這也是當(dāng)前高校開設(shè)機(jī)電一體化專業(yè)的重要原因。

4.3 模塊化

模塊化指的是將機(jī)械設(shè)備按照其功能的不同，劃分為若干個模塊，并對每個模塊實(shí)施單獨(dú)的建設(shè)和管理，機(jī)械設(shè)備模塊化也是未來發(fā)展的重要方向。模塊化有兩個好處，第一，能夠減少設(shè)備型號不匹配的問題，通過模塊化，將每個單元模塊區(qū)分開來，每個單元模塊的適配率提高，就能夠有效降低因?yàn)椴煌瑥S商生產(chǎn)的設(shè)備零件不同而導(dǎo)致不適配的問題，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障，只需要更換對應(yīng)的單元模塊，而不需要對整個設(shè)備進(jìn)行大修或者替換。第二，提高設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量，模塊化管理更加精細(xì)，對每一個模塊單元進(jìn)行管理，所以監(jiān)控的內(nèi)容更加全面，管理更加細(xì)節(jié)，能夠保障設(shè)備的正常高效運(yùn)作。

5 結(jié)語

機(jī)械設(shè)計(jì)和制造自動化已成為我國機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的新方向，對于工業(yè)企業(yè)和設(shè)備制造企業(yè)具有重大的影響作用，為了進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)備自動化的建設(shè)，需要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)對高新技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動化和智能化，以滿足社會生產(chǎn)需要和時代發(fā)展的要求。