智能制造時代機械設(shè)計制造及其自動化技術(shù)研究

朱宏宇

（黑龍江工商學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150000）

在智能制造時代背景下，我國機械設(shè)計制造和自動化設(shè)計水平不斷提升，為機械設(shè)計制造、自動化行業(yè)在現(xiàn)代化社會下的深入發(fā)展創(chuàng)造了良好的環(huán)境。要想體現(xiàn)機械設(shè)計制造、自動化技術(shù)的作用，應(yīng)該從智能制造這一維度切入，剖析智能機械制造、機械設(shè)計制造、自動化技術(shù)的聯(lián)系，為機械設(shè)計制造、自動化技術(shù)協(xié)同發(fā)展提供助力。

1 智能機械設(shè)計和自動化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

智能機械設(shè)計與機械制造行業(yè)的發(fā)展對機械設(shè)計創(chuàng)新發(fā)展提供了良好條件。近幾年，在當(dāng)前社會發(fā)展中，機械制造行業(yè)在其中起到了關(guān)鍵性作用，展現(xiàn)出穩(wěn)定的發(fā)展地位。從全國工業(yè)快速發(fā)展角度來說，當(dāng)前，我國機械制造行業(yè)已經(jīng)發(fā)展到一定規(guī)模，獲得良好的發(fā)展成果。但是，也需要審視我國機械制造行業(yè)和西方發(fā)達(dá)國家之間有著一定的差距，在智能機械制造方面有待優(yōu)化［1］。

2 機械設(shè)計制造及其自動化技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 提升機械生產(chǎn)效率

在之前機械制造生產(chǎn)中，通常采用的是傳統(tǒng)機械設(shè)計制造生產(chǎn)方式，但是這種生產(chǎn)方式在實際應(yīng)用中需要投放大量的資源和物力，獲得的生產(chǎn)制造效果并不理想?，F(xiàn)階段，隨著智能制造時代的來臨，把智能制造模式應(yīng)用在機械設(shè)計制造生產(chǎn)，切實提升機械制造生產(chǎn)實力與機械制造生產(chǎn)質(zhì)量，并且還能幫助機械制造生產(chǎn)企業(yè)節(jié)約更多的成本。隨著自動化技術(shù)在當(dāng)前機械制造生產(chǎn)行業(yè)中普及與發(fā)展，有效保證了自動化技術(shù)在各個行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中的合理應(yīng)用，制定了相應(yīng)的使用標(biāo)準(zhǔn)，將機械化生產(chǎn)價值充分發(fā)揮，有效提高機械生產(chǎn)制造精度和效率，從根源上減少了人工生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題。通過使用機械制造生產(chǎn)技術(shù)，使產(chǎn)品質(zhì)量高度統(tǒng)一，滿足生產(chǎn)要求，有利于促進(jìn)工業(yè)化發(fā)展。

2.2 確保機械生產(chǎn)安全性

在傳統(tǒng)機械生產(chǎn)中，需要投放大量的人力與物力，但是在實際生產(chǎn)中，人員安全問題是較難控制的因素，可能會產(chǎn)生各種安全事故，生產(chǎn)一線的工作人員生命與財產(chǎn)安全將會受到威脅。而在智能化制造模式下，把生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的安全風(fēng)險因素控制在合理范疇內(nèi)，有效減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)中各種安全問題的出現(xiàn)，有效保證了人員生命和財產(chǎn)安全［2］。并且，在自動化生產(chǎn)模式中，提前設(shè)定了對應(yīng)的生產(chǎn)流程，從根源上防止人為操作失誤問題的發(fā)生。

2.3 解放人力資源

隨著機械化模式在人們生活中的普及和應(yīng)用，人們普遍使用更加便利和高效的生產(chǎn)方式，在部分領(lǐng)域中，通過采用機械制造生產(chǎn)及自動化技術(shù)，有效解放人力。在制造行業(yè)中，智能機器人的出現(xiàn)取代了傳統(tǒng)人工作業(yè)方式，在這種環(huán)境下，可以把更多的勞動力從比較重復(fù)的工作中抽離出來；同時，有效減少人工失誤問題的發(fā)生，保證生產(chǎn)質(zhì)量和效率。與此同時，減少生產(chǎn)制造過程的危險性，通過施工機械自動化技術(shù)取代一些高風(fēng)險作業(yè)，尤其是高空作業(yè)、探險作業(yè)等。

3 智能機械制造的主要特點

3.1 安全性

智能機械制造生產(chǎn)過程實操難度較大，而且面臨非常嚴(yán)格的技術(shù)性要求，生產(chǎn)周期長，在機械制造設(shè)計過程中，可能會伴隨一些細(xì)節(jié)問題，容易面臨風(fēng)險。以往總結(jié)的機械制造生產(chǎn)模式主要通過人工監(jiān)控協(xié)助智能化機械制造，但實際上，人工并不能保證實時動態(tài)監(jiān)控效果，監(jiān)控質(zhì)量、制造生產(chǎn)關(guān)系非常緊密，若工作人員綜合素養(yǎng)無法保證，必然會產(chǎn)生制造風(fēng)險。此外，在智能機械制造生產(chǎn)中，也會伴隨安全事故，還有可能會威脅到機械制造生產(chǎn)人員人身安全。智能機械制造環(huán)中的機械設(shè)計制造利用智能化機械設(shè)備實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)督與遠(yuǎn)程操控；同時，也可以通過數(shù)據(jù)傳遞對機械制造生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督和管理，有效保證機械制造生產(chǎn)過程安全，減少安全事故的發(fā)生［3］。

3.2 節(jié)能性

智能機械制造實踐中逐漸形成的機械制造設(shè)計流程利用自動化技術(shù)可以完成各項操作，自動化技術(shù)按照代碼要求，自動運行相關(guān)設(shè)備，控制制造全過程。在機械制造生產(chǎn)期間，器件難免會發(fā)生一些摩擦，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)一定磨損和經(jīng)濟損失。在此情況下，利用智能機械制造技術(shù)，可以使所有器件在軌道中規(guī)范運行，以免安器件發(fā)生摩擦，從而達(dá)到節(jié)約資源的效果。

3.3 便捷性

便捷性指的是在智能機械制造環(huán)境下，機械制造生產(chǎn)流程展現(xiàn)出便捷性，以內(nèi)智能機械制造，把人為控制升級為自動化控制，工作人員操作智能機械制造設(shè)備，所有工作流程都可以在機械設(shè)備的作用下進(jìn)行操作，無需安排專業(yè)人員專門進(jìn)行監(jiān)管，使得機械制造生產(chǎn)更加快捷。

4 智能制造時代下促進(jìn)機械設(shè)計制造及自動化技術(shù)發(fā)展的相關(guān)對策

4.1 對機械制造及其自動化有深入認(rèn)識

在機械自動化產(chǎn)生初始階段，出現(xiàn)了一種思想，也就是其能夠有效解放勞動力，讓勞動力能力不斷下降。筆者認(rèn)為，機械自動化發(fā)展只是簡單地將勞動力從重復(fù)的工作中抽離出來，表現(xiàn)上好像造成大部分失業(yè)，但是，從長遠(yuǎn)發(fā)展角度來說，有利于促進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)建設(shè)與發(fā)展。例如，機械制造行業(yè)監(jiān)控、信息采集等這些工作需要由專人完成，在這種情況下，將會產(chǎn)生一些新興崗位，給更多的人提供了就業(yè)機會。雖然在一定程度上解放了雙手，但是并不代表會讓人體的機能退化，在人的大腦高速運轉(zhuǎn)下，促進(jìn)科技創(chuàng)新發(fā)展［4］，只有給予機械制造及其自動化有新的認(rèn)識，才能將機械制造及其自動化價值充分發(fā)揮，有利于促進(jìn)我國制造行業(yè)的更好發(fā)展。

4.2 以節(jié)能為重點節(jié)約生產(chǎn)制造成本

如今機械設(shè)備制造行業(yè)的產(chǎn)品類型增多，而且制造流程也更加的復(fù)雜，因此，生產(chǎn)制造過程中會導(dǎo)致大量資源和材料耗損。機械制造行業(yè)智能化發(fā)展的當(dāng)下，機械制造行業(yè)產(chǎn)品、生產(chǎn)流程面臨的要求更加嚴(yán)格。國家有關(guān)部門在環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展方面給予高度重視，而機械制造是消耗能源比較高的產(chǎn)業(yè)，為了實現(xiàn)機械制造行業(yè)的更好發(fā)展，在國家政策引導(dǎo)下，積極迎合發(fā)展戰(zhàn)略，響應(yīng)智能制造的號召，在生產(chǎn)中，減少能源投放、資源耗損，以此提高資源使用率。部分機械制造產(chǎn)品以批量生產(chǎn)為主，而且生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要投放非常多的原材料，企業(yè)應(yīng)該針對所有投放的原材料采取分類管理方法，了解可以二次使用的材料，針對這些可回收利用材料，應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，防止資源的惡意消耗。并且，材料使用需要進(jìn)行優(yōu)化，按照制造產(chǎn)品類型、具體要求，挑選相應(yīng)的可回收材料，這樣不但能夠?qū)崿F(xiàn)材料的二次利用，結(jié)合采購生產(chǎn)成本，同時，也能降低污染物的排放，在某種程度上達(dá)到了環(huán)境保護(hù)的效果好。

另外，加強污水處理。機械設(shè)計生產(chǎn)必然產(chǎn)生大量污染物，基于傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的部分企業(yè)并未認(rèn)識到環(huán)境保護(hù)的重要性，還是采用直接排放污染物的方式，這種模式將會造成水源、土壤、空氣等污染，特別是重金屬污染，將會給人們身體健康造成威脅。對于這種狀況，機械設(shè)計制造為了達(dá)到智能制造要求，機械設(shè)計、制造生產(chǎn)在自動化技術(shù)的作用下，機械設(shè)計制造應(yīng)加強污染物處理。例如，在機械制造中，盡可能采用自動化技術(shù)將污染物進(jìn)行處理，對于可以回收利用的材料融入循環(huán)系統(tǒng)中，達(dá)到二次利用的效果。很多不能再次回收利用材料，建議應(yīng)用清潔處理方式。對于污水和廢棄物的排放，需要檢測污染成分，再選擇合適的處理方法。處理期間，按照國家要求，在指定地點排放，合理排放。常規(guī)污水、污染物一般可由智能化制造系統(tǒng)自動化檢測、處理，相關(guān)工作人員無需參與；特殊的污染及污染物也會由系統(tǒng)將會自動發(fā)出預(yù)警信息，通知相關(guān)人員著手檢測污水及污染物實際成分，通過清潔方法予以處理，符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。特殊污水及其污染物指定了處理方案后，需要轉(zhuǎn)變?yōu)榇a，上傳智能化系統(tǒng)，由系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫處理。

機械制造行業(yè)在智能制造環(huán)境下，制造流程日漸自動化，需要將重點集中在清潔生產(chǎn)，最大限度地減少機械制造產(chǎn)品耗損的能源。在選擇清潔能源過程中，需要結(jié)合智能制造發(fā)展要求，機械設(shè)計行業(yè)可以積極引進(jìn)各種自動化技術(shù)，加強行業(yè)之間信息交流，提高生產(chǎn)實力，達(dá)到清潔生產(chǎn)目標(biāo)。此外，改進(jìn)制造生產(chǎn)流程非常必要［5］。部分機械制造產(chǎn)品在制造流程不斷優(yōu)化與改進(jìn)的情況下，所排放的污染物數(shù)量隨之增多，在智能化制造環(huán)境下，機械設(shè)計制造和自動化技術(shù)也更加完善，生產(chǎn)制造水平不斷提高。一些制造流程沒有做到有效縮減，因此，在智能化制造環(huán)境下，應(yīng)該以技術(shù)創(chuàng)新為重點，深入剖析機械制造與自動化技術(shù)，立足于技術(shù)維度達(dá)到清潔生產(chǎn)目的。為了完成清潔生產(chǎn)目標(biāo)，需要優(yōu)化機械設(shè)計流程，由專業(yè)人員負(fù)責(zé)制訂機械制造方案，嚴(yán)格把控機械設(shè)計方案的具體內(nèi)容，在確保機械設(shè)計質(zhì)量基礎(chǔ)上達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的。

4.3 結(jié)合時代發(fā)展，創(chuàng)新機械設(shè)計形式

在智能制造發(fā)展環(huán)境下，數(shù)字化機械設(shè)計形式發(fā)生一定變化，給機械設(shè)計制造行業(yè)的更好發(fā)展提供了有利條件。

第一，通過數(shù)字化機械生產(chǎn)，促進(jìn)信息傳遞與共享。機械設(shè)計制造流程相對比較復(fù)雜，大部分機械設(shè)計制造產(chǎn)品都會出現(xiàn)跨部門生產(chǎn)現(xiàn)象，如包含材料、生產(chǎn)、管理等諸多部門。傳統(tǒng)模式多采用人力生產(chǎn)，所以信息要在部門之間通過人為傳遞方式共享。該共享方法也可以推動機械制造生產(chǎn)，但人為溝通效率比較低，從而影響機械生產(chǎn)效率。在信息溝通中，一些部門對接人對信息二次加工處理，在某種程度上無法保證信息的真實性和有效性，容易造成信息失真，給機械設(shè)計制造帶來一定影響。隨著數(shù)字化機械設(shè)計模式的出現(xiàn)，在該技術(shù)作用下，有利于信息傳遞與共享。在機械設(shè)計制造環(huán)節(jié)中，自動化技術(shù)能夠?qū)⑸a(chǎn)中各種問題進(jìn)行采集，把信息轉(zhuǎn)變成擁有的數(shù)據(jù)，傳遞到平臺以免人員二次加工信息，提高了信息真實性，信息上傳到平臺之后，工作人員登錄平臺便可以得到信息。此方法一方面可以縮短信息傳遞時間，另一方面發(fā)揮自動化技術(shù)優(yōu)勢，準(zhǔn)確識別信息?，F(xiàn)階段，在智能時代下，機械設(shè)計制造、自動化技術(shù)的應(yīng)用非常成熟，但依然有部分?jǐn)?shù)據(jù)不能采用自動化技術(shù)進(jìn)行捕捉，為此還需要相關(guān)人員通過手動方式處理，詳細(xì)備注。

第二，數(shù)字化機械設(shè)計新增了信息整理、歸納的功能。機械設(shè)計制造產(chǎn)品生產(chǎn)流程比較多，將會產(chǎn)生各種數(shù)據(jù)信息。在傳統(tǒng)工作模式下，都是通過人為的方式處理生產(chǎn)制造流程，處理效率不高，同時也會受到人為因素影響，因此，在記錄中將會產(chǎn)生各種問題，無法保證數(shù)據(jù)信息的真實性與完整性，將會給后續(xù)生產(chǎn)工作開展帶來影響。隨著數(shù)字化機械設(shè)計模式的出現(xiàn)，通過該技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)信息的采集與整理，并且相關(guān)人員能夠在智能化系統(tǒng)中錄入相關(guān)信息，系統(tǒng)自動化采集、整理數(shù)據(jù)，并且向指定部門傳輸?？梢?，智能制造時代數(shù)字化機械設(shè)計的應(yīng)用切實提高了信息處理效率，起到信息有效交流的作用。

4.4 合理使用電子化圖紙技術(shù)

圖紙作為產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)的根本，可以給后續(xù)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供指導(dǎo)作用。傳統(tǒng)模式主要采用紙質(zhì)版，在機械設(shè)計制造產(chǎn)品需求量顯著增加的當(dāng)下，出現(xiàn)了越來越多元化的定制產(chǎn)品，若依然選用紙質(zhì)版設(shè)計圖紙，必然會降低效率，也會伴隨一些弊端，如紙質(zhì)版圖紙在攜帶方面并不便利。一些機械制造產(chǎn)品涉及的設(shè)計圖紙比較多，因此，相關(guān)人員在整理和攜帶方面將會十分不便，并且也會面臨紙質(zhì)設(shè)計圖紙被損壞、污染等問題，加之部分機械設(shè)計制造環(huán)境質(zhì)量不高，攜帶紙質(zhì)版設(shè)計圖紙也會面臨一些不便。此外，修改環(huán)節(jié)也存在一定的難度，市場定制化產(chǎn)品規(guī)模較大，當(dāng)用戶需求出現(xiàn)改變之后，設(shè)計人員需要及時修改圖紙，然而紙質(zhì)版圖紙被修改的可能性高，而且圖紙面積大，不能做到隨時修改。在智能制造背景下，需要利用電子化圖紙進(jìn)行設(shè)計。

第一，電子化圖紙設(shè)計的效率比較高。大量智能化設(shè)計軟件產(chǎn)生的軟件知識伴隨一些設(shè)計模板，因此，讓產(chǎn)品設(shè)計效率更加高效。并且，通過智能設(shè)計軟件繪制圖紙，還可以保證精準(zhǔn)性，規(guī)避外界因素的干擾修改設(shè)計圖紙。

第二，電子化圖紙攜帶的便捷性比較高。智能手機、電腦在辦公中廣泛應(yīng)用，智能化制造時代下也可以進(jìn)行設(shè)計工作，用戶提出新的要求下，設(shè)計人員可以利用手機或者電腦對圖紙進(jìn)行修改，并且把修改后的設(shè)計圖可以直接傳遞給用戶，用戶結(jié)合設(shè)計圖內(nèi)容提出自己的想法和意見［6］。電子化圖紙存檔之后依然可以保存，確保檔案安全性。電子化圖紙只需虛擬空間保存，并且隨著智能化制造時代的來臨，大部分機械制造企業(yè)都開發(fā)了自己的網(wǎng)絡(luò)平臺與網(wǎng)站，因此安全方面更強，可以通過智能化方式來保證電子化圖紙的安全。

5 結(jié)語

總而言之，隨著時代的快速發(fā)展，我國市場經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提高，在帶動各個行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的同時，也加劇了行業(yè)之間的競爭。所以，對于企業(yè)來說，在機械生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)上更加嚴(yán)格。從機械設(shè)計制造及其自動化技術(shù)發(fā)展角度來講，隨著我國正式進(jìn)入智能制造發(fā)展背景下，制造企業(yè)中負(fù)責(zé)生產(chǎn)工作的相關(guān)人員已經(jīng)結(jié)合時代發(fā)展要求，對機械制造及其自動化技術(shù)有一定的認(rèn)識，并且通過不斷學(xué)習(xí)，提高自身機械制造及其自動化技術(shù)水平，有利于促進(jìn)機械制造及其自動化技術(shù)的更好發(fā)展，讓其更好地滿足智能制造發(fā)展要求。