林 斌

（浙江躍嶺股份有限公司，浙江溫嶺 317500）

自動化技術(shù)緊密聯(lián)系著控制論、信息論、計算機技術(shù)等，目前在工業(yè)生產(chǎn)中得到十分廣泛的應(yīng)用?；谧詣踊夹g(shù)的支持，高危險、高頻率的人力行為可以被自動設(shè)備所取代，在提升生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，保證生產(chǎn)安全。隨著自動化技術(shù)的日益成熟，對機械設(shè)計制造領(lǐng)域也產(chǎn)生了深遠的影響。通過在機械設(shè)計制造中引入信息化技術(shù)，可顯著降低機械設(shè)計制造成本，提高機械設(shè)計制造效率，進而推動機械設(shè)計制造業(yè)的整體發(fā)展。

1 機械設(shè)計制造中自動化技術(shù)的應(yīng)用價值

1.1 機械自動化概述

機械自動化指的是提前設(shè)置相應(yīng)的程序或指令，讓機械依據(jù)程序、指令等自動作業(yè)。通過應(yīng)用機械自動化技術(shù)，企業(yè)的人工生產(chǎn)成本得到縮減，生產(chǎn)效率與操作精密度得到提升。西方發(fā)達國家在機械自動化發(fā)展方面起步較早，具有相對較高的自動化技術(shù)水平。我國雖然研發(fā)時間較晚，但目前已經(jīng)取得十分顯著的成果，與國外發(fā)達國家之間的差距不斷縮短。機械自動化將諸多學(xué)科與技術(shù)融合起來，具有綜合性、系統(tǒng)性特點。通常情況下，可從這些方面劃分機械自動化的組成：

（1）傳感系統(tǒng)。此部分的主要功能是接收信號，屬于基礎(chǔ)系統(tǒng)。

（2）操作系統(tǒng)。此部分是對傳感系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)信息進行分析，設(shè)定相應(yīng)的操作程序。

（3）處理系統(tǒng)。此部分是對數(shù)據(jù)信息進行處理，向下一個系統(tǒng)發(fā)布指令程序。

（4）傳輸系統(tǒng)。此部分負責(zé)二次傳輸信息，保證能夠?qū)⒖煽康男畔鬟f給下一系統(tǒng)。

（5）指令系統(tǒng)。此部分負責(zé)發(fā)布指令，為系統(tǒng)操作活動的實施提供依據(jù)[1]。

1.2 應(yīng)用價值

自動化技術(shù)在很大程度上推動了機械設(shè)計制造業(yè)的發(fā)展，通常情況下，可從這些方面分析自動化技術(shù)的應(yīng)用價值。

（1）機械設(shè)計水平提高。過去主要依據(jù)設(shè)計圖紙開展機械制造活動，繪圖師負責(zé)設(shè)計機械圖紙。由于缺乏相應(yīng)的技術(shù)支持，難免會出現(xiàn)計算錯誤等問題，嚴(yán)重影響到機械設(shè)計質(zhì)量。而通過在機械設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用自動化技術(shù)，可利用現(xiàn)代智能系統(tǒng)驗證相關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)與方案，且依托軟件系統(tǒng)高精度地控制機械，促使設(shè)計水平、生產(chǎn)效率等得到提高。

（2）機械設(shè)計制造成本降低。現(xiàn)階段，大部分機械設(shè)計制造企業(yè)已經(jīng)將全自動生產(chǎn)線建設(shè)起來，傳統(tǒng)人工生產(chǎn)被自動化流水線所代替，這樣可以縮減車間生產(chǎn)崗位數(shù)量，大幅降低企業(yè)人力資源方面的支出。同時，利用自動化生產(chǎn)線開展制造活動，可對復(fù)雜的生產(chǎn)過程進行簡化處理，再借助于大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)高效、精確地計算機械設(shè)備生產(chǎn)所需要的原材料，可更加合理地調(diào)配使用原材料，減少原材料浪費問題，促使機械生產(chǎn)成本減低[2]。

（3）機械生產(chǎn)事故隱患得到規(guī)避。機械制造過程中的安全風(fēng)險較多，如人員不規(guī)范操作、設(shè)備運行故障等。而通過應(yīng)用自動化技術(shù)，可全面動態(tài)監(jiān)管機械制造過程，可視化管理得到實現(xiàn)。如果有設(shè)備故障、人員操作不規(guī)范等情況出現(xiàn)，能夠自動發(fā)出預(yù)警信息，有效降低安全事故的發(fā)生概率。同時，部分生產(chǎn)崗位的安全風(fēng)險較大，可依托自動化技術(shù)實現(xiàn)自動生產(chǎn)。

2 機械設(shè)計制造中自動化技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容

2.1 集成化應(yīng)用

集成化是自動化技術(shù)的重要應(yīng)用優(yōu)勢，其能夠?qū)⒔y(tǒng)一的技術(shù)指導(dǎo)提供出來，在設(shè)計制造、經(jīng)營管理等活動中全面貫徹以人為本的原則，通過簡化機械設(shè)計制造的流程與機構(gòu)，促使企業(yè)生產(chǎn)及經(jīng)營效率得到大幅提升。通常情況下，可從這些方面進行分析：①利用自動化技術(shù)建設(shè)信息系統(tǒng)，能夠動態(tài)控制機械設(shè)計制造全過程，促使各部門、各工序之間的信息交互得到順利實現(xiàn)。信息系統(tǒng)能夠?qū)Ω鞑块T、各環(huán)節(jié)需求的信息數(shù)據(jù)等進行集成，如設(shè)計數(shù)據(jù)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等。依據(jù)實際生產(chǎn)需求和系統(tǒng)存儲的數(shù)據(jù)信息，高效調(diào)配技術(shù)人員、生產(chǎn)人員等，切實提升設(shè)計制造效率[3]。例如，依托集成信息系統(tǒng)，研發(fā)人員和設(shè)計人員能夠?qū)Ξa(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝優(yōu)化等方面的問題進行在線高效處理，有助于提升工作效率。②通過應(yīng)用自動化技術(shù)，全過程的自動化管理調(diào)度可以得到實現(xiàn)。自動化技術(shù)在機械生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用關(guān)鍵點為計劃設(shè)計、調(diào)控與優(yōu)化，需依托信息系統(tǒng)對生產(chǎn)管理及其他相關(guān)工作進行合理調(diào)度，通過優(yōu)化與調(diào)整全過程調(diào)度計劃，向生產(chǎn)方案中嵌入自動化技術(shù)，促使機械生產(chǎn)管理水平得到提升。

2.2 數(shù)字化應(yīng)用

數(shù)字化應(yīng)用指的是依托自動化技術(shù)實現(xiàn)機械設(shè)計制造過程的機械生產(chǎn)設(shè)備控制數(shù)字化，以及操作程序設(shè)定數(shù)字化，完全脫離傳統(tǒng)人工操作，促使機械加工制造的生產(chǎn)誤差得到最大限度地減少，改善機械設(shè)備的運行狀態(tài)。同時，借助于計算機技術(shù)操作控制機械制造，依據(jù)生產(chǎn)狀態(tài)與環(huán)境條件將相關(guān)程序指令及時發(fā)送給前端設(shè)備，可避免機械生產(chǎn)效率受到不良因素的影響。一般來講，可從這些方面分析數(shù)字化機械加工的操作要點。

（1）全面分析機械生產(chǎn)指導(dǎo)流程，依據(jù)各環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)需求制定相應(yīng)的控制指令，以便精準(zhǔn)、高效地生產(chǎn)復(fù)雜機械零部件，促使機械生產(chǎn)制造控制效率得到提升。

（2）當(dāng)一個周期的生產(chǎn)制造任務(wù)完成后，數(shù)控程序會重新回到周期原點，這樣下一周期的生產(chǎn)工作能夠自動重復(fù)進行，避免產(chǎn)生額外的工作量。

（3）基于自動化技術(shù)的支持，機械生產(chǎn)設(shè)備能夠依據(jù)前期設(shè)計模型自動生產(chǎn)相關(guān)的元件部件，不但工作效率得到提升，作業(yè)人員的勞動壓力也顯著減輕[4]。

2.3 虛擬化應(yīng)用

虛擬化應(yīng)用指的是依托自動化技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等將前期設(shè)計、中期制造、后期檢驗等環(huán)節(jié)的虛擬數(shù)據(jù)模型建立起來，虛擬化管理機械設(shè)計制造過程。虛擬化應(yīng)用的實現(xiàn)，能夠打破現(xiàn)實不良條件的制約，有助于提升機械設(shè)計制造管理水平。在具體實踐中，可利用大數(shù)據(jù)信息模型對機械小零件、小部件等進行模擬，且于虛擬化條件下全面評估局部機械設(shè)計制造狀況，促使自動化技術(shù)的應(yīng)用效果得到保證。同時，將自動化技術(shù)深入應(yīng)用于機械設(shè)計、制造以及操作等各個環(huán)節(jié)，對設(shè)計制造結(jié)構(gòu)進行分析與評估，集成管理相關(guān)的信息數(shù)據(jù)。最后模擬分析經(jīng)過改造與調(diào)整的機械制造結(jié)構(gòu)，促使機械零部件設(shè)計制造的直觀性得到提升[5]。近年來，隨著自動化等先進技術(shù)的快速發(fā)展，操作人員與虛擬環(huán)境之間的實時交互已經(jīng)實現(xiàn)，基于傳感器的支持，能夠?qū)⑷抡娴纳a(chǎn)環(huán)境創(chuàng)造出來，有助于控制企業(yè)機械生產(chǎn)成本，提升企業(yè)生產(chǎn)制造效率。

2.4 智能化應(yīng)用

近年來，在機械設(shè)計制造領(lǐng)域開始融合應(yīng)用自動化技術(shù)與人工智能等先進技術(shù)，大幅提升了機械設(shè)計制造效率和質(zhì)量。智能機械制造目前已成為研究和發(fā)展的重點，通過交叉應(yīng)用計算機、自動化、人工智能等一系列先進技術(shù)，可持續(xù)優(yōu)化智能化機械加工制造系統(tǒng)，將控制對象不必要的程序去除掉，避免機械加工制造受到意外因素的不利影響，促使提質(zhì)增效的目標(biāo)得到順利實現(xiàn)。以汽車生產(chǎn)為例，企業(yè)可依托人工智能技術(shù)將專家思維錄入到機械生產(chǎn)過程中，借助于智能芯片系統(tǒng)對機械制造過程進行控制，促使制造質(zhì)量得到保證。同時，基于自動化智能化技術(shù)的支持，智能感應(yīng)、智能分析也可順利實現(xiàn)，進而高效、全面地監(jiān)測機械制造過程，依據(jù)實際生產(chǎn)環(huán)境條件對生產(chǎn)參數(shù)進行動態(tài)調(diào)整[6]。

2.5 柔性化應(yīng)用

柔性化應(yīng)用指的是依據(jù)機械設(shè)計方案、生產(chǎn)技術(shù)等統(tǒng)籌管理機械生產(chǎn)制造的原材料儲存運輸系統(tǒng)、各類設(shè)備等，以便促使不同生產(chǎn)方案的實際需求得到滿足。柔性化自動化生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)是成組技術(shù)，其可結(jié)合實際生產(chǎn)需求分組處理加工對象?；诔山M技術(shù)的支持，柔性化系統(tǒng)能夠高效調(diào)用各類加工材料，排列運輸盒。通常情況，柔性信息系統(tǒng)具有倒三角形的信息控制結(jié)構(gòu)，依托計算機設(shè)備高效處理、調(diào)用相關(guān)信息，動態(tài)監(jiān)測機械制造過程，且依據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息對后續(xù)的生產(chǎn)計劃進行及時調(diào)整。此外，柔性自動化存儲系統(tǒng)能夠拓展安置與運輸粗加工零部件、生產(chǎn)制造設(shè)備、生產(chǎn)線廢料等，利用工業(yè)機器人快速搬運上述材料，促使材料運輸調(diào)配的自動化得到實現(xiàn)。

3 機械設(shè)計制造自動化的發(fā)展建議

3.1 重視機械設(shè)備的引進和管理

為將自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域的應(yīng)用價值充分體現(xiàn)出來，需結(jié)合機械自動化設(shè)計制造需求，積極引進相應(yīng)的機械設(shè)備，做好機械設(shè)備的管理工作，為機械設(shè)計制造自動化的順利推進提供支持。其中，資金是順利引進機械設(shè)備的基礎(chǔ)。因此，機械設(shè)計制造企業(yè)要充分認(rèn)識到自動化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，結(jié)合自身實際生產(chǎn)情況和發(fā)展需求，加大資金投入力度，對機械設(shè)備采購計劃科學(xué)制定，以便有序、完善地配置相關(guān)設(shè)備。當(dāng)完成機械設(shè)備采購活動后，企業(yè)要規(guī)范安裝相應(yīng)機械設(shè)備，對機械設(shè)備運行配套設(shè)施進行完善，以便順利實施機械自動化設(shè)計制造工作。

3.2 加強專業(yè)人才的培養(yǎng)

現(xiàn)階段，專業(yè)人才短缺是制約機械設(shè)計制造自動化發(fā)展的重要因素。因此，為推動我國機械設(shè)計制造業(yè)的整體發(fā)展，拓展自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域的應(yīng)用深度與廣度，需切實加強專業(yè)人才培養(yǎng)工作，從人才角度促進自動化技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。在具體實踐中，可從這些方面著手。

（1）積極聯(lián)合地方高校，依據(jù)機械設(shè)計制造自動化發(fā)展對專業(yè)人才的需求，聯(lián)合制定人才培養(yǎng)方案，將高校的師資資源、教學(xué)資源等充分利用起來，培養(yǎng)出符合機械設(shè)計制造自動化發(fā)展需求的高素質(zhì)、高技能人才。

（2）積極聯(lián)合科研機構(gòu)，對科研結(jié)構(gòu)的人才培養(yǎng)經(jīng)驗等進行學(xué)習(xí)和借鑒，及時更新和調(diào)整人才培養(yǎng)計劃。在專業(yè)人才培養(yǎng)過程中，可將科研機構(gòu)優(yōu)秀研發(fā)人員邀請過來，對自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域的應(yīng)用要點、發(fā)展方向等進行詳細講解，逐步提升人員的能力水平。此外，要進一步健全獎勵機制，引導(dǎo)其他社會企業(yè)等相關(guān)主體共同參與到人才培養(yǎng)中，促使機械自動化設(shè)計制造的研發(fā)、操作隊伍不斷壯大。

3.3 堅持綠色發(fā)展理念

機械產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，雖然帶動了國民經(jīng)濟的整體進步，但也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染與能源消耗問題。近年來，國家高度重視生態(tài)文明建設(shè)工作，深入落實產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級方案，要求進一步降低機械設(shè)計制造過程的環(huán)境污染與能源消耗。因此，在機械設(shè)計制造自動化發(fā)展過程中，要深入貫徹綠色發(fā)展理念，不斷提升節(jié)能環(huán)保水平。在自動化技術(shù)發(fā)展過程中，需著重研究如何減少材料消耗、控制生產(chǎn)污染等。通過融合自動化技術(shù)與環(huán)保理念，促使機械設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展得到實現(xiàn)。

3.4 深入研發(fā)核心技術(shù)

與西方發(fā)達國家相比，我國在機械設(shè)計制造自動化方面還面臨著核心技術(shù)支撐不足等問題，對機械設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)的長遠發(fā)展造成了不利影響。面對這種情況，要進一步加大核心技術(shù)研發(fā)力度，提高機械設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)的綜合競爭力。在具體實踐中，要完善資源保障機制，投入充足的人力、財力以及物力等資源，為核心技術(shù)的研發(fā)提供支持，還要專門設(shè)立激勵引導(dǎo)政策，鼓勵相關(guān)企業(yè)、人員等深入?yún)⑴c進來。

4 結(jié)語

自動化技術(shù)在提升生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本等方面具有較大的優(yōu)勢，可顯著推動機械設(shè)計制造業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)階段，自動化技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域已得到深度應(yīng)用，但在發(fā)展過程中也出現(xiàn)了諸多的問題。因此，要進一步深化對自動化技術(shù)的研究，不斷拓展自動化技術(shù)的應(yīng)用廣度，促使我國機械設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)的核心競爭力得到提升。