張玉龍

機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化都是世界工業(yè)革命成功的重要象征，同時(shí)也是工業(yè)領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新的方向。在現(xiàn)階段的科技發(fā)展中，企業(yè)運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)最大化，從企業(yè)發(fā)展而言，要保證該技術(shù)的科學(xué)、持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展，應(yīng)立足我國機(jī)械領(lǐng)域的實(shí)際發(fā)展情況，基于企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)與技術(shù)應(yīng)用程度，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新與優(yōu)化，以謀求高質(zhì)量發(fā)展路徑，在此趨勢下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)的效率與質(zhì)量定會(huì)不斷提升。

一、機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造概述

機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造涵蓋了力學(xué)、機(jī)械工程、機(jī)械設(shè)計(jì)等學(xué)科領(lǐng)域，是一種創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)，在滿足傳統(tǒng)生產(chǎn)需求的同時(shí)，又融合了新時(shí)代的生產(chǎn)要求，以尖端的現(xiàn)代設(shè)備操作工藝為核心，在實(shí)現(xiàn)自身功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的功能，使工作效率達(dá)到更高的水平[1]。基于技術(shù)發(fā)展層面，現(xiàn)場總線控制就是早期發(fā)明出來的新興工業(yè)方式，它可以把最初面向系統(tǒng)的控制模式轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的管理模式。

現(xiàn)階段，現(xiàn)場總線控制體統(tǒng)是自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中最為常見的應(yīng)用技術(shù)，除此之外，還有諸多高效率的自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域中被廣泛使用，為我國的工業(yè)可持續(xù)發(fā)展?jié)仓?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的宏觀背景下，工業(yè)發(fā)展環(huán)境也得到了創(chuàng)新提升，自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用也是大勢所趨?？偠灾?，僅靠普通的工人機(jī)器制造是無法適應(yīng)新時(shí)代市場的制造要求。將自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用于制造的各個(gè)環(huán)節(jié)中會(huì)使整個(gè)制造系統(tǒng)顯得更為的智能與合理，這樣不但能提高生產(chǎn)方的制造質(zhì)量，提高其核心競爭力，從長遠(yuǎn)的方面更能提高機(jī)械行業(yè)的總體水平，增強(qiáng)制造業(yè)的實(shí)力。

二、自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用優(yōu)勢

（一）機(jī)械設(shè)計(jì)制造效率更高

在新時(shí)代發(fā)展背景下，自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械行業(yè)中的多維應(yīng)用，能有效規(guī)避傳統(tǒng)生產(chǎn)的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮其效率優(yōu)勢[2]。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可有效代替人力工作，可借助自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行一體化工作。由于設(shè)備在應(yīng)用中受到的外界干擾因素較小，通常維持在一個(gè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)，因此也不會(huì)出現(xiàn)操作疲憊、效率低下的問題，有效保證了自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效率。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中，自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)不間斷工作，且每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都具有極高的銜接度，且節(jié)省時(shí)間。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用，以定量、定產(chǎn)的目的實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；?、一體化的高效率生產(chǎn)。

（二）機(jī)械設(shè)計(jì)制造節(jié)約成本

在實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，生產(chǎn)成本與管理效果直接關(guān)系著效益情況，而自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用可以有效節(jié)省生產(chǎn)成本，從而促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)可使各生產(chǎn)企業(yè)能夠在實(shí)現(xiàn)既有設(shè)計(jì)生產(chǎn)目標(biāo)的前提下，減少設(shè)計(jì)人員的聘用，進(jìn)而耗費(fèi)更少的物力和財(cái)力[3]。在機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，能夠通過設(shè)定參數(shù)來實(shí)現(xiàn)某種機(jī)械設(shè)計(jì)需求，而這個(gè)過程中采用了自動(dòng)化技術(shù)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種生產(chǎn)制造技術(shù)協(xié)同應(yīng)用的局面，進(jìn)而有效提高生產(chǎn)效率，在最短時(shí)間內(nèi)確定最優(yōu)化的機(jī)械設(shè)計(jì)方案。在產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，可以基于自動(dòng)化技術(shù)將整個(gè)產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)加以優(yōu)化，減少不必要成本的消耗，著力提高工作效率，最大化保障企業(yè)生產(chǎn)與制造的經(jīng)濟(jì)效益。

（三）機(jī)械設(shè)計(jì)制造質(zhì)量提升

質(zhì)量的保障是機(jī)械生產(chǎn)的核心內(nèi)容，當(dāng)精密化、高速化成為機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展趨勢時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢更為顯著?？蓪⒃O(shè)計(jì)參數(shù)輸入自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中，使其按照既定的參數(shù)要求實(shí)施生產(chǎn)，規(guī)避人為因素干擾，工作人員只需要注意生產(chǎn)中的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備即可；自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備會(huì)自行按照行業(yè)規(guī)定實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，極大程度提高了機(jī)械設(shè)計(jì)制造質(zhì)量，

（四）機(jī)械設(shè)計(jì)制造物料使用

物料的高效利用是機(jī)械領(lǐng)域各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重中之重。物料的消耗量與機(jī)械生產(chǎn)制造的需求息息相關(guān)。但在傳統(tǒng)生產(chǎn)中，物料浪費(fèi)也是極為常見的現(xiàn)象之一。如果對(duì)該部分浪費(fèi)的物料進(jìn)行回收利用，在一定程度上則能提高生產(chǎn)資源利用率，達(dá)到最大化的生產(chǎn)效益，使企業(yè)生產(chǎn)增收。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，要充分發(fā)揮自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，根據(jù)各個(gè)環(huán)節(jié)物料應(yīng)用的特性、數(shù)量統(tǒng)籌資源，基于機(jī)械生產(chǎn)的用料需求，將廢料進(jìn)行回收利用，與實(shí)際生產(chǎn)需求相互契合，并在自動(dòng)化技術(shù)的輔助下，實(shí)現(xiàn)廢料的精準(zhǔn)再加工，達(dá)到物料的生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。

三、自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域的應(yīng)用方向

在科學(xué)技術(shù)縱橫發(fā)展的今天，諸多機(jī)械制造公司也開始意識(shí)到現(xiàn)代化科技的重要性，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和實(shí)際制造過程中廣泛應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，并得到顯著的應(yīng)用效益。自動(dòng)化技術(shù)的使用價(jià)值也無可非議，它除了可以協(xié)助機(jī)器人的設(shè)計(jì)生產(chǎn)與降低成本以外，還可以提高機(jī)器零部件制造的效率與標(biāo)準(zhǔn)性能，從而降低機(jī)械制造技術(shù)的誤差率，從根本上優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)的技術(shù)水平[4]。具體的應(yīng)用方向如下：

（一）自動(dòng)化數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

自動(dòng)化數(shù)控的多維應(yīng)用，可有效提升機(jī)械生產(chǎn)與制造的效益，其重點(diǎn)在于利用電子計(jì)算機(jī)、數(shù)控裝置和光電熱傳感裝置等對(duì)機(jī)械制造過程實(shí)現(xiàn)有效管理，以發(fā)揮自動(dòng)化數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用功能，提高機(jī)械設(shè)計(jì)加工的精度。例如，汽車生產(chǎn)制造公司能夠針對(duì)車輛制造要求，先制定代碼處理程序等，而后再在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行該處理程序，從而達(dá)到對(duì)機(jī)械工廠的有效管理，對(duì)各個(gè)零件的生產(chǎn)制造流程加以協(xié)調(diào)與統(tǒng)籌，在保證機(jī)械穩(wěn)定、安全生產(chǎn)的前提下，機(jī)械制造技術(shù)的工作效率也就會(huì)大大提高[5]。現(xiàn)階段，自動(dòng)數(shù)控技術(shù)在諸多機(jī)械企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)占據(jù)舉足輕重的地位，且已經(jīng)具備自動(dòng)檢測、自動(dòng)控制等方面的功能，能夠滿足部分生產(chǎn)程序過于復(fù)雜的機(jī)械制造類企業(yè)的需求，并減少其成本消耗，當(dāng)前廣泛應(yīng)用于航空設(shè)計(jì)及制造、汽車設(shè)計(jì)及制造等。在汽車機(jī)械制造領(lǐng)域中，部分機(jī)械臂可以在程序編訂后進(jìn)行獨(dú)立工作，同時(shí)還能對(duì)工作中存在的某些潛在風(fēng)險(xiǎn)做出排查與判斷，在無需人力輔助的情況下，可制定科學(xué)、合理、針對(duì)的解決方案。

（二）自動(dòng)化智能技術(shù)的應(yīng)用

自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍極廣，而自動(dòng)化智能技術(shù)是其中研究意義最為突出的一項(xiàng)。在“制造”轉(zhuǎn)型為“智造”的過程中，我國機(jī)械領(lǐng)域正趨向于精密、智能的方向發(fā)展，相應(yīng)的制造材料與零件的應(yīng)用也得到一定的創(chuàng)新，傳統(tǒng)人工制造材料顯然無法滿足新時(shí)代高精度、高速度的制造要求，因此自動(dòng)化智能技術(shù)的應(yīng)用也是大勢所趨。智能控制系統(tǒng)可以完成對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)工作的構(gòu)思、評(píng)價(jià)、決策等目標(biāo)，并且還可以充分發(fā)揮人工智能技術(shù)、自動(dòng)生產(chǎn)線和計(jì)算機(jī)設(shè)備的綜合優(yōu)點(diǎn)，企業(yè)員工與智能系統(tǒng)可一同對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面控制，整體精確度也相當(dāng)高。例如，在制造汽車的生產(chǎn)流程中，生產(chǎn)企業(yè)就可使用人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)功能向其中錄入專家設(shè)計(jì)與評(píng)估思維，而后可以由專業(yè)人士進(jìn)行判定，然后使用智慧芯片系統(tǒng)控制整個(gè)機(jī)械制造過程，從而提高生產(chǎn)的質(zhì)量。此外，通過自動(dòng)智能化技術(shù)，還能實(shí)現(xiàn)智能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、智能數(shù)據(jù)分析、智能數(shù)據(jù)整合等功能，全面提高機(jī)械制造的監(jiān)測質(zhì)量，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)狀況合理調(diào)整，保證各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有序進(jìn)行。

（三）自動(dòng)化集成技術(shù)的應(yīng)用

自動(dòng)化集成技術(shù)能在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)和重組功能，并借助通信技術(shù)、微軟技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，有效改變過去機(jī)械制造僅僅依靠人力進(jìn)行管理的現(xiàn)狀，讓指令管理方法真正在機(jī)械制造當(dāng)中發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值。當(dāng)使用自動(dòng)化集成技術(shù)之后，企業(yè)員工可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)制造過程下發(fā)命令，各個(gè)生產(chǎn)裝置接收設(shè)備命令之后，就可以自行進(jìn)行快速精確制造，機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)的質(zhì)量與控制過程也會(huì)有所改善。在具體應(yīng)用上，部分企業(yè)開始運(yùn)用集成化技術(shù)進(jìn)行了多設(shè)備的協(xié)同管理控制，企業(yè)人員只需通過操作界面的命令便可進(jìn)行制造流程的管理，整個(gè)產(chǎn)品制造效率獲得了實(shí)質(zhì)性的提高。自動(dòng)化集成技術(shù)也將會(huì)在航空航天行業(yè)、汽車生產(chǎn)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。特別是在某些對(duì)制造工藝要求更高的汽車零部件制造，如沒有得到自動(dòng)化集成技術(shù)的有力支撐，其在上述制造環(huán)節(jié)的生產(chǎn)操作實(shí)施效率將可能會(huì)無法達(dá)到相應(yīng)要求，從而造成行業(yè)中制造操作的生產(chǎn)效率低下，經(jīng)濟(jì)效益不佳等情況[6]。

圖1 機(jī)器人集成應(yīng)用自動(dòng)化裝配（來源：百度）

（四）自動(dòng)化虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

圖2 汽車自動(dòng)化虛擬仿真系統(tǒng)（來源：百度）

該技術(shù)屬于現(xiàn)階段較為新穎的技術(shù)，一經(jīng)問世就受到了人們的普遍重視與青睞。自動(dòng)化虛擬仿真技術(shù)是用一個(gè)虛擬的系統(tǒng)模仿另一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。若將自動(dòng)化虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)流程中，則可以有效提高制造效率與生產(chǎn)性能。據(jù)實(shí)際使用狀況分析，自動(dòng)化的虛擬仿真技術(shù)可以對(duì)機(jī)械制造流程實(shí)現(xiàn)妥善控制，并可以通過對(duì)機(jī)械制造流程進(jìn)行仿真分析，從而提前模擬出制造流程中可能出現(xiàn)的各種問題，并可以通過數(shù)據(jù)庫案例等手段提供具有重要參考價(jià)值的應(yīng)對(duì)方法，以規(guī)避傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的故障率高、停工停產(chǎn)的現(xiàn)象?；谧詣?dòng)化虛擬仿真技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)階段諸多企業(yè)在得到制造設(shè)計(jì)指令前，都會(huì)通過該技術(shù)模擬仿真實(shí)際的生產(chǎn)情況，并且根據(jù)此制定解決預(yù)案，從實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益維度上解決生產(chǎn)制造成本消耗大的問題。例如在汽車駕駛中的自動(dòng)化虛擬仿真應(yīng)用，該技術(shù)是通過數(shù)學(xué)建模，進(jìn)行汽車駕駛場景還原，構(gòu)建虛擬駕駛“世界”，并通過其中的仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行汽車駕駛安全與速率的計(jì)算，從根本保證數(shù)據(jù)的可靠性，同時(shí)也減少人力、物力的消耗。

（五）柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用

該技術(shù)起源于英國，它可以在機(jī)械設(shè)計(jì)方案的生產(chǎn)過程，對(duì)機(jī)械制造的產(chǎn)品儲(chǔ)存運(yùn)輸系統(tǒng)、生產(chǎn)裝置等進(jìn)行統(tǒng)籌控制，有效地滿足各種制造方法的需要。它是以成組技術(shù)為基礎(chǔ)所衍生的一項(xiàng)新興科技，所謂的成組技術(shù)，指的是可以按照生產(chǎn)需要對(duì)所加工物料進(jìn)行分類管理的技術(shù)，在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)支持下，生產(chǎn)系統(tǒng)可以通過技術(shù)設(shè)計(jì)方案對(duì)待生產(chǎn)物資進(jìn)行合理的調(diào)度、加工和安排。柔性自動(dòng)化的生產(chǎn)技術(shù)過程控制結(jié)構(gòu)通常為倒三角形，以計(jì)算機(jī)設(shè)備為核心進(jìn)行大數(shù)據(jù)的有效管理與使用，從而可以對(duì)整個(gè)機(jī)械制造流程實(shí)施妥善控制，并依據(jù)實(shí)際的狀況實(shí)施后續(xù)的生產(chǎn)規(guī)劃[7]。此外，柔性自動(dòng)倉儲(chǔ)搬運(yùn)系統(tǒng)有著重要的應(yīng)用意義，它可以對(duì)粗加工零件、產(chǎn)品加工所需材料、生產(chǎn)線廢棄物等物品加以妥善的放置與搬運(yùn)，而自動(dòng)化技術(shù)在該系統(tǒng)中起了關(guān)鍵作用，由其控制著工業(yè)機(jī)械設(shè)備對(duì)這些物品實(shí)施搬運(yùn)與移動(dòng)，進(jìn)行智能化的物流調(diào)度。根據(jù)這些優(yōu)勢我們可以認(rèn)為，在未來的技術(shù)發(fā)展趨勢當(dāng)中，柔性自動(dòng)化設(shè)備將會(huì)在更大的領(lǐng)域發(fā)揮作用。

圖3 柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線（來源：百度）

（六）高效化產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用

在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的嚴(yán)格把控是整個(gè)機(jī)械制造流程中的關(guān)鍵。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用使得流水線工作向標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)模化發(fā)展，有效提升了產(chǎn)品整體質(zhì)量。在傳統(tǒng)產(chǎn)品生產(chǎn)中，常因?yàn)槿藶椴僮鞑划?dāng)，而導(dǎo)致生產(chǎn)產(chǎn)量和質(zhì)量參差不齊。在自動(dòng)化技術(shù)介入后，機(jī)械生產(chǎn)的整體流程都受到統(tǒng)一參數(shù)與指令的控制，使得所有生產(chǎn)的產(chǎn)品由內(nèi)而外完全相同，進(jìn)而高效促進(jìn)了機(jī)械制造與設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展。在自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，使得生產(chǎn)效率也得到全面的提高。機(jī)械制造產(chǎn)品是機(jī)械生產(chǎn)的核心，要對(duì)其實(shí)行全面的把控與檢測，使各個(gè)檢測流程與生產(chǎn)流程達(dá)到極高的契合度，因此，要科學(xué)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，采用統(tǒng)一生產(chǎn)的模式，進(jìn)而準(zhǔn)確、緊密把控產(chǎn)品的質(zhì)量。自動(dòng)化檢測可貫穿于整個(gè)的制造與設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，這與傳統(tǒng)的產(chǎn)品檢測也有所不同。自動(dòng)化檢測參與產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)流程，在產(chǎn)品成型階段，其可根據(jù)制造要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)檢測；在產(chǎn)品組裝環(huán)節(jié)，可根據(jù)產(chǎn)品構(gòu)造要求，合理把控組裝質(zhì)量。由于現(xiàn)階段機(jī)械領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的要求日益提高，高效化產(chǎn)品檢測也是必然趨勢。將各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)作為自動(dòng)檢測的對(duì)象，實(shí)現(xiàn)全面生產(chǎn)檢測，最大化保證生產(chǎn)質(zhì)量，減少殘次品的數(shù)量，最大程度保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)語

基于當(dāng)前的發(fā)展趨勢而言，自動(dòng)化技術(shù)向著更加綠色、環(huán)保的方向發(fā)展，這也是現(xiàn)階段世界工業(yè)發(fā)展的大趨勢。由于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)過于粗糙和浪費(fèi)，并未對(duì)資源進(jìn)行全面整合，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本持續(xù)增加，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能有效避免此類問題的出現(xiàn)，具有極為顯著的應(yīng)用價(jià)值，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新具有積極的促進(jìn)作用。