自动化技术在机械设计及制造领域的应用探讨

2023-01-02吕锡双

中国设备工程 2022年16期

吕锡双

（大庆油田力神泵业有限公司，黑龙江大庆 163000）

自动化技术是一门新兴的科学技术，这一技术的出现和应用对许多领域都带来了一个显著的变化，尤其是在机械制造与设计领域，所带来的积极作用更是多如牛毛，然而，其在运用过程中所遇到的阻碍，也与其所带来的优势一样，如何对这一系列的阻碍进行解决，促进自动化技术在机械设计与制造领域中的应用成为当前相关工作人员的一块心病。

1 自动化技术在机械设计与制造领域的具体应用分析

当前自动化技术在机械设计与制造领域已经得到了一个具体的应用，笔者在此就与各位分享两个自动化技术的实际应用案例。

1.1 华为荣耀自动化生产线

华为荣耀公司对于自己在东莞的工厂生产线进行了一个公开化，向外界展示了其领先全球的设备，让人们认识到自动化生产已经不再是一个存在着口头的口号，而是已经被付诸实践，包括无人驾驶运货车、自动化机械手臂等，都代表了自动化技术已经在机械制造领域被广泛应用，并取得了一定的成果。根据华为工厂负责人表示，华为依然在致力于追求更加自动化的生产方式，通过自动化的生产，使得人工的消耗得到降低，为企业的经济收益提高做支撑。

1.2 美的自动化生产基地

根据笔者的调查，美的在武汉合肥的生产基地，已经实现机器人代替人工进行生产的生产方式，实现了“自动化车间”。

通过CAD和CAM的仿真模拟，借助ERP/PDM等对车间进行一个数字化的管理，让人们可以不进入车间，也能够对产品的质量和生产状况进行一个监督和了解，并及时地发现存在的质量问题，使得产品信息可以贯穿于设计、制造、质量和物流等缓解。

2 自动化技术在机械设计制造中的应用优势

当前自动化技术在机械设计制造领域中的应用，对于机械设计与制造领域的发展有着一个极为显著的帮助，主要体现在以下几个方面中。

2.1 有利于降低机械制造的成本

机械制造往往需要大量的人工劳动力，这就无形加剧了机械制造行业的人工费用，而自动化技术的出现和应用，则可以对这一问题进行一个有效的改善，通过机械制造设备的自动化，实现对劳动力的解放，对人工劳动力的需求出现了加大的降低，进而节省了资金的投入。而且自动化生产相比人工生产而言效率和质量都有一定程度的提升，这无疑加大了产品的价值，在低成本下生产出高质量的产品，进而提高企业的经济收益。

2.2 有利于促进机械设计制造业的发展

自动化技术的应用，还使得批量生产成为现实，提高了产品的生产质量，对于一些当前国际上的高精尖机械设备可以自主进行生产，使得我国的机械制造业在国际上拥有了一个良好的市场竞争力，也对于国外的商品倾销起到了一定程度的阻碍，实现了国家自产自用，不用再局限于他人的脸色，为我国综合国力以及国际地位的提升带来了一个十分显著的帮助。

2.3 有利于降低机械制造业的强度

机械制造是一个极为复杂和繁琐的工作，在制造过程中，一旦出现一丝一毫的失误，都会影响到所生产的产品，需要重新进行生产，

这就给工作人员带来了极为沉重的压力，使得工作人员需要长时间保持高度的精神集中，不能够出现分神，这种工作强度是极高的，工作人员常常承受不住这种工作压力，出现辞职现象，进而导致机械制造行业出现用工荒。而自动化技术的应用，可以缓解工作人员的压力，工作人员只需要负责定时观察设备的生产情况，根据实际生产情况对设备进行微调，即可以保障生产产品的质量，这就极大地减少了工作人员的工作压力，让工作人员的心神可以得到一个充分的休息，进而缓解了用人荒的现象。

2.4 实现集成化生产

自动化技术在机械制造和设计行业中的不断应用加深，两者之间逐渐融合，出现了很多新兴的技术，再加上互联网技术以及通讯技术的应用，使得机械设计和制造行业可以实现集中化自动化的生产形式，这极大的降低了机械制造和设计行业对于人工劳动力的需求。通过多种技能的结合应用，借助计算机技术建立网络信息数据库与对应的网络，对于整个机械制造行业的生产链进行优化，使得生产流程更为简洁，并通过网络技术对整个生产过程中进行监控，一旦出现数据偏差立即报警，使得所制造的单元以及模块更为精密。

2.5 提高机械生产的智能性

自动化技术其实就是人工智能的一个简配版，也可以说人工技术发展的顶端就是人工智能。当前人工智能已经成为了各个行业的重点研发项目，虽然其还处于一个不完全的初级阶段，但对于一些领域来说已经能够提供一个十分显著的帮助。而机械制造领域恰恰就是其中之一。自动化技术的应用，为人工智能在机械制造中的应用提供基础，机械制造企业通过人工智能的运用，使得生产成本得到了一个有效的降低，提高了资源的利用率，让生产效率呈现一个长足的进步，这为企业的发展所提供的帮助是无与伦比的。

2.6 融入自动化技术，实现协调生产

所谓的协调生产就是人工与自动化技术的有效结合。如今是一个快速发展的时代，我国机械制造和设计企业如果要想走出中国市场，迈向国际，那么对于自身的生产加工方式进行转变，寻求个性化的生产就不可避免，但这种个性化的生产势必会带来更高的风险，可以说是风险与机遇相并存。而自动化技术在机械制造与设计行业中的应用，则可以尽可能的对风险进行规避，抓住机遇。通过人机结合的生产模式，使得企业的生产产品更为个性化，满足市场的需求，对于企业的内部管理进行优化，让企业的内部管理工作开展更为顺利，降低人工因素对于机械设备生产所造成的不良影响。

2.7 低碳化生产模式

机械制造与设计行业作为传统的工业，在生产过程中所排放的污染是极为严重的，对于生态环境的保护工作开展产生了极为不利的影响，而当前生态环境保护工作又是我国政府以及社会所广泛关注的，是要求各行各业必须要坚决落实的。针对于此，自动化技术在机械制造与设计行业中的应用就不可避免。自动化技术的应用，可以有效的优化机械制造行业的生产流程，尽可能的减少污染物的排放，通过生产流程的缩短，来实现节能减排，促进生态环境保护工作的开展，为行业的可持续发展添砖加瓦。

3 机械设计制造中自动化技术应用存在的问题

自动化技术在机械设计制造领域应用中所存在的问题主要有以下几点。

3.1 人才缺乏

我国机械设计与制造领域虽然在近些年来取得了一个长足的进步，但由于起步较晚，与西方国家依然存在着一定的差距，特别是高精尖人才方面，这种差距是极大的。相关人员的专业知识和综合素质水平偏低，而自动化特别考验专业知识水平，这在一定程度上对于机械制造自动化的实现产生了阻碍。

3.2 技术落后

我国的机械制造企业在设计与生产的过程中过于依赖国外技术，还是由于自身起步较晚的问题，许多先进的技术掌握在西方国家手中，这些西方国家对我国施行技术管控，对于一些核心技术根本就不对我国开放，即使我国企业投入大量的资金进行购买，但所获取的也大多数都是被西方国家所淘汰的。

3.3 设备落后

虽然自动化技术已经在机械制造和设计领域得到应用，但很多企业对于自身的设备并没有进行更新，还是采用一个传统的生产设备进行制造，这是因为设备的更换是需要资金投入的，而很多企业对于资金投入存在着畏缩情绪，不愿意投入资金对设备进行更换，这就导致自动化基本设施难以得到一个良好的保障，影响了自动化技术在机械设计和制造行业中的应用。传统的机械设备，会使得自动化技术的作用得到一个极大的削弱，难以发挥出其真正的作用。

4 自动化技术在机械设计与制造中的应用

4.1 自动化技术的智能化应用

自动化技术的智能化应用是自动化技术应用的重要手段之一。通过自动化技术的智能化应用，使得整个机械设计与制造更为智能化和现代化。机械设备可以按照既定的程序进行运行，工作人员只需要从旁进行检测和辅助即可，而且，一旦在运行过程中出现问题，那么生产设备会自动的停止并发出警报，让工作人员前来排查，对出现的故障问题进行维修和解决，减少工作人员的压力。再就是自动化技术可以借助数据分析软件对机械设备运行过程中所出现的数据进行快速的搜集、整理以及分析，使得工作人员通过这些数据分析，来发现设备生产中的不足，及时的进行调查，甚至现在已经可以实现自主调整，不需要人工干预。

4.2 自动化技术的柔性化应用

柔性化自动技术的概念最早出现在英国，是英国人提出来的。其是组技术的一种表现形式，是通过组技术形成所产生的。组技术可以通过对加工对象进行分析，挑选出加工对象最为优质的组合方式，使得加工对象的组合科学化、有序化，进而快速地挑选出相对应的加工设备，提高加工生产的效率。柔性化自动化技术呈现出一个金字塔的形状，计算机是整个金字塔的核心所在，通过计算机设备对整个机械制造流程进行监控和测试，对于生产过程中的不足进行弥补和调整，让生产流程更为科学合理化。同时，处于金字塔顶端的计算机，还可以将下层计算的状态向上进行传输，最下方的计算所起到的作用是极为重要的，它直接对生产状态进行监控，并检测生产状态的信息，对这些信息进行储存和上传，并负责接收上级所传达下的指令，可以说是举足轻重。柔性化自动技术的应用，可以极大的减少设备以及技术水平较差和不完善的问题，使得企业可以发挥现有人员以及设备的最大化效果，已达到提高生产效率的目的，为企业的发展奠定一个坚实的基础。

4.3 自动化技术的虚拟化应用

虚拟化应用也是自动化技术应用的重要手段和途径之一。其主要包括应用先进的计算机技术，对新的模拟模型进行设计并生产机械模型。这种虚拟化的运用，可以对机械制造过程中有可能出现的问题进行一个事先的预估，进而提高机械制造的成功率，对于有可能出现的生产问题进行一个有效的避免。同时，虚拟化的运用，还可以对机械故障的出现情况和次数进行一个有效的降低，节省维护成本，缩短产品的开发周期，让企业在市场竞争中掌握主动权。

4.4 数控技术融合应用

数控是机械制造中最为重要的环节，很多企业已经将自动化技术应用到数控环节，与数控技术进行一个有效的结合，通过两者之间的融合，使得机械设计制造更为便捷和高效。例如，企业可以选择AutoCAD自动操控平台，然后借助计算机技术对编程代码进行编写，让操控平台可以自主运用，对于生产过程中的物品进行检验。通过这种方式，对数控下料中的浪费问题进行一个消除，提高资源的利用率，保证下料更加科学化，合理化，提高企业的经济收益。

4.5 CAD的应用

自动化技术在机械设计方面的应用，主要体现在一些软件中，笔者在此以CAD为例进行了一个简单的介绍。CAD对于机械设计的平面图开发有着极为显著的帮助，是设计人员在平面设计最为常用的一种软件。设计人员可以通过CAD软件强大的图形处理能力，呈现出一个高质量的绘图工作，而且这种高质量的绘图还不需要手动制作，可以极大的节省了工作人员的时间和经历。同时，借助CAD软件进行机械设计，还可以做到随时随地的修改，一旦发现出现设计不合理或者是漏洞，那么就可以进行修改，通过云端下载的方式，将之前的设计图下载下来，在此基础上进行修改保存，对于出现错误的也不要删除，也要进行保存，通过对比，去寻找更多的不足和可以进步的地方。