董城柱

（貝迪科技（廈門(mén)）有限公司，福建 廈門(mén) 361101）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，機(jī)器制造被廣泛應(yīng)用。機(jī)器行業(yè)技術(shù)水平的提高，不僅推動(dòng)了我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也間接推動(dòng)了我國(guó)其它行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益的提高。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用加快了我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，分析機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動(dòng)化的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)在于更推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，增強(qiáng)我國(guó)綜合實(shí)力。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的概述

機(jī)械設(shè)計(jì)制造是指將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造與制造工藝加工設(shè)備的自動(dòng)制造及加工過(guò)程。與此同時(shí)，自動(dòng)化的出現(xiàn)推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造效率的提高，現(xiàn)代科技的對(duì)立性應(yīng)用，在機(jī)械制造和生產(chǎn)上都有了很大進(jìn)展，大大解放了員工，也使得現(xiàn)有的工程、制造業(yè)得以發(fā)展。對(duì)產(chǎn)品的使用與經(jīng)營(yíng)都會(huì)有很大的變化，機(jī)械設(shè)計(jì)與工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，不但提升了面對(duì)工業(yè)建筑變化的生產(chǎn)力，而且還為工程界的可持續(xù)發(fā)展提供了前瞻性的保障[1]。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的特點(diǎn)

2.1 融合了各類新技術(shù)與新設(shè)備

隨著各種新技術(shù)、新裝備等綜合科技的不斷發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)也有了很大的變化。一是要不斷地推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)發(fā)展及自動(dòng)化，要對(duì)各種先進(jìn)技術(shù)、裝備進(jìn)行投資，要積極利用能源設(shè)備來(lái)提供機(jī)械及生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)力。設(shè)計(jì)與生產(chǎn)產(chǎn)品及其自動(dòng)化技術(shù)與信息技術(shù)緊密相連，開(kāi)始將信息傳送到生產(chǎn)過(guò)程的每一個(gè)方面，從而提高數(shù)據(jù)處理的效率和質(zhì)量。

2.2 滿足機(jī)械設(shè)計(jì)制造在運(yùn)行方面的要求

從操作角度來(lái)看，能滿足機(jī)械設(shè)計(jì)和制造要求的機(jī)械工程和自動(dòng)化技術(shù)，是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合，同過(guò)去的制造技術(shù)相比，越來(lái)越多地采用新技術(shù)，人工作業(yè)減少。在加工過(guò)程中，由于人為因素造成的誤差及故障較少，既能提高設(shè)備設(shè)計(jì)與制造的原創(chuàng)性，又能保證制造安全及機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的效率。與此同時(shí)，科技的進(jìn)步與發(fā)展能更好地滿足人們對(duì)機(jī)械零件建設(shè)、生產(chǎn)、自動(dòng)化操作及操作等方面的需求，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，推動(dòng)機(jī)器設(shè)備自動(dòng)化領(lǐng)域的進(jìn)步與發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動(dòng)化可通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及使用，提高生產(chǎn)效率，替代制造過(guò)程，提高生產(chǎn)率。生產(chǎn)力不僅僅是指制造企業(yè)的效率，更是指利用其它制造與維修設(shè)備的社會(huì)企業(yè)的生產(chǎn)力。與此同時(shí)，生產(chǎn)工藝中人工操作的失誤，使企業(yè)生產(chǎn)成本成倍增長(zhǎng)，對(duì)相關(guān)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。它能通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)及自動(dòng)化操作，減少人力、物力消耗，保障工人的人身、財(cái)產(chǎn)安全，提高機(jī)器產(chǎn)品質(zhì)量的生產(chǎn)效率。采用自動(dòng)化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)模式，極大地縮短了機(jī)械生產(chǎn)周期，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，有助于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)

3.1 減少隱患

在不同行業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)常常涉及不同程度的潛在安全隱患。生產(chǎn)安全已成為危害人類健康與質(zhì)量安全的重大問(wèn)題。機(jī)器制造行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，需要大量的生產(chǎn)設(shè)備，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程中，這些生產(chǎn)設(shè)備的正常使用要求相關(guān)人員經(jīng)常密切合作。利用機(jī)器及自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)計(jì)與制造，大量裁減了生產(chǎn)過(guò)程中的人員，可完成以往人工不能完成的大量工作，從而減輕了機(jī)器使用安全的擔(dān)憂。舉例來(lái)說(shuō)，高周波機(jī)自動(dòng)化設(shè)備是一種適于自動(dòng)控制的設(shè)備，它可根據(jù)某一生產(chǎn)工序，在自動(dòng)控制技術(shù)的支持下，完成產(chǎn)品加工、過(guò)程檢驗(yàn)、生產(chǎn)計(jì)劃等過(guò)程控制。二是確保工業(yè)生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展。尤其是通過(guò)成熟系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)，可使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程轉(zhuǎn)變成有機(jī)生產(chǎn)體系。實(shí)時(shí)監(jiān)控過(guò)程的細(xì)節(jié)也能夠在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)得到改善。其中許多都有針對(duì)安全問(wèn)題的早期預(yù)警機(jī)制，極大地減少了安全隱患。實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備調(diào)試與維修，并采用自動(dòng)化技術(shù)，及時(shí)安裝維修各類生產(chǎn)設(shè)備，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，廣泛應(yīng)用于保證產(chǎn)品質(zhì)量。制作進(jìn)度表與此同時(shí)，在以前的辦公場(chǎng)所，不管設(shè)備的檢修還是保養(yǎng)都需要人工操作，也有責(zé)任心差的員工忽略了對(duì)機(jī)械設(shè)備的妥善養(yǎng)護(hù)與管理，在發(fā)現(xiàn)故障時(shí)也無(wú)法第一時(shí)間解決。這些問(wèn)題不但會(huì)提高設(shè)備的質(zhì)量，引起不良后果，也會(huì)對(duì)相關(guān)人員的健康和財(cái)產(chǎn)構(gòu)成威脅。在生產(chǎn)過(guò)程中采用的設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化技術(shù)能夠促使工程師調(diào)整外部設(shè)備，以檢查故障[3]。在維修機(jī)器及設(shè)備時(shí)可發(fā)出報(bào)警信號(hào)，既能及時(shí)進(jìn)行維修，又能將員工人數(shù)降到最低，保證了人員安全。與此同時(shí)，提高了工作效率，從而有利于延長(zhǎng)機(jī)器設(shè)備的使用壽命，提高設(shè)備維修水平。

3.2 節(jié)能環(huán)保

工業(yè)化生產(chǎn)本身就是一個(gè)資源開(kāi)發(fā)與利用最大化的過(guò)程，自然生態(tài)資源的利用率非常高，但是它的大量消耗危及生態(tài)系統(tǒng)的平衡，產(chǎn)生了許多危害生態(tài)環(huán)境的生產(chǎn)廢物，如工業(yè)廢物、原料垃圾等，直接排入河流會(huì)污染水源，破壞水的生態(tài)系統(tǒng)，危害土壤質(zhì)量，影響植物生長(zhǎng)條件；同工業(yè)廢物一樣，許多工業(yè)廢物不易分解，可能成為生態(tài)環(huán)境的負(fù)擔(dān)。尾氣排放，煙塵污染。常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)方法的一個(gè)主要缺點(diǎn)就是成本過(guò)高、設(shè)備龐大、制造過(guò)程中耗費(fèi)大量人力、物力和能量。自動(dòng)控制可以克服這些缺陷，并具有簡(jiǎn)單的功能。構(gòu)造及小型化。能較好地配置和使用資源，同時(shí)降低消耗，節(jié)省資源。環(huán)保元素在機(jī)械設(shè)計(jì)制造、研制、設(shè)計(jì)中都得到了重視。采用全自動(dòng)溫度控制方式，實(shí)現(xiàn)高周波機(jī)自動(dòng)控制等自動(dòng)化技術(shù)儀表，能夠精確地量化生產(chǎn)過(guò)程中溫度的增加，降低了能耗及物料的浪費(fèi)。對(duì)各工藝參數(shù)的分析非?？茖W(xué)，運(yùn)用科學(xué)的技術(shù)方法能大幅度降低生產(chǎn)中的毒物。有些生產(chǎn)設(shè)備中由于在排出廢物前加入了過(guò)濾系統(tǒng)，排放物將以一種更加環(huán)保的方式排放。改善資源利用率，充分利用資源，防止廢物增多，減少有害物質(zhì)的排放，所有這些都是為了環(huán)保。

3.3 增進(jìn)效益

企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，要想在市場(chǎng)中持續(xù)發(fā)展，必須改變傳統(tǒng)的機(jī)械制造方式，以提高生產(chǎn)效率[4-5]。以經(jīng)濟(jì)利益為目的的生產(chǎn)活動(dòng)，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動(dòng)化技術(shù)幫助企業(yè)提高利潤(rùn)。在技術(shù)手段方面，大量替代人員，極大地降低了企業(yè)的人力成本，通過(guò)技術(shù)設(shè)備的運(yùn)用，可以避免人的主觀性、不穩(wěn)定性，減少工作失誤。在生產(chǎn)過(guò)程中，技術(shù)員可利用網(wǎng)絡(luò)化控制，如高周波機(jī)自控裝置，將其與 PLC控制系統(tǒng)相連，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所有高周波機(jī)設(shè)備的集中控制。節(jié)省了大量的時(shí)間、費(fèi)用和人力。高精度的技術(shù)產(chǎn)品能提高企業(yè)的整體實(shí)力，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，贏得更多的市場(chǎng)份額和機(jī)遇，為利潤(rùn)增長(zhǎng)提供更大的空間。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

4.1 網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)化不僅能提高機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)精度，而且在整個(gè)過(guò)程中也能得到一定程度的信息，通過(guò)更先進(jìn)的信息技術(shù)來(lái)控制機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。增加生產(chǎn)力。有效地運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造、加工各環(huán)節(jié)進(jìn)行有效控制，可達(dá)到完整的集中管理效果。同時(shí)，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程及生產(chǎn)領(lǐng)域進(jìn)行全方位的監(jiān)控，有效地解決生產(chǎn)中的各種缺陷與問(wèn)題，有效地提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造品質(zhì)與效率。

4.2 自動(dòng)化

對(duì)電控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，用PLC系統(tǒng)代替原繼電器控制器，該方法可用于過(guò)程控制，還可對(duì)企業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行調(diào)整，該系統(tǒng)主要由主控制層、傳感設(shè)備和遠(yuǎn)程I/O實(shí)現(xiàn)。對(duì)主要的工作站層來(lái)說(shuō)，它在機(jī)構(gòu)控制室內(nèi)，該組件由兩個(gè)組成。一種是人機(jī)界面，另一種是PLC。自控系統(tǒng)是最常用的控制方式，但也存在人工控制。遠(yuǎn)端I/O工作站可對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行監(jiān)控，提高生產(chǎn)效率。PLC系統(tǒng)應(yīng)用于電力工程有許多優(yōu)點(diǎn)。第一，能自動(dòng)轉(zhuǎn)換，采用軟件繼電提高供電系統(tǒng)安全可靠。對(duì)于知識(shí)庫(kù)來(lái)說(shuō)，其主要組成部分包括數(shù)據(jù)庫(kù)以及規(guī)則庫(kù)。在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型或者是電力系統(tǒng)出現(xiàn)難以解決的故障時(shí)，利用模糊邏輯能夠分析其中的相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)合分析以及統(tǒng)計(jì)的結(jié)果將分配方案確定下來(lái)，對(duì)系統(tǒng)中可能會(huì)產(chǎn)生的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。

4.3 智能化

常規(guī)的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，由于某些機(jī)械設(shè)計(jì)制造人員專業(yè)技術(shù)水平不高，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)性和合理性，不但要花費(fèi)很高的投入，更因制造廠商對(duì)設(shè)計(jì)方案的了解不夠，所以很容易出現(xiàn)最終產(chǎn)品和設(shè)計(jì)不符的情況。因此有必要將具體設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)變成試驗(yàn)產(chǎn)品。隨著柔性技術(shù)的出現(xiàn)，為機(jī)械設(shè)計(jì)者進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)方案的模擬檢驗(yàn)提供了方便，從而避免了機(jī)械設(shè)計(jì)方案質(zhì)量檢驗(yàn)的成本浪費(fèi)。與此同時(shí)，將柔性技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化過(guò)程中，可以更加直觀地展示機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)，從而幫助設(shè)計(jì)者更全面地發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的不足之處，提高機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量。柔性數(shù)控技術(shù)在使用過(guò)程中可以獲得大量的數(shù)據(jù)，信息和控制中心是機(jī)械生產(chǎn)中的核心部件，都能對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行控制。機(jī)加工需要專家不斷更新、優(yōu)化信息和控制中心，能獲取大量的信息，提高處理效率，獲得更多的效益。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的發(fā)展，許多機(jī)械設(shè)備在長(zhǎng)期使用過(guò)程中逐漸暴露出某些缺陷，并對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生特殊的負(fù)面影響。要改變這種不利局面，機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)人員必須明確自己的社會(huì)責(zé)任，向機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造中注入更多的能量，全面提高機(jī)器設(shè)備的自動(dòng)化水平，減少安全事故，以設(shè)備長(zhǎng)期高效運(yùn)行為前提，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造自動(dòng)化的不斷發(fā)展。