竇興玉

（1.鶴壁煤業(yè)技師學院，河南 鶴壁 458030；2.鶴壁能源化工職業(yè)學院，河南 鶴壁 458030）

自動化技術(shù)具有很多應用層面的優(yōu)勢，在機械設計制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展中能夠被充分運用，通過自動化技術(shù)在集成化、智能化、虛擬化設計制造以及高效化產(chǎn)品檢測中的應用，推動了我國機械領(lǐng)域的高速發(fā)展，并且讓行業(yè)競爭從勞動力資源競爭逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W技術(shù)層面的競爭。

1 自動化技術(shù)在機械設計制造中的應用優(yōu)勢

1.1 機械設計制造效率更高

自動化技術(shù)在機械領(lǐng)域的應用，可以發(fā)揮其效率優(yōu)勢。自動化技術(shù)可以將傳統(tǒng)機械設計制造產(chǎn)業(yè)中需要人工完成的工作，通過自動化系統(tǒng)控制來完成。由于自動化系統(tǒng)可以始終保持一個高效運轉(zhuǎn)狀態(tài)，不會出現(xiàn)人工操作疲勞和工作效率降低的問題，從而顯著提高了制造效率[1]。機械設計制造中，能夠進行24 h 不間斷的機械生產(chǎn)和加工，并且每個機械制造過程也可以無縫銜接，規(guī)避了制造過程中斷造成的時間浪費問題。自動化技術(shù)在機械生產(chǎn)領(lǐng)域的運用，使得規(guī)?；团炕a(chǎn)成為可能。

1.2 機械設計制造節(jié)約成本

機械設計制造中，成本控制效果關(guān)系到經(jīng)濟效益情況，自動化技術(shù)的應用能夠很好地節(jié)約成本，推動機械設計制造行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。自動化技術(shù)讓相關(guān)企業(yè)可以在完成既定設計制造目標的前提下，雇傭更少的人力，消耗更少的物力和財力。機械設計環(huán)節(jié)中，可以通過設置參數(shù)來完成各種機械設計要求，這個過程通過自動化技術(shù)，能夠同步完成多項設計內(nèi)容，在最短時間內(nèi)確定最佳的機械設計方案[2]。在制造環(huán)節(jié)中，通過自動化技術(shù)將所有生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，將那些非必要的環(huán)節(jié)刪除，不僅可以提高制造效率，也大大降低了時間成本和資源成本。

1.3 機械設計制造質(zhì)量提升

質(zhì)量是機械設計制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心，在精密機械成為行業(yè)主流時，自動化技術(shù)就顯示出更強大的優(yōu)勢[3]。通過將機械設計參數(shù)輸入到制造生產(chǎn)系統(tǒng)中，可以完全按照既定的參數(shù)要求來完成生產(chǎn)任務，這個過程消除了傳統(tǒng)制造中的人為因素干擾，只需要操作生產(chǎn)線上的設備，就能夠規(guī)范精確地完成相關(guān)質(zhì)量要求。

1.4 機械設計制造物料使用

機械設計制造領(lǐng)域中，物料的高效利用一直是一個研究重點。物料使用需要依據(jù)機械設計制造需求，但是在傳統(tǒng)機械生產(chǎn)領(lǐng)域，很多物料廢料也是一種較大的資源浪費。對于這些物料，如果可以進行重復使用，就能夠提高生產(chǎn)資源利用率，為企業(yè)帶來更多的效益[4]。這就需要在設計制造階段，充分發(fā)揮自動化技術(shù)的優(yōu)勢，對于不同環(huán)節(jié)產(chǎn)生的物料廢料數(shù)量、屬性特征進行信息采集和分析，對比所有的機械生產(chǎn)用料要求，將廢料與機械制造生產(chǎn)內(nèi)容進行高度匹配，從而在自動化技術(shù)支持下，可以將某個環(huán)節(jié)的廢料作為另外一個環(huán)節(jié)的原材料進行再加工。

2 自動化技術(shù)在機械設計制造中的應用路徑

2.1 自動化技術(shù)在集成化設計制造中的應用

自動化技術(shù)在機械設計制造領(lǐng)域的應用越來越廣泛，尤其是在集成化設計制造方面，自動化技術(shù)的優(yōu)勢得以全面展現(xiàn)。集成化設計制造，是基于集成思路和方法，在設計制造環(huán)節(jié)，將各種不同的功能模塊進行兼容，使系統(tǒng)保持在一個高效、集成的運行狀態(tài)下。傳統(tǒng)的設計制造環(huán)節(jié)，由于設計、制造屬于不同的工序過程，因此系統(tǒng)功能模塊也是獨立存在的。如設計環(huán)節(jié)的模塊主要承擔設計功能，無法搭載和兼容其他功能，制造環(huán)節(jié)也是一樣，這樣就造成了在機械設計制造工作中，人為將整個工作分割成兩個階段，這樣會導致設計環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息無法直接被制造環(huán)節(jié)進行調(diào)用，需要增加一個數(shù)據(jù)進行傳輸環(huán)節(jié)，不僅延長了工作時間，也容易在數(shù)據(jù)信息交互時出現(xiàn)錯誤[5]。

集成化設計制造，則將設計與制造環(huán)節(jié)納入到一個統(tǒng)一整體，所有工作都是在一個系統(tǒng)下完成，無需再次進行數(shù)據(jù)信息傳輸。制造環(huán)節(jié)可以直接進行設計數(shù)據(jù)的調(diào)用。自動化技術(shù)則是集成化系統(tǒng)運行的重要基礎和依托，基于自動化技術(shù)，整個功能的兼容和匹配無需人工操作，只需要設定相關(guān)的參數(shù)和程序。在機械設計制造過程中，各功能模塊之間的數(shù)據(jù)交互可以自動完成，并且在基于電子單元的功能基礎上，進行設計制造功能的擴展和優(yōu)化，按照具體的設計制造目標進行程序編輯等，使得機械設計制造過程更加可控。自動化技術(shù)讓集成化目標得以實現(xiàn)，在原有功能模塊基礎上，通過集成系統(tǒng)將增加更多新功能，且不影響原有系統(tǒng)功能的運行。自動化技術(shù)在集成化設計制造中，對于較多較復雜的功能，可以優(yōu)化流程控制模式，在不同功能兼容過程中，可以進行各項機械設計和制造指令程序的排列和執(zhí)行，避免集成化系統(tǒng)運行出現(xiàn)功能沖突等情況。

2.2 自動化技術(shù)在智能化設計制造中的應用

智能化機械設計制造，是機械領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。基于智能化模式，可以提高機械設計與制造過程的綜合能力。智能化模式具有強大的學習功能，在機械設計制造數(shù)據(jù)信息支持下，可以通過數(shù)據(jù)分析和學習，使設計制造系統(tǒng)具有更多功能，如對機械設計制造環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題予以自動分析和解決等，這樣就大大減輕了設計制造人員的壓力，同時也能夠最大程度保證工作的有效開展。自動化技術(shù)作為智能技術(shù)的基礎，在智能化發(fā)展中起到不可替代的重要作用。自動化技術(shù)可以支持機械設計制造過程中對于數(shù)據(jù)信息的把控，在智能化系統(tǒng)模擬人類思維進行學習時，可以自主調(diào)用相關(guān)的程序，并且對數(shù)據(jù)進行規(guī)律總結(jié)，從而形成智能化設計制造模式，讓系統(tǒng)不再完全依賴于人工方式進行編程[6]。智能化系統(tǒng)在自動化技術(shù)支持下，能夠顯著增強設計制造處理能力，在面對復雜的過程性異常情況時，能夠基于智能學習模式，調(diào)用整個不同的處理程序，使之成為一個新功能。每次的機械設計制造過程，都處于這樣的智能化控制狀態(tài)下，大大提升了機械設計制造實踐水平。

2.3 自動化技術(shù)在虛擬化設計制造中的應用

機械設計制造過程中，自動化技術(shù)可以提供一個虛擬環(huán)境，將設計和制造過程在虛擬狀態(tài)下仿真顯示，這樣有助于及時發(fā)現(xiàn)設計、制造環(huán)節(jié)中可能存在的不足。傳統(tǒng)的機械設計制造，都是在真實制造環(huán)節(jié)才能夠驗證機械設計是否科學合理，但是這個階段如果發(fā)現(xiàn)問題，無論是進行改進還是重新設計，都大大增加了機械設計制造成本，并且會造成較大的資源浪費?；谧詣踊夹g(shù)的虛擬設計制造，可以利用計算機將整個過程在虛擬環(huán)境中模擬運行。虛擬化設計制造，讓過程在真實發(fā)生前就可以被直接觀察到。通過參數(shù)設定和模型建立，可以讓機械設計和制造都仿真運行，這樣僅需要觀察計算機模型，就可以評價出機械設計是否存在缺陷，機械制造環(huán)節(jié)是否高效有序等[7]。在機械行業(yè)的開發(fā)過程中，虛擬化模式可以大大降低研發(fā)和試驗成本，給研發(fā)人員更多的試錯機會。即便機械設計不全面，也只需要進行模擬環(huán)境的參數(shù)調(diào)整，不斷進行重復試驗運行。自動化技術(shù)讓整個過程可以在自動控制狀態(tài)下完成，計算機系統(tǒng)會自動記錄每次的虛擬運行數(shù)據(jù)，為機械設計制造人員提供分析依據(jù)。

2.4 自動化技術(shù)在高效化產(chǎn)品檢測中的應用

機械設計制造中，對于產(chǎn)品質(zhì)量需要進行嚴格檢測。由于自動化技術(shù)支持下的流水線規(guī)模作業(yè)，讓產(chǎn)品整體一致性有了較大的提升，這與傳統(tǒng)機械生產(chǎn)中依賴人工方式、從而使產(chǎn)品質(zhì)量受到人為因素影響的情況有較大不同。傳統(tǒng)的機械制造，受到生產(chǎn)線操作人員技術(shù)、經(jīng)驗等因素影響，使得產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。在自動化技術(shù)支持下，機械設計制造環(huán)節(jié)都在統(tǒng)一的參數(shù)控制下，所有產(chǎn)品的尺寸、形狀等都是完全一樣的，這就大大促進了機械制造的發(fā)展。在自動化技術(shù)驅(qū)動下，產(chǎn)品檢測效率也更高。產(chǎn)品檢測作為提高機械產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，要對大量的產(chǎn)品進行全面檢測，因此檢測工序要與設計制造工序進行緊密銜接，自動調(diào)用設計制造參數(shù)，對比機械產(chǎn)品的規(guī)格、工藝等要素，從而準確判斷產(chǎn)品質(zhì)量是否達標。自動檢測可以融入每個制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)，這與傳統(tǒng)產(chǎn)品檢測一般只能在產(chǎn)品生產(chǎn)完成后統(tǒng)一進行有較大的不同。如在機械產(chǎn)品成型環(huán)節(jié)，就可以依據(jù)設計進行檢測對比，在機械組裝環(huán)節(jié)，可以根據(jù)機械設計構(gòu)造，對組裝質(zhì)量和性能加以檢測評價[8]。由于機械制造領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的精度要求越來越高，高效化產(chǎn)品檢測也成為重要的發(fā)展方向。將整個產(chǎn)品生產(chǎn)線作為自動化檢測的對象，每個環(huán)節(jié)都納入到檢測系統(tǒng)中，這樣可以最大程度地確保檢測質(zhì)量，消除產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。

3 結(jié) 語

自動化技術(shù)在機械設計制造領(lǐng)域有著廣闊的應用空間，機械設計制造產(chǎn)業(yè)雖然屬于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，但是在新技術(shù)的研發(fā)和應用過程中，要注重對機械設計制造效率、質(zhì)量以及成本等方面的控制和優(yōu)化。自動化技術(shù)可以顯著提高機械設計制造綜合水平，讓機械生產(chǎn)加工企業(yè)獲得更強的核心競爭力。