探索自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域的重要性

李享睿

（西南交通大學(xué)，成都 611756）

機(jī)械化是人類(lèi)進(jìn)步的重要標(biāo)志，機(jī)械化設(shè)備極大提高了生產(chǎn)效率，使得勞動(dòng)力得到了解放。機(jī)械自動(dòng)化是指機(jī)械設(shè)備在程序設(shè)定下，高效自動(dòng)完成繁雜工作的能力，自動(dòng)化技術(shù)大大提高了生產(chǎn)效率，受到人們高度關(guān)注，同時(shí)也為工業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)了巨大力量。

1 機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造概述

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化是以計(jì)算機(jī)電子技術(shù)為核心，創(chuàng)造出的一種新型技術(shù)。現(xiàn)代自動(dòng)化設(shè)計(jì)結(jié)合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多種技術(shù)融合。機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化運(yùn)用現(xiàn)代機(jī)械、自動(dòng)操控等技術(shù)，滿(mǎn)足所服務(wù)機(jī)器的內(nèi)在要求。機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化使機(jī)械發(fā)揮最大效能，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化設(shè)計(jì)進(jìn)行完善。機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化核心是滿(mǎn)足各產(chǎn)品功能內(nèi)在要求，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化可在作業(yè)中進(jìn)行升級(jí)創(chuàng)新，設(shè)計(jì)更加完善的機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化產(chǎn)品[1]。

自動(dòng)化技術(shù)具有較廣的應(yīng)用范圍，將其應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，能夠有效提升生產(chǎn)效率。近年來(lái)隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶動(dòng)高會(huì)計(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。在汽車(chē)制造行業(yè)中，自動(dòng)化技術(shù)對(duì)提升生產(chǎn)制造管理效率、優(yōu)化生產(chǎn)資源配置和加強(qiáng)車(chē)輛制造配置水平具有顯著作用?？傊詣?dòng)化技術(shù)已成為現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展的必然要求，單靠人工已無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)生產(chǎn)需求，需將自動(dòng)化技術(shù)融入到生產(chǎn)制造各流程中，才能使制造流程更加規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中，是提高機(jī)械制造水平、提升企業(yè)生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力的重要舉措，是加強(qiáng)我國(guó)機(jī)械行業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要保障[2]。

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)技術(shù)是80年代中期國(guó)際上發(fā)展的新工業(yè)技術(shù)，它極大簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)繁瑣的布線(xiàn)工作量，從原來(lái)的面向設(shè)備選擇控制方式轉(zhuǎn)變?yōu)榛诰W(wǎng)絡(luò)選擇的控制方法?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)技術(shù)已成為工業(yè)控制領(lǐng)域自動(dòng)化的重要熱點(diǎn)，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)對(duì)比情況如圖1所示。

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)種類(lèi)繁多，目前國(guó)際上有40多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)在多種技術(shù)背景下快速發(fā)展，控制系統(tǒng)有不同層次，控制系統(tǒng)金字塔結(jié)構(gòu)如圖2所示。目前現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)應(yīng)用集中于冶金，電力，水泥、樓宇自動(dòng)化及道路無(wú)人監(jiān)控等新技術(shù)領(lǐng)域。

圖1 傳統(tǒng)控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)對(duì)比圖

圖2 現(xiàn)場(chǎng)控制等級(jí)

圖3 為PROFIBUS組成說(shuō)明。PROFIBUS專(zhuān)門(mén)為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可使傳感器與執(zhí)行器按在一根共用總線(xiàn)上。PROFIBUS應(yīng)用包括加工制造自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化與樓宇自動(dòng)化，具體組成結(jié)構(gòu)如3所示。目前主要的自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠均為其生產(chǎn)的設(shè)備提供PROFIBUS接口。已在全世界十多萬(wàn)的實(shí)際應(yīng)用中取得成功。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化具有控制、監(jiān)視、自動(dòng)化保護(hù)等安全功能，避免了人工操作中產(chǎn)生人身安全隱患的情況，同時(shí)還減少了勞動(dòng)力的使用、降低了企業(yè)成本以及自動(dòng)排出故障功，使設(shè)備得到安全保護(hù)并具有更長(zhǎng)的使用壽命。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)包含很多高科技技術(shù)手段，可根據(jù)用戶(hù)需求產(chǎn)生不同設(shè)計(jì)功能，最大發(fā)揮機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化作用。另外，可通過(guò)智能化自動(dòng)化程序根據(jù)客戶(hù)需求進(jìn)行修改，充分凸顯機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)多元性。

圖3 PROFIBUS組成部分

自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用大大減少了機(jī)械生產(chǎn)制造過(guò)程中的人力勞動(dòng)資源，自動(dòng)化比重增大，有效增強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)一性，將自動(dòng)化技術(shù)與檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量流程相結(jié)合，簡(jiǎn)化產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)流程，節(jié)約生產(chǎn)檢驗(yàn)時(shí)間，可快速發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中的質(zhì)量問(wèn)題，自動(dòng)進(jìn)行解決，提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，加強(qiáng)生產(chǎn)企業(yè)市場(chǎng)影響力。

采用傳統(tǒng)人工方式進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)，會(huì)出現(xiàn)各種的失誤，影響產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率[3]。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品制造中的應(yīng)用，能有效避免生產(chǎn)失誤發(fā)生，提高機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。同時(shí)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)分析，進(jìn)行自動(dòng)改進(jìn)，減少生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)成本損失與人為操作失誤，有效提高生產(chǎn)效率。

通過(guò)機(jī)械生產(chǎn)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，可對(duì)生產(chǎn)制造中的各種資源配置不斷優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源最大利用率。通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，提升生產(chǎn)精準(zhǔn)性，并使自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械制造有效融合，推動(dòng)制造業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，但當(dāng)前機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)尚處于初期發(fā)展階段，機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造人才培育不足，導(dǎo)致機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造人才缺失，使得設(shè)計(jì)制造工藝不能滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。

機(jī)械自動(dòng)化工藝為機(jī)械自動(dòng)化制造規(guī)劃了方向，式設(shè)計(jì)中的計(jì)劃能夠按照實(shí)際要求加以實(shí)現(xiàn)，最終制作出相應(yīng)的產(chǎn)品[4]。當(dāng)前機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在設(shè)計(jì)方面性能良好，制造技術(shù)滯后，無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。

我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化是新興產(chǎn)業(yè)，需培養(yǎng)足夠高質(zhì)量人才，以保證機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)活力。但目前我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展沒(méi)有足夠人才保障，制約了機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)研究工作應(yīng)考慮設(shè)計(jì)制造可行性，根據(jù)具體需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，切實(shí)提升自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用實(shí)效。機(jī)械自動(dòng)化制造水平包括制造工藝、微修制度等，要切實(shí)提高機(jī)械自動(dòng)化制造水平，必須提升制造工藝與維修水平，使機(jī)械自動(dòng)化發(fā)揮最大效用。

4 機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造未來(lái)發(fā)展

數(shù)控技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中加以應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造高效便利，設(shè)計(jì)制造中的每個(gè)環(huán)節(jié)能發(fā)揮最大效用。數(shù)控技術(shù)是自動(dòng)控制技術(shù)等多項(xiàng)現(xiàn)代技術(shù)的有機(jī)融合產(chǎn)物，對(duì)相關(guān)工作人員專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)提出了更高要求，數(shù)據(jù)技術(shù)設(shè)備操作難度較大，工作人員必須能夠?qū)?shù)控設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確操作，減少誤差，保證數(shù)控技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)發(fā)揮最大效用[5]。

虛擬化技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)結(jié)合相關(guān)專(zhuān)業(yè)理論，將機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程完成虛擬模擬的技術(shù)。對(duì)其進(jìn)行實(shí)際展示，可以使設(shè)計(jì)工作人員能直觀發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，從而不斷優(yōu)化機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，提升產(chǎn)品質(zhì)量。虛擬技術(shù)可使工作人員查找生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，避免生產(chǎn)中存在安全隱患。

隨著可持續(xù)發(fā)展觀念深入，人們對(duì)于環(huán)境破壞嚴(yán)重問(wèn)題關(guān)注力度與日俱增，為更好保護(hù)地區(qū)環(huán)境，機(jī)械設(shè)計(jì)必須落實(shí)環(huán)保要求，在生產(chǎn)中運(yùn)用節(jié)能環(huán)保技術(shù)，降低環(huán)境污染，大大提升生產(chǎn)設(shè)計(jì)工藝技能，減少社會(huì)資源浪費(fèi)。自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)在生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)保措施進(jìn)行控制，引進(jìn)環(huán)保工藝。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，有利于企業(yè)提高生產(chǎn)效率，減少人工操作失誤，并使生產(chǎn)流程更加規(guī)范化。自動(dòng)化技術(shù)成為企業(yè)高經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的必然選擇，是企業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要方向。目前我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展尚不成熟，在具體實(shí)踐中還存在許多問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)，不斷優(yōu)化工藝技術(shù)，提升自動(dòng)化技術(shù)水平，促進(jìn)我國(guó)生產(chǎn)制造業(yè)快速發(fā)展。