机械设计制造及其自动化的应用研究

付 微

（吉林省四平地质工程勘察院，吉林 四平 136001）

从第一次工业革命开始，瓦特改良了蒸汽机，工业的发展就开始进入了蒸汽时代，出现了机械生产逐渐开始代替手工生产，解放了生产力，这一改变使欧洲各科开始领先于世界，由此可见，工业对于国家是至关重要的。在当前阶段，工业的发展与机械设备的自动化程度有着密不可分的联系，这也就成了国家科技水平的一个缩影，由于我国的工业底子薄，在自动化的应用上存在着很多问题，因此如何来发展自动化就成为了我国工业发展所研究的一个重要任务[1]。

1 机械设计制造及其自动化的理论概述

自动化，简单来说就是以前需要人工来完成的工作，现在由机器来完成了。但由于之前的工业发展水平不高，机械还只能是完成一些简单的具有重复性的工作，对于一些复杂的操作还是需要人工来完成，但随着科学技术的发展，尤其是计算机开始普及之后，单片机开始应用在机器设备上，这使得机械设备拥有了自己的大脑，虽然这个大脑还不能去学习，但我们可以将一些需要复杂操作的程序，输入到这个大脑中，来替代人工操作。如何更好的让这个大脑与机械来配合，这就是机械设计制造上自动化的应用。欧美国家这一过程经历了50多年的发展，才有了逐渐完善了自动化这一理念，而我国的起步较晚，从改革开发以后，才慢慢开始了解什么是机械设计自动化技术，开始对其发展、使用与创新，目前机械设备的自动化应用已经在世界上有着极其重要的地位[2]。

2 机械设计制造及其自动化的发展现状

随着第一次工业革命开始及珍妮纺织机的出现，揭开了工业革命的序幕，世界进入到了工业时代，一个国家要想健康稳定的发展，没有工业是不能实现的，工业是一个国家发展的重要基础，而机械的制造却是工业发展的基础，只有机械的制造水平提高了，国家的工业才会有发展。我国现在有着“世界工厂”的称号，但我们无论是机械制造能力还是自动化的应用水平，与发达国家相比，都有着明显的不足。这个“世界工厂”还是在依靠大量的人工来完成工作，由于人工操作的大量存在，导致了工厂的成本较高，同时由于工人的技术水平不同，也导致了质量的不稳定。所以发展机械自动化就显得尤为重要了。

在提高机械制造自动化水平的过程中，发现了对于人材的缺乏这一问题，由于我国的工业起点低，导致了在老一辈技术人员中经过系统的理论指导与技术培训的人极少，很多人都是传统的设计理念与模式，比如：现在还有很多的老技术人员对于CAD等制图软件的使用，存在很多问题，他们还是习惯于画图板来进行机械设计，这严重降低了工作效率。而新的技术人员还没有经过技术实践，对于所学的知识还停留在纸面上，比如：设计员设计一个机械设备，由于没有车间工作的经历，至使图纸中有一处螺丝被其它部件所遮挡，工人无法对这个螺丝进行锁紧，导致机械设备无法组装。以上这两个方面都充分的说明，我国对于高新技术的复合人才的缺乏，这直接影响到机械制造自动化技术水平的发展。我相信通过不断的发展，我国会逐渐培养出一批懂设计懂工艺，能与实际相结合的高新技术复合人才，同时也会使我国的机械制造自动化技术水平得到长足的进步[3]。

3 机械设计制造及其自动化的应用

随着我国的工业化进程加快，各个行业在自动化方面都有着不小的需求。在这将机械设备自动化方面的应用大致分为：生产自动化，信息自动化以及人工智能化等几个主要方面，下面分别对这几个方面来进行说明：

（1）生产自动化。生产自动化就是将传统的劳动密集型企业转变成为技术密集型企业，这一转变的好处在于可以有效的降低人力成本，提高生产效率，保证产品的质量稳定。在欧洲由于人工成本很高，导致了企业的人工成本支出很多，为了减少企业的成本支出，促使了企业自发的提高自动化程度，在现阶段，随着我国综合国力的不断提升，企业要想发展就必须适应市场的需求，发展自动化在生产中的应用，提高自动化的普及率，这样不仅仅能减少成本支出，在生产效率上也是有提升的，因为一台机械设备的产量，几乎等同于以前几十甚至上百人工作产量，这在生产效率上就是几十甚至上百的提升，自动化的应用对于质量的稳定也是有好处的，在自动化没有出现的时候，质量的好坏与工人技术水平的高低是密不可分的，这个工人技术好，所生产的产品质量就好，那个工人技术差，所生产的产品质量就差，质量不稳定，这对于一个想要做大做强的企业来说，是非常致命的，所以说企业要想发展，单靠增加劳动力是不可能的实现，只有提高的生产自动化程度，才能使企业良性、健康的发展，才能使企业不被淘汰[4,5]。

（2）信息自动化。我国的计算机网络是从1987年开始，经历了三十多年的风雨历程，从最开始的小范围电子邮件服务到现在对各行各业的应用，可以说网络服务已经深入人心。机械制造也是如此，将信息化技术与机械设备相结合，能够监控机械设备运行、实现模拟加工以及加强企业信息共享等。监控机械设备运行：通过传感器对机器的各个指标进行监控，再将这些监控的信息通过网络，传递到数据终端上，数据终端通过软件程序，将监控得到信息，以数据、图形等信息展示给我们。使我们的管理人员，能够随时随地的了解企业内的设备生产运营的情况。实现模拟加工：通过计算机软件的程序开发，可以对生产过程进行模拟加工，以使来发现加工过程中容易出现的问题与漏洞，以减少加工的浪费，提高加工工艺，节约企业成本。加强企业信息交流：随着计算机与移动智能设备的普及，人们不在被束缚在办公室上，可以随时随地的进行办公，这样不仅加强了各部门间的信息交流，使企业内部信息共享，减少审批流程，达到无纸化办公，同时也保证了信息的真实、准确、有效。

（3）人工智能化。人们一提到人工智能首先联想到的就是机器人，其实机器人只是人工智能中一个外在表现，人工智能包含了智能视觉、语音识别、自动程序设计、遗传编程等等知识，同时人工智能也被认为是二十一世纪尖端技术之一，由此可见人工智能是多么重要的。人工智能在机械制造中的应用很广泛，其主要是给机械设备安装一个大脑，并且让这个大脑具备思考与判断的能力。其主要体现在保障机械设备健康运行与质量检测这两个方面。保障机械设备健康运行：通过传感器、图像识别、声音识别等技术，来判断当前设备是否工作正常，质量检测：就是通过人工智能系统对一些复杂的多种复合材料、新开发的新型材料，以及检测难度大的产品进行检测，通过图像识别对产品的质量进行检测，比如对手机屏幕的划痕检测，手机屏幕的划痕有多种的表现形式，如长度、深度等等，如果是用人工检测的话，会耗费大量的时间，但是采用人工智能进行检测，通过图像识别技术与大量图片来对比，得到手机屏幕质量是否合格。因此，人工智能在机械设计制造过程中的应用有着重要的意思，同时增强自动化技术应用效果。

4 我国未来机械设计制造及其自动化的发展趋势

随着我国的综合国力增强，各方面已经达到了国际先进水平，但我国的工业与世界的先进水平相比还是有一定的差距，因此为了解决这一问题，我国与德国进行合作，提出了《中国制造2025》，用来提升我国的工业机械设备的自动化能力。《中国制造2025》中明确提出了工业生产的数字化就是工业4.0，工业4.0也就是工业生产的自动化与智能化应用。当然要想实现工业4.0靠手工生产是肯定不行的，是需要加机械设备自动化的应用。当然在发展机械自动化应用时，还应该注意对环境的保护，现在已经不在是为了工业生产可以去大量破坏环境的时代了，随着可持续性发展的战略的提出，我国对于环境的保护正在加强，为了我们的后代子孙，就需要我们建立生产与环境协调发展战略。

5 结语

综上所述，对于企业来说，随着自动化普及率的提高，在降低人员支出，提高生产效率，提高产品质量方面都能起到积极的作用。另外要想实现自动化的快速应用，在人才培养上，要大力加强对高新技术复合人才的培养，为促进我国工业的良性发展提供人力资源保障。机械设计制造及其自动化应用是国家工业发展的基石，其未来的前景广阔。