信息时代机械设计制造及自动化分析

韩昌重，杨岩虎

（青海盐湖元通钾肥有限公司，青海格尔木 816000）

1 机械制造与自动化相结合的要点

在传统生产模式中，机械制造本身并不含有自动化的因素，但是对其主要特点进行分析能够发现，机械设备的制造其实是由非常多的零件组成的。这些零件往往都需要经过大规模的生产，再分类进行组装，最后形成一个机械设备整体，而每个相同零件的生产方式都是一致的。在机械制造的各环节之中还会涉及到很多难度并不高但是重复性很强的工作，这些工作对员工的素质水平要求也并不高。因此在这些环节中，如果能够利用自动化的生产模式，将这些重复性很高的工作交给机器，不仅生产效率能够提升，同时也减少了大量的人工成本。

机械制造和自动化相结合最基本的要点就是：应当使用自动化的方式来对那些本身难度不高、重复性强的工作进行替代，在这一过程中实现成本的下降和生产效率的提升。另外，顺应信息时代和社会经济的发展，在自动化的应用上也应当更加智能，相关的工厂和企业应当在流水线上进行智能化的改造，使得现有的设备能够使用新的环节、设置等方式，来对生产效率进行进一步的提升。在自动化的过程中加入更多的智能化因素，推动我国的自动化技术与人工智能结合，对于整个生产领域的生产模式都作出进一步的革新，实现中国的智能化生产和工业化生产目标。这也是当前中国机械制造与自动化相结合的最主要的发展目的。

2 信息技术在机械制造以及自动化之中的优势

2.1 提高生产效率

在当前的机械制造过程之中其实有很大的优化空间。在传统模式中，机械制造实际上并没有具备很好的系统性特征，各个部门之间的联系以及不同工序之间的操纵只能通过人为手段进行，然而在加入了信息技术之后，就能够达到一个远程的控制效果，能够加强整体工程和各个生产部门之间的联系。

运用信息技术时，可以参考当前比较前沿的工艺，可通过计算机和机器对数据进行精确化，不仅能够减少人工成本，同时也能够从较为长远的角度简化相关的生产流程，使生产内容更加精确化和规范化，这也是信息技术运用在机械制造之中的主要进步意义。在自动化方面，信息技术实际上是自动化的基础，只有用现代信息技术作为支撑，才能够保证在整体的生产过程中能够对一些有规律可循的生产环节进行算法编写，从而达到自动化的效果。在自动化领域中信息技术是必不可少的，这也是自动化技术能够得以发展的重要原因之一。

自动化技术在机械生产之中的应用其实也很好地提升了机械生产的经济效益，能够在更短的时间里完成更多的生产工作，并且很好地避免了人工操作可能会带来的一系列误差，把所有的无关影响都降到了最低。也能够保证同一个生产部门生产出来的产品质量和规格大小都是相同的，从而确保了生产过程的规范性。能够让企业在统一标准下开展更大规模的生产，为企业创造更高的经济效应。

2.2 提升机械制造安全性

在机械生产过程中，会使用到很多的切割工艺和焊接工艺，而这些环节本身就具有一定的危险性，所以在机械生产的过程中也应更加注重安全问题。由于员工的技术水平参差不齐，在对员工的培训上也不可能做到面面俱到，因此实际操作过程中不同人员对于相同机械生产内容的完成程度也不尽相同，在一些机械生产环节之中出现安全风险的概率也会不同。

在机械制造过程中加入信息技术，提升自动化的程度，能够从数据的角度来帮助生产部门更加精准地完成相关的生产要求，机器的操作比普通劳动者要更加精确，因此在实际的生产中也能够降低相关的风险。对于一些危险系数本身就比较高的生产内容，例如切割和焊接等，通过机器的方式来实现也能够很好地保护工作人员的人身安全。

2.3 实现远程监控

在传统的制造模式之下，生产环节需要有人员实时进行监管。但是通过现场监管的方式，效率其实非常低下，也很难照顾到生产过程中的各个方面，这种情况就会导致人员的浪费，人员的技术水平也并没有很好地发挥出来。

利用信息技术的发展可以使得生产过程和互联网相结合，能够实时地将生产的状况反馈给监管人员，监管人员不需要到达现场进行巡视，就能够全面地监控生产过程中的各个环节，在发现数据异常的时候能够第一时间采取相关措施。这实际上也能够让问题的解决变得更加的简单、清晰，使得员工的行动力能够更好地发挥出来，也加强了整体生产监管过程的规范性和全面性。

3 信息技术在机械设计制造及自动化技术中的应用

信息技术在当前的机械设计制造环节及自动化技术之中的运用程度其实很高，也对当前的生产效率产生了很大的推动作用。下面以机械设计制造机械手的改良为例，分析信息技术在机械设计制造及自动化技术中的应用。

3.1 设计目的

机械手是一种爪型设备，体型有大有小，在生产过程中主要是完成原料和部件抓取的过程，通过上下抓取的方式来进行取料、送货等功能。在生产过程之中使用机械手能够提升生产过程中的安全性，防止工人在传送带或其他设备之中进行操作时不慎发生肢体损伤。

3.2 机械手的需求

机械手不仅要满足生产的需要，在生产过程中也应当考虑到机械手本身会不会对机床等基础设备造成损坏，因此在上下运动距离，抓取力度上也应当进行合理的设计，防止在抓取的过程中由于上下位置估计错误而对机床产生过高压力，或是机械爪的抓取力度过强，或对工作人员造成误伤等情况的出现。

另外在设计目的上也应当充分考虑企业的需求，如果本身是为了分拣而设计的机械手，就应当更加注重改善分辨订单和自动分类的内容。对于企业的需求进行分析，再进行改善方向的研究，能够更好地提升机械手的性能。由于机械手的工作形式是通过检测，判断物品所在位置，是否已经正确抓取，是否下放到准确位置，再进行新一轮的循环，因此在这几个工作环节上应当保证机械手能够及时地对抓取情况进行监测，提升其准确性。

3.3 如何实现设计需求

3.3.1 借助计算机技术

在实际的设计过程中，信息技术的参与程度可以从计算机的技术提升上来实现，通过计算机对整体的运行路径进行模拟，根据物品最初的位置到生产的目标位置进行路线的制定，并通过计算机算法来使得机械手能够完成这一路径的转变，能够在抓取到物品之后正确地将物品移动到事先预定好的区域内部。

在这一过程之中引入完整且精确的计算机集成系统，采用计算机辅助技术，保证在立体环境之下的算法编写能够尽可能的严谨，保证机械手的正常运行。并且在这一过程中进行数据模型的演练，通过多次演练的方式来检验猜想和假设的可能性，探究设计路径是否能够真正运用到实际当中。并且对于生产过程中的环境因素也通过信息的方式来赋值到整个系统当中去，保证机械手在实际工作的过程中能够尽可能地排除其他的环境干扰项，正确地完成工作内容。

3.3.2 借助红外技术和重力感应技术

在机械手进行物品抓取的过程中，需要对是否进行正确的抓取做出正确的判断。这一判断可以通过相关的技术实现，例如在机械手中加入红外线探测仪，在每一次抓取之后都发出红外线，判断在爪内是否发生遮挡来推断出抓取动作是否已经完成。通过这样的技术就能够保证机械手在对物品的抓取项目上能够做到万无一失，不会出现空爪的情况，能够保证物品的运输结果。

如果想要实现定量的抓取，可以使用重力感应技术，对于抓取的内容进行预先设定。例如在判断对零部件的抓取应当满足几件的时候，通过对重量进行设定，加入重力感应系统，就能够实现机械手抓取相关质量的零部件或物体，能够精准地实现自动化的数量控制，在脱离人工的情况下完成定量的运输工作，实现了自动化。

3.3.3 计算机虚拟技术

在对机械设备进行设计的时候，必须要有精密的图纸作为支撑，但是绘图过程十分复杂，设计师如果仅仅依靠传统的绘图技术，需要对零部件的不同位置进行全方位的绘制，并且提供多方面的角度。这种方式不仅耗费大量的精力，在展现模式上也并不直观，只能从不同的平面图或者固定视角的立体图上进行分析与展示。但是通过计算机虚拟技术，就能够使用较小的内存，用软件运行的形式提供非常高的数据量和运行空间，让设计师能够在计算机终端上就实现大型的建模内容，通过现有的设备将设计方案转化成精密的数据，也能够让设计师对原有的设备性能和模式进行精准的分析，从而思考修改和提升的方案。

在对新的机械设备进行设计时，设计师不仅能够直接通过建模的形式来预先观看实际效果，也能够直接进行数据的输入转化成相对应的图形，保证设计内容的各个维度清晰可见，在实际投入生产时也不会出现数据的偏差和模糊的情况，能够使得设计师的灵感完整地呈现出来，减少了设计方案向现实转化的技术壁垒。

另外，CAD 等绘图软件也降低了绘图过程的复杂性，大大减少了设计师在设计过程中耗费的时间，能够提升实际的工作效率。与此同时，在对设计出的新设备进行性能测试的时候，也可以利用计算机虚拟技术来构造出一个比较贴近现实的生产环境，建立模型来进行生产流程上的测验，大大缩减了实际测试过程中可能会耗费的成本和人力物力，企业对于设备改革的试错程度降低。这实际上也能够推动设备的更新换代，设计师更愿意做出尝试来进行设备性能上的转变，对于设备的革新和进步有着积极的推动作用，也能够在很大程度上推动生产效率的提升。

3.3.4 仿真技术的应用

对于一些非常精密的机械设备，想要通过人工的方式对其进行相关的分析和掌控其实是非常困难的，数据测量的内容非常庞大，这也会给设计师的工作带来很大的困难，例如如果不知道原先设备的设计图纸，在后续的改进上就会变得难以推进。但是仿真技术的应用很好地解决了这一问题，仿真技术能够通过计算机扫描的方式来得出整体扫描物的多方面数据，能够非常精准地将数据呈现出来，设计师也能够更好地利用这些数据来进行设备性能的判断，从而在此基础上加入企业的需求，进行改善，这一技术的应用也能够降低在革新过程之中遇到的困难，大大提升设计效率。

4 机械设计制造及自动化技术的改善方向

机械设计制造及自动化技术并不只是涉及到一个技术领域的内容，其中包含了信息技术、计算机技术、电子集成技术等多个方面，实际上是一门综合性非常高的学科。因此在后续的发展之中也应当更加注重不同领域技术的集合和概括，提升数据运算能力和建模能力，从技术水平和人力水平上共同出发，实现技术的突破，同时重视相关人才的综合性培养，才能够保证机械设计制造及自动化技术的不断提升。

5 结语

随着信息时代的不断发展，机械设计制造及自动化与信息技术的发展程度呈现了紧密的关系，信息技术的高效利用，实际上推动了机械设计制造的整体生产效率，并且推动了当前生产过程之中的自动化程度，良好的信息技术能够给生产过程提供良好的技术支撑。因此，有关部门应当更加重视信息技术的应用和相关人才的培养，推动机械制造行业生产水平的不断提高。