提高机械设计制造及其自动化的有效途径

高丽萍

摘要：自动化已成为机械设计制造行业发展的主流趋势。机械设计制造自动化技术发展既关系着中国工业水平的提升，又影响着机械产品的生产规模、生产工艺及市场竞争能力。为加快机械制造行业自动化进程，促进其生产模式从“以人工为中心”向“以机械为中心”方向转变，从机械设计制造的发展趋势出发，分析了自动化对于机械制造企业的现实价值，并从融合先进技术、贯彻环保要求、提高企业重视、做好地区规划及建设人才队伍这五个方面提出了提高机械设计制造及其自动化水平的有效途径。

关键词：机械设计；机械制造；自动化技术

一、前言

计算机技术的快速发展使自动化技术成了机械设计制造行业中的主流技术。在自动化技术协助下，机械生产企业能够使用机械设备代替人工作业，从而有效降低机械产品的生产成本，提高生产效率和产品质量。与传统机械生产技术相比，自动化技术对国家与地区的工业发展具有跨时代的意义。当下，我国机械设计制造的自动化技术虽然处于快速发展的阶段，但与西方发达国家相比还有一定距离。基于此，我国机械生产企业必须提高对自动化技术的重视，加大对自动化技术研发的投入，在产品生产制造过程中将自动化生产管理理念与技术有机融合，从而提升我国的机械设计制造自动化水平。

二、机械设计制造的发展趋势

机械设计制造是世界工业生产中的一项关键内容，提高机械设计制造的产品质量与生产效率，有助于推进国家和地区的现代化工业水平。伴随着工业生产技术不断发展，当前机械设计制造已呈现出和传统工业制造不同的趋势。作为机械生产制造企业，只有紧跟时代变革步伐，抓住机械设计制造的发展趋势，才能加强自身现代化生产水平，为机械生产制造企业注入新的活力。一方面，机械设计制造呈自动化趋势发展。在社会人口老龄化的背景下，劳动力成本不断提升，中国已无法像改革开放初期通过劳动密集型产业来推动国家工业的发展。为实现产业转型，机械设计制造行业必须从劳动密集型产业逐步转向知识密集型产业，借助科技发展来提升行业的经济效益。如今，将计算机技术、大数据、云计算等先进技术应用于机械设计制造行业已成为行业发展的主流趋势。通过运用计算机指令模拟简单的人脑功能，运用神经计算网络来实现生产过程的自动识别和自动检测，能够代替在传统制造中由人工负责的机械性工作，从而使机械设计制造不断朝自动化方向发展[1]。另一方面，机械设计制造呈节能化趋势发展。机械生产企业不仅会消耗大量的自然资源，还会排放出大量的废弃物和污染物，对国家生态环境造成严重影响，这与社会可持续发展目标相违背，基于此，国家出台了一系列政策文件，要求机械设计制造行业要遵循绿色发展理念，做好节能减排工作，重视对生态环境的保护，提高生产能源的利用效率。在政策要求下，我国的机械设计制造技术在革新过程中不断优化生产流程，运用计算机技术来调整生产参数，减少生产过程中不必要的人工损耗等，以此来实现机械生产的节能减排目标。

三、机械设计制造及其自动化的现实价值

（一）降低生产安全隐患

在工业制造技术不断发展的当下，机械设计制造所涉及的环节、流程，及其所处的生产环境也越发复杂，导致其生产制造难度不断提升，安全隐患问题成了生产企业关注的重点问题。在机械设计制造过程中运用自动化技术，一方面能够运用机械代替人工进行操作，有效减少了技术人员在一线参与生产制造的环节。例如，原本需要工人手工加工的零部件，在自动化生产线上可由机械臂代替作业，在提升加工精度的同时，还能有效降低人员生产安全事故的发生概率[2]。除此之外，自动化技术能够对机械生产设备的状态进行实时监控。如图1所示，当设备出现故障时，自动化系统能够向监管人员发送故障的具体情况，以便进行人工排障。另一方面，运用自动化技术能够帮助技术人员加强对生产细节的监控，避免机械产品在生产过程中由于人为因素出现纰漏，从而提高了生产的合格率，有效确保企业所生产的产品符合质量规范，避免产品在使用过程中存在安全隐患。

（二）提高企业经济效益

獲取经济效益是企业进行生产活动的核心目的，在经济市场竞争日益激烈的当下，如何减少产品生产成本，提高产品生产利润成了机械制造企业需要思考的重要问题。伴随着机械制造技术的复杂性提升，企业必须加大对人力、物力的投入才能跟上时代发展的步伐。在当下机械制造行业中，人工成本是与能源、原材料并列的三大成本之一，而将自动化技术引进机械设计制造行业，则有助于企业减少人工成本的支出。通过将计算机技术引入到机械生产线中，企业能够运用智能化自动控制技术对机械制造的全过程进行智能管理，并结合大数据技术对产品的生产数据进行分析和处理，在自动化技术协助下，技术人员只需在专业的生产系统中对机械生产进行监控，最终实现对机械产品生产的集中控制[3]。自动化技术通过代替基础的人工作业，不仅能帮助企业减少生产过程中的人力成本，还能提高机械产品的质量，进而帮助企业打造优质机械品牌，加强市场竞争力，实现企业长远发展的战略目标。

四、提高机械设计制造及其自动化的具体路径

（一）充分融合先进技术

1.在产品设计中应用先进技术

计算机技术的发展为机械设计制造及其自动化技术的提高创造了有利条件。当下，计算机辅助设计软件CAD（Computer Aided Design）因高效的绘图功能和优秀的计算功能受到机械设计制造行业的喜爱，并被应用于机械设计的各个环节[4]。例如，技术人员可借助CAD软件来对机械开展逆向工程，即在设计单位仅拥有机械模型的情况下，通过激光扫描仪器扫描机械表面，收集关键的空间坐标，然后将坐标数据传输到计算机中，再运用CAD软件对模型进行拟合、分解与重构，进而在计算机中复现机械的3D模型。逆向工程还常被应用于优化机械设计方案及检验机械效能等环节中，帮助技术人员提高机械设计水平，并为后续的制造生产与加工工作提供相应的数据支持。除此之外，将机械产品设计与计算机技术融合，能够有效解决传统手绘设计图纸数量多、保存管理难度大、查阅不便等问题。通过CAD等软件生成电子图纸，有助于技术人员轻松通过缩放功能查阅机械各部件细节信息，或直接对现有的设计方案进行修改等，极大地提升了机械设计制造的工作效率。

2.在生产过程中应用先进技术

机械设计制造过程的复杂性导致其所涉及的制造环节数量多、参与人员范围广，若采用传统的机械设计制造方法往往需要投入大量的人力与物力，导致制造成本提升。因此，通过将机械设计制造与计算机技术相融合，能有效提升各环节与各部门之间信息传输的效率，提高信息内容的准确性，从而实现机械设计制造过程的数据信息共享，为提高自动化技术水平打牢基础。在机械设计制造过程中应用计算机技术，能够对制造过程进行全时段的自动化监控，捕捉制造过程中的关键信息并将其上传至信息共享平台，方便技术人员对制造过程进行审核。当制造过程出现故障或问题时，监控系统还会如图2所示，第一时间向监督员发送警报信息，并协助技术人员第一时间排除故障，降低可能产生的成本损失。基于此，将计算机技术融入机械设计制造环节，对生产信息加以管理，能有效提升制造管理的科学性，确保相关信息能够高速而准备地进行传输，从而提高机械设计制造的自动化水平。

（二）贯彻落实环保要求

由于技术限制，传统机械设计制造业在产品生产过程中，不可避免地会产生大量的废水、废气、工业垃圾等污染物，甚至有部分企业为降低生产成本而未按要求对污染物进行处理。此外，能源利用率低也使得传统机械制造业必须通过投入大量能源来提高生产效率，这不仅造成了能源资源的浪费，也导致更多污染物的产生。2020年中国提出的“碳达峰”与“碳中和”目标，标志着我国正式进入绿色发展新阶段，节能减排是机械设计制造与自动化的必由之路。在“双碳”目标推进背景下，机械设计制造行业必须加大对环境科学技术的研究投入，通过不断优化机械制造环节，升级机械制造技术来推动节能减排目标的进行。首先，生产企业可在机械制造过程中优化生产线中的调频技术，加强电能的转化效率，努力提高能源的利用率，降低能源消耗。其次，生产企业可改良机械制造生产线的材料，如选用铝塑或钢塑的复合管来减少能源在管道传输过程中的消耗，或使用螺旋消声管来降低生产过程中的噪声污染等。最后，生产企业所生产的机械产品也可在设计上注重环保性能，选用相应的环保材料，从而提升机械产品的环保性，贯彻落实绿色生产要求。

（三）提高企业重视程度

若想提高機械设计制造与自动化技术水平，生产企业首先要提高自身对自动化技术的重视程度，解决自身在发展自动化技术时所面临的各项问题。目前，我国的机械设计制造自动化技术从纵向看正处于高速发展阶段，但横向的普及面与发达国家相比，尚存在自动化技术普及度不高的问题。例如，我国部分中小型机械制造企业出于资金限制或观念陈旧等原因，未能在生产中充分运用自动化技术。针对这一问题，地方政府应针对相关企业加大对自动化技术优势的宣传，并提供相应的技术、资金支持，如向企业派遣优秀的技术人员指导其改良传统生产线，或为企业提供低息贷款，帮助其更换自动化设施设备等。除此之外，还有部分企业配置了自动化设施设备，但在人员管理和制造流程安排上仍维持传统管理模式，导致自动化技术未能发挥其应有的作用。基于此，企业管理人员需要不断更新自身管理理念，确保自身管理方式与自动化生产流程相配套，通过“硬件+软件”双管齐下的方式不断提升自身的生产效益，最终提升国家机械设计制造的自动化水平。

（四）做好地区建设方案

中国幅员辽阔，各地区间经济发展水平不均衡，机械制造技术的发展也存在一定的差异性。为提高我国整体的机械设计制造及自动化水平，国家应根据不同地区的实际情况有针对性地进行投资建设，以提高资源的利用率。首先，针对国内工业基础强大，但机械生产自动化技术较弱的地区，国家应在人力、物力上加大对地区自动化技术建设的投资。例如，中国东北地区在历史上是著名的汽车制造地区，拥有优秀的工业基础，但伴随着经济的发展和科技的进步，东北地区逐渐出现工业发展停滞，技术人才外流等问题，导致其工业技术难以跟上时代的发展水平。为充分发挥东北地区工业基础的价值，国家可在东北原有工业基础上通过引进先进自动化技术，建立现代化的汽车生产体系来促使东北地区实现产业转型升级。其次，国家要充分挖掘各地区的工业优势，根据不同地区现有的经济发展情况来建设新型工业基地。例如，我国珠三角、长三角地区属于国内经济相对发达地区，且在人口资源和交通运输上具有显著优势。由于地理位置临海，这些地区在造船业上拥有一定的工业基础，因此国家可在其原有的工业资源上，充分发挥经济发达地区的人才优势，通过技术引进来让珠三角、长三角的工业从基础的制造业向高端的自动化科研方向转变，并促使其带动全国机械设计制造自动化技术的革新。最后，国家还要加强不同地区间的交流与合作，以促使我国机械制造能力全面提升。例如，工业技术发达、机械设计制造自动化产业成熟的地区可派遣专家前往欠发达地区进行技术指导，或欠发达地区邀请发达地区的企业管理者、技术人员来本地工业生产企业参观指导，让欠发达地区借鉴工业发展的成功经验，从而达到“先进带后进”的交流目的。

（五）加强人才队伍建设

人才是行业发展的基石，我国若想提高机械设计制造及自动化技术，就必须重视自动化人才的培养工作，把握高校这一人才教育的主阵地，积极联动社会各界力量来加大对人才培养的投入，从而打造一支高水平的机械设计制造现代化队伍。首先，高校要优化机械设计制造及自动化人才的培养结构[5]。目前我国机械设计制造专业多在高职院校内开设，本科院校开设相关专业的数量较少。这就造成社会上自动化技术型人才数量要远多于科研型人才数量，从而影响我国机械自动化技术的发展。首先，高校要转变对机械设计制造人才的培养认识，引导更多高水平的本、硕、博学生加入专业学习队伍中，为建立我国高端自动化人才奠定基础；其次，我国高职院校在自动化人才培养过程中存在“重理论、轻实践”的问题，在课堂上以机械理论学习为主，却缺少了解和接触先进自动化技术的机会，导致学生毕业后难以满足岗位需要，不能适应行业发展。基于此，高校要不断优化现有的自动化人才培养方案，创新课堂教学方法，打造多样化的技术实践平台，通过产教融合、校企合作的模式为在校生提供丰富的专业实践机会，努力提升学生的机械设计制造自动化专业技术水平。最后，高校还需重视创新型自动化人才的培养，通过带领学生了解先进的自动化技术，组织各类机械设计竞赛，来不断加强学生对自动化技术的理解，激发其创新意识，提高学生钻研自动化技术的积极性。

五、结语

综上所述，在信息科技快速发展和普及的背景下，为推动我国工业化水平提升，机械设计制造行业必须提高自动化技术，在以计算机技术为代表的先进技术支持下，不断完善机械产品设计方案，提高设计的合理性与和科学性；优化生产流程，借助自动化技术努力提升生产效率，降低资源与能源的损耗，提高企业经济效益。除此之外，自动化技术还有利于实现国家“碳达峰、碳中和”目标，达到节能减排的绿色工业生产，促使我国机械设计制造行业获得更好的发展。

参考文献

[1]艾和金.机械设计制造及其自动化的特点与优势及发展趋势[J].时代汽车，2018（2）：45-46.

[2]姜海成.论提高机械设计制造及其自动化的有效途径[J].湖北农机化，2020（1）：30.

[3]李玉千.提高机械设计制造及其自动化的有效途径分析[J].山东工业技术，2019（24）：24.

[4]郝国奇.计算机技术在机械设计制造及其自动化中的应用[J].建材发展导向（下），2020（1）：161.

[5]刘爱华，张洪丽，管志光.新形势下机械设计制造及其自动化专业人才培养方案改革研究[J].教育现代化，2020，7（17）：23-25，36.

作者单位：新疆农业职业技术学院