信息化技术在机械制造中的应用

冯聪 孙忠海 张春振

沈阳飞机工业（集团）有限公司 辽宁 沈阳 110850

引言

随着全球化和技术革新的不断推进，信息化技术已成为推动机械制造行业发展的关键因素。这些技术的应用不仅仅限于提高生产效率，还包括优化设计流程、增强产品功能和改善市场响应速度。当前，机械制造业正经历着由传统制造向智能制造的转型，这一转型过程中信息技术发挥着至关重要的作用。因此，了解和分析信息化技术在机械制造中的应用，对于把握行业发展趋势和推动企业创新具有重要意义。

1 机械制造与信息技术现状

机械制造业正处于关键的转型升级阶段，面临着信息技术高速发展的挑战和机遇。当前，该行业正专注于优化人机交互界面、提升生产效率和降低生产成本等关键领域。尽管这一行业在某些领域已经取得显著进步，如智能制造和自动化技术的引入，但在全面实现大规模信息化方面仍然存在一定的局限。这主要是由于缺乏完善的信息化基础设施和行业内部的技术不平衡。为应对这些挑战，机械制造业正在不断地吸收和融合新兴技术，例如物联网、大数据分析和云计算，这些技术有助于实现高效的生产流程和更精准的市场需求分析。此外，通过采用先进的数字化设计工具和仿真技术，机械制造过程变得更加精细和高效，大大缩短产品的研发周期。然而，为真正实现信息化技术在机械制造业中的深度融合，还需解决行业内的技能不足、标准化不足以及安全问题[1]。

2 信息技术与机械制造领域的相互影响

2.1 机械制造行业支持下的信息技术进步

机械制造业的发展对信息技术的进步具有深远影响，尤其是在推动计算技术的演进方面。最初，计算机技术以电子管数字机的形式出现，这些机器占据大约150m2的空间，计算能力也相对有限。然而，随着机械制造技术的不断进步，尤其是精密加工和微型化技术的突破，大规模集成电路（IC）开始取代传统的电子管，从而引发计算技术的一次重大变革。这一变化不仅能极大缩减计算设备的体积，从庞大的机房设备演变为现在的掌上电脑和智能手机，而且计算速度也得到质的飞跃，从最初的每秒几千次运算提高到现在的每秒几十亿次。这一飞跃不仅是硬件技术的突破，也得益于机械制造领域对材料科学、电子学以及微纳加工技术的贡献。如今，这些技术的融合已经成为推动信息技术革新的重要动力，特别是在提高计算效率、降低能耗以及增强数据处理能力方面。机械制造业的这些进步对信息技术的发展起到至关重要的支撑作用，为信息时代的到来奠定坚实的基础。

2.2 信息技术对机械制造业的促进作用

信息技术对机械制造业的推动作用体现在多个方面，尤其是在突破交流限制和优化设计流程方面的贡献尤为显著。首先，信息技术通过互联网和其他通信手段有效地消除地理空间上的障碍，使得人与人之间的交流更为便捷和高效。这种无界限的信息交流为机械制造行业带来全球化的合作机遇，使得设计思路和创新解决方案能够跨越地域界线，快速传播。其次，计算机技术和软件工程的进步为机械制造业提供强大的工具。现代的计算机辅助设计（CAD）软件使得设计师能够在虚拟环境中精确地创建机械零部件的三维模型，这不仅能提高设计的精确度，还能极大地缩短产品从概念到原型的开发周期。此外，这些技术还允许复杂的模拟和分析，在物理制造之前就能预测和优化产品性能。这种设计的精确性和预测能力，再结合数字化的生产流程，如数控加工和3D打印，使得从设计到制造的过程更加无缝和高效，能极大提升生产效率和产品质量[2]。

3 信息技术在机械生产领域的应用

3.1 集成机械设计与制造中信息技术的运用

在机械生产领域，信息技术的应用正变得日益重要，特别是在集成机械设计和制造过程中。随着对移动通信终端和电子机械设备的质量要求不断提高，集成化的设计和制造成为实现高性能产品的关键。集成化不仅指的是物理组件的整合，更涉及数据和流程的整合。例如，在移动通信设备的设计中，集成化不仅体现在硬件的紧凑排列，还包括软件的优化和系统的协同工作。信息技术在这一过程中扮演着核心角色，通过先进的计算工具和软件平台，设计师能够在早期设计阶段对产品的性能进行模拟和测试，从而确保最终产品能够满足严格的性能要求。

此外，信息技术在提高机械制造精度和总体产品质量方面的作用不容忽视。通过采用精密的计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）系统，机械制造过程变得更加精确和可控。这些系统能够生成详细的设计蓝图和指导，以确保制造过程中每一步骤的准确执行。例如，在复杂机械部件的生产中，通过使用这些高级的信息技术工具，可以确保零部件的尺寸和形状符合极其严格的公差标准。这种精确度的提升不仅能减少生产过程中的错误和废品率，还能提高整个产品的质量和可靠性。因此，信息技术在集成机械设计和制造中的应用，不仅能优化设计和生产流程，也为满足市场对高质量产品的需求提供可靠保证[3]。

3.2 信息技术的推广与应用

自20世纪80年代以来，信息技术已被广泛应用于机械制造领域，但初期由于技术限制并未能充分发挥其潜在价值。这一时期，尽管计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）等技术开始被引入，但它们的应用受限于当时的硬件和软件能力，以及信息化普及程度的不足。会导致信息技术在机械制造中的应用并未达到预期的效果，其潜力被大幅度地限制。进入90年代，随着计算能力的增强和信息技术的快速发展，中国开始制定针对机械制造领域信息化应用的相关政策，旨在推广和加强这一领域的技术应用。政府对信息技术在机械制造中的应用给予重点支持，包括为试点企业提供必要的资源和指导。

然而，要真正实现信息技术在机械制造领域的深度应用和价值发挥，关键在于相关人才的培养和知识普及。因此，开办专门的培训机构，定期邀请信息技术领域的专家和权威人士进行讲座和交流，成为推动这一转型的重要手段。此外，企业内部需要定期举办专题研讨会，通过分享成功案例和实践经验，促进员工对信息技术在机械制造中应用的理解和掌握。这样的实践不仅能增强企业员工的技术能力，也能提高整个行业对信息技术的认知和应用水平。通过这些努力，信息技术在机械制造领域的应用逐渐成熟，为生产效率的提升、产品质量的改进以及新产品开发的加速提供强大的技术支持和创新动力。

3.3 机械产品设计及制造过程中的信息技术应用

在机械产品的设计和制造过程中，信息技术的科学合理应用对于实现快速、高效、可靠的生产至关重要。利用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工程（CAE）和计算机辅助工艺规划（CAPP）等高新技术，机械制造业已经实现从概念设计到产品制造的全过程数字化。CAD技术允许设计师在虚拟环境中创建精确的三维模型，从而减少设计错误和加快设计过程。CAM技术则转化这些设计为制造指令，直接指导数控机床和其他制造设备的操作，显著提高加工效率和精度。CAE技术在设计阶段通过模拟分析帮助评估产品性能，如强度测试和热分析，确保设计的可行性和可靠性。CAPP技术则优化生产过程，通过自动生成和管理工艺路线和工艺卡片，提高生产过程的组织效率。

此外，工业4.0的兴起标志着智能制造的新时代，将信息化生产提升到一个新的水平。在这个框架下，智能工厂通过大数据、物联网（IoT）和先进的计算机编程软件实现生产过程的高度自动化和智能化。这意味着生产设备和系统能够实时收集和分析数据，从而自动调整生产流程以提高效率和质量。例如，通过实时监控机器的运行状态和产品质量，智能工厂能够及时预测和防止设备故障，确保生产线的稳定运行。同时，利用大数据分析，企业能够更精确地预测市场需求和优化库存管理，从而降低成本并提高市场反应速度[4]。

3.4 创建适宜的信息技术应用环境

随着中国计算机技术和互联网技术的持续稳定发展，信息技术得到迅速的推广和应用，这对制造业特别是机械制造业的信息化进程产生深远影响。信息技术的发展不仅能促进制造业向更高的技术层面发展，而且也能推动整个产业向智能化、网络化的方向转型。以汽车零部件制造为例，应用信息化技术使得从设计、原型制作到批量生产的每一个环节都变得更加高效和精确。信息技术的应用还意味着在整个制造过程中可以实现数据的实时收集和分析，从而为决策提供更加准确的依据。这不仅能提高生产效率，还能确保产品质量的一致性和可靠性。此外，通过信息技术，制造过程中的不同环节可以实现更好的协同，优化资源配置，减少浪费。

为充分发挥信息技术在机械制造领域的作用，创建一个适宜的应用环境至关重要。这一环境应包括计算、通信、控制、远程协调和自治等五大功能，以促进各种机械设备的信息化运行。信息技术在这里发挥着将虚拟网络世界与现实物理世界相互联系的关键作用。例如，通过物联网技术，机械设备可以实时监控其运行状态，自动诊断和预测维护需求，从而减少停机时间和维护成本。此外，借助先进的通信技术，远程协调成为可能，使得设计团队、生产线和供应链各环节可以无缝对接，提高整个生产系统的响应速度和灵活性。最终，通过创造这样的信息技术应用环境，机械制造业能够更好地适应市场变化，提高生产效率和产品竞争力，实现持续的技术创新和产业升级。

3.5 计算机网络在信息化实施中的核心作用

计算机网络在机械制造企业的信息化实施中起着核心作用，它贯穿于企业内部的各个环节，包括研发、产品设计、生产、管理以及业务流程和组织重构。研发信息化特别重要，它不仅涉及基础技术研究，还包括产品的具体研发过程。在这一过程中，计算机网络使得信息和数据能够在不同部门和团队之间快速、有效地流动，从而加速研发进程，提高创新效率。例如，设计团队可以通过内部网络快速访问到最新的研发数据和市场反馈，从而更快地调整设计方案。此外，计算机网络也支持远程协作和云计算服务，使得团队成员即使不在同一地点也能共同工作。

此外，机械制造企业还需要结合自身的生产和信息化实际情况，建设一个全面的信息网络管理系统。通过利用互联网技术，企业可以构建自己的内部网和外部网，以实现内部流程的高效管理和外部资源的有效整合。内部网支持设计、加工和管理系统之间的无缝连接，促进信息共享和流程优化。外部网则使得企业能够更有效地与供应商、客户和合作伙伴进行交流和合作。此外，借助计算机信息网络技术，企业还能开展电子商务、网络营销、网上采购等业务，有效地减少不必要的中间环节，降低成本，提高市场竞争力。

4 结束语

总而言之，信息化技术在机械制造领域的应用已成为推动行业发展的关键力量。从精确的机械产品设计到高效的生产过程，再到综合的管理和运营，信息化技术的融入为机械制造业带来革命性的变革。这些技术不仅能提高生产效率和产品质量，还能增强市场适应能力和创新能力。随着计算机网络、智能化系统和数据分析等技术的不断进步，机械制造业正逐步向更高级别的自动化和智能化迈进。这一转型不仅能优化传统的生产流程，也为企业提供新的业务模式和市场机会。因此，持续探索和深化信息化技术在机械制造中的应用，将是未来该行业竞争力和可持续发展的关键。