机械设计制造及其自动化的应用分析

何秀颖

摘 要：机械设计制造企业应结合自身生产目标及需求，借助信息技术转变生产模式，以提升产品制造效率及质量，从而推动机械设计制造及其自动化的发展。基于此，探究信息技术背景下机械设计制造及其自动化的概念，总结开展相关工作应遵循的原则，分析信息技术在机械设计制造中的优势以及应用情况，提出相应的优化策略，展望未来机械设计制造的发展趋势。

关键词：信息技术；机械设计制造；自动化；应用

中图分类号：TH122                                文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2024）05-0043-03

1机械设计制造及其自动化的概念

在各类信息技术及自动化控制技术不断进步的背景下，机械制造企业已广泛应用对生产有助益的技术。将信息技术与机械制造相结合，加强对能量系统和动力系统及电力系统的控制，实现统筹协调，有助于提高机械设备生产的自动化水平[1]。为了提高产品的生产效率和质量，机械制造企业应在生产中积极应用信息技术，深入研究机械设计制造及其自动化相关的技术。

2机械设计制造的原则

2.1 技术性原则

技术性原则是指生产的设备指标必须符合要求，指标包含设备的强度、内部抗摩擦性、振动稳定性。大多数设备在制造过程中会产生振动，进而形成动态负荷。若设备的整体动态负荷频率接近于内部某些零件的频率，或者某一设备的动态负荷频率与其他设备频率接近，就会出现共振的情况，并在一定程度上对零件和设备造成损坏，导致设备无法正常运行。

2.2 标准化原则

机械设计制造中的标准化原则是指机械产品生产流程必须规范化，以保证工作人员按照既定模式开展生产和产品性能检验工作。若未遵循标准化原则，极易出现机械产品性能指标不一致的情况，影响企业声誉和经济效益。

根据标准等级划分，机械设计制造领域的标准可分为国家级标准、行业级标准，和企业级标准。如果按照性质划分，可分为推荐使用和必须执行两类标准。在实际设计和制造过程中，机械产品通常受到各种因素的影响，再加上设计标准相对复杂，其设计及制造时常遭遇意外情况。

为减少意外情况对生产效率和产品质量的干扰，企业必须遵循标准化原则，确保设计方案和制造流程中的各项术语、计量单位均与实施标准一致[2]。在选择机械产品的零部件、制作原料和生产设备时，需要按照统一的标准进行选择。

2.3 可靠性原则

可靠性原则指的是选用安全的零部件、合适的热管理技术，并采取正确的内部电路设计和机械结构设计，以确保机械产品达到相关部门的质量标准，满足市场对机械产品的要求。某些机械设计人员过于关注机械结构设计的合理性，而忽略了关键部件的安全性冗余和热管理技术。关键部件的安全性能保证了当机械产品的其他部件发生故障时，其能够继续维持正常的运行状态。

热管理技术关系到机械产品的能耗和运行的稳定性。为了确保机械产品的运行稳定性，降低其能耗，设计人员需采取科学合理的热传导和热辐射方法，并选择适用于机械设备的冷却系统。

3机械设计制造及其自动化的主要优势

3.1 提高机械设备产品的生产质量和效率

一些机械设备企业应用了自动化控制技术，有效提高了机械产品的生产效率和质量，在一定程度上降低了生产成本，从而获得了更多的经济效益。信息技术和自动化控制技术的发展应用，使得企业在机械设计和制造中有了更大的探索空间，有助于企业开创新型生产模式，进一步缩短机械产品设计和制造的时间。随着各行业对机械产品的要求逐渐提高，企业应积极探索各类信息技术和自动化控制技术在机械设计和制造中的应用，并不断优化现有技术，以进一步提升生产效率、扩大生产规模。

3.2 有效减少机械设备产品制造过程中的风险

信息技术和自动化控制技术可降低人员参与实际制造的几率，减少企业员工在制造过程中受伤的可能性。在信息技术和自动化控制技术广泛应用的企业中，员工通过远程操作设备进行机械产品生产，与生产线保持一定距离。信息技术和自动化控制技术使人员能够更好地了解产线的情况，提高人员对产线的控制能力，进而帮助企业实现对机械产品生产过程的深度控制。如果产线中的某一设备出现问题，企业员工即可通过管理系统进行诊断，了解问题的具体情况和严重程度，从而采取恰当有效的解决措施。

4机械设计制造及其自动化现状

4.1 自主创新能力相对较弱

目前，机械设计和制造领域仍有不足，自主创新能力相对较弱。一些零件仍依赖进口，无法实现独立生产，导致机械设计和制造的整体效率不高。这些问题可能是缺乏相关部门的支持，或人才培养体系不够健全导致。想要提高机械设计制造领域整体的创新能力，相关部门需要给予足够的支持，企业也要尽力完善机械设计制造人才培养制度。

4.2 污染问题较为严重

大规模的工业生产可以为企业和群众带来经济利益，改善群众的物质生活。但若不注重环保措施，大规模的工业生产将会对自然环境造成严重影响。因此，机械设备产品的生产模式理应发生改变，机械设备产品企业必须面对制造过程中的各类污染问题，采取相应措施，构建绿色低碳的机械产品制造体系。

4.3 信息化水平不高

目前，一些企业在生产中采用了信息技术和自动化控制技术，但仍有一些企业因管理者对信息技术的理解不正确、内部人才储备不足等，以至于机械设备产品制造的信息化水平不高。

5 机械设计制造及其自动化的优化策略

5.1 加强政策支持

为了提高机械设计制造行业整体的创新能力，推动部分关键零部件摆脱对进口的依赖，相关部门必须对机械设计制造企业加以重视，结合实际情况为机械设计制造行业指明方向，并为推动机械设备产品企业向智能化生产模式转型提供政策支持。机械设计制造属于较为传统的行业，一些企业管理者缺乏接受新事物能力。相关部门应与其进行积极沟通，了解智能化生产的益处，并提供适当的帮助。

5.2 加强机械设计制造人才的培养

高水平的人才是机械设计制造工作的核心，参与机械设计制造的员工如果不具备专业素质，将无法设计制造出满足市场需求的机械产品，从而影响机械设备产品企业的未来发展。企业应不断完善人才培养体系，并制定相应的人才引进计划，形成科学的机械设计制造人才队伍建设体系。鉴于人才培养和技术研发均需要资金，若企业的资金条件相对薄弱，则不足以聘用大量高水平的人才。企业应构建合理的融资机制，为人才培养和技术研发工作提供资金支持。相关部门也应进入机械设计制造人才培养体系建设，适当为机械设计制造人员提供补助，帮助企业寻找融资渠道、构建融资体系，提高其资金利用水平。

5.3 尽可能实现清洁生产

机械设计制造行业的生产模式需使用大量能源，并会产生诸多污染问题。随着群众和国家对环境保护的日益重视，机械设计制造企业应主动安装污染物控制设备，以减少各类污染物的危害，最大限度地降低对周边环境和居民的影响[3]。

机械设计制造企业还应不断发展自动化控制技术，优化机械设备产品的生产流程，减少机械产品生产时的损耗和污染物，在机械设计制造中达到高水平环保。

5.4 加大可编程控制器及无线设备监控系统的应用力度

5.4.1加快可编程控制系统和机械设备生产融合

在各类信息技术中，基于可编程技术的控制系统具备较多功能。其可协助企业员工收集大量生产设备的数据，并且高效计算实际生产所涉及的各项数据，还可依据实际情况进行建模。企业在调整不同模型的关键系数后，即可直观了解机械设备产品的生产情况，并且评估各项因素对生产的具体影响。

一些机械设计制造企业将可编程控制系统与自动化控制技术融合，进而实现高效编码，进一步提升了机械设备产品制造的智能化和自动化水平。在将两项技术融合后，企业员工即可通过可编程系统完成指令设计和编码工作，并且不易受到其他人员操作的干扰。在可编程控制系统发出指令时，相关设备即可按照指令完成加工。鉴于一些传统生产设备不兼容信息技术，企业应结合自身资金情况购置一定数量的新型设备，以确保可编程技术与产品生产过程的密切融合。

5.4.2扩大无线监控系统的覆盖范围

无线监控系统由分布在产线的计算机和监控设备构成。应用该系统的主要目的是加强对机械设备产品制造的监管，确保相关人员尽早发现生产过程中的隐患，并在第一时间获知生产线问题的某些信息。

在实际应用中，一旦某些指标达到预警界限，该系统则会立即通知相关人员及时采取措施，如关闭设备或其他措施，以避免对生产造成更大影响。一些企业应用无线监控系统后，为进一步发挥作用，通过观察机械产品制造各个环节的情况，进行深入分析，优化生产流程，最终促进生产效率的提高。随着5G技术的展，企业应适当扩大无线监控系统的覆盖范围，以实现对机械产品制造过程的全周期控制。

6信息技术背景下机械设计制造及其自动化技术的发展趋势

6.1 智能化

在传统的机械设备产品制造模式中，样机试制需消耗一定的人力物力。而且，进入量产阶段后，可能会出现原料不足的问题，需要企业重新规划产品制造流程。为了降低样机试制的人力物力成本，并预测量产中可能出现的问题，机械设计制造企业应积极借助各类信息技术。例如，虚拟建模技术可以帮助企业员工快速绘制设计图纸，并以三维的形式呈现机械产品。通过应用人工智能技术和数据分析技术，企业可以模拟大规模生产，并预测量产过程中可能出现的问题，结合问题采取相应的预防措施，可以有效避免企业经济利益的受损[4]。

6.2 环保化

工业的高速发展虽改善了群众的物质条件，但由于部分企业随意排放污染物，导致一些地区的自然生态受到了一定影响。在经济发展模式向高质量增长模式转变后，机械设计制造企业应积极响应可持续发展战略，抛弃“先生产后治理”的错误理念，利用信息技术加强对产品制造的控制，尽可能减少制造过程中的损耗，并尽量使用新能源开展生产工作，努力实现机械设备制造的环保化[5]。

6.3 人性化

机械设计制造行业的人性化体现在数控系统的数据可视化和用户界面图形化。在传统机械设计制造模式中，相关人员无法直观了解各方面的数据，只能在样机试做完成后才了解一些问题。然而，利用信息技术将数据可视化，可以让相关人员直观了解不同类型的数据，有效地减少了设计人员之间的沟通阻碍，避免设计人员对一些数据产生错误认识，有利于缩短机械设备产品的设计周期。

在机械设备产品制造领域中，数控系统的应用极为广泛。以往的数控系统用户界面具有一定复杂性，阻碍了一些企业员工使用该系统。通过可视化数控系统用户界面，则可呈现快速编程和蓝图编辑等功能，还可让数控系统操作人员直接从窗口和菜单选择其他功能。

7结束语

在各行业对机械产品的需求不断增加、要求不断提高的条件下，机械设计制造企业应积极在实际制造中应用先进信息技术，以形成智能化生产模式，使得生产规模及效率进一步提高，并构建科学合理的人才培养机制，以建设高水平的机械设计制造人才队伍。

参考文献

[1] 马储林.电子信息技术在机械制造领域中的发展前景[J].现代工业经济和信息化，2023，13（4）：38-40.

[2] 赵志霞.信息技术背景下机械设计制造及其自动化探讨[J].造纸装备及材料，2023，52（3）：44-46.

[3] 韩东旭.信息技术背景下机械设计制造研究[J].科技创新与应用，2020（9）：89-90.

[4] 胡晓承，康雨涵.人工智能技术在机械电子工程领域的应用[J].数字通信世界，2023（11）：130-132.

[5] 郑宗慧.信息技术背景下机械设计制造及其自动化[J].湖北农机化，2020（12）：135-136.