智能制造背景下机械设计制造及自动化技术发展趋势分析

2022-03-24李洋

科技资讯 2022年18期

李洋

(沈阳市汽车工程学校辽宁沈阳 110122)

当前各行各业纷纷进入智能制造的阶段，使我国的机械设计制造和自动化技术水平的不断提升和发展。我国当前的机械设计制造和自动化技术的发展得益于现有智能制造技术的支持。但当前想要在机器制造的领域里发挥其自身的优势，还需要从智能制造出发，寻找智能制造与机械设计制造和自动化技术之间的联系，从而找出优化策略，帮助机械设计制造和自动化技术进一步发展优化，并进行科学规划。

1 关于智能制造的基本特征

1.1 安全性

智能机械制造的工作环境所需要的技术性较强，涉及的智能机械制造周期较长，所以在具体的设计过程中有较为繁多的细节问题，容易产生隐患和风险。传统的制作模式下，由人工监控来开展智能机械制造工作。但人工无法实现24 h时刻紧跟智能机械制造过程的效果，所以在具体的制造过程中，人工监控只能起到一部分的作用，监控的质量也与实际监控人的个人素质有着很大的关系。监控人员的工作素养决定着制造风险出现的可能性，以及风险大小。因此，在智能机械制造过程中，通常会出现一些制造事故，导致制造人员的人身安全受到威胁。

但智能化机器设备让机械的设计和制造工作都变得科技化和信息化，可以通过及时监督、远程控制等形式来进行制造工作。将数据传导的方式利用到智能机械制造中，对制造的过程展开良好的监督工作的同时，也可以让制造流程更加科学、安全、有序，减少制造过程中器械障碍或安全事故的发生，大大提高了生产过程中的安全性。

1.2 节能降耗

在现有智能机械制造为主流的阶段，机械制造设计的流程都是通过运用自动化技术进行制造的，因此自动化技术可以通过代码等程序或规则来自动支配和运行相关设备进行启动等，让整个制造流程都能够得以良好地管控。同时，在传统的机械制造运营工作的过程中，设备之间的器件可能会产生摩擦，造成磨损，给机械制造企业带来一定的损失[1]。智能化机械制造会让此情况的产生大大降低，因此，使能源的节约得以保障，损耗得到减少。

1.3 方便快捷

智能机械制造具有的便捷性更强，制造流程也更加简单，对于智能机械制造来说，很多传统的人为流程逐渐改进成自动控制的方式，所以只需要安排固定的施工人员进行智能机械制造的操作和控制即可。而且部分工作环节或流程中的机械操控，无需安排人员进行管理和监控，便可自行运行，因此现有的智能机械制造让整个流程更加方便快捷。

2 智能机械制造的优点

2.1 机械生产效率高

从现有的智能机械制造的情况来看，传统的机械制造效率太低，通过改良和科技上的创新，让智能机械制造技术应运而生。

在传统的机械制造工作中，主要依靠人力的劳动支持生产，这导致生产效率难以得到提升。随着社会的进步和发展，传统的机械制造的生产效率已经无法满足现有的需要[2]。

随着当前社会的发展，人们对于机械制造产品的使用和需求越来越大，所以智能机械制造在机械制造及其自动化中的应用，则能够代替传统的人为制造，使机械生产效率大幅度提升。

2.2 失误得到有效降低

对传统的机械制造模式来说，由于较为依赖人工制造的方式，并且机械制造的产品种类也过多，由此一来可能引发的危险操作则会变多[3]。一旦出现工作人员操作失误，没有按照标准的要求来进行，会使整个机械制造生产流程受到影响，也可能出现系统故障的问题，使制造效率大大降低，也可能威胁到施工人员的人身安全。

所以，在现有的智能化制造背景下，自动化技术的使用和结合，能够让机械设计制造中的流程通过自动化的形式来实现，让很多危险性较高、隐患较大的环节实现自主操作，无需人为进行，在一定程度上也能够让现有的机械制造环境更加安全、有序、良好，并且智能制造设计不容易受到人为的干扰因素或影响，也能够较快适应当前的生产环境，因此生产准确效率更高，产生的故障效率更低。

3 现阶段机械设计制造及其自动化技术的不足

3.1 自主创新较少，科技成果转换效果不佳

尽管当前我国经济生产自动化技术已经获得了较为良好的发展局面，但随着科技创新的速度加快，各项技术不断应用和发展，会出现我国现有生产工艺及产品依赖其他国家的情况。我国在机械设计制造方面的自主创新能力尚有欠缺，很多科技成果转换不够全面，使我国现有的机械设计及自动化技术发展受到一定程度的制约。

3.2 资源利用效率不高，污染环境

我国社会开放程度的加强，以及经济生产的高速发展，对我国现有的环境和资源造成了很大压力。生产制造企业在生产过程中产生的污染物，极大地影响了周边环境生态和资源。我国部分机械设计与自动化技术是在外资企业的影响下进行发展的，在生产和制造过程中，仅仅考虑了产品的设计以及产品的最终效果和后期使用，并没有考虑生产过程中对环境生态以及资源上的影响，这些因素对我国的生态环境造成了不可逆转的影响。

3.3 高端产品仍需增加，信息技术应用不够全面

当前我国机械设计制造与自动化技术存在的一大不足就是高端产品较少，自动化技术应用范围不够广泛、不够全面。在现有全球经济一体化的今天，提升信息化技术在制造业中的应用，是当今所要面临的一个重点问题，而提升高端产品的研制和生产设计制造管理以及服务当前的有效途径。

4 智能制造背景下机械设计制造及自动化技术未来发展趋势

4.1 控制制造成本，降低资源能源消耗

由于制造业的基本属性和特点，关注制造业未来对于环境污染情况，以及对于资源能源的使用控制情况至关重要。

当前的机械设计制造及自动化技术中涉及的产品类型和方向较多，有关的制造流程也比较复杂，因此在此过程中能源和材料的消耗与使用都较为庞大，要想智能机械制造行业向着更新、更高的方向发展的话，必须要重点关注成本问题和资源能源的利用与损耗问题。

近年来，我国出台了一系列相关政策，提出了一系列发展理念，对我国的资源能源保护、环境保护提出了更高的要求和指导方针，机械制造行业是能耗很高的一个行业，想要保证自身稳固持久发展，不能以牺牲环境和资源为代价，必须响应当前国家的理念和指导方针以及保护环境等方面的号召，来降低自身有关资源和能源的损耗情况，对生产过程中使用较多的原料等进行重点关注[4]。同时思考在所使用的原材料中，哪些可以进行重复使用、循环使用，把一些能源和资源材料上的利用、可循环利用特性进行加强，使其利用效率达到最高。

在企业进行采购方面，要对成本进行大力管控，减少不必要的成本支出和浪费，综合性地保障机械制造企业的持久发展，也要提升现有机械制造行业人员的环保理念和节约资源控制成本的理念，避免由于相关意识薄弱而出现的不良问题。加强机械制造行业中有关污水的处理工作和排放规划工作等，减少其对水资源和土壤方面的污染影响，对无法进行循环利用、无法再次使用的资源和能源要通过部分清洁处理工序后再进行排放。

4.2 实现多学科耦合与集成化设计

从现有的机械制造行业来说，所生产的产品应该尽可能地满足人们当前对于现有产品的需求。现阶段，机械制造行业所生产的产品结构越来越复杂，因此有关机械制造及自动化技术不能够单单依靠现有的科学技术或产品设计，要将现有的产品设计进行多元化的发展与提升，通过机械、电气、通信、控制等多个学科的耦合，实现机械设计与自动化技术的多样化丰富发展。

通过多学科进行耦合，让未来的机械设计制造及自动化技术的发展对人工的需求和依赖越来越少，也可以通过计算机网络技术的运用，提升产品功能的仿真效果，不断地更迭、完善、创新现有的设计技术，让产品的功能能够不断丰富和完善。

4.3 实现模块化与网络化的良好融合

对机械设计制造中有关的机械设计模式来说，通过模块化和网络化的互相融合，能够使其统筹更多的资源，将现有的生产任务分配得更加合理，也可以进行更为科学的整合工作，并取得良好效果，进而实现机械设计制造及其自动化水准的提升。可以根据设计团队的技能以及对产品具体功能的要求，进行任务拆解和分配，让产品的设计变得模块化。还可以与工程作业同时进行，来提升现有的设计效率和工作进程，让产品的设计质量大幅度得到提升，通过网络化的结合、依靠，让个模块化的功能结构设计实现互相连接，让各生产工作小组之间的信息互享、资源互通能够得以保障，也能够保证彼此间的及时沟通交流，从而使整个产品的生产工作落实得更好，使机械设计和自动化水平得以提高。

4.4 实现清洁生产

从未来发展的角度考虑，机械制造行业应当在生产过程中注重环境保护和节能减排，使机械生产制造产品的能源消耗尽可能减少，例如：对生产工作所选择的原材料，首要选择清洁能源、环保原料来进行使用。

随着当前智能制造时代的快速发展，各行各业也在对机械设计制造及其自动化技术进行研究，对于如何实现高效并且清洁生产这一问题的关注在逐渐提升，并且很多行业都在试图找寻优化现有制造生产流程的方式[5]。应该针对现有的机械设计制造及其自动化技术，探究出实现清洁生产的方式方案，优化现有的产品，进行数据加工工艺、设计鉴定和评价编制设计任务书等各个流程。在制造效率不断提高的今天，保证制造流程在没有缩减的情况下能够良好实现清洁生产的目的。

4.5 实现电子化图纸的运用

对机械设计制造及其自动化技术来说，产品生产图纸是极为重要的一环，良好、精密、完善、科学的设计图纸才能够保证后续产品设计和制造工作的有序展开。但传统的制造模式下，采用较多的是纸质版的产品图纸，容易受到撕毁、浸湿等方面的影响，使相关工作环节受到影响。

随着智能制造时代的到来以及互联网信息技术等智能化技术的运用，应该逐渐转变现有的图纸形式，使用电子化图纸来进行产品的设计与考虑工作，可以让机械制造产业中涉及的产品图纸，在今后通过电子化、智能化图纸的转变，让传统纸质图纸难以保存的弊端得到改善，可以减少纸质图纸的破损、丢失或损失的问题[6]。

同时，实现电子化图纸也可以让图纸的携带和传递更加高效方便。一旦发现一些有关产品设计上的修正方案或改进方案，可以通过电子化图纸，进行更加方便快捷的修改工作，使产品设计工作中的相关环节更加便捷、高效，更加智能化、信息化。通过电子化图纸的使用，让未来产品设计图纸的保存工作更加方便，节省一定的空间，实现统一化、信息化的图纸管理，还能够便于进行查看工作。在保证自身信息网络以及平台的安全下，电子图纸具有的安全性、便捷性等都是纸质图纸难以比拟的。