智能制造在机械设计技术中的应用研究

吴公平

摘 要：智能制造是机械制造业的发展方向，是建设制造强国的重要渠道，能够变更生产流程，优化产业结构，带动高新技术产业的发展，加快国家的现代化进程。机械设计技术是机械制造业的核心技术，是机械性能的决定因素，能够提高机械设备的精密度与安全性，提高生产效率，提高制造业的整体利润。进入新时代以后，智能制造开始应用到机械设计技术中，信息整合、资源分类、新型应用材料等机械技术开始提高，机械设计与制造行业开始走向系统化、自动化、节能化、高效化、专业化的发展道路。

关键词：智能制造 机械设计 创新应用

1 前言

當前机械制造业正面临着前所未有的挑战，一方面，高新技术不断取得突破，自动化智能技术开始与机械设计技术相融合，制造业的行业壁垒开始消失。另一方面，中国开始调整经济发展模式，大力发展高新技术产业，机械制造业的发展空间开始减少，行业红利开始转移。在当前的社会形势下，机械制造业必须紧跟时代发展的脚步，抓住转型的关键阶段，积极推进智能制造的应用，加快机械设计技术的更新换代，提高机械设计技术的科技含量，为机械制造业开创新的发展模式[1]。

2 智能制造的特点

智能制造是机械制造的最新发展模式，能够实现机械制造的全方位系统化管理，具有鲜明的特质。首先，智能制造具有融合性，能够进行跨区域的经营管理。在智能制造的管理过程中，人员、车间、部门、分公司、总公司之间有明确的信息传递渠道，可以建立上下级或平级之间的信息联系，方便企业进行的层级管理，建立跨区域的发展模式。其次，智能制造具有安全性，在智能制造的管理过程中，计算机会监控机械的每一个指标，当指标超出正常范围后，计算机可以直接切断机械的电源，让机械直接停止运作，降低机械故障带来的负面影响。最后，智能制造具有低耗性，智能制造有建模系统，可以在仿真环境下模拟机械制造的全部流程，发现流程中存在的问题，避免真实生产过程中出现错误。与此同时，智能制造可以根据真实环境调整机械指标，举一个例子，智能制造可以根据实际环境调整变压器的电流，减少电流流过线圈产生的热量，降低变压器的耗电量。

3 智能制造的现状

随着科学技术的发展，我国的智能制造有了长足的进步，已经形成了完整的产业体系，拥有了许多技术专利，但我国智能制造的研发时间比较短，制作工艺比较粗糙，在设计细节与管理方面存在较大的问题。

3.1 容易发生故障

智能制造是高精度的机械制造体系，零部件比较多，操作流程比较复杂，容易发生故障。目前，智能制造主要有三种故障类型，首先，智能制造可能会出现机械故障，举一个例子，在机械运转的过程中，可能有石子或者其他比较硬的物质掉入齿轮内，导致齿轮无法转动，机械只能被迫停止运行。机械故障具有偶然性与突发性，很难提前进行防范。其次，智能制造可能会出现操作故障，在机械运转的过程中，工作人员需要点击操作面板，更改操作流程或操作指标，但智能制造的功能按键比较多，工作人员很可能会误触。操作故障是最常见的故障，需要制定严格的操作流程，降低操作故障发生的概率。最后，智能制造可能会出现保养故障，在长时间的运转下，机械可能会出现损伤，影响机械的正常运转。举一个例子，在机械运转的过程中，机械零件会互相摩擦，释放大量的热量，可能会让零件产生形变，降低机械的精度。

智能制造的故障基本都是细节上的故障，因此，我国需要重视机械设计的细节问题，增加机械设计的考虑因素，提高机械设计的专业水平，减少智能制造的故障，降低智能制造的负面影响[2]。

3.2 发展环境比较差

进入新时代以后，我国经济开始由高速增长模式转向高质发展模式，制造业的市场风口开始消失，行业已经饱和，企业之间的竞争开始加大，企业的净利润开始减少。在当前的市场环境下，大型的机械制造公司可以拿出足够的科研资金，进行智能制造的研发，小企业只能继续使用老旧的机械制造设备，没有更新换代的能力。随着时间的推移，大企业会吞并小企业的市场份额，行业的活力会减弱，竞争创新意识会降低，智能制造会进入停滞发展阶段。智能制造不是一朝一夕的事情，需要长时间的坚持，在发展期间，国家要加大对小企业的扶持力度，鼓励企业进行科技研发，改善智能制造的市场环境，促进行业向智能制造方向转变。

3.3 理念高于技术

在“十二五”期间，国家开始将新一代信息技术列入战略发展目标，信息技术等高科技产业开始成为国家重点关注的对象，高新技术理念开始在社会上蔓延开来。举一个例子，在人工智能比较火的阶段，深度学习、神经网络、智能机器人等理念开始涌现。智能制造包含了许多高新技术理念，比如：电子标签技术、云计算技术，是与高新技术息息相关的产业，是高新技术的具体应用，需要高新技术理念落实到工业制造层面。但在当前的科技水平下，高新技术理念还停留在实验室研发阶段，没有大规模应用的方法，智能制造无法取得技术层面的突破，无法跟上智能制造理念的发展脚步。与此同时，高新技术理念有互相重叠的部分，功能分类不够明确，智能制造企业很难分辨其中的差别，容易与错误理念进行融合。举一个例子，在智能制造的发展过程中，企业需要增强机械的感知能力，虚拟现实技术与视觉模拟技术都是视觉相关的技术，都可以提高机械的视觉效果，在这样的情况下，企业很难做出正确的抉择。因此，国家要加大智能制造的科研力度，抓紧落实高新技术理念，细化高新技术的应用领域，提高智能制造的具体技术，让智能制造的理念与技术同步发展[3]。

3.4 管理体系比较落后

我国在智能制造的技术层面取得了巨大的突破，但在智能制造的管理层面比较落后。首先，智能制造的管理方法比较粗糙，智能制造是依靠信息进行管理的系统，对数据有严重的依赖性，需要完善的数据传输与数据处理系统，但我国大部分企业没有专业的数据开发平台，无法形成闭环管理流程，无法发挥智能制造的管理优势，无法加快企业的管理进程。其次，智能制造的装备比较落后，智能制造是机械制造产业的上层管理体系，需要具体制造装备的配合，但我国机械制造的机床比较落后，制造精度比较低，无法满足智能制造的要求，无法推进机械制造产业的升级与更新。最后，智能制造的组织管理比较落后，在传统的机械制造中，企业已经形成了成熟的管理模式，拥有了完善的组织管理体系，但智能制造加快了信息的流通速度，模糊了时间与地区的界限，改变了企业的管理方法，对旧有的组织管理体系造成了巨大的冲击，企业的组织系统出现了滞后性，无法与智能制造管理相匹配。

目前，智能制造的管理体系已经严重阻碍了智能制造技术的发展，影响了机械制造的产业结构，影响了我国制造强国的建设，因此，我国要完善智能制造的管理体系，改善智能制造的组织管理方法，加大智能制造的管理深度，促使企业向智能管理方向转变[4]。

4 智能制造在机械设计技术中的应用

在数字化、智能化的发展背景下，机械设计应该与智能制造相结合，机械制造行业应该增加智能制造的应用范围，提高智能制造的应用水平，尽力提高机械设计与机械制造的核心竞争力，增加机械设计的行业利润。

4.1 资源管理的应用

机械设计与机械制造包括许多的流程，这些流程环环相扣，相互联系，对资源的要求很高，智能制造能够辨别资源的类型，做好资源分类工作，提高机械设计与机械制造的资源利用率。智能制造在资源管理方面的应用有三点体现，首先，智能制造能够进行资源的模拟，在机械设计的过程中，智能制造可以收集设计信息，提供模拟资源，监督模拟流程，建立机械设计的资源共享模型，实现机械设计的半自动化处理。举一个例子，在机械设计的过程中，智能制造可以标记机械设计用到的具体资源，如果资源应用错误，智能制造就会报警，方便工作人员进行修改。其次，智能制造可以监管资源的使用情况，在机械制造的过程中，实际制造精度与设计制造精度经常存在差异，智能制造可以提供资源各方面的指标，方便工作人员判断资源的具体使用情况，方便工作人员根据实际情况调整资源的配置与用量。最后，智能制造可以统计资源的数量与类型，在机械制造的过程中，产品在不同的阶段需要用到不同的资源，智能制造可以收集不同过程的资源使用情况，通过大数据判断产品的生产流程，为资源采购提供理论依据。

4.2 智能化的应用

随着产业结构的升级，机械设计与机械制造开始研究高附加值的产品，这些产品的生产工艺比较繁复，影响因素比较多，需要进行全方位的管理。智能制造可以规范生产流程，提高产品的品质，因此，机械制造要提高企业的智能化水平，降低企业的管理成本。首先，智能制造可以采集产品各方面的数据，分析产品各方面的性能，辅助企业进行产品设计与制造。举一个例子，在机械设计的过程中，智能制造可以分析产品的误差，明确产品的误差范围，调整机械制造的精度，避免制造出误差范围之外的产品。其次，智能制造可以调整机械制造的工序，提高生产流程的规范性与科学性。举一个例子，同一个流程可能有不同的制造工具，智能制造可以根据产品的特性选择合适的工具，提高机械制造的专业程度。最后，智能制造可以降低生产成本，智能制造可以精准地控制材料用量，避免材料的浪费。举一个例子，产品生产需要用到0.5克的原材料，人工很难把握0.5克的重量，会增加原材料的用量，增加材料的损耗，而智能制造可以精准投下0.5克的原材料，提高材料的使用率[5]。

4.3 网络技术的应用

为了提高机械设计与机械制造的效率，企业经常进行异地生产，智能制造可以将网络技术应用到机械设计与机械制造中，搭建企业之间沟通的桥梁，加强企业的管控力度。首先，智能制造可以对远程设备进行监控，了解厂家的生产进度与生产情况。其次，智能制造可以分析机械的各项参数，及时发现机械的异常情况，提供专业的解决方案。最后，网络技术可以提高企业的灵活性，在机械设计与机械制造的过程中，不同地区的负责人可以召开网络会议，方便企业调配资源，提高各部门的协调能力。

随着社会的发展，跨区域的企业合作模式会越来越普遍，机械设计企业需要提高对网络技术的重视程度，发挥网络技术在企业管理中的作用，提高企业的生产效率[6]。

4.4 创新发展模式

近年来，国家开始倡导绿色发展理念，开展节能减排的生产活动，机械设计与机械制造是高能耗的产业，需要提高环保意识，建立低耗能的制造体系。智能制造可以创新发展模式，降低企业对环境的不良影响。首先，智能制造可以应用新型材料，开发新型材料的特性。举一个例子，在机械设计的过程中，智能制造可以使用可降解的材料，提高产品的分解效率，减少工业生产的痕迹，减轻环境保护的压力。与此同时，智能制造可以用新型材料提高产品的性能，兼顾产品的质量与环保特性。其次，智能制造可以改变企业的组织架构，智能制造可以细化机械设计与制造的流程，将大的部门分割成小的团队，建立原子化的组织架构，提高企业的组织管理能力。最后，智能制造可以更改企业的发展理念，在智能制造的应用过程中，企业可以深刻了解科学技术是第一生产力的含义，企业会重视研发部门，提高研发部门的资金预算，加大企业研发的力度。久而久之，企业就会形成创新意识，提出更具前景的发展理念，开始引领行业的发展。

创新发展模式是企业领先的根本保证，能够增加企业的活力，提高企业的管理效率。在激烈的市场竞争中，企业应该使用智能制造的管理手段，提高对市场的适应能力。

5 结束语

随着社会的发展，智能制造开始成为机械设计与机械制造的主流发展方向，开始成为机械设计行业产业升级的标志，开始带动机械制造行业的改革，开始加快国家的数字化进程。在当前的社会形势下，机械设计应该积极推进智能制造的应用，做好机械设计的资源管理工作，提高机械设计的智能化水平，增加机械设计的网络联系，创新机械设计的产业发展模式，努力与国际接轨，实现机械设计的高速发展。

参考文献：

[1]王丽霞，唐义玲.智能制造时代机械设计制造及其自动化技术研究[J].中国设备工程，2023（04）：33-35.

[2]吕成升.智能制造背景下机械设计及自动化技术发展方向研究[J].智慧中国，2022（11）：84-85.

[3]李洋.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[J].科技资讯，2022，20（18）：57-59.

[4]石鹏，邓嫄媛，周黎明，宫霞霞.現代数字化设计制造技术在机械设计制造上的应用[J].南方农机，2022，53（14）：146-148.

[5]蔡佳丽，蔡丽娟.智能制造背景下机械设计及自动化技术发展方向[J].时代汽车，2022（11）：145-146.

[6]李峰.智能制造背景下机械设计及自动化技术发展方向研究[J].农机使用与维修，2021（07）：45-46.