自动化技术在机械设备设计与制造中的运用

侯翰城

（杭州三花微通道换热器有限公司，浙江 杭州 310018）

在科技的发展下，以自动化技术为支撑的各项工艺与方法，已普遍应用于机械设备的设计与制造过程中，成为机械设计、制造行业的重要辅助性工艺。而随着机械设计与制造的规模逐渐扩大，相关工作人员必须明确意识到传统的设计、制造工艺自身存在的缺陷，正确使用现代化科学技术，改进或规避这类失误、缺陷，使机械设备系统发挥出其最大使用效能。

1 自动化技术运用于机械设备设计与制造的必要性

1.1 提升机械设备的设计、制造质量

机械设备的设计、制造质量，直接决定了开机械系统设备运作期间的安全系数，也关系到了该机械制造企业在市场中的信誉与口碑。自动化技术及工艺的应用，能够进一步提高机械设备设计与制造过程中各项重要数据参数的精准度，尤其是在大规模或大批量的机械设备设计、制造过程中，可以有效避免因人工操作带来的、难以避免的技术失误或参数误差。目前我国机械设备设计与制造工程中，自动化技术与工艺的应用，是提高机械设备系统制造质量的有效策略。

1.2 节约机械设备的设计、制造成本

机械设备在数据集制造的过程中，其成本管控力度直接关系到该企业在运营过程中的生产效益与经济效益。企业在机械设备的设计与制造的过程中，充分应用自动化技术和自动化工艺，降低设备的设计与制造成本。机械设备设计与制造工艺的自动化成本越高，在制造过程中，因人工失误造成的不必要的成本浪费便会越少。因此，正确使用自动化技术可以有效节约机械设备的设计、制造成本，还能够优化企业目前的现有资源配置，可以助力企业达到更高的效益目标，从而提升企业在市场中的核心竞争力。

2 自动化机械设备设计和研发的主要原则

2.1 技术性

自动化技术应用于机械设备的设计、研发、制造过程中，应始终遵循技术性的原则，确保自动化技术应用全过程的性能指标，均符合行业标准，可保障设备设计、制造的效率、质量双提升。性能指标包括静态技术指标与动态技术指标。静态指数技术指标指该机械设备的固有参数，而动态技术指标，则指该设备在运行过程中的标准功率、预估使用年限、抗磨损性能或热稳定性等。机械设备的性能指标，是该设备预估运行质量与效率的直接体现，因此，在自动化机械设备设计、研发、制造的全过程中，相关工作人员必须牢记该机械设备的实际用途与指标需求。

2.2 标准化

标准化原则指自动化机械设备设计、研发过程中的工作流程标准化。若机械设备设计、研发、制造的过程中，标准化程度不足，必然会影响该设备的实际使用性能，甚至会给设备的运行埋下严重的安全隐患。因此，工作人员必须遵循标准化原则。首先，满足概念层面的标准化，即自动化机械设备的专有名词、专有计量单位的参数标准、概念，均须以国家统一制定的标准化概念为基准。其次，强调自动化机械设备在设计、研发、制造全过程方案执行的标准化。工作人员必须按规定流程完成机械设备的实验测试，严格按照行业规范实施，方能保障该机械设备的使用性能。

2.3 安全性

（1）严格管控机械设备设计、制造过程中所用零件的安全系数，确保该设备生产过程中，所用的全部零件均可达到国家规定的质量标准。在大批量投入生产前，必须对所用的全部零件进行测试，确保零件在设备生产过程中，不会因过大压力或过高温度等生产工艺所需的必要环境、工艺而发生形变或断裂。

（2）严格管控该机械设备研发制造过程中的安全性，将制造现场安全事故的概率降至最低，完善风险排查机制，对生产过程的安全性及在场工作人员的人身安全做出有力的保障。

（3）大型机械设备研发制造的过程中。可能会对周边环境造成相应的负面影响，如机械设备制造时产生的废气毒害气体、工业废水或噪音，都会造成环境污染。因此，环境安全也是需要工作人员重点关注的问题。工作人员应对机械设备制造过程中造成的环境污染做出全面检测，并根据检测结果，制定针对性的解决措施，践行绿色环保理念，推动我国生态建设的可持续发展。

3 自动化技术在机械设备设计与制造中的运用

3.1 机械设备的虚拟模型设计

目前，虚拟仿真化的机械设计模型技术在设备设计领域的应用愈发普遍。工程技术员可以通过现代化科学技术，建立虚拟的立体化机械设备模型。该模型可以清晰、直观地观测到该机械系统各个结构各个部件的组成特征，能够将对应位置的详细参数标注在模型中，不仅能够展示出三维立体式的设计图，还可以保证各结构的参数指标精确到位。且虚拟仿真化的机械设计模型技术，可以进一步降低机械设备设计环节的人工成本。目前，已有部分企业在机械设备设计工序中，引入了智能化、数字化、自动化的BIM 机械设计模型，该模型能根据设计图纸将该设备各个组成及结构的基本特征体现在模型中，使其他人直观且完整地观察到该设备系统的内部构造或隐蔽构造。BIM 技术还可借助其大数据分析技术及高效的信息处理能力，为设计人员提供快速且精准的参数误差、缺陷排查服务。

3.2 机械制造的数据信息共享

在实际生产过程中，机械设备的制造步骤相对复杂。在生产时，工作人员必须细化设备的生产流程细节，确保每道工序、每个环节都可互相衔接，各环节、各结构的参数精准无误，方能保障生产线的稳定性、安全性，继而提高机械设备质量。自动化技术应用于机械制造环节中，可构建自动化企业管理平台，搭载自动化控制系统、权限监控系统，便可在联网环境下监测生产线的各项数据信息，并实现实时、高效、完整的信息共享。各部门的技术人员可在第一时间得到机械制造时的数据信息，提高了信息传输的及时性，若生产线某一参数错误，也可在第一时间传达给对应的技术管理人员，便于及时调整。因此，将自动化技术应用于机械制造的数据信息共享过程中，是提高机械设备生产质量、降低误差成本、提高企业收益的有效方法。各机械制造企业应加速信息化、智能化管理平台的建设，构建完整的企业数据库，自动采集企业生产运营过程中的全部数据，促成数据在企业内部的资源共享。与此同时，在实时的资源共享下，优化机械设备制造的工艺流程，确保各道工序的衔接更加紧密，实时监测现场的生产过程，始终将机械设备的生产质量放在第一位，提高生产线的工作效率。

3.3 集成化的机械制造生产

机械制造行业的集成化生产是该领域的主要发展趋势，因此，从可持续发展的角度上，机械制造企业的技术人员应着眼于集成化制造生产的全面控制，突出集成化设计生产的核心优势，将自动化技术及自动化控制平台，应用于集成化的机械制造生产过程中。合理、可行且高效的集成化自动控制平台，可以管控机械设备制造、生产的全部工序，能够有效节省集成化生产成本。在集成化自动控制平台的帮助下，工作人员只需要在程序端及自动控制系统内部，输入精准的机械设备设计参数，便可自动完成机械设备的生产及质量管控。集成化自动控制平台，能根据技术人员此前输入的参数，对每个生产零件或结构的参数做出检测，达到自动化生产、自动化管控的目的。自动化技术与集成化生产的结合，可以进一步优化机械制造企业的资源配置，可以在节约成本的同时保证质量，可有效提高企业收益，推动企业的持续发展。

3.4 机械产品的质量检测

质量管理工作应贯穿机械设备设计、制造生产的全过程，加强对机械产品的质量检测性能测试，及时察觉辨别机械设备产品现存的质量缺陷并进行改正，确保产品质量可达到预期标准，满足基本使用性能需求。所有生产线上下来的机械设备，必须经过严格且专业的产品质量测试，确保其质量与安全系数达标。此时，企业的质量管理人员必须以标准、专业的机械产品质量检测技术指标为基准，采取严格有效的质量检测技术，对该机械设备现有的质量缺陷做出全面检测。自动化技术应用于机械产品的质量检测，能够扩大人工检测的范围，也能够避免人工检测时可能存在的漏检误检等问题，可以保障所有通过检验的产品均可达到专业指标。

除此以外，自动化检测技术不仅能够用于检测机械产品的质量，还可检测机械制造生产线的功能。例如，部分机械设计、制造企业的生产线存在磨损问题，或会生成质量隐患，若不能及时检测或处理，任由其发展，则会引发安全事故。为此，将自动化检测技术应用于机械设备生产线的检测工作中，并制定定期检测计划，检查生产线的运行状态，确保生产线的正常运行，降低在机械设备制造过程中的故障概率。

各机械制造企业的工作人员应具备较强的实践能力，并具备使用自动化技术辅助工作的能力。管理人员需要使用自动化信息管理技术，完成日常的监管工作。由于机械制造企业的正常运营，需要以各项基础设施的稳定运行为前提，而企业的运转效益也与基础设施管理体系有着密切联系。因此，管理人员需完善目前的基础设施管理体系，健全管理方案，结合企业现行的运营发展状态、项目重心，定期检验企业的基础设施的性能功能是否符合当前的设备制造需求，若不符合，则应投入基础设施建设资源或经费用以检修、租赁或更换。其次，企业的质量管理工作，要贯穿机械制造生产的全过程，提高机械制造企业在市场中的行业竞争力。分析企业目前的运行状况，并完善企业的资源配置，加强对机械制造过程中的质量漏洞等负面问题的监管力度，将质量管理工作的重心放在产品制造、产品检测、产品使用这三个方向上，使用自动化、高效率的机械制造质量控制监督手段，提高机械产品的质量与企业的经济效益。

4 机械设备设计与制造中自动化技术的发展趋势

（1）强化机械设备设计过程中的自动化技术应用，并积极引入智能化系统，精确调整并优化机械设备设计的各项参数及参数误差。

（2）自动化控制会逐渐取代人工操作或机械性操作。机械制造的生产过程及其核心工艺，也会逐渐朝着计算机控制、自动化机械控制、自动化与数字控制自动化方向发展。同时，为了适应我国国情，我国的机械自动化设计也会引入集成化思想，满足大规模的工业生产。

（3）扩大智能化自动化监控系统的应用范围，监督并完善机械设备的设计、制造的全过程，正确使用自动化技术为企业节约成本，并优化设计方案、制造工艺。

（4）未来，各机械制造企业会进一步规范自动化机械设备的生产流程，制定更完善、更符合企业未来发展规划的管理制度，并进一步加强对企业技术人员的针对性培养力度，使其成为具备较强业务能力、较高职业道德的专业化人才。以高精尖的技术人才团队，推动机械制造企业的信息化、自动化发展。

5 结语

机械设备设计与制造领域的纵深发展，应建立在自动化技术的支持上。目前，我国各机械设备设计、制造企业正面临着转型及发展的关键时期，各企业应在传统的机械设计及制造思路上进行转变创新，积极引进自动化技术，促进该领域的信息化、数字化、智能化发展，正确使用自动化技术，加强对机械设备设计与制造的全面监管，强调质量控制、提升生产效率，严控设计、制造过程中的误差或失误，促进企业发展，为企业谋取更多效益。