提高机械设计自动化水平的有效途径

聂晓渝    四川国鑫机械制造有限公司    四川攀枝花     617000

摘要：在企业生产过程中，机械设计自动化水平直接关系着企业的生产效率、自动化程度及经济利润获得情况等。不断提升机械设计自动化水平，是促进现代企业快速、健康发展的重要支撑，更好的迎合新形势下社会发展的现实要求，当然这也是机械设计行业亟待应对的现实问题之一。文章在阐述机械设计自动化的含义和必要性，结合当下机械设计自动化现状，分析其存在的问题，探讨了几种较为有效的提升办法，最后强调了机械设计制造及其自动化的未来发展趋势。

关键词：机械设计；自动化；现状分析；提升途径

引言

机械设计和制造环节具有工序多、结构复杂的特点，但在传统的设计和制造过程中，受人工操作水平以及操作设施的限制，在器件设计、建模以及制造的参数设计与选择方面，实际效果与理想效果差距较大，这样不仅造成资源的浪费，也会降低机械器件的使用寿命。但是，使用自动化技术进行机械设计和制造可以帮助解决上述问题。本文就自动化技术在应用过程中出现的问题进行研究，并就如何在机械设计和制造过程中得到更好的应用介绍几种方式或方法，来促进机械领域的发展.

1机械设计及其自动化的含义

随着社会的进步与发展，工业领域以及其他领域都会应用到一些工业设备原件及机电产品，这些工业设备原件就是指机械设计及其自动化。它是设备及产品从设计、制作运行到生产的一个统称。在机械设计及其自动化中加入计算机技术，主要是为了能够解决一些复杂技术问题，能够更好地实现产品智能化。机械设计及其自动化对于目前的经济现状来说，具有重要的地位。对于其他技术领域的发展起到支撑作用，是各个领域、行业进步与发展的基础。机械及其自动化在一定程度上大大降低了人工劳动生产力，工作效率得到极大提高，各种大型的机械设备也为解决生产过程中出现的重、难点项目提供了可能; 机械设计过程中对于计算机行业来说，它的精细、精密化程度，带动了计算机行业的巨大发[1]。

2机械设计自动化的必要性

一是提升了机械生产效率，若能在机械设计中实现自动化，则能较明显的调整传统机械生产模式，提高机械行业运作效率与质量，降低人力、物力等资源的投用量（见图 1），机械设备也将会大批量生产，减缩了产品加工生长的时间长度，且还有益于提升机械生产的精密度。二是促进机械生产作业更安全的推进。机械设计自动化，能使设备在生产产品过程中自动感知异常情况，及时传送出预警信息，在这样的工况下，机械设备始终维持着较高的灵敏度。设备运转阶段，一旦突发异常情况，那么设备则会快速响应，及时发出警报，这样工作人员便能在较短的时间内解除问题，消除所有安全隐患，促进机械设备安全生产过程，同时也实现对作业人员生命安全的有效维护。

3 机械设计自动化现状及存在的主要问题

3.1不同企业发展水平参差不齐。

不同的企业运营阶段对机械设备自动化水平提出的要求也有一定差异，这就提示机械设备生产商应为各个行业发展提供差异性服务。近些年，国内陆续涌现出诸多机械生产商，不同生产商的运作模式不同，技术水平也存在一定差异，持有高端生产技术的企业寥寥无几，难以形成“样板力量”增强整个行业的自动化设计水平，业内技术水平整体偏低，且尚未建设平衡性。

3.2我国尚未建设功能完善的计算机辅助系统

难以保证设备综合信息的升级与利用效率，这是国外机械设计自动化更具前瞻性的主要原因之一 。目前国内机械设计多停滞在单机与刚性自动化层面上，在工艺制造水平上长期没有创新、突破。

4 提高机械设计自动化水平的途径

4.1 创新机械设计自动化结构

在机械设计的自动化领域中，结构创新对应的工作内容主要是改进与完善是硬件设施条件。不论是部分基础型元器件的规划设计，还是那些较关键主控芯片的选用环节，均需要拟编与之相配套的标准要求，其务必符合现实的施工需求，而后方能投用到真实的生产场景内。而以上目标的达成绝非是一蹴而就的，需要设计人员积极摒除过往一些实用性偏低、过程冗长且繁琐的设计，加大各种优势资源的整合力度，并且要考虑到机械设备的现实运作环境条件，还要确保其能具备较强的兼容性。立足于现实需求，有针对性的、循序渐进的调整与优化机械设计方案，确保设计故障能朝着自动化方向持续前行[2]。

4.2 整合人工智能

在深度研究机械设计自动化内的关键与核心内容的基础上，相关人员也要重视不同地区不同机械设计自动化特征，加强研究、分析力度，在此基础上构建一个系统性、完善性水平高的技术整合模型。现如今，人工智能作为信息社会内的新生事物逐渐闯入人们的视线范围中，且在快速发展进程中小有成就。为确保我国机械设计水平能紧随时代发展脚步，就需要以人工智能为支撑进行创新设计，力争在自动化生产中将智能化系统优势发挥至最大化，将人工智能与自动化技术能效叠加，最大限度的提升机械设计水平。人工智能可以使机械设备实现智能化操作，且可以智能化的检测出机械设备运行阶段的常见故障，使原本较为单一的自动化技术富有更强大的活力，运作模式复杂化但不失系统性，逐渐形成融合式的管理系统。人工智能有诊断机械故障的功能，其先把机械监测到数据经人机界面整合至系统内，而后基于正向推理机制和规则获得相关的诊断结果，并作出专家意见，最后经减缩获得既往和最相似的案例，测算出相似度，完成机械设备故障的诊断任务。神经网络系统是机械设计自动化领域中人工智能应用的典型代表，该系统实质上就是效仿人体的神经网络而构建的一类电子信息系统，存储量大且能够确保存储数据信息精度是该系统的典型特征。该系统用于机械设计领域中，通过模拟仿真结构的形式解读部分数据信息，而后基于分析结果获得参与值 。从结构上分析，神经元结构具备高度的稳定性、紧凑性，其较有效的提升整个神经网络系统的智能化水平，能精确无误的处理庞大的信息数据，这就表明可以利用神经网络系统计算、存储机械设计自动化过程中涉及到的多种信息。

4.3 增强对自动化技术的虚拟化应用

除了提高自动化技术的柔性应用水平以及加大集成化应用力度之外，增强对自动化技术的虚拟化应用也是促进机械设计制造技术发展的重要措施。技术人员可以利用自动化设备以及设计模型，对机械产品进行 3D 建模，并标注其各项参数。而机械设计和制造具有工序多、结构复杂的特点，使得设计和制造过程中会出现很多的安全问题，并且传统机械设计和制造主要依赖人工进行检测，当在出现严重机械故障问题时，这些安全问题不仅会对机械产品的质量造成影响，还会对生产加工人员的人身安全造成损坏，给生产厂家和生产人员造成严重地损害。

4.4 加大对自动化技术集成化的应用力度

第二个需要采取的措施是加大对自动化技术集成化的应用力度。由于机械设计和制造过程对资源的使用量和质量有着较高的要求，而自动化技术的集成化应用可以在保证设计制造质量的前提下减少资源的浪费，使其在机械设计与制造中发挥应有的作用。自动化技术可以提高资源利用率，有效降低机械设计制造的成本投入，提高机械设备设计和制造的经济效益，促进机械设计制造行业的发展。传统机械设计制造工艺过程中，各个部分之间的联系并不是很完善，使得设计和制造过程中各部分之间的协同性很低，出现大量的不必要损耗，这样不仅降低了产品的使用寿命与质量，也降低了企业的核心竞争力，使企业在激烈的市场竞争中处于不利地位。因此企业可以通过自动化技术集成化应用的方式，对机械设计制造过程中各环节的实际情况进行了解，然后根据了解的情况，对各部分的生产内容进行科学有效地控制调整，提高机械设计制造过程中的资源利用率，有效降低机械设计制造的成本投入。

4.5 重视完善机械设计的过程

在机械设计进程中，需要借助自动化技术提供多样化、优质的服务，这就需要设计人员在实践中积极洞察不同机械产品存在的差异性。任何一个零部件质量均会影响到整个机械设备自动化设计水平与成效，为取得良好的自动化设计效果，就需要设计人员主动探析设计实践中存在的各类问题，拟定可执行度偏高的应对措施，采用最适宜的方法完成设计任务，重视细微之处设计效果的管理与优化。为确保机械设备能处于适宜的环境下高效率运作，就需要设计人员加强调控策略的设计，将设备运转阶段零部件磨损情况发生率降至最低。针对机械设计过程，可以做出如下阐释：首先，在机械设计早期，设计关注人员要确立整体思维，把自动化设计工作细化为几个不同时期和流程，拟定较为完善的设计计划，勾画计划图、草案图、零件图等，在机械产品加工制造工序结束后，应对其关键性能指标作出检测检查，扎实掌握机械具体设计与指导内容 。其次，在图纸上绘制好与之相配套的方案简图，清晰设定与机械生产活动相关信息，进而更科学的指导机械自动化设计过程。最后，在加工制造机械产品阶段，一定要严格依照设计图纸进行，并要检验机械自动化设计是否存在不足，认真反思与归纳，确保机械自动化设计任务能顺利落实。

4.6 完善监督系统

在以往进行机械制造设计时，大多是由人工作业进行具体操作，在设备运行故障方面，也是由人工处理，以此为基础，不仅使其制造精确度无法得到科学保障，同时在机械设备出现运行故障时无法及时进行有效定位和解决，在很大程度上影响了企业的生产效率。在实现自动机械设计制造过程中，科学应用内部监督系统还可以有效监督检查制造设计环节，如果设备运行出现故障，监督系统能够对故障进行准确定位，查找故障原因，为后期工作人员解决故障提供丰富的信息支撑，进而确保有序开展机械制造设计。

4.7 加大财政资金投入

我国机械化生产水平比较低， 无法达到发达国家水平。 我国提升机械设计制造及其自动化，需要积极引进国外先进的科学技术和技术人才。 因此我国需要加大力度投入资金，提高技术和人才的吸引力。 机械化产业需要突出技术人才的地位，加强产业创新精神，实现机械设计制造及其自动化可持续发展。

5 机械设计制造及其自动化的未来发展趋势

5.1 网络化

在现代信息技术高速发展的过程中，机械设计制造将得到更高程度的发展，产生更高的生产效率。在此过程中，各个工作区域都是基于网络连接，管理人员可以在办公室内全面监控整个生产流程，确保在生产过程出现问题时能够及时发现，同时有效采取解决措施，进而避免重大伤亡事故 。检测人员在任何一个环节检测到问题，需要应用网络设备通知修理人员对其进行修理。

5.2 智能化

在进行机械设计制造时，人工智能化具体是基于自动化要求更新相关生产技能，利用智能化优势进行制造系统的科学构建，确保其完善性，使其生产流程实现更高程度的多元化、统一化和高效化。在未来机械设计制造过程中，利用智能电脑程序可以对机械生产进行直接管理，电脑程序自行解决特定问题，进行及时补救。在具体制造机械设备时，人工智能系统可以实时监控生产过程，并对其进行科学维护。在子工程中，相关单位需要进行自动生产程序的合理开发，确保网络设备能够完成简单工作，有效减少人力成本投入，确保制造业发展具有更高的经济效益[3]。

结束语

总而言之，在机械设计制造过程中，自动化技术的科学应用能够实现设计精度的有效提升，大大降低设计难度，并对生产过程进行实时监督。在未来发展过程中，网络化、智能化、环保化和虚拟化是其相关行业发展的必然方向。机械设计制造及其自动化能够有效推进我国现代机械制造行业的进一步发展，使其更高程度上满足国家经济建设对机械制造行业提出的最新要求。

参考文献：

[1]孔雀飞.农业机械制造现状及发展前景分析[J].南方农机,2020,51(15):89-90.

[2]刘杨丽娟.浅析提高机械设计制造及其自动化的有效途径[J].南方农机,2020,51(15):208-209.

[3]邓锦龙.自动化机械制造的关键技术分析[J].集成电路应用,2020,37(08):56-57.