機械設(shè)計制造及自動化特點與優(yōu)勢

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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國家生產(chǎn)和制造的所有部門的持續(xù)機械化已成為現(xiàn)階段的主要生產(chǎn)來源，機械制造和設(shè)計行業(yè)是機械工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到機械工業(yè)的未來發(fā)展方向，現(xiàn)階段的機械制造和設(shè)計已不再符合社會發(fā)展的要求，文章著重強調(diào)機械設(shè)計制造及其自動化的特點與優(yōu)勢，進而提出相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計制造及其自動化；特點；優(yōu)勢

將自動化納入機械設(shè)計過程對整個機械行業(yè)具有跨時代意義，并從展望和發(fā)展角度分析近年來開發(fā)和使用的一些新技術(shù)設(shè)備，如3D打印技術(shù)和電子商務(wù)。自動化是機械設(shè)計未來發(fā)展的主要途徑，需要進行多層次、多角度的分析，以預(yù)測機械設(shè)計和自動化的未來發(fā)展，從而對機械設(shè)計行業(yè)產(chǎn)生積極影響。

1機械設(shè)計制造及其自動化的特點

（1）與機械生產(chǎn)的協(xié)調(diào)，確保功能和適當(dāng)性。隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的機械設(shè)計已不再能滿足社會和市場的需要，而機械制造及其自動化則建立在傳統(tǒng)機械設(shè)計行業(yè)的基礎(chǔ)上，該行業(yè)將新的現(xiàn)代技術(shù)與機械制造的自動化和智能相結(jié)合，從而提高生產(chǎn)效率和控制能力，整合多層次和多因素分析機器所需的功能，并結(jié)合各種技術(shù)以滿足功能需求，確保機械制造及其自動化設(shè)計的完整性和獨立性，確保機器的完整性和準(zhǔn)確性。

（2）機械設(shè)計和模型的制作及其自動化涉及廣泛的技術(shù)領(lǐng)域。由于機械制造及其自動化需要更高的設(shè)計技術(shù)和更廣泛的設(shè)計技術(shù)，需要各種設(shè)備和設(shè)備技術(shù)才能實現(xiàn)自動化，而且機械制造及其自動化需要一定的能量來維持運作，因此通常需要電動馬達(dá)或內(nèi)燃機。例如需要電動馬達(dá)和螺旋槳來將電力轉(zhuǎn)換成機械能源從而產(chǎn)生動力或推進機械操作的農(nóng)業(yè)無人駕駛飛機。最后，機械制造及其自動化需要根據(jù)設(shè)計的程序或輸入的參數(shù)自動存儲信息，輸入數(shù)據(jù)參數(shù)，然后進行機械操作。

2機械設(shè)計制造及其自動化的優(yōu)勢

（1）效率高。機械設(shè)計效率的提高和關(guān)鍵特性的自動化也是優(yōu)點之一。與傳統(tǒng)制造業(yè)相比，機械設(shè)計和自動化所需人員編制大大減少，但生產(chǎn)過程更加有序，沒有人為因素造成的延誤，從而大大提高了機械生產(chǎn)力基于機器自動生產(chǎn)的機械模型制造和自動化可以改善這種情況。啟用機器后，可以通過預(yù)定義的程序快速高效地進行生產(chǎn)，這將使生產(chǎn)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，減少人工成本和生產(chǎn)時間，并有效提高機械自動化的生產(chǎn)率。

（2）安全性。機械和手動工藝是傳統(tǒng)機械設(shè)計中使用的主要手段。在實踐中，如果出現(xiàn)人為錯誤，企業(yè)面臨嚴(yán)重的經(jīng)濟損失和更大的風(fēng)險。機械設(shè)計和自動化結(jié)合現(xiàn)代和科學(xué)的生產(chǎn)技術(shù)可以改善這種情況。工作人員不需要手動或機械操作，而是需要使用計算機程序遠(yuǎn)程控制機器，從而實現(xiàn)自動化機械生產(chǎn)。工作人員的工作條件得到改善，安全狀況得到改善。盡管在機械設(shè)計和開發(fā)過程中可能會發(fā)生事故，但查明安全風(fēng)險，并在發(fā)生事故時及時采取適當(dāng)行動予以糾正，工作人員直接接觸生產(chǎn)設(shè)備的機會大大減少，從而有效地確保了安全。

（3）機械設(shè)計的安全系數(shù)。傳統(tǒng)的機械制造模式有許多缺點，其中最重要的是安全問題，因為傳統(tǒng)的機械設(shè)計主要側(cè)重于人力資源開發(fā)，安全風(fēng)險是不可避免的。使用自動化技術(shù)提供一定程度的安全性，其主要成果是：智能自檢自動化技術(shù)。在機械制造過程中，從控制系統(tǒng)到機械設(shè)備測試功能的自動化技術(shù)得到了更新，人類必須依靠自動化技術(shù)進行自我測試和故障修復(fù)，利用現(xiàn)代技術(shù)最有效地解決機械制造過程中的問題。

（4）提高機械制造的操作效率。即使在傳統(tǒng)機械設(shè)計中有大量工人，工作量和生產(chǎn)效率也與效率不成比例。自動化技術(shù)的目的是優(yōu)化機械設(shè)計的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，減少勞動力，提高機械設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量。

（5）機械設(shè)計機械維修。合理利用機動技術(shù)在監(jiān)測機械設(shè)計和制造用于維修測試機器的方面發(fā)揮著重要作用。自動化定期測試設(shè)備的運行狀態(tài)，掃描分析可以確保設(shè)備處于最佳運行狀態(tài)。只有機械設(shè)備的質(zhì)量保證才能保證機械設(shè)計過程中的安全指數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量。

（6）提高產(chǎn)品生產(chǎn)力。機械設(shè)計的機械制造及其自動化使機械制造自動化，并提高了傳統(tǒng)機械制造的生產(chǎn)水平和缺陷。機械制造及其自動化可以減少工人的勞動強度和工作量，實現(xiàn)大規(guī)模機械生產(chǎn)，縮短機械制造時間，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率。機械設(shè)計和自動化制造產(chǎn)品使用機械設(shè)備，提高機械生產(chǎn)精度，防止出現(xiàn)不合格產(chǎn)品。

（7）降低機械生產(chǎn)成本。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)了節(jié)能結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用于自動化機械生產(chǎn)設(shè)備，從而大大減少了機械制造的能耗和各種材料的使用，從而降低了機械產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。機器制造過程中能源和資源的減少可以提高機器制造商的經(jīng)濟效益。

（8）提高機械制造中的安全性。在機械設(shè)計和制造中使用電子技術(shù)及其自動化可大大提高機械設(shè)備的靈敏度。產(chǎn)品制造失敗時，機械設(shè)備會自動發(fā)出報警，并采取自我保護措施。一旦工人聽到警報，就會及時采取適當(dāng)措施糾正故障，從而避免事故發(fā)生，這保證了工人的生命安全和機器制造過程的安全。所有機械制造廠都必須遵守以人為本的安全生產(chǎn)原則。

（9）對提高機器運作效率的貢獻。機械設(shè)計和自動化有助于在操作過程中避免許多外部因素，并確保外部環(huán)境基本保持最佳狀態(tài)，從而大大提高操作效率。例如，農(nóng)業(yè)無人駕駛飛機使用自動化技術(shù)，通過傳感器系統(tǒng)分析環(huán)境和分析可能影響活動的因素，并及時提供信息，以確?；顒拥陌踩?/p>

（10）確保機器繼續(xù)承擔(dān)最科學(xué)的責(zé)任。負(fù)載和負(fù)載的調(diào)整主要是在傳統(tǒng)機器上手動進行的，但過度負(fù)載通常會降低工作效率并損壞機器本身，而且容易導(dǎo)致機械故障，并且過度負(fù)載會導(dǎo)致能源浪費。雖然機械制造及其自動化可以根據(jù)實際生產(chǎn)需要進行調(diào)整，以滿足各種生產(chǎn)作業(yè)的需要，但通過計算機程序?qū)Σ煌愋偷淖鳂I(yè)進行分析而進口有針對性的程序，自動化技術(shù)則可使機器發(fā)揮復(fù)制功能，可以通過自動化提供一定的內(nèi)存和智能，并通過傳感器或數(shù)據(jù)分析來適應(yīng)最佳負(fù)載，從而確保能效和生產(chǎn)效率，同時避免因過載而導(dǎo)致的機械故障。

（11）應(yīng)用廣泛。隨著時代的發(fā)展和工業(yè)化的進步，產(chǎn)品生產(chǎn)效率越來越高，這也意味著傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)模式不再滿足當(dāng)代的生產(chǎn)需要。這預(yù)示著機械制造自動化的趨勢越來越明顯。與傳統(tǒng)生產(chǎn)相比，目前的機械制造逐漸擴大了其范圍。

（12）設(shè)計人性化。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法主要是勞動力，因此，對于一線工人來說，加班是最常見的。但是，機械設(shè)計的自動化取代了舊的手工模式，不僅降低了工作人員效率低下和工傷事故，而且在一定程度上保護了工作人員，減少了工作時間。雖然機械設(shè)計的自動化還不能完全避免錯誤，但通過建立事故預(yù)警系統(tǒng)和采取適當(dāng)?shù)难a救措施，可以大大降低事故風(fēng)險和錯誤率。對機械自動化的使用及其運作情況的分析表明，機械制造的自動化在某種程度上符合人類設(shè)計，以機械取代人類，并強調(diào)設(shè)計人類特征。

（13）環(huán)境保護。機械制造自動化是自然環(huán)境和自然資源管理程序設(shè)計過程的一部分。這些管制程序旨在管制所有制造活動，并有效減少資源浪費和環(huán)境污染。同時，生產(chǎn)過程中的資源浪費是一種非環(huán)境現(xiàn)象，可能導(dǎo)致資源浪費和環(huán)境污染。機械制造自動化可以降低生產(chǎn)過程中產(chǎn)生殘留物的可能性，節(jié)省生產(chǎn)資源和時間符合科學(xué)發(fā)展。因此，機械制造自動化具有一定的環(huán)境保護。

（14）便利設(shè)備維修。機械制造自動化通常不需要在制造過程中定期更換特定部件，而只需要在機械制造過程中選擇新的自動化程序。也就是說在生產(chǎn)時設(shè)備維護通過調(diào)整設(shè)備和采用自動化技術(shù)實現(xiàn)，可以提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

（15）監(jiān)測能力強。機械設(shè)計及其自動化使用網(wǎng)絡(luò)計算來控制操作，而傳統(tǒng)機械設(shè)計則不同。在這一階段，網(wǎng)絡(luò)的巨大數(shù)據(jù)分析和計算能力確保了對機器狀況的實時分析，并確保了科學(xué)可行的業(yè)務(wù)反饋，而這種反饋與傳統(tǒng)機器完全不同。

（16）有效減少行動期間的安全風(fēng)險。雖然機械設(shè)備一般會因機械本身等外部因素和人為環(huán)境因素而造成操作風(fēng)險，但確實能夠減少與機械設(shè)備操作有關(guān)的風(fēng)險，避免因存在大量機械設(shè)備而造成的安全風(fēng)險。

（17）比傳統(tǒng)機器更智能的自動化。智力處于前沿——目前科學(xué)技術(shù)的守護者，從發(fā)展的角度分析未來的發(fā)展趨勢，并進行前瞻性思考。智能和自動化是未來發(fā)展的兩個必然結(jié)果和主要方向。智能自動化與機械設(shè)計和制造相結(jié)合，提高了多級機械設(shè)備的功能，大大減少了人力資源投入，并在一定程度上節(jié)約了能源和保護了環(huán)境。

（18）機械故障的預(yù)防和處理。機械生產(chǎn)過程中的故障是不可避免的，通常會影響生產(chǎn)過程。自動化機械設(shè)備可以避免一些故障，通過計算機實時監(jiān)控和分析參數(shù)和機器運行狀況，以及在數(shù)據(jù)參數(shù)發(fā)生波動或異常時進行實時分析和報警，并制定切合實際的維修和保養(yǎng)方案，大大延長了機器的使用壽命。

3機械設(shè)計及其自動化的未來發(fā)展分析

機械制造和自動化的未來方向圍繞四個方面：發(fā)展情報、使用數(shù)字技術(shù)、開發(fā)產(chǎn)品設(shè)計過程和環(huán)境方向。在現(xiàn)階段將情報納入機械制造需要不斷整合情報的社會和經(jīng)濟價值，逐步形成固定的機械意識形態(tài)，形成反饋。數(shù)字化可以從整合海量數(shù)據(jù)和云計算開始，從而分析整個機械設(shè)計過程，例如在農(nóng)業(yè)無人駕駛飛機投入使用后通過移動網(wǎng)絡(luò)端口進行環(huán)境水文和干濕度分析，并通過以下方式提高機械功能。在產(chǎn)品設(shè)計中使用BIM技術(shù)可以整合每個網(wǎng)面中的資料，并透過模擬實驗分析產(chǎn)品效能和缺點，從而提供最佳化產(chǎn)品創(chuàng)新和最佳化的建設(shè)性建議。積極利用可再生和清潔能源作為環(huán)境保護的一部分，對產(chǎn)品創(chuàng)新和優(yōu)化產(chǎn)生了積極影響。例如，“農(nóng)業(yè)替代農(nóng)業(yè)”（agriculturalalternativeagriculture）可用于分析照明以實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換，使用太陽電磁板進行能量凝結(jié)和再生，從而實現(xiàn)能源節(jié)約。

（1）機電一體化。機械設(shè)計和制造及其自動化的未來趨勢之一也是對其進行電氣化，主要是機械設(shè)計系統(tǒng)的升級和自動化以及技術(shù)的改進。目前，電子技術(shù)已在某些行業(yè)開始應(yīng)用，并取得了很好的成果。機械理論是以機械設(shè)計及其自動化為基礎(chǔ)的，能夠有效地將電子設(shè)備與機械設(shè)備相結(jié)合，從而使機械設(shè)備處于電子控制之下，形成了一個智能化、自動化的電子機械制造系統(tǒng)。在某種程度上，機電技術(shù)是機械設(shè)計及其自動化的延伸，為其未來發(fā)展提供了不可避免的動力。

（2）數(shù)字化。機械制造和數(shù)字化自動化可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力。數(shù)字化應(yīng)用在工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，因為它統(tǒng)一了聲音、數(shù)據(jù)、技能、圖像等復(fù)雜信息在數(shù)字信息中，因此，可以利用數(shù)字技術(shù)分析和處理這些信息，然后使用數(shù)字化模型模擬產(chǎn)品的所有設(shè)計、制造和生產(chǎn)過程，這有助于提前發(fā)現(xiàn)問題，避免因設(shè)計和制造錯誤而造成的重大業(yè)務(wù)損失，同時提高整體生產(chǎn)力和生產(chǎn)能力。

（3）虛擬化。在當(dāng)前的機械設(shè)計過程中，通常需要使用圖形來完成產(chǎn)品設(shè)計。在制造產(chǎn)品之前，設(shè)計師必須通過圖形展示產(chǎn)品的特性和功能，然后從圖形中生成樣例，并在檢查后開始批量生產(chǎn)。機械設(shè)計完成并自動化后，必須在圖面上執(zhí)行設(shè)計，然后使用CAD軟件完成設(shè)計。當(dāng)核查沒有問題時，生產(chǎn)要求被引入自動控制系統(tǒng)，生產(chǎn)開始。這種做法造成大量人力和物力資源的消耗，并不能充分保證產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，機械設(shè)計及其自動化必須隨著虛擬化的發(fā)展而發(fā)展。如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計有缺陷，可以直接對計算機進行改進，如果沒有問題，則將其引入自動控制系統(tǒng)。

（4）機械設(shè)備總體優(yōu)化。鑒于我國目前機器制造的發(fā)展環(huán)境，國家的鼓勵和支持使機器和設(shè)備制造部門取得了進步。因此，優(yōu)化機械設(shè)計設(shè)備是未來發(fā)展的主要手段之一，由于目前機械制造的自動化和市場要求，大多數(shù)機械設(shè)備主要是大型機械，使得機械設(shè)備難以在運行過程中進行更換、改進和維護，破壞了機械設(shè)計公司的成本構(gòu)成部分，充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)有助于優(yōu)化機械設(shè)計設(shè)備上的機器尺寸，并減少今后操作中不必要的困難，特別是維修方面的困難。

（5）機械設(shè)計的健康發(fā)展。在我國的工業(yè)發(fā)展中，機械材料的生產(chǎn)在提高我國經(jīng)濟水平和社會影響方面發(fā)揮著重要作用。機械設(shè)計目前被認(rèn)為是社會發(fā)展的主要任務(wù)，同時加劇了目前生活環(huán)境的惡化，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和接連不斷的災(zāi)害。鑒于目前的環(huán)境狀況，必須對機械制造工藝進行適當(dāng)?shù)母倪M，無論是由于設(shè)備操作造成的空氣污染還是主要資源的污染，以確保采用無害環(huán)境的工藝并減少相關(guān)的污染。

（6）實現(xiàn)信息化。信息時代，計算機化正在普及，使企業(yè)能夠接觸更多的分銷渠道，在網(wǎng)絡(luò)上傳播產(chǎn)品信息，從而使世界各地的客戶能夠足不出戶掌握產(chǎn)品的優(yōu)勢和特點，并使企業(yè)能夠提高知名度。此外，信息技術(shù)允許對整個產(chǎn)品生產(chǎn)過程進行嚴(yán)格監(jiān)測，如果出現(xiàn)影響生產(chǎn)速度的情況，有關(guān)人員可以通過遠(yuǎn)程方式處理問題，查明問題的根本原因，并采取有效措施減少經(jīng)濟損失。

4總結(jié)

機械設(shè)備現(xiàn)階段在操作效率、安全、控制、操作和故障預(yù)警處理方面具有明顯的優(yōu)勢。所以需要不斷擴大機械自動化的智能利用空間，深化智能自動化的社會和經(jīng)濟價值，并展望未來機械制造的發(fā)展方向。

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作者:戴廣志 單位:江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院