机械设计及自动化技术发展方向

摘要：在智能制造背景下，我国机械设计及自动化技术发展被迅速落实，它已经呈现出了技术应用优势，未来技术发展方向为进一步减少人工干预，操作更精细化，适用的领域更加广泛。智能化技术发展，是机械设计及自动化技术发展的基础，社会发展的需求，则呈现出机械设计及自动化技术发展方向。

关键词：智能化；机械设计；自动化技术

智能制造，就是指智能化的技术应用于制造生产中，智能机械制造隶属于智能智造的范畴中。智能机械制造是科学技术发展到一定阶段的产物，与先进的国家相比，我国的智能化机械设计及自动化技术发展还有一些不足，但是未来，我国的技术即有着极大的发展潜力。

一、智能制造背景下机械设计及自动化技术发展目标

当前我国提出了产业转型的要求，即我国要摆脱密集型的低端产业，而让产业向中高端产业发展，以获得更多的经济效益。不仅如此，产业转型能够减少能源，减少环境的污染。为了响应政府部门的要求，智能制造背景下某厂提出的发展目标为应用机械设计及自动化技术，代替传统机械制造技术。

二、智能制造背景下机械设计及自动化技术发展规划

智能工厂顶层设计及总体规划如下：智能化的管理系统，它提供了智能化的环境，人们能够在这一环境中全程了解生产的全部情况，并结合需求实施动态化的管理，而管理的过程可视化；智能化的生产系统，不同的企业生产系统不同，以重型机械的生产系统为例，它主要包含智能焊接技术、打磨技术、喷涂技术系统；工程设计系统，人们能够看到工程设计的全程，它包含工艺分析、产能分析、节拍安排、工位设计，不仅能呈现出当前的工程设计，而且还将记录以往设计的版本。

三、智能制造背景下机械设计及自动化技术应用

（一）智能化的管理系统

搭建了MES、ERP、CRM、QMS、PLM等信息化管理平台，应用计算机系统对生产全过程进行智能化的管理。开展了数字化智能制造车间，所有的机械制造设备都是数字化设备，人们能够应用标准化的接口与数字化计算机相连，由计算机控制数字化设备生产，并开展统一化的设备生产管理。应用ERP系统开展智能化管理，人们能够在系统平台中了解车间的生产计划、采购库存、成本核算、产品销售、决策分析等管理工作；能够对生产的每个环节进行全程追踪，并给出动态化的管理过程；企业能够提供数据共享，让企业各部门及上下游企业及时获得相应的数据；能够了解设备管理情况等，在智能化的环境下，建立一体化的生产物流管理系统。制造执行系统（MES）的建立，它是工厂ERP系统与底层自动化系统之间连接的枢纽。它以全厂数据采集为基础，这一系统的建立能够让制造执行的整个过程可视化，人们可以了解生产制造的进度及调度存在的问题等。产品设计辅助系统由机械设计、仿真模拟、电气设计等辅助软件，通过建立这套系统，人们能够分类管理产品生产和制造的全部设计图稿和相关资料，结合需求调阅产品制造早期从概念到生产的过程。

（二）智能化的机器人系统

智能化的机器人以满足生产需求而应用。当前我国部分企业完成了焊接、打磨、喷涂等智能机器人的研发，让它们代替人工作业。以焊接的智能化技术应用为例，当前企业可以应用平地机后车架焊接系统，利用智能化的变位机系统模块来实现工件全方位焊接，假如机械产品生产的产品结构、重量、尺寸比较统一，那么更加适合智能化机械人批量作业。机器人桁架系统模块可以智能化地操作X轴、Y轴、Z轴，利用生产工具进行作业，其移动范围可达率能满足机械制造的要求。研发了智能焊接软件，它能自动完成位置检测、可以对焊缝进行跟踪、可以实现多层多道焊接，以及建立了焊接专家数据库。当前智能机械人可以完全在生产中代替人工作业。

（三）关键技术的应用

部分企业生产中应用了接触传感器检测、焊缝跟踪、多层多道焊接、焊接参数实时调整、焊接工艺数据库、焊缝轮廓识别技术与打磨轨迹自动规划技术、力控磨抛技术、磨抛工艺专家系统、虚拟工作站仿真技术、涂装参数自动调节技术。这些技术包含智能化的识别技术、操控技术、数字化及计算机计算、模糊决策技术等一系列的现代化科学技术。智能化的技术环境，实际上是将现代化的科学技术集成化，应用于机械设计及生产中。这些科学技术的应用，替代了人的脑、眼、手、腿、脚等，人们只需要设定操作系统的参数，及优化生产模型设计，系统就能够应用这些技术全程完成产品生产。

（四）技术发展的过程

智能化的发展不是一蹴而就的，机械设计及自动化技术发展也是存在阶段性的，它的发展分为以下几个阶段。升级改造阶段，我国曾购买过国外机械制造产品，实际上它是国外企业淘汰下来的产品，其科技含金量并不高，它的自动化程度也不高，然而它能够在某些岗位上代替人工重复作业，它在一定程度上提升了生产自动化，也提高了生产效率。自主研发阶段，通过学习国外的先进技术及进行自主研发，它的目标是能够结合机械制造的需求，研发出可以完成全部焊接流程的机器人。把研发的机器人投入到生产应用中，并在实践中接受反馈，然后不断调整机器人的结构，优化机器人的功能等，最终让机器人的设计满足机械生产的自动化生产需求。集成化生产实现阶段。建立了计算机集成化生产的环境，让计算机全程控制机械生产机器人的运作，机器人的应用极大地提高了生产效率，减少了生产成本的投入，生产质量也得到了控制。智能化技术全面应用的阶段。开展物联网环境建设、大数据库建设、云平台建设。更新数字化设备、建立智能化管理平台、研发了远程操控软件，智能化环境的建设，让智能化机械设计及制造成为可能。计算机将智能化的控制机械设计及制造的环境，开展集成化的生产，并对生产的全程进行监督。

四、智能制造背景下机械设计及自动化技术发展的趋势

（一）减少人力资源的干预

在智能制造的背景下，企业采用当今最先进的传感设备及算法，攻克了机器人智能焊接、智能打磨及智能喷涂等相关技术，完成对目标车间的智能制造升级，直接达到了提升企业生产效率、保证关键工艺质量控制的目的，解决了企业劳动力短缺及人力成本上升的难题。

（二）精细化的自动化生产操作

当前机械生产机器人只能够完成产品规格比较统一的、尺寸及大小比较一致的、产品形状比较标准的产品，未来，人们要求机械生产机器人能够生产出更复杂、更精细的机械产品，而这对数字建模技术提出了更高的要求。甚至人们需要把人工学习技术应用于数字建模技术中。

（三）延伸机械设计及自动化

生产技术应用范围当前人们已经把这种技术应用于船舶生产、煤炭开采、港口切割作业、建筑行业施工中。将来人们需要发现更多需要应用这一技术的领域，然后结合产业需求，对管理系统及机械生产机器人进行技术改造，实现智能化环境下机械设计制造及其自动化技术的广泛应用。

五、结束语

智能制造背景下，社会需求让机械设计制造及其自动化技术必须长足发展，这是发展的驱动力，而科学技术的发展则为技术的未来指明了方向，而这是发展能够被实现的根本。智能制造背景下机械设计及自动化技术发展需要通过促进企业完成产业升级，让产业发展创造更多的经济效益，同时发挥智能化环境的特点，它本身能够创造良好的社会效应。

作者：吕成升