機械設計制造及自動化特點與優(yōu)勢

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摘要：隨著科學技術的發(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，機械制造和設計行業(yè)是機械工業(yè)發(fā)展的基礎，直接關系到機械工業(yè)的未來發(fā)展方向，現(xiàn)階段的機械制造和設計已不再符合社會發(fā)展的要求，文章著重強調機械設計制造及其自動化的特點與優(yōu)勢，進而提出相關建議。

關鍵詞：機械設計制造及其自動化；特點；優(yōu)勢

將自動化納入機械設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設備，如3D打印技術和電子商務。自動化是機械設計未來發(fā)展的主要途徑，需要進行多層次、多角度的分析，以預測機械設計和自動化的未來發(fā)展，從而對機械設計行業(yè)產(chǎn)生積極影響。

1機械設計制造及其自動化的特點

（1）與機械生產(chǎn)的協(xié)調，確保功能和適當性。隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的機械設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)機械設計行業(yè)的基礎上，該行業(yè)將新的現(xiàn)代技術與機械制造的自動化和智能相結合，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，并結合各種技術以滿足功能需求，確保機械制造及其自動化設計的完整性和獨立性，確保機器的完整性和準確性。

（2）機械設計和模型的制作及其自動化涉及廣泛的技術領域。由于機械制造及其自動化需要更高的設計技術和更廣泛的設計技術，需要各種設備和設備技術才能實現(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或內燃機。例如需要電動馬達和螺旋槳來將電力轉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機械設計制造及其自動化的優(yōu)勢

（1）效率高。機械設計效率的提高和關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)標準化，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)面臨嚴重的經(jīng)濟損失和更大的風險。機械設計和自動化結合現(xiàn)代和科學的生產(chǎn)技術可以改善這種情況。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。盡管在機械設計和開發(fā)過程中可能會發(fā)生事故，但查明安全風險，并在發(fā)生事故時及時采取適當行動予以糾正，工作人員直接接觸生產(chǎn)設備的機會大大減少，從而有效地確保了安全。

（3）機械設計的安全系數(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)的機械設計主要側重于人力資源開發(fā)，安全風險是不可避免的。使用自動化技術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。在機械制造過程中，從控制系統(tǒng)到機械設備測試功能的自動化技術得到了更新，人類必須依靠自動化技術進行自我測試和故障修復，利用現(xiàn)代技術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。自動化技術的目的是優(yōu)化機械設計的生產(chǎn)標準，減少勞動力，提高機械設計產(chǎn)品的質量。

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

（6）提高產(chǎn)品生產(chǎn)力。機械設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)品質量和生產(chǎn)率。機械設計和自動化制造產(chǎn)品使用機械設備，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。隨著科學技術的不斷發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)了節(jié)能結構，并將其應用于自動化機械生產(chǎn)設備，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。在機械設計和制造中使用電子技術及其自動化可大大提高機械設備的靈敏度。產(chǎn)品制造失敗時，機械設備會自動發(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，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?。

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

（11）應用廣泛。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)模式不再滿足當代的生產(chǎn)需要。這預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。雖然機械設計的自動化還不能完全避免錯誤，但通過建立事故預警系統(tǒng)和采取適當?shù)难a救措施，可以大大降低事故風險和錯誤率。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計，以機械取代人類，并強調設計人類特征。

（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)時設備維護通過調整設備和采用自動化技術實現(xiàn)，可以提高生產(chǎn)效率和質量。

（15）監(jiān)測能力強。機械設計及其自動化使用網(wǎng)絡計算來控制操作，而傳統(tǒng)機械設計則不同。在這一階段，網(wǎng)絡的巨大數(shù)據(jù)分析和計算能力確保了對機器狀況的實時分析，并確保了科學可行的業(yè)務反饋，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險。雖然機械設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險，但確實能夠減少與機械設備操作有關的風險，避免因存在大量機械設備而造成的安全風險。

（17）比傳統(tǒng)機器更智能的自動化。智力處于前沿——目前科學技術的守護者，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)展的兩個必然結果和主要方向。智能自動化與機械設計和制造相結合，提高了多級機械設備的功能，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、開發(fā)產(chǎn)品設計過程和環(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)品設計中使用BIM技術可以整合每個網(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)能源轉換，使用太陽電磁板進行能量凝結和再生，從而實現(xiàn)能源節(jié)約。

（1）機電一體化。機械設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，主要是機械設計系統(tǒng)的升級和自動化以及技術的改進。目前，電子技術已在某些行業(yè)開始應用，并取得了很好的成果。機械理論是以機械設計及其自動化為基礎的，能夠有效地將電子設備與機械設備相結合，從而使機械設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，機電技術是機械設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、圖像等復雜信息在數(shù)字信息中，因此，可以利用數(shù)字技術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，避免因設計和制造錯誤而造成的重大業(yè)務損失，同時提高整體生產(chǎn)力和生產(chǎn)能力。

（3）虛擬化。在當前的機械設計過程中，通常需要使用圖形來完成產(chǎn)品設計。在制造產(chǎn)品之前，設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)。機械設計完成并自動化后，必須在圖面上執(zhí)行設計，然后使用CAD軟件完成設計。當核查沒有問題時，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)品的質量。因此，機械設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備制造部門取得了進步。因此，優(yōu)化機械設計設備是未來發(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)機械設備主要是大型機械，使得機械設備難以在運行過程中進行更換、改進和維護，破壞了機械設計公司的成本構成部分，充分應用現(xiàn)代信息技術有助于優(yōu)化機械設計設備上的機器尺寸，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。機械設計目前被認為是社會發(fā)展的主要任務，同時加劇了目前生活環(huán)境的惡化，造成了嚴重的環(huán)境污染和接連不斷的災害。鑒于目前的環(huán)境狀況，必須對機械制造工藝進行適當?shù)母倪M，無論是由于設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，信息技術允許對整個產(chǎn)品生產(chǎn)過程進行嚴格監(jiān)測，如果出現(xiàn)影響生產(chǎn)速度的情況，有關人員可以通過遠程方式處理問題，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

機械設備現(xiàn)階段在操作效率、安全、控制、操作和故障預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:江蘇師范大學科文學院