陳巖

（河鋼戰(zhàn)略研究院）

摘要：在科技進(jìn)步的過程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。特別是在機(jī)械工程及其自動(dòng)化領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用不僅提高了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的準(zhǔn)確性和效率，而且有助于整個(gè)行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。本文討論了計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程和自動(dòng)化中的各個(gè)方面，并分析了其創(chuàng)新應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)制造；自動(dòng)化；有效應(yīng)用

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)概述

機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)先進(jìn)設(shè)計(jì)、信息定位傳感技術(shù)與遠(yuǎn)程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，是計(jì)算機(jī)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，能夠?yàn)樯a(chǎn)制造各環(huán)節(jié)提供驅(qū)動(dòng)參數(shù)。機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化和生產(chǎn)加工最優(yōu)化，設(shè)計(jì)制造與運(yùn)行過程緊密結(jié)合；能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器設(shè)備、生產(chǎn)線在很少人甚至無人值守的情況下，正常運(yùn)行并完成既定任務(wù)。機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)主要涉及信息、微電子、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程可視化、設(shè)備動(dòng)作程序化和規(guī)范化等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)可以通過單臺(tái)設(shè)備自身自動(dòng)化和多臺(tái)設(shè)備網(wǎng)狀控制自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造，與傳統(tǒng)機(jī)械制造區(qū)別很大，先進(jìn)程度高。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的自動(dòng)化讓生產(chǎn)過程更加簡(jiǎn)易，不但效率高，產(chǎn)品的品質(zhì)有保證，而且在生產(chǎn)過程中一旦出現(xiàn)各種常規(guī)問題，都可以按照既定程序自行處理，再加上應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)的科技手段，生產(chǎn)過程更加有序高效。機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)減少了大多數(shù)人工操作，能夠提高操作者自身的專業(yè)素養(yǎng)，有利于培養(yǎng)出一批了解計(jì)算機(jī)、機(jī)械工程等前沿技術(shù)，以及掌握自動(dòng)化設(shè)備軟件、程序應(yīng)用、故障分析及解決的專業(yè)人才，涌現(xiàn)出大批技術(shù)水平高、專業(yè)過硬且熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)制造、設(shè)備管理、過程控制的行業(yè)專業(yè)人員。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

將計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合來跟隨工業(yè)4.0時(shí)代的步伐，實(shí)現(xiàn)智能化是現(xiàn)如今使用計(jì)算機(jī)技術(shù)的主要目的之一。在領(lǐng)域內(nèi)計(jì)算機(jī)技術(shù)的主要作用之一是能夠?qū)⑤^為抽象的機(jī)械信息數(shù)據(jù)具象化，形成比較具體的數(shù)據(jù)信息，再進(jìn)行高效的深層運(yùn)算，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理來達(dá)到革新機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)的目的。利用上述目標(biāo)，計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程和機(jī)械工程自動(dòng)化中的優(yōu)勢(shì)如下：首先，能夠使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)化中，可以使用計(jì)算機(jī)來支持機(jī)器，從而導(dǎo)致手動(dòng)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，使錯(cuò)誤存在于非常小的區(qū)域內(nèi)，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品將更加準(zhǔn)確可靠；其次，計(jì)算機(jī)和機(jī)器設(shè)計(jì)、制造自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械工程的結(jié)合可以改善機(jī)器上的信息流，優(yōu)化操作。

將計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合能夠加強(qiáng)各機(jī)械的信息流動(dòng)，增強(qiáng)操作體驗(yàn)。比如使用計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)可以模擬進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化活動(dòng)時(shí)的場(chǎng)景并糅合機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的創(chuàng)新創(chuàng)意理念，最后再進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證其存在的合理性及正確性，如此機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的過程將會(huì)更加的科學(xué)，更加的合理。

3 計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化中的應(yīng)用

3.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）與企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）

在計(jì)算機(jī)技術(shù)的推動(dòng)下，制造過程的管理與優(yōu)化已經(jīng)達(dá)到了新的高度。制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）與企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）是其中的兩大關(guān)鍵工具，它們?cè)谔嵘a(chǎn)效率和決策精度方面發(fā)揮了重要作用。MES是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的神經(jīng)中樞，它實(shí)時(shí)收集和處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，確保每個(gè)生產(chǎn)步驟與預(yù)定的質(zhì)量、時(shí)間和成本目標(biāo)保持一致。另一方面，ERP系統(tǒng)則將企業(yè)的各個(gè)部門如財(cái)務(wù)、采購、銷售等緊密集成，提供全局視角的決策支持。通過整合數(shù)據(jù)，ERP能夠預(yù)測(cè)需求變化，優(yōu)化庫存管理，降低運(yùn)營成本。一家名為SAP的公司提供的ERP解決方案，幫助眾多企業(yè)實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)鏈的透明化，提高了響應(yīng)市場(chǎng)變化的速度。在當(dāng)前的數(shù)字化趨勢(shì)下，MES與ERP的集成應(yīng)用已經(jīng)成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造和智能管理的基石，它們通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策，持續(xù)推動(dòng)著制造行業(yè)的創(chuàng)新與變革。

3.2 3D技術(shù)的應(yīng)用

在機(jī)械工程和自動(dòng)化領(lǐng)域，第一個(gè)應(yīng)用是3D建模技術(shù)。在實(shí)際的設(shè)計(jì)和自動(dòng)化生產(chǎn)中，使用3D軟件進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，不僅可以更直觀地將產(chǎn)品呈現(xiàn)在人們眼前，還可以使產(chǎn)品的外觀更加完美。其次，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器的實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)及其自動(dòng)化中，可以對(duì)相應(yīng)的產(chǎn)品進(jìn)行深入詳細(xì)的掃描，并根據(jù)掃描結(jié)果進(jìn)行綜合分析，將物理設(shè)備應(yīng)用于3D技術(shù)，并將相應(yīng)的設(shè)備轉(zhuǎn)化為多個(gè)三維平面。這項(xiàng)技術(shù)在相應(yīng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)中起著非常重要的作用，因?yàn)樗?jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力，可以達(dá)到與傳統(tǒng)制造方法相同的效果，甚至可以單獨(dú)拆卸和組裝相應(yīng)產(chǎn)品的零件，這在使用傳統(tǒng)制造方法時(shí)通常需要大量的財(cái)力、人力和物力。

3.3 三維技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，三維建模和仿真技術(shù)已經(jīng)深入到機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，極大地提升了設(shè)計(jì)的精度和效率。例如，使用三維CAD軟件，設(shè)計(jì)師可以創(chuàng)建出更為直觀、真實(shí)的機(jī)械設(shè)備模型，這不僅有助于提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問題，減少實(shí)物原型的制作和修改，而且可以為后續(xù)的制造過程提供精確的數(shù)據(jù)支持。

此外，三維技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)模擬和性能分析，如應(yīng)力分析、流體動(dòng)力學(xué)分析等，幫助工程師在設(shè)計(jì)階段就預(yù)測(cè)和優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行性能。例如，波音公司在設(shè)計(jì)787夢(mèng)幻客機(jī)時(shí)，就大量采用了三維建模和仿真技術(shù)，成功減少了飛機(jī)的重量，同時(shí)保證了飛行安全性和舒適性。

再者，三維技術(shù)在產(chǎn)品展示和客戶溝通中也發(fā)揮了重要作用。設(shè)計(jì)師可以生成逼真的三維渲染圖或動(dòng)畫，使非專業(yè)人員也能清晰理解設(shè)計(jì)意圖，從而提高合作效率，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

3.4 智能通信技術(shù)

智能通信技術(shù)是結(jié)合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳遞和共享，作出智能化決策，對(duì)設(shè)備進(jìn)行集成化、精細(xì)化管理，以防控安全風(fēng)險(xiǎn)，降低生產(chǎn)成本。應(yīng)用智能通信技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)械制造過程，準(zhǔn)確掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，通過短信、郵件等方式發(fā)送給工作人員，為遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能管理創(chuàng)造了有利條件。運(yùn)用大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析，制訂科學(xué)可行的決策，實(shí)施對(duì)設(shè)備的智能化控制，調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，提高設(shè)備運(yùn)行效率，排除設(shè)備運(yùn)行異常和故障問題。

4 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對(duì)日常生活對(duì)象的實(shí)際要求也在不斷提高。為了滿足人們的多樣化需求，機(jī)器制造商也在不斷進(jìn)行深入研究，不斷推進(jìn)技術(shù)。特別是在現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)中，相關(guān)研究人員也在不斷推進(jìn)自動(dòng)化的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用也為機(jī)械工業(yè)及其自動(dòng)化最大限度地實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了必要的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]  喬艷艷. 計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化中的應(yīng)用 [J]. 辦公自動(dòng)化, 2024, 29 (16): 75-77.

[2]  李洪剛,史普端,劉春軍. 計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化中的應(yīng)用與創(chuàng)新研究 [J]. 造紙裝備及材料, 2024, 53 (07): 92-94.

[3]  淡書橋. 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 [J]. 產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究, 2024, (12): 78-80.