發(fā)布時(shí)間：2021-03-25所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)用的發(fā)展，起到至關(guān)重要的作用。本文以計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用為主要研究對(duì)象，針對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，結(jié)合筆者在工程機(jī)械領(lǐng)域的科研經(jīng)驗(yàn)，以仿真技術(shù)、3D打印技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、AI技術(shù)、5G技術(shù)等相
摘要：計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)用的發(fā)展，起到至關(guān)重要的作用。本文以計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用為主要研究對(duì)象，針對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，結(jié)合筆者在工程機(jī)械領(lǐng)域的科研經(jīng)驗(yàn)，以仿真技術(shù)、3D打印技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、AI技術(shù)、5G技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容為代表，深入研究計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?qū)C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)用的重要助力，并結(jié)合當(dāng)前機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，提出一系列的發(fā)展建議，為從事相關(guān)領(lǐng)域的從業(yè)人員提供力所能及的幫助和支持。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);機(jī)械設(shè)計(jì);自動(dòng)化應(yīng)用
隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在社會(huì)多領(lǐng)域中得到有效地應(yīng)用和拓展，其中在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域中，應(yīng)用成效尤為顯著。一方面，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以最大程度降低傳統(tǒng)機(jī)械制造存在的問(wèn)題和疏漏;另一方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)的高效計(jì)算成果，是傳統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)和企及的。
1計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著工業(yè)制造4.0概念創(chuàng)建，以機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)用為代表，成為當(dāng)前社會(huì)正向發(fā)展的重要內(nèi)容。一方面，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以極大提升機(jī)械工程領(lǐng)域的生產(chǎn)效率;另一方面，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)用，需要大量的研發(fā)周期以及經(jīng)營(yíng)成本，無(wú)法滿足當(dāng)前社會(huì)的主流需求。特別在我國(guó)各項(xiàng)機(jī)械產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的年代，亟待計(jì)算技術(shù)的各項(xiàng)應(yīng)用，為機(jī)械工程領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展和動(dòng)力，以滿足當(dāng)前機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展需求。以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)3D打印技術(shù)、計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)AI技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容，在機(jī)械工程領(lǐng)域中產(chǎn)生重要的應(yīng)用成效[1]。
2機(jī)械制造及其自動(dòng)化應(yīng)用中的計(jì)算機(jī)技術(shù)分析
2.1仿真技術(shù)
計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，是近年來(lái)針對(duì)部分機(jī)械工程中實(shí)際需求而開(kāi)展的應(yīng)用研究。例如，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造對(duì)于零部件的設(shè)計(jì)以及具體應(yīng)用數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可能無(wú)法達(dá)到相應(yīng)的研究成效，而借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的有效加持，可以在根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的有效升級(jí)。一方面，基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，以三維圖形成像軟件為代表，對(duì)涉及到的機(jī)械零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工，同時(shí)對(duì)相應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容開(kāi)展相關(guān)的應(yīng)用研究;另一方面，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，為傳統(tǒng)機(jī)械部件設(shè)計(jì)打開(kāi)了新的發(fā)展思路，可以減少傳統(tǒng)機(jī)械制造的設(shè)計(jì)周期以及研發(fā)成本，同時(shí)在仿真技術(shù)的加持下，可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的問(wèn)題和缺陷。以現(xiàn)代化物流產(chǎn)業(yè)為例，自動(dòng)化貨物傳送臺(tái)的設(shè)計(jì)，需要對(duì)貨物的運(yùn)送路徑以及貨物慣性、運(yùn)動(dòng)能耗等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，借助仿真技術(shù)可以對(duì)運(yùn)送路徑以及現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行合理化分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的數(shù)據(jù)問(wèn)題，為后續(xù)的研究減少阻礙和難題。仿真技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)不僅僅是傳統(tǒng)的仿制科學(xué)，而是將一些虛擬的數(shù)據(jù)與實(shí)體進(jìn)行科學(xué)的融合、試探，從而探尋最佳的設(shè)計(jì)比例以及設(shè)計(jì)方案[2]。
相關(guān)期刊推薦：《南方農(nóng)機(jī)》雜志，半月刊，于1970年經(jīng)國(guó)家新聞出版總署批準(zhǔn)正式創(chuàng)刊，由江西省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳主管，江西省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所主辦的學(xué)術(shù)性刊物，本刊在國(guó)內(nèi)外有廣泛的覆蓋面，題材新穎，信息量大、時(shí)效性強(qiáng)，其中主要欄目有：調(diào)查研究、專家講座、卷首語(yǔ)、南方論壇、農(nóng)機(jī)化研究、農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究、機(jī)械裝備研發(fā)、機(jī)電教育創(chuàng)新、機(jī)電技術(shù)應(yīng)用、農(nóng)業(yè)氣象研究、交流園地。
2.23D打印技術(shù)
計(jì)算機(jī)3D打印技術(shù)，是近年來(lái)最具發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用技術(shù)。一方面，3D打印技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中產(chǎn)生了巨大的應(yīng)用成效，可以將較為復(fù)雜的機(jī)械部件進(jìn)行快速打印，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效調(diào)整，進(jìn)而滿足多樣化的功能需求;另一方面，3D打印技術(shù)之所以能夠在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中產(chǎn)生巨大的成效，源于其高效的制作速度。以機(jī)械設(shè)計(jì)制造的零部件為例，借助計(jì)算機(jī)3D打印技術(shù)，僅需要將設(shè)計(jì)內(nèi)容輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，便可以快速得到相應(yīng)的設(shè)計(jì)模型，并且通過(guò)選用合適的材料，可以得出完整的設(shè)計(jì)內(nèi)容，無(wú)論材質(zhì)、比例、數(shù)據(jù)等方面都可以做到完美的仿制。因此，3D打印技術(shù)被譽(yù)為新時(shí)代的工業(yè)革命技術(shù)，被譽(yù)為工業(yè)4.0時(shí)代的技術(shù)代表。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中，將設(shè)計(jì)圖形進(jìn)行實(shí)體化需要漫長(zhǎng)的過(guò)程，而3D打印技術(shù)的誕生，不僅加速了設(shè)計(jì)研發(fā)周期，同時(shí)還能夠在關(guān)鍵時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要部件的快速制作，滿足機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)的多項(xiàng)需求。例如，某工程的重要部件發(fā)生嚴(yán)重磨損，而調(diào)用相關(guān)零部件需要從國(guó)外調(diào)取，涉及到大量的時(shí)間等待周期，為企業(yè)造成嚴(yán)重的損失，而借助3D打印技術(shù)，可以在短時(shí)間得到相應(yīng)的零部件樣品，不僅為企業(yè)挽回巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還能夠減少企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。3D打印技術(shù)在當(dāng)前的技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)中，已經(jīng)占據(jù)極為重要的地位，例如，著名的小商品城義烏，只需要提供制造的產(chǎn)品圖片，就可以在24小時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的批量自動(dòng)化生產(chǎn)，其中應(yīng)用的技術(shù)正是3D打印技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的快速研發(fā)、快速應(yīng)用，同時(shí)還能夠滿足多種的技術(shù)要求，從而在機(jī)械制造領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的價(jià)值和意義[3]。
2.3大數(shù)據(jù)技術(shù)
在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域中，大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，為傳統(tǒng)機(jī)械領(lǐng)域提供了全方位的保障和支撐。例如，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造，需要在大量的設(shè)備儀器中進(jìn)行打磨和試驗(yàn)，從而得出相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以及研發(fā)報(bào)告，因此設(shè)計(jì)出一款產(chǎn)品，需要投入大量的資源和時(shí)間，而借助計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以將同類產(chǎn)品的研發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的梳理和匯總，同時(shí)對(duì)一些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行剖析和總結(jié)，幫助設(shè)計(jì)人員減少不必要的設(shè)計(jì)誤區(qū)，減少設(shè)計(jì)時(shí)間和研發(fā)成本。另外在機(jī)械部件生產(chǎn)完畢后，需要對(duì)性能以及自動(dòng)化成效進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)試，而借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以減少檢驗(yàn)成本和測(cè)試誤區(qū)，從而在根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)的升級(jí)和改善。例如，以某自動(dòng)化傳動(dòng)帶的應(yīng)用設(shè)計(jì)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以提供科學(xué)的設(shè)備配比、承載配比以及設(shè)備軸承承載力等相關(guān)內(nèi)容。如果缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)，在開(kāi)展機(jī)械部件的設(shè)計(jì)和制造時(shí)，需要投入大量的精力與成本，即便購(gòu)買相關(guān)的專利或者技術(shù)，也需要進(jìn)行相應(yīng)的磨合和試驗(yàn)，而借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以快速得出所有的計(jì)算數(shù)據(jù)，既能夠解決傳統(tǒng)機(jī)械部件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)缺陷問(wèn)題，還能夠在設(shè)備部件制造之前，對(duì)相關(guān)性能以及連帶效應(yīng)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。大數(shù)據(jù)技術(shù)不僅僅在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中產(chǎn)生巨大的應(yīng)用成效，在自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域，還可以為生產(chǎn)線提供最佳的加工邏輯以及生產(chǎn)順序，保障機(jī)械工程設(shè)備的有序開(kāi)展[4]。
2.4AI技術(shù)
計(jì)算機(jī)AI技術(shù)，是利用程序代碼輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，對(duì)一些常規(guī)工作進(jìn)行智能化生產(chǎn)。以機(jī)械工程中的自動(dòng)化應(yīng)用為例，在某汽車流水線加工作業(yè)過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)AI技術(shù)，可以讓機(jī)械臂對(duì)不同角度、位置的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化安裝，同時(shí)對(duì)安裝位置的差異性自動(dòng)化調(diào)節(jié)，可以準(zhǔn)確進(jìn)行變更和調(diào)整，確保設(shè)備流水線的安裝質(zhì)量。由于計(jì)算機(jī)AI技術(shù)的應(yīng)用，可以在總體上降低人工制造存在的主觀問(wèn)題，尤其是相關(guān)環(huán)節(jié)的人為疏忽，會(huì)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線造成嚴(yán)重的后果，因此，在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)AI技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)極高的準(zhǔn)確性和高效性。以生產(chǎn)成本為例，應(yīng)用計(jì)算機(jī)AI技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)作業(yè)的有效升級(jí)，將一些錯(cuò)誤問(wèn)題進(jìn)行收集和整理，保障在日后的自動(dòng)化過(guò)程不會(huì)再次發(fā)生同樣的問(wèn)題，同時(shí)隨著準(zhǔn)確率的逐步提升，生產(chǎn)效率也會(huì)進(jìn)一步改善。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，計(jì)算機(jī)AI技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域中，所產(chǎn)生的生態(tài)成效，是傳統(tǒng)生產(chǎn)模式生產(chǎn)效率的10倍以上，甚至在汽車制造、手機(jī)制造等領(lǐng)域中，是人工制造效率的上百倍。另外，隨著社會(huì)大眾對(duì)機(jī)械設(shè)備的多元化需求，單一的人工模式已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的行業(yè)發(fā)展變化，結(jié)合AI技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)生態(tài)的升級(jí)和創(chuàng)新[5]。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，將AI技術(shù)給予一定的簡(jiǎn)單智慧，因此，在開(kāi)展重復(fù)性的機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，可以隨著設(shè)計(jì)內(nèi)容的復(fù)雜性，而逐步提升自身的技術(shù)水平，尤其是對(duì)設(shè)計(jì)初始的經(jīng)驗(yàn)累積，可以在后續(xù)的應(yīng)用過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容極高的準(zhǔn)確率，并且還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和檢查機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域存在的問(wèn)題和錯(cuò)誤，保障設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和可靠性。
2.55G網(wǎng)絡(luò)
5G網(wǎng)絡(luò)是通信技術(shù)領(lǐng)域中的前沿科技，同時(shí)也需要計(jì)算機(jī)技術(shù)的加持和幫助，從而實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的有效應(yīng)用和普及。而5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)用的作用，可能帶來(lái)的是顛覆性的創(chuàng)新舉措。一方面，5G網(wǎng)絡(luò)可以為機(jī)械工程的發(fā)展，提供更為高效的信息對(duì)比與影像傳遞，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，將傳統(tǒng)的電子機(jī)械設(shè)計(jì)，以影像化的模式展示在設(shè)計(jì)者面前，進(jìn)行直觀而全面的檢查和計(jì)算，同時(shí)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)，可以在多時(shí)間內(nèi)容對(duì)多個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和檢查，進(jìn)而得出一系列的試驗(yàn)參數(shù)，助力后期相關(guān)內(nèi)容的改善和提升;另一方面，5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，可以為機(jī)械設(shè)計(jì)制造提供云端的加速服務(wù)器，以超級(jí)計(jì)算機(jī)為指引，提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率和準(zhǔn)確性。利用5G網(wǎng)絡(luò)的高速傳播性能，在云端處架設(shè)超級(jí)計(jì)算機(jī)，可以同時(shí)服務(wù)多家機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)資源的合理化應(yīng)用，同時(shí)各個(gè)企業(yè)無(wú)需購(gòu)買超級(jí)計(jì)算機(jī)，降低設(shè)計(jì)研發(fā)成本，同時(shí)還能夠得到后期的維護(hù)保障，降低相應(yīng)的人員組織架構(gòu)。由此可見(jiàn)，5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造等相關(guān)內(nèi)容搭建最佳的發(fā)展橋梁，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)工作的創(chuàng)新發(fā)展，助力機(jī)械自動(dòng)化工程的快速應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程技術(shù)的蛻變和升級(jí)。
3結(jié)論
綜上所述，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展動(dòng)力與發(fā)展生機(jī)。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的延伸和創(chuàng)新，以生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本為代表的重要特征，成為推動(dòng)機(jī)械工程領(lǐng)域不斷前進(jìn)和升級(jí)的重要?jiǎng)恿Γ源龠M(jìn)行業(yè)的發(fā)展來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)社會(huì)制造體系的蛻變。——論文作者：張陽(yáng)胡兆霞，胡加加
