摘要：智能制造作为信息化技术衍生的产物，是我国工业制造的发展方向，受到了全社会的广泛关注与各行业的重视。为了满足现代社会日渐增长的生产需求，也为了推动我国工业制造的可持续发展，有必要将传统的工业制造与现代科学技术密切结合，实现我国制造业的成功转型升级，提升工业制造水平。当前，开展机械制造工作时利用传统机电技术难以满足技术创新要求，巧妙地将机电一体化技术引入智能制造中，促使机电技术能够同机械制造进行巧妙地融合，进一步强化智能制造技术发展的基础。基于此，本文主要概述智能制造与特点，然后对智能制造背景下机械设计及自动化技术发展方向运用进行了分析，以供参考。

关键词：智能制造；机械设计；自动化技术；发展方向

引言：智能机械制造及其智能化未来需要更快速的技术成长，并且进入到了行业当中，必须朝向更加智能的方式成长。而由于如今机器人及智能化工业生产的技术核心仍然是智能，因而可以通过在智能机械制造及智能化工业生产的技术当中，将其和计算机以及人工智能技术加以有机结合，使机器人拥有了更加强大的逻辑思维能力和逻辑推理功能，以便于在工程施工过程当中，让机器取代了人力进入到各种危险区域完成工作。同时机械设计制造及智能化在未来向着智能化的趋势发展，可以极大的促使机器代替人类劳作，因此可以在比较恶劣的天气甚至是具有很高风险系数工作的地方，可以把人更换成机器来完成工作，这样极大的安全事故发生的风险达到最小化。未来的开发中，必须格外重视的是在智能化的应用中，特别要重视知识产权，以免在今后的应用环境当中发生一些知识产权争议，从而导致了智能化的发展趋势。

一、关于智能制造的基本特征

（一）方便快捷

智能机器制造更方便，制造过程更简单。关于智能机械的制造，许多传统的手动技术已逐渐改进为自动控制。为了管理和控制智能机械的生产，有必要组织固定的施工人员进行培训。此外，一些工作流程或机械控制流程可以独立执行，无需组织人员进行控制，现有的智能机械工程可以使整个过程更加方便快捷。

（二）节约成本

机械设计制造中，成本控制效果关系到经济效益情况，自动化技术的应用能够很好地节约成本，推动机械设计制造行业的稳步发展。自动化技术让相关企业可以在完成既定设计制造目标的前提下，雇佣更少的人力，消耗更少的物力和财力。机械设计环节中，可以通过设置参数来完成各种机械设计要求，这个过程通过自动化技术，能够同步完成多项设计内容，在最短时间内确定最佳的机械设计方案。在制造环节中，通过自动化技术将所有生产制造环节进行优化，将那些非必要的环节删除，不仅可以提高制造效率，也大大降低了时间成本和资源成本。

（三）安全性

智能机械制造技术的工作环境所要求的专业性较强，涉及的智能机械制造生命周期较长，导致在具体的设计流程中有相当多的细节问题，容易产生隐患和风险。传统的机器制造模式下，由人工控制机器来进行智能机械制造工作。由于人工无法达到24小时紧跟智能机械制造流程的效果，尽管在具体的生产流程中，人工监控也可以发挥一部分的功能，但是监控的质量也和实际监控人的个人素养有着很重要的关联。人员的工作素养和状态决定着制造风险出现的可能性，以及风险大小。所以，在智能机械制造过程中，往往会发生一些制造意外，使得生产工人的生命安全遭到影响。

二、现阶段机械设计制造及其自动化技术的不足

（一）自主创新较少，科技成果转换效果不佳

尽管当前我国经济生产自动化技术已经获得了较为良好的发展局面，但随着科技创新的速度加快，各项技术不断应用和发展，会出现我国现有生产工艺及产品依赖其他国家的情况。我国在机械设计制造方面的自主创新能力尚有欠缺，很多科技成果转换不够全面，使我国现有的机械设计及自动化技术发展受到一定程度的制约。

（二）资源利用效率不高，污染环境

我国社会开放程度的加强，以及经济生产的高速发展，对我国现有的环境和资源造成了很大压力。生产制造企业在生产过程中产生的污染物，极大地影响了周边环境生态和资源。我国部分机械设计与自动化技术是在外资企业的影响下进行发展的，在生产和制造过程中，仅仅考虑了产品的设计以及产品的最终效果和后期使用，并没有考虑生产过程中对环境生态以及资源上的影响，这些因素对我国的生态环境造成了不可逆转的影响。

（三）高端产品仍需增加，信息技术应用不够全面

当前我国机械设计制造与自动化技术存在的一大不足就是高端产品较少，自动化技术应用范围不够广泛、不够全面。在现有全球经济一体化的今天，提升信息化技术在制造业中的应用，是当今所要面临的一个重点问题，而提升高端产品的研制和生产设计制造管理以及服务当前的有效途径。

三、智能制造背景下机械设计及自动化技术发展方向

（一）网络化发展

在智能化机械设备快速发展的背景下，通过网络和信息技术的整合，能够加快知识传播的整体效果，还能够对相关质量进行及时筛选与辨别，提高计算机网络信息技术的支持效率。智能技术从本质上来说是对信息的过滤与提取，所以网络和信息技术的发展可以极大地推动机械自动化技术的质量。在新时期智能化机械设备生产中，需要充分运用好网络和信息技术，明确服务对象的具体需求，为智能化企业的长远发展提供重要的路径，同时也需要将网络化和智能化技术作为核心，实现智能机械自动化技术的发展，充分发挥智能技术的实际作用，推动社会生产的整体质量。

（二）智能化发展

智能机械设备涵盖了自动化技术、机械制造技术、人工智能技术等先进技术，是机械从自动化向智能化发展的必然趋势。人工操作的机械制造环节存在产品质量精度低、生产效率低等诸多问题，自动化技术依托于数控技术，可以有效提升机械制造的精密度和精准度，进而提升机械设备的制造效率。智能化机械设备将人类的智慧充分应用于机械自动化不同环节中，通过利用人类智慧编制数据程序，利用智能设备对人工活动进行高效模拟，代替人类完成大量工作，特别是在复杂、繁琐、危险环节可以大大降低人工成本，以更少的人工投入，完成更多的机械制造工作，提高工作效率、节省工作时间，缩短工作生产周期，提高企业的生产效益。

（三）节能环保化发展

随着科学技术与社会经济水平的不断提升，我国也逐渐迈进了经济与产业结构转型升级的关键时期。能源节约与环境保护现已成为企业实力的重要标准，尤其是在“碳中和”的时代背景下，企业要想实现健康的可持续发展，必定要在未来发展中不断改革升级，摈弃用牺牲环境换取经济效益的想法与做法。所以，在智能制造背景下，未来的机械设计及自动化技术发展要重视如下几点：其一，加强对新材料的研发，机械设计不仅要满足智能制造功能要求，而且要保证使用更加节能环保的材料；其二，做好机械设计制造过程中的噪音污染控制工作，尽量减少或舍弃噪音污染较大的机械设备；其三，要重视废弃设备的回收利用。机械设备在工作一段时间后会因为达不到生产要求而被淘汰，但其回收价值依旧较高，需要做好资源的二次利用。

（四）柔性化发展

在传统的机械设计制造过程中，整个生产过程缺少柔性。自动化技术在机械设计中的有效应用，使得整个机械设计生产过程有了柔性，提升了其应变能力。此外，人们对机械设备产品的要求越来越多，而柔性技术的应用会使整个生产过程的各环节有机关联，完善系统功能。

四、智能技术在机械设计制造中的具体应用

（一）模糊推理技术的应用

人工智能系统当中模糊推理技术能模仿人的大脑对数据信息进行判断和处理，并且分析和处理速度比人的大脑还要快，反应还要及时。经模糊处理技术分析和处理过的信息数据可以自动实现和学科知识的结合和转换，以确保传输数据的准确性和可参考性。模糊推理技术是当前阶段人工智能技术领域最重要的技术内容之一。模糊推理技术复杂的数据分析功能能够在机械设计制造的过程当中对庞大的相关数据信息进行快速、精准的分析和整理。基于人工智能强大的模糊推理技术实现的数据分析和处理，能进一步保障机械设计制造的精准性，为提高机械设计制造的质量打下坚实的基础。借助模糊推理技术机械设计制造可以呈现连续函数的表达。但是，目前阶段，模糊推理技术在系统连接的稳定性方面还有比较明显的提升空间，也是接下来人工智能在机械设计制造中应用的一个重点研究方向。

（二）虚拟现实技术的应用

从字面意义上判断，虚拟现实技术是一定程度上“虚拟”与“现实”的结合。虚拟现实技术在机械设计制造中发挥着重要的“工具”作用。机械工程师利用三维建模软件将产品画出来之后，借助虚拟现实技术的环境模拟功能，可以将三维画面更真实的展现出来。也就是将三维立体图形转变成“仿真”模型。基于这个仿真模型，可以更精准的展现产品的各方位细节，辅助定位产品的细节问题，以便及时发现问题，及时处理问题。所以，很多制造企业都可以使用虚拟现实技术先进行设计产品的反复仿真模拟测试，基于测试结果对产品设计进行进一步的优化和调整，得到更科学合理的设计方案之后，再进行生产。一方面，可以有效的降低制造的生产成本，避免了因设计不精准而造成的重复返工成本增加。另一方面，产品和设备设计方案的精准性和科学性，是进一步保障产品质量的基础。我司自主研发的3D数字超级驾驶舱，正式应用此项技术，通过对现场进行数字仿真建模，可实现对现场的模拟测试和优化，使设计方案更符合客户需求，更合理。同时也可实现现场的远程控制和远程管理。

（三）故障诊断技术

“故障诊断”在人工智能领域中具有较长的发展历史，如典型故障案例库、故障类型推理库等均是该技术的应用方案，且该技术在机械设计制造领域中也具有很大的应用前景。例如，工程人员可通过故障诊断技术来测试或判断设计方案的合理性与可行性，从而发现设计中存在问题，并采取针对性的解决措施。

四、智能制造背景下机械设计及自动化技术的发展策略

（一）重视节能环保

随着科学技术与社会经济水平的不断提升，我国也逐渐迈进了经济与产业结构转型升级的关键时期。能源节约与环境保护现已成为企业实力的重要标准，尤其是在“碳中和”的时代背景下，企业要想实现健康的可持续发展，必定要在未来发展中不断改革升级，摈弃用牺牲环境换取经济效益的想法与做法。所以，在智能制造背景下，未来的机械设计及自动化技术发展要重视如下几点：其一，加强对新材料的研发，机械设计不仅要满足智能制造功能要求，而且要保证使用更加节能环保的材料；其二，做好机械设计制造过程中的噪音污染控制工作，尽量减少或舍弃噪音污染较大的机械设备；其三，要重视废弃设备的回收利用。机械设备在工作一段时间后会因为达不到生产要求而被淘汰，但其回收价值依旧较高，需要做好资源的二次利用。

（二）做好资源分类

在智能制造时代背景下，工业机械产品的制作和相关技术的应用是相互关联的，因此针对资源的有效分类极为关键。但在对智能系统生产环境下的资源分类与处理过程中，还必须做到以下几点：在智能控制系统运行过程中，首先必须对设计信息进行前全面采集，然后再根据设计信息的采集状况，对模拟生产流程实施全面监督管理，进而形成出以机械人为首的人力资源。在该流程中，控制器中都会显示出的设备识别部门，均可将信息信号保存于整个机械制造链中，进而根据从材料供应商处带来的信息数据，进而完成了对整个机械生产设计活动的全部了解和分析。也因此，在整个机械生产设计流程中，如果信息指示灯发生了改变，则需要及时地对产品设计和制造过程进行调整，而如果信息没有发生改变，则不需要调整，按照原计划进行。在进行自动化机械制造操作的过程中，由于自动化操作系统和普通机械制造操作系统之间存在区别，所以在进行精确性的判断过程中，就必须使用电子机械控制软件，对精准度展开动态化的检测与分析，选出关键信息，同时立足当前环境因素，计算出产品的真实生产周期，实现对资源的科学分类。

（三）实现多学科耦合与集成化设计

从现有的机械制造行业来说，所生产的产品应该尽可能地满足人们当前对于现有产品的需求。现阶段，机械制造行业所生产的产品结构越来越复杂，因此有关机械制造及自动化技术不能够单单依靠现有的科学技术或产品设计，要将现有的产品设计进行多元化的发展与提升，通过机械、电气、通信、控制等多个学科的耦合，实现机械设计与自动化技术的多样化丰富发展。通过多学科进行耦合，让未来的机械设计制造及自动化技术的发展对人工的需求和依赖越来越少，也可以通过计算机网络技术的运用，提升产品功能的仿真效果，不断地更迭、完善、创新现有的设计技术，让产品的功能能够不断丰富和完善。

（四）实现模块化与网络化的良好融合

对机械设计制造中有关的机械设计模式来说，通过模块化和网络化的互相融合，能够使其统筹更多的资源，将现有的生产任务分配得更加合理，也可以进行更为科学的整合工作，并取得良好效果，进而实现机械设计制造及其自动化水准的提升。可以根据设计团队的技能以及对产品具体功能的要求，进行任务拆解和分配，让产品的设计变得模块化。还可以与工程作业同时进行，来提升现有的设计效率和工作进程，让产品的设计质量大幅度得到提升，通过网络化的结合、依靠，让个模块化的功能结构设计实现互相连接，让各生产工作小组之间的信息互享、资源互通能够得以保障，也能够保证彼此间的及时沟通交流，从而使整个产品的生产工作落实得更好，使机械设计和自动化水平得以提高。

结语：智能制造作为工业制造的未来发展方向，应用自动化技术的机械设计生产不仅能够提升生产可控性，降低人为干预误差，同时也能收集到更多且精准的设计生产数据，实现设计制造的自动化与智能化。在今后的机械设计及自动化技术发展中，需要重点关注产品数据收集与共享、节能环保、人工智能的引入等方向。唯有将传统的机械设计及自动化技术与智能制造有机结合，才能促使我国机械制造行业焕发新的活力以及实现技术层面的突破，推动我国工业制造行业的健康发展。

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