芻議機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展前景

陳福東

[摘 要] 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，又迎來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。從行業(yè)發(fā)展的歷程當(dāng)中便能夠發(fā)現(xiàn)，每一次革命性技術(shù)的出現(xiàn)，都將使機(jī)械領(lǐng)域出現(xiàn)極大的變革，同時(shí)也使其發(fā)展前景變得更加寬廣。對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展歷程和發(fā)展前景進(jìn)行簡(jiǎn)要概述。

[關(guān) 鍵 詞] 機(jī)械設(shè)計(jì)制造；自動(dòng)化；發(fā)展前景

[中圖分類(lèi)號(hào)] TH122 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）19-0122-02

機(jī)械制造能力以及發(fā)展?jié)摿Γ且粋€(gè)國(guó)家工業(yè)硬實(shí)力的集中體現(xiàn)。因此，機(jī)械行業(yè)能夠得到有效發(fā)展，對(duì)國(guó)家而言十分重要。當(dāng)前我國(guó)的制造業(yè)已經(jīng)位居世界前列，在制造規(guī)模和種類(lèi)上已經(jīng)超過(guò)了世界上所有的國(guó)家，但是在機(jī)械生產(chǎn)制造技術(shù)的先進(jìn)性上，我國(guó)仍然有很多地方需要追趕。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展歷程

（一）機(jī)械自動(dòng)化的含義

機(jī)械自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，將極大程度地減少制造生產(chǎn)的過(guò)程中人力的使用，使機(jī)械自動(dòng)生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的萌芽來(lái)自于工業(yè)革命，蒸汽技術(shù)的使用及其后續(xù)發(fā)展成為人們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中減少人力成本投入的開(kāi)始，并逐步提高了生產(chǎn)制造的效率，這使工業(yè)生產(chǎn)發(fā)生了極大的變革。直到20世紀(jì)后半葉，由于技術(shù)的落后，使制造業(yè)需要在生產(chǎn)過(guò)程中承擔(dān)極大的風(fēng)險(xiǎn)，企業(yè)的生存變得更加艱難，整體運(yùn)營(yíng)成本變得越來(lái)越高。為了減少成本的投入，很多企業(yè)選擇了使用機(jī)械自動(dòng)化進(jìn)行人力的替代，這使機(jī)械自動(dòng)化得到了極大的發(fā)展，并逐步向成熟體系邁進(jìn)。直到今天，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造相關(guān)企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率也實(shí)現(xiàn)了最大化，整體收益得到了極大的提升。

（二）機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展優(yōu)勢(shì)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化需要對(duì)機(jī)械進(jìn)行最大化地利用，通過(guò)電力帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)行。將其與傳統(tǒng)的手工制造和半自動(dòng)化生產(chǎn)相比較，能夠?qū)ζ鋬?yōu)勢(shì)進(jìn)行有效分析：機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)能夠非常有效地實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化管理，能夠有效地減少生產(chǎn)過(guò)程中的錯(cuò)誤，能夠?yàn)槠髽I(yè)的內(nèi)部管理提供更大的便利。機(jī)械自動(dòng)化能夠有效地將人類(lèi)的雙手解放出來(lái)，通過(guò)高效率的自動(dòng)化生產(chǎn)有效降低企業(yè)成本，并不會(huì)在員工的薪資和福利上投入過(guò)多的成本。相反，由于人力資源使用的減少以及企業(yè)效益的提高，使員工待遇得到了有效的提高。工業(yè)實(shí)力是一個(gè)國(guó)家硬實(shí)力的代表，能否實(shí)現(xiàn)國(guó)家的快速發(fā)展便要看這一國(guó)家的工業(yè)能力是否能夠滿足需求。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的快速、有效發(fā)展成為其中的關(guān)鍵點(diǎn)之一，其能夠提供的高精密度、高準(zhǔn)確性的產(chǎn)品，將使各個(gè)行業(yè)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的要求得到更好的滿足，能夠有效促進(jìn)各個(gè)行業(yè)的發(fā)展。因此，其也得到了非常高的重視和國(guó)家在技術(shù)和資金上的支持，相關(guān)立項(xiàng)非常多。

（三）發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)在現(xiàn)階段將大部分精力都集中到了自動(dòng)化發(fā)展方向，但其整體發(fā)展效果還并不十分理想，在很多方面還有待更加先進(jìn)的技術(shù)作為支撐，尤其在材料科學(xué)上，機(jī)械行業(yè)更是望眼欲穿，等待相關(guān)領(lǐng)域能夠提供更多更好的材料，能夠充分地將機(jī)械行業(yè)已經(jīng)提出的設(shè)想和計(jì)劃實(shí)現(xiàn)。正是由于材料等問(wèn)題，當(dāng)前的高精密度產(chǎn)品上，機(jī)械行業(yè)仍然存在很大的局限性，這使整體的行業(yè)發(fā)展也受到了極大的限制。

另外，機(jī)械自動(dòng)化的普及工作也難以完成，這種問(wèn)題的產(chǎn)生受很多客觀因素的影響，是機(jī)械行業(yè)無(wú)法繞過(guò)去的。例如，我國(guó)龐大的人口基數(shù)使我國(guó)對(duì)就業(yè)崗位的需求非常強(qiáng)烈，如果機(jī)械加工、生產(chǎn)相關(guān)行業(yè)全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)，那么必將使人力資源出現(xiàn)大量富余，很多人員都將失去就業(yè)崗位。再者，機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)當(dāng)中仍然需要一些人員進(jìn)行操控，而這些人員必須具有較高的素質(zhì)，這也使人才選拔上出現(xiàn)一定的問(wèn)題。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展前景

（一）機(jī)電一體化的全面發(fā)展與實(shí)現(xiàn)

機(jī)電一體化發(fā)展在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間當(dāng)中都將成為機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)和發(fā)展的主要方向，是機(jī)械行業(yè)在現(xiàn)有發(fā)展基礎(chǔ)上做出再次提升的重要目標(biāo)。當(dāng)前的機(jī)電一體化在小范圍內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)技術(shù)的全面應(yīng)用，但是在全國(guó)范圍內(nèi)的使用上仍然存在著技術(shù)欠缺問(wèn)題，很多相關(guān)設(shè)備都將面臨淘汰或者升級(jí)的需求。造成這種現(xiàn)象的主要原因便是我國(guó)的高速發(fā)展，使我國(guó)的機(jī)械行業(yè)由最傳統(tǒng)的人力操作到現(xiàn)在的機(jī)電一體化程度，僅僅發(fā)展了不到三十年時(shí)間。在技術(shù)上的大跨步發(fā)展，使很多機(jī)械產(chǎn)品剛剛生產(chǎn)出來(lái)便已經(jīng)不再屬于最先進(jìn)行列，在使用過(guò)程中，其技術(shù)的先進(jìn)性壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其自身使用壽命，這便使很多產(chǎn)品都需要進(jìn)行大面積的升級(jí)，否則將難以在當(dāng)前的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中繼續(xù)保持技術(shù)和產(chǎn)品上的優(yōu)勢(shì)。

在新型的機(jī)械制造業(yè)中，自動(dòng)化以及半自動(dòng)化的發(fā)展模式早已成為重中之重，并且也已經(jīng)取得了一定的成果，但仍然需要繼續(xù)加大發(fā)展力度。在發(fā)展中可以充分地利用數(shù)控設(shè)備體系，將計(jì)算機(jī)與機(jī)械生產(chǎn)緊密地結(jié)合在一起，使機(jī)電的一體化模式更好地發(fā)展起來(lái)，以減輕工作人員的工作強(qiáng)度與工作量，從而讓機(jī)械制造的功能性更為強(qiáng)大，在其結(jié)構(gòu)日趨完善的前提下，使生產(chǎn)的效率與質(zhì)量得到有效的提高，且在滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需求的情況下，能讓機(jī)械制造發(fā)展更佳。計(jì)算機(jī)的融入最為典型的代表便是數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用。數(shù)控技術(shù)使加工精度和自動(dòng)化程度都得到了非常大的提高，使產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率都到非常明顯的提升。在未來(lái)，機(jī)電一體化技術(shù)的全面普及將成為我國(guó)工業(yè)水平整體提升工作當(dāng)中非常重要的一環(huán)，落后的傳統(tǒng)機(jī)械加工、生產(chǎn)方式必將被全面淘汰。

（二）機(jī)械行業(yè)的智能化發(fā)展

隨著當(dāng)今科技發(fā)展主要方向的變化，智能化已經(jīng)成為新一次工業(yè)革命的全面動(dòng)力源泉。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展也必將向著智能化發(fā)展和轉(zhuǎn)變，無(wú)論在設(shè)計(jì)過(guò)程中還是在生產(chǎn)過(guò)程中，都需要深入研究智能化技術(shù)的融入，需要將智能化發(fā)展作為行業(yè)發(fā)展的主要方向，必須從理念上和思想上進(jìn)行轉(zhuǎn)變，打破傳統(tǒng)的機(jī)電一體化發(fā)展思維，真正實(shí)現(xiàn)智能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

機(jī)械自動(dòng)化的需求隨著人們對(duì)產(chǎn)品要求的提高，隨著人們對(duì)生活質(zhì)量追求的提高，必須全面實(shí)現(xiàn)。高度智能化的機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)，能夠非常有效地提高生產(chǎn)線的工作效率，能夠最大化地降低生產(chǎn)壓力。同時(shí)，還可以最大化地降低錯(cuò)誤生產(chǎn)概率，并提高生產(chǎn)安全性。在進(jìn)行機(jī)械制造的過(guò)程中，必須考慮好人們的思維模型以及行為特征，要能夠有效地根據(jù)人們所做出的決策的特點(diǎn)進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的智能化與可控制化，從而有效地對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)整，智能化發(fā)展已經(jīng)成為人們所必須面對(duì)的發(fā)展方向，這不僅僅是人們對(duì)其所生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品的需求，同時(shí)也是人們對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的需求。智能化的生產(chǎn)能夠最大限度地保障產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)過(guò)程中的人力成本。

（三）虛擬化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作中，數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)都需要先通過(guò)人工進(jìn)行圖紙的擬定和出圖。設(shè)計(jì)人員需要在完成圖紙的過(guò)程中進(jìn)行反復(fù)的修改并進(jìn)行多次確認(rèn)，之后再利用相關(guān)的制圖器具進(jìn)行圖紙的產(chǎn)出。最后當(dāng)圖紙成冊(cè)之后還需要送交專(zhuān)門(mén)的負(fù)責(zé)人處進(jìn)行確認(rèn)和修改。而進(jìn)行虛擬化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中，并沒(méi)有這樣復(fù)雜的步驟。相關(guān)工作人員需要將對(duì)產(chǎn)品的性能需求以及使用特點(diǎn)等輸入，之后便可以等待系統(tǒng)進(jìn)行虛擬化圖紙的產(chǎn)生，系統(tǒng)將會(huì)在產(chǎn)生圖紙的過(guò)程中對(duì)輸入的信息進(jìn)行有效融合，將產(chǎn)品的各項(xiàng)物理特征有效地表示出來(lái)，設(shè)計(jì)人員僅需要對(duì)其進(jìn)行細(xì)節(jié)上的修改便可以形成正式圖紙，有效地提高了設(shè)計(jì)效率和整體水平，并使設(shè)計(jì)精度得到了提高。當(dāng)前所使用的相關(guān)功能有很多，例如pro/e當(dāng)中的產(chǎn)品屬性當(dāng)中的材質(zhì)、密度等相關(guān)選項(xiàng)，但其整體工能性已經(jīng)無(wú)法再滿足當(dāng)前的設(shè)計(jì)需求，需要進(jìn)一步加以改進(jìn)。同樣的，在設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，還有非常多設(shè)計(jì)需求需要新技術(shù)加以補(bǔ)充，這也是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化相關(guān)領(lǐng)域所渴求的。

（四）網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中的使用也非常廣泛。機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展也必將向著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。這種發(fā)展趨勢(shì)在很多年前便已經(jīng)出現(xiàn)，但當(dāng)時(shí)我國(guó)的技術(shù)水平有限，發(fā)展需求也并沒(méi)有達(dá)到這一程度，因此并沒(méi)有將其作為發(fā)展的重點(diǎn)。以CAD為例，其作為使用最廣的產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件，之所以能夠長(zhǎng)盛不衰的主要原因之一便是其制定了電子繪圖的最核心的計(jì)量方式，當(dāng)前所有的相關(guān)軟件所使用的計(jì)量方式全部以其作為基礎(chǔ)。因此，波音公司、空客公司等國(guó)際壟斷性的飛機(jī)制造企業(yè)，其所使用的生產(chǎn)制造方式雖然分布到了全世界的很多國(guó)家當(dāng)中，由其進(jìn)行零部件的生產(chǎn)和制造，但涉及了設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題以及需要進(jìn)行技術(shù)支持時(shí)，便可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)真正地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交流以及數(shù)據(jù)傳輸和交流的兼容性。這便是由于在相關(guān)工具上，大家所使用的核心模塊是相同的。同時(shí)這種網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，也使普通人群的家居生活也有非常大的變化。例如，通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)的使用，能夠?qū)⒉煌募彝ル娖鬟M(jìn)行有效連接，通過(guò)計(jì)算機(jī)中心進(jìn)行控制，形成集成性的家電系統(tǒng)，使人們的生活變得更加便捷和多樣化。

（五）可持續(xù)發(fā)展以及綠色發(fā)展

機(jī)械行業(yè)的發(fā)展需要走綠色可持續(xù)發(fā)展的道路，只有堅(jiān)持這一發(fā)展理念，才能夠使行業(yè)發(fā)展符合當(dāng)今社會(huì)的普遍需求，才能夠滿足相關(guān)客戶對(duì)產(chǎn)品的需求。同時(shí)也可以提高自身生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本消耗，使整體產(chǎn)品質(zhì)量也能夠得以提高。機(jī)械制造行業(yè)作為重要的工業(yè)行業(yè)必須對(duì)環(huán)境影響進(jìn)行充分考慮，要在設(shè)計(jì)過(guò)程中便進(jìn)行環(huán)境因素的考慮，尤其在噪聲、空氣以及水污染等幾個(gè)項(xiàng)目上，機(jī)械領(lǐng)域更加應(yīng)當(dāng)重視，因?yàn)檫@三個(gè)領(lǐng)域是機(jī)械行業(yè)存在污染最為嚴(yán)重的項(xiàng)目，是行業(yè)發(fā)展過(guò)程中所必須積極面對(duì)的。

總之，機(jī)械行業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)國(guó)家的支持以及相關(guān)人員的不懈努力。我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)發(fā)展成就十分喜人，這也使各個(gè)行業(yè)對(duì)生產(chǎn)制造能力上的需求與日俱增。不僅需要相關(guān)生產(chǎn)加工單位能夠提供足夠數(shù)量的產(chǎn)品，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量也有著越來(lái)越高的要求。這便使機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)需要不斷地提高自身技術(shù)和理論能力，需要不斷地進(jìn)行發(fā)展和提高。

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