淺談機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的特點(diǎn)與優(yōu)勢及發(fā)展趨勢

王梓潼

摘 要：機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)歷來在一個(gè)國家的傳統(tǒng)制造業(yè)中占據(jù)重要地位，它不僅是一個(gè)國家工業(yè)化程度的重要標(biāo)志，而且為整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了技術(shù)裝備，推動(dòng)了國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)步。本文將對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的特點(diǎn)、優(yōu)勢與發(fā)展趨勢進(jìn)行研究，了解機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的相關(guān)知識(shí)和探尋自動(dòng)化在該行業(yè)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化 特點(diǎn) 發(fā)展趨勢

一、研究背景

加快工業(yè)的發(fā)展一直是提高國民經(jīng)濟(jì)水平的重要手段，機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在一國工業(yè)的發(fā)展中占有較大比重。想要在國際市場上激烈競爭中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢，就必須將高新技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)緊密結(jié)合起來，而自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用有何優(yōu)勢，這些優(yōu)勢對(duì)未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展趨勢有何導(dǎo)向，本文將展開分析。

二、研究目的

1.了解機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的相關(guān)知識(shí)

2.了解機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的特點(diǎn)及其優(yōu)勢

3.探尋自動(dòng)化在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展趨勢

三、研究方法

文獻(xiàn)收集方法、信息研究方法

四、研究結(jié)果與分析

1.我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的歷史發(fā)展

珍妮紡織機(jī)的發(fā)明，不僅是英國工業(yè)革命的標(biāo)志，也拉開了世界工業(yè)革命的巨幕。在工業(yè)革命推動(dòng)下世界各地工業(yè)生產(chǎn)飛速發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)首當(dāng)其沖。然而，由于舊時(shí)的中國受封建社會(huì)自給自足小農(nóng)經(jīng)濟(jì)的影響，沒有趕上世界工業(yè)革命的浪潮。導(dǎo)致我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展萌芽于列強(qiáng)發(fā)動(dòng)的侵略戰(zhàn)爭——鴉片戰(zhàn)爭。但在當(dāng)時(shí)中國被列強(qiáng)瓜分的背景下，我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)規(guī)模十分小，而且所用的都是從國外高價(jià)買來的簡陋設(shè)備，再加上當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力水平達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)內(nèi)，能涉及的只有機(jī)械裝配、修理和零件制造加工業(yè)。由于沒有自己的獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)，逐漸淪為西方列強(qiáng)的機(jī)械裝配加工工廠。直到新中國成立以后，國家開始大力發(fā)展工業(yè)，我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)終于迎來了高速發(fā)展的時(shí)代，短短幾十年過去，就逐步成為了國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。尤其是到了改革開放后期，隨著國家對(duì)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重視，我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)也在不斷創(chuàng)新與改進(jìn)，在高速發(fā)展的同時(shí)努力搞科研，逐步由機(jī)械生產(chǎn)大國向機(jī)械生產(chǎn)強(qiáng)國挺進(jìn)?，F(xiàn)如今，我國已經(jīng)形成了較為完備的機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)鏈，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也日趨完善，并且在國際市場上已經(jīng)具有較強(qiáng)競爭力。《2018年全球工程機(jī)械設(shè)計(jì)制造商50強(qiáng)排行榜》（Yellow Table 2018）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示挖掘機(jī)行業(yè)、混凝土機(jī)械、路面機(jī)械等各種動(dòng)力機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械以及冶金礦山機(jī)械等主要領(lǐng)域都迎來了大幅增長，尤其是挖掘機(jī)的銷售業(yè)績更是創(chuàng)造了翻番的奇跡。[1]足以見證我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)在當(dāng)今世界競爭中已經(jīng)獲得顯著成績。

2.機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的特點(diǎn)

機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)際上是一個(gè)模型的綜合和分析的過程，它不僅包括大量的計(jì)算、分析、繪圖等數(shù)值計(jì)算型工作;還包括擬定初始方案，選擇最優(yōu)方案，制定合理結(jié)構(gòu)等方案設(shè)計(jì)工作。[2]隨著科技的不斷進(jìn)步，機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)身為傳統(tǒng)工業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè)之一也經(jīng)歷了各種革新，在部分核心領(lǐng)域都增加了高新技術(shù)的運(yùn)用，尤其是機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)的融入提高了整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的技術(shù)水平和發(fā)展速度。

（1）全球性

機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化具有全球性。當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)活動(dòng)已經(jīng)超越國界，全球化的發(fā)展鼓動(dòng)著全人類共同進(jìn)步。在全球化的發(fā)展模式下，各行業(yè)的競爭激烈程度也越來越強(qiáng)。機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)也在全球化的影響下面臨巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在全球激烈競爭的環(huán)境下，我國的機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展離不開與國外擁有先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)的交流與合作。努力提高自身核心技術(shù)，增強(qiáng)自身競爭力，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置最終推動(dòng)整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展。且由于機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)所具有的強(qiáng)大復(fù)合功能，更能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，適用的范圍寬廣，各種跨領(lǐng)域跨地區(qū)的交流使得當(dāng)代世界經(jīng)濟(jì)也越發(fā)聯(lián)系緊密。

（2）安全性

運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)的機(jī)械生產(chǎn)模式比傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式具有更高的安全性。傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式中，大量的人工勞動(dòng)力聚集在工廠，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富和技術(shù)純熟的員工也會(huì)存在不可控的操作失誤且由于生產(chǎn)環(huán)節(jié)較多，出錯(cuò)的環(huán)節(jié)也就會(huì)越多，一旦發(fā)生事故就會(huì)造成人員傷亡。但機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)通過與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，可以在生產(chǎn)鏈中設(shè)定自動(dòng)報(bào)警程序，一旦發(fā)生危險(xiǎn)，可自動(dòng)停止運(yùn)行并啟動(dòng)防護(hù)程序，從而將生產(chǎn)危險(xiǎn)控制在較小范圍，最大程度保障整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全減少人員傷亡和企業(yè)的額外損失。

（3）高效性

與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造模式相對(duì)比，當(dāng)今的機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化有著傳統(tǒng)模式無法相比的優(yōu)越以及先進(jìn)性，因此更匹配于現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)生活的實(shí)際需要。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)主要是人工操作進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工，由于受到員工自身經(jīng)驗(yàn)技術(shù)和精力效率的限制，往往不能保證在低失誤率的前提下的產(chǎn)品合格率。而機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)只需要少量的人工操作，大部分工作由計(jì)算機(jī)代替人工完成。由于計(jì)算機(jī)本身的工作特性，不僅可以大大減少傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中人工作操作帶來的失誤，控制產(chǎn)品制造的精確度;并且由于該技術(shù)下可以通過更新程序等方式滿足機(jī)械設(shè)計(jì)制造的多元化需求，可以在保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上最大限度的提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，降低了傳統(tǒng)模式產(chǎn)品發(fā)生改變就需要更換整套設(shè)備的生產(chǎn)成本，提高了機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)的效益。

2.機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢

（1）智能化發(fā)展

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化技術(shù)日漸成熟的今天，已經(jīng)完全達(dá)到了半自動(dòng)化生產(chǎn)的要求，但隨著科技的不斷進(jìn)步，人工智能的深入研發(fā)，必將引領(lǐng)新的全自動(dòng)化生產(chǎn)潮流。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器。[3]該領(lǐng)域的專家系統(tǒng)可以將特定領(lǐng)域的特定難題用專家級(jí)水平去解決。將這種智能系統(tǒng)運(yùn)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)代表著可以將所有機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)的環(huán)節(jié)通過具有專家水平的人工智能代替人工勞動(dòng)力。由于人工智能身體不會(huì)疲勞精力不會(huì)下降，代表著各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的運(yùn)行始終可以維持最佳狀態(tài)保證機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的完全自動(dòng)化。

（2）環(huán)?；l(fā)展

改革開放四十年來，我國工業(yè)的發(fā)展速度居世界領(lǐng)先地位，機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的綜合能力也在不斷增強(qiáng)。但在高速發(fā)展期間不斷消耗各種資源、能源的同時(shí)，對(duì)我國環(huán)境造成的污染也日趨嚴(yán)重。國家一直倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的理念，保護(hù)環(huán)境是可持續(xù)發(fā)展的重要要求，在今后的機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展道路上，環(huán)境保護(hù)問題必當(dāng)成為重要研究課題。我們應(yīng)該把機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)和環(huán)境保護(hù)緊密相連，將機(jī)器產(chǎn)生過程中產(chǎn)生的廢棄材料和污染物應(yīng)該自動(dòng)投放到相關(guān)環(huán)保機(jī)器中，從而實(shí)現(xiàn)污染物的處理和廢棄物的再利用生產(chǎn)。

（3）微型化發(fā)展

機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)中我們經(jīng)常面臨如下問題：即使生產(chǎn)小到幾毫米的機(jī)械零件通常也需要占地面積十分龐大的機(jī)器，有些零件生產(chǎn)線更是長達(dá)幾十米。不僅機(jī)床的運(yùn)輸維修存在很大難度，并且十分浪費(fèi)空間資源。因此，針對(duì)于未來的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展可以向微型化發(fā)展，通過微型自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的制造及生產(chǎn)，既方便運(yùn)輸也便于儲(chǔ)存和維修。[4]目前微型機(jī)械生產(chǎn)中最常應(yīng)用到的是納米技術(shù)。納米技術(shù)就是指在0.1～100納米尺度范圍內(nèi)，研究電子、原子和分子內(nèi)在規(guī)律和特征，并用于制造各種物質(zhì)的綜合性科學(xué)技術(shù)。相信隨著納米技術(shù)和機(jī)械世紀(jì)制造自動(dòng)化的融合發(fā)展，必將有效改變目前的額產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，減少資源的占用，提高效益降低成本實(shí)現(xiàn)資源消耗率的零增長。

五、收獲和體會(huì)

通過這次關(guān)于對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化特點(diǎn)、優(yōu)勢與發(fā)展趨勢的分析與研究，我在對(duì)中國機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)發(fā)展情況進(jìn)行查找資料信息和分析相關(guān)資料的過程中，對(duì)中國機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的現(xiàn)狀和自動(dòng)化進(jìn)程有了一定的了解。這個(gè)過程不僅讓我學(xué)到了很多知識(shí)，并且讓我對(duì)我國未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展充滿信心！

我意識(shí)到這種科學(xué)探究的學(xué)習(xí)，不僅是增加知識(shí)儲(chǔ)備的一種方法，也是培養(yǎng)自己分析能力的良好途徑，總之，讓我收獲頗多。

參考文獻(xiàn)

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