機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向的研究

任志強(qiáng)，李鐵

（洛陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471000）

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化作為新型的學(xué)科之一，包含了多種科學(xué)技術(shù)，具備較高自動(dòng)化的相關(guān)特征。機(jī)械制造及其自動(dòng)化的持續(xù)發(fā)展，可以促進(jìn)相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)效率與質(zhì)量不斷提升，使企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，為企業(yè)帶來(lái)較高的綜合效益。因此對(duì)機(jī)械制造及其自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)行分析與研究，可以使機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化獲得完善與進(jìn)步，朝更加高效、節(jié)能、智能的方向邁進(jìn)，為我國(guó)機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)貢獻(xiàn)力量。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化蘊(yùn)含的價(jià)值

1.1 減少工作時(shí)間，增加工作效率

在傳統(tǒng)的機(jī)械制造過(guò)程中，都會(huì)使用人工的操作方式，即使生產(chǎn)少量的產(chǎn)品也會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間與精力。與此同時(shí)，還無(wú)法確保生產(chǎn)過(guò)程的精準(zhǔn)性，無(wú)法確保產(chǎn)品質(zhì)量。利用機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化，可以采用多種十分先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，使技術(shù)與設(shè)備互相融合、統(tǒng)一，逐漸替代傳統(tǒng)的人工操作方式，不僅可以減少產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間，還可以增強(qiáng)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與質(zhì)量。

1.2 增強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程的安全性

在傳統(tǒng)人工機(jī)械生產(chǎn)的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生各種安全問(wèn)題。近幾年來(lái)，我國(guó)機(jī)械故障造成的安全問(wèn)題較多，造成這些事故的主要原因就是在機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中由于設(shè)備、工人疏忽等因素，不僅會(huì)對(duì)工人的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅，也會(huì)大幅減少企業(yè)的綜合效益。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化可以利用更加智能的方式進(jìn)行生產(chǎn)，還可以構(gòu)建更加完整、高效的生產(chǎn)體系。通過(guò)設(shè)定正確的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化系統(tǒng)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，系統(tǒng)可以完成自我監(jiān)控與探測(cè)，將設(shè)備存在的問(wèn)題及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)，還可以避免由于工人疏忽造成的安全隱患，從而對(duì)生產(chǎn)的安全性提供全面保障。

1.3 降低操作難度

在傳統(tǒng)的機(jī)械制造過(guò)程中，會(huì)使用十分復(fù)雜的操作與生產(chǎn)工序，操作人員的工作壓力較大，難免會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，從而造成事故發(fā)生。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化可以對(duì)機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)操作，操作難度很低，不容易發(fā)生錯(cuò)誤，同時(shí)更加安全、高效。通常來(lái)講，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化系統(tǒng)中都具備十分完善的相關(guān)功能，工作人員只需要輸入系統(tǒng)的控制程序就可以完成多種機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程，降低生產(chǎn)難度，革新生產(chǎn)方式。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向探索

2.1 機(jī)電一體化

機(jī)電一體化作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化未來(lái)的主要發(fā)展方向，在機(jī)電一體化的發(fā)展進(jìn)程中，需要將多項(xiàng)技術(shù)高效融合，才能達(dá)成實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的全面機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)需求。在機(jī)電一體化的發(fā)展方向中，包括信息技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的互相融合，才能使實(shí)際的生產(chǎn)與加工過(guò)程中，可以真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的作業(yè)狀態(tài)。目前對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的機(jī)電一體化發(fā)展方向中，部分技術(shù)還需要不斷完善與優(yōu)化，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的組件進(jìn)行仿真模擬計(jì)算與分析，從而為實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的穩(wěn)定性與可靠性提供保障，還可以對(duì)機(jī)械系統(tǒng)優(yōu)化與完善，從而加強(qiáng)機(jī)電一體化的系統(tǒng)效能水平，還可以從一定程度上促進(jìn)目前的機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平獲得提升，使相關(guān)技術(shù)獲得創(chuàng)新與優(yōu)化。

2.2 智能化

基于現(xiàn)代化背景前提下，智能化作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化未來(lái)的主要發(fā)展方向之一。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的智能化發(fā)展方面來(lái)說(shuō)，其會(huì)將原本的自動(dòng)控制作為基礎(chǔ)，進(jìn)一步提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造的智能水平，從而融合更多的創(chuàng)新技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)模擬人工智能的生產(chǎn)與加工過(guò)程。相比于目前使用的機(jī)械自控技術(shù)來(lái)說(shuō)，智能化技術(shù)的高效應(yīng)用可以使機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化性能獲得進(jìn)一步的全面提升，使機(jī)械在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可以展示出更強(qiáng)的能力，從而使控制要求更加高水準(zhǔn)。從目前的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化智能化發(fā)展情況來(lái)看，智能化技術(shù)已經(jīng)逐漸被應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中，但采用的技術(shù)大部分都是低階智能技術(shù)，人工智能應(yīng)作為未來(lái)發(fā)展的主要方向。因此也希望在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，可以更加熟練、高效地應(yīng)用人工智能技術(shù)，從而加強(qiáng)產(chǎn)品的質(zhì)量與綜合性能。

2.3 模塊化

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化在未來(lái)的模塊化發(fā)展中具備很強(qiáng)的復(fù)雜性，由于機(jī)械在進(jìn)行設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的過(guò)程中，會(huì)涉及很多的廠家與制造企業(yè)，過(guò)多的廠家與制造企業(yè)經(jīng)手，使設(shè)計(jì)人員無(wú)法充分滿足各方的多種要求。因此朝模塊化進(jìn)行快速發(fā)展，可以利用標(biāo)準(zhǔn)單元加快設(shè)計(jì)的速度，還可以開(kāi)發(fā)出更加標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口、動(dòng)力接口產(chǎn)品。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的模塊化發(fā)展中，不僅可以充分滿足多種設(shè)計(jì)需求，還可以加強(qiáng)設(shè)計(jì)產(chǎn)品單元的標(biāo)準(zhǔn)性。

2.4 網(wǎng)絡(luò)化

在未來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展進(jìn)程中，需要利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)拓展產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)的推廣范圍，在其中主要包含機(jī)械設(shè)備的制造與銷售，這也是促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化進(jìn)一步發(fā)展的主要因素。在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的過(guò)程中，會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具備的信息傳輸特點(diǎn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化不斷完善與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而減少人工成本，降低工作難度，增強(qiáng)機(jī)械運(yùn)行作業(yè)的效率與質(zhì)量。也可以將網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展看作為基于信息大環(huán)境背景下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化未來(lái)的必然發(fā)展趨勢(shì)。

2.5 微型化

目前我國(guó)在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，大部分企業(yè)都會(huì)使用大型的機(jī)械設(shè)備。這些機(jī)械設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中會(huì)消耗大量的能量，因此會(huì)消耗大量的生產(chǎn)成本。在未來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化微型化發(fā)展中，可以將這些問(wèn)題有效解決，通過(guò)微型化的設(shè)計(jì)理念，不僅可以提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造中機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，還可以減少能耗，增強(qiáng)機(jī)械生產(chǎn)活動(dòng)的綜合效益與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。與此同時(shí)，在未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的微型化發(fā)展中，會(huì)對(duì)技術(shù)提出更高的要求，只有具備更高水平的相關(guān)技術(shù)，才能確保機(jī)械設(shè)備的功能不會(huì)被減弱，從而使微型的機(jī)械設(shè)備被應(yīng)用在醫(yī)療、軍事等相關(guān)領(lǐng)域中，可以看出機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的微型化發(fā)展可以為人類帶來(lái)更多的價(jià)值，造福全人類。

2.6 綠色化

通過(guò)上文的敘述可以看出，機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)消耗大量的能耗。近幾年來(lái)，我國(guó)的低碳經(jīng)濟(jì)理念被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中，因此機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向還包括綠色化。在未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的綠色化發(fā)展中，可以從機(jī)械性能的優(yōu)化方面入手，將機(jī)械的需求與應(yīng)用領(lǐng)域作為基礎(chǔ)，對(duì)整體的結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行優(yōu)化，還需要注重提升機(jī)械性能，從而減少能耗，加強(qiáng)節(jié)能效果。另外，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中應(yīng)用綠色化等相關(guān)環(huán)保理念，還可以促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化獲得穩(wěn)定、健康、持續(xù)發(fā)展。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域

將機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，可以增強(qiáng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展精度，不僅可以增強(qiáng)我國(guó)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)水平，還為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供巨大的幫助。目前我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域精準(zhǔn)度建設(shè)工作的重點(diǎn)主要包含農(nóng)業(yè)節(jié)水、節(jié)肥等方面。例如從農(nóng)業(yè)節(jié)水方面來(lái)看，通過(guò)利用精準(zhǔn)的相關(guān)技術(shù)，可以減少農(nóng)業(yè)灌溉消耗的水資源，從而增強(qiáng)水資源的節(jié)約效果。

3.2 工業(yè)領(lǐng)域

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化主要應(yīng)用在我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域中，通過(guò)對(duì)技術(shù)的不斷更新與優(yōu)化，可以有效加強(qiáng)各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量與效率，從而在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，將機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用效能與價(jià)值充分發(fā)揮。目前從我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)情況來(lái)看，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化主要是提升生產(chǎn)所用機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制水平，例如Pro/NC 都作為被應(yīng)用的核心技術(shù)之一?；赑ro/NC 的程序控制指令下，可以更加全面地自動(dòng)化控制生產(chǎn)過(guò)程中生成的幾何參數(shù)、加工軌跡等過(guò)程，從而以數(shù)控的方式達(dá)到高效生產(chǎn)與運(yùn)行的目的。與此同時(shí)，為了將數(shù)控加工中的方法、工藝、參數(shù)等進(jìn)行合理設(shè)置，需要將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從而獲取器件的運(yùn)行軌跡，之后將數(shù)控機(jī)床使用的代碼與程序格式作為基礎(chǔ)，將工件數(shù)控加工的全部過(guò)程顯示出來(lái)，從而將機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中具備的優(yōu)勢(shì)充分體現(xiàn)出來(lái)。

4 結(jié)語(yǔ)

在未來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向中，包含綠色化、智能化、微型化等。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化對(duì)我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到了至關(guān)重要的作用，因此只有不斷加強(qiáng)其研究，才能使其發(fā)展與應(yīng)用范圍不斷拓展，從而進(jìn)一步提升我國(guó)的社會(huì)生產(chǎn)能力，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)獲得持續(xù)發(fā)展。