機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)研究

于文博,蘭佩文（西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,西安　710300）

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)研究

于文博,蘭佩文
（西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,西安710300）

摘要：縱觀世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展歷程，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)械工程的發(fā)展與世界經(jīng)濟(jì)是緊密聯(lián)系的，機(jī)械行業(yè)在很大程度上可以反映國(guó)家的發(fā)展水平。本文對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了多方面研究，從中可以反映中國(guó)的未來(lái)科技及經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)，這對(duì)于國(guó)計(jì)民生是十分有意義的。總而言之，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化近年發(fā)展迅猛，未來(lái)前景巨大，研究?jī)r(jià)值極高。

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

1　前言

要想了解機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（以下簡(jiǎn)稱機(jī)自）的發(fā)展，首先要先了解概念。機(jī)械工程就是以有關(guān)的自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)為理論基礎(chǔ)，結(jié)合在生產(chǎn)實(shí)踐中積累的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，研究和解決在開發(fā)設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)用和修理各種機(jī)械中的理論和實(shí)際問(wèn)題的一門應(yīng)用學(xué)科[1]。而當(dāng)今單純機(jī)械設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)到了瓶頸，機(jī)、電、計(jì)算機(jī)的結(jié)合設(shè)備則獲得了長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，取得了巨大的進(jìn)步。各大高校也在本科階段將單純的機(jī)械制造專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)等發(fā)展成為今天的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)、機(jī)械電子工程專業(yè)等。從中可以看出教育也緊跟機(jī)械的發(fā)展洪流，希望可以培養(yǎng)出頂尖的工程人才。

機(jī)自涉及的范圍頗廣，天上飛的、地上跑的、水里游的無(wú)一沒(méi)有機(jī)自的身影，而機(jī)械的發(fā)展又在很大程度上決定了國(guó)家的軍事及工業(yè)發(fā)展，甚至關(guān)乎國(guó)家的安全性，因此也得到了國(guó)家及人民的廣泛關(guān)注。中國(guó)的機(jī)自發(fā)展中，機(jī)械制造已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，但在關(guān)鍵技術(shù)上還是與國(guó)外有較大差距，在創(chuàng)新方面稍顯不足，因此研究機(jī)自的發(fā)展對(duì)于牢牢把握世界機(jī)械發(fā)展有很大的意義。只有良好的預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展，才能搶占先機(jī)，獲得主動(dòng)權(quán)。

2　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

2.1機(jī)電深化結(jié)合

日本20世紀(jì)70年代初開始使用“機(jī)電一體化”這一新名詞。它是隨著生產(chǎn)和技術(shù)的發(fā)展，在以機(jī)械、電子技術(shù)為主的多學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的過(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的一門新興邊緣學(xué)科[2]。它包括機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)等。機(jī)電的結(jié)合已經(jīng)有了較大發(fā)展，未來(lái)面臨的是深入的發(fā)展，使兩者相輔相成，不可分離。機(jī)電結(jié)合不僅體現(xiàn)在產(chǎn)品方面，在制造行業(yè)也有了很大的應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的興起時(shí)間很短，但發(fā)展速度卻很快，這在很大程度上推進(jìn)了機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

2.2綠色環(huán)保

十八屆四中全會(huì)中強(qiáng)調(diào)了環(huán)保的重要性，它不再只是關(guān)乎生活中的環(huán)保，更向工業(yè)環(huán)保方向不斷延伸。中國(guó)的霧霾問(wèn)題嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來(lái)的是環(huán)境的惡化，國(guó)家因此也越來(lái)越注重“綠色長(zhǎng)期發(fā)展”。當(dāng)今許多產(chǎn)品都打著“綠色”的宣傳，市場(chǎng)的反映也體現(xiàn)了綠色環(huán)保的產(chǎn)品更能獲得消費(fèi)者的青睞。機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中也盡量降低廢品率、拆卸性、包裝性、運(yùn)輸污染性等，

在工業(yè)發(fā)展中，也越來(lái)越重視環(huán)保問(wèn)題，例如國(guó)家重罰石油石化行業(yè)，只有把減排達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)才能繼續(xù)生產(chǎn)。機(jī)自面臨的也是綠色的發(fā)展方向，這點(diǎn)從國(guó)家的創(chuàng)新項(xiàng)目中可以體現(xiàn)。此外，在廣大高校中，關(guān)于機(jī)自環(huán)保方向的比賽也屢見不鮮，足以看出此方向的重要性。在未來(lái)的幾年內(nèi)，國(guó)家對(duì)于環(huán)保的要求會(huì)趨于嚴(yán)格、嚴(yán)謹(jǐn)，相關(guān)法規(guī)也會(huì)更加完善，要想取得長(zhǎng)期的發(fā)展，環(huán)保是永恒的主題。

2.3納米級(jí)制造

近年來(lái)，微型制造的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，它有加工精度更高，機(jī)械結(jié)構(gòu)精細(xì)，應(yīng)用范圍廣，占據(jù)空間小等優(yōu)點(diǎn)。納米加工是指可以加工精度為1nm的的制造技術(shù)的總稱，這么微小的精度幾乎是人類宏觀制造的極限，因此也更具有神秘性，勾起了人們的好奇，對(duì)于納米級(jí)制造的探索也在不斷進(jìn)步，不斷完善。

微型制造在各方面的應(yīng)用激勵(lì)著世界各國(guó)向微觀世界不斷探進(jìn)。比如美國(guó)將微型機(jī)械制成“竊聽蚊子”，用于取得情報(bào)和監(jiān)聽。正是由于納米制造在產(chǎn)品、材料、制造方面都趨于微小化，相應(yīng)也帶動(dòng)了相關(guān)學(xué)科（例如表面張力學(xué)、靜力學(xué)等）的發(fā)展。它不但要求專業(yè)的綜合化，同時(shí)還要有一定的廣度，因此具有一定的難度。

2.4虛擬化

學(xué)者J.Lаniаr最早提出了虛擬現(xiàn)實(shí)的概念，看似矛盾的概念卻蘊(yùn)含著很深的意義。我們可這樣認(rèn)為：用計(jì)算機(jī)虛擬一個(gè)無(wú)限接近真實(shí)世界的環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)作，達(dá)到我們的目的。產(chǎn)品投入生產(chǎn)前，要根據(jù)圖紙做出樣品，試驗(yàn)后投產(chǎn)，這個(gè)過(guò)程會(huì)消耗不少時(shí)間與金錢[3]，虛擬制造可以在設(shè)計(jì)階段幫助我們減少后期修改的頻率，甚至增加經(jīng)濟(jì)性、柔性及生產(chǎn)效率。而在這樣一個(gè)虛擬的環(huán)境內(nèi)，我們甚至擁有五感，更加貼近真實(shí)，達(dá)到事半功倍的效果。

虛擬制造在未來(lái)將會(huì)有廣泛的應(yīng)用，對(duì)未來(lái)機(jī)自也會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，而以它作為基礎(chǔ)的相關(guān)學(xué)科也會(huì)不斷迸發(fā)，相互交融，集合制造系統(tǒng)五大要素，獲得更廣大的空間。

2.5工程國(guó)際化

中國(guó)的機(jī)自發(fā)展在很大程度上還是跟著外國(guó)在走，而為了更好的吸取發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，也需要大量的國(guó)家頂尖工程人才。在大背景下，擁有一定的專業(yè)技能，能更好的處理國(guó)際環(huán)境的變化，例如國(guó)家重點(diǎn)推出的“卓越工程師”項(xiàng)目，就是為了將機(jī)自等工程學(xué)科推向國(guó)際，培養(yǎng)頂尖的國(guó)家工程師，以推動(dòng)本國(guó)機(jī)自行業(yè)快速而健康的發(fā)展。西安石油大學(xué)的機(jī)自卓越工程師在培養(yǎng)中加入了石油特色，針對(duì)國(guó)家石油機(jī)械行業(yè)的情況，進(jìn)行良好的培養(yǎng)，取得了一定的成績(jī)。

2.6生命化

機(jī)自所對(duì)應(yīng)的制造是一些沒(méi)有生命的零件，在發(fā)散思維下，機(jī)自也趨于向自然科學(xué)方向深度混雜，它將與生命科學(xué)、計(jì)算機(jī)、信息及材料等結(jié)合起來(lái)，制造出一些仿生部件。從被動(dòng)加工延伸到類似于細(xì)胞生長(zhǎng)的自加工。而在未來(lái)，更多的仿生機(jī)器將具有更高的智慧，與生物科學(xué)的融合也會(huì)更加深入。

3　結(jié)語(yǔ)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，它的發(fā)展受國(guó)際因素、人文環(huán)境、科技水平等多方面的影響，只有科學(xué)預(yù)測(cè)才能把握它的發(fā)展方向，并更好推動(dòng)機(jī)自的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝黎明.機(jī)械工程與技術(shù)創(chuàng)新[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:1-4.

[2]蔡蘭.機(jī)械工程概論[M].武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2004:36-38.

[3]宋軍保.關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)探討[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2013(23).