機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向

孫 亮

(齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾161000)

1 我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化現(xiàn)狀

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化簡(jiǎn)單來(lái)講就是把自動(dòng)化技術(shù)全方位地應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的全過(guò)程，用高度獨(dú)立的自動(dòng)化技術(shù)來(lái)取代大量的人工操作，從而提高生產(chǎn)效率以及減少成本。我國(guó)作為世界上最大的制造業(yè)聚集地，被譽(yù)為“世界工廠”，許多國(guó)外著名的跨國(guó)企業(yè)選擇來(lái)中國(guó)設(shè)廠，但需要理性地看到，國(guó)外遷移到中國(guó)的產(chǎn)業(yè)還是以勞動(dòng)密集型為主，期望依靠中國(guó)廉價(jià)而豐富的勞動(dòng)力資源來(lái)?yè)Q取利潤(rùn)的最大化，雖然這一點(diǎn)是中國(guó)的一大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。但絕對(duì)不是長(zhǎng)期的依靠。歸根結(jié)底，想要發(fā)展機(jī)械工業(yè)還是要靠先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)械工業(yè)的自動(dòng)化運(yùn)作。實(shí)現(xiàn)由勞動(dòng)密集型生產(chǎn)到技術(shù)密集型的轉(zhuǎn)變，雖然看上去名字差別不大，但卻意味著產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)占比的巨大變化，不但能夠增強(qiáng)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的話語(yǔ)權(quán)和競(jìng)爭(zhēng)力，而且也能獲取更多發(fā)展資金。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)所在

2.1 減少人工需求，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率

機(jī)械是被制造用來(lái)代替手工作業(yè)的生產(chǎn)工具，雖然有了機(jī)器的幫助，生產(chǎn)過(guò)程中仍然離不開(kāi)大量工人的操作，每一個(gè)流程都需要專業(yè)人員隨時(shí)關(guān)注，繁瑣的過(guò)程就大大地浪費(fèi)了生產(chǎn)效能。而且如果操作機(jī)械的技術(shù)門檻比較高，對(duì)人才的需求又比較旺盛，很可能出現(xiàn)企業(yè)招不到合適技術(shù)人員的困境，那么就會(huì)很大程度地限制了企業(yè)的發(fā)展。而運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)能夠代替大量工人，借助內(nèi)部提前編寫(xiě)好的信息編碼，機(jī)械會(huì)根據(jù)流程依次自動(dòng)運(yùn)行，只需要少數(shù)幾個(gè)技術(shù)人員監(jiān)督運(yùn)行和負(fù)責(zé)修繕就可以，而且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后機(jī)械可以突破工作時(shí)間的限制，無(wú)論白天還是黑夜，只要機(jī)械保持良好的狀態(tài)，就可以自動(dòng)地高效率運(yùn)行，這樣的效果是人工生產(chǎn)線所不能比的。

2.2 提高安全系數(shù)，改善作業(yè)環(huán)境

傳統(tǒng)的機(jī)械作業(yè)中，一旦出現(xiàn)故障很難第一時(shí)間排查問(wèn)題位置，一般只能選擇由經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師親自摸索來(lái)判斷問(wèn)題所在，不僅準(zhǔn)確度不高，容易造成不必要損失，而且很可能造成人員的損傷，而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)以后，由于機(jī)械內(nèi)部布滿了各類傳感器，可以第一時(shí)間在可視系統(tǒng)上顯示問(wèn)題部位，對(duì)癥下藥，避免對(duì)人員不必要的危險(xiǎn)。而且很多情況下，施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境可能非常惡劣，人員長(zhǎng)期在現(xiàn)場(chǎng)工作可能會(huì)對(duì)身體造成不可逆的永久性損傷，傳統(tǒng)做法可能是對(duì)人員盡可能地做好防護(hù)措施或者直接放棄，都不利于企業(yè)的發(fā)展。而采用了自動(dòng)化技術(shù)，機(jī)械可以在有保護(hù)措施的情況下滿負(fù)荷作業(yè)。

2.3 化繁為簡(jiǎn)，減少浪費(fèi)

傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常常存在許多拖累生產(chǎn)效能，浪費(fèi)資源卻無(wú)法去除的環(huán)節(jié)，不僅花費(fèi)大量的時(shí)間精力，甚至出現(xiàn)問(wèn)題還會(huì)造成生產(chǎn)停擺，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以后許多不必要的環(huán)節(jié)就可以去除。

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

3.1 機(jī)械制造小型化

大型的機(jī)械設(shè)備雖然效能很高，但使用的范圍有限，在許多現(xiàn)實(shí)情況下沒(méi)辦法運(yùn)用，因此對(duì)于機(jī)械制造的小型化設(shè)計(jì)就開(kāi)始成為熱點(diǎn)。實(shí)際上，從歷史角度來(lái)看，機(jī)械的設(shè)計(jì)制造基本上都是從實(shí)現(xiàn)從大到小的跨越開(kāi)始的。把機(jī)械做小的難點(diǎn)在于更狹小的空間，就意味著容納的零部件就會(huì)變少，在零部件變少的基礎(chǔ)上還要保證生產(chǎn)效能不會(huì)發(fā)生大幅度下降，就必須做到零件的小型化，由此，又會(huì)變成對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)制造水平的全方面要求。過(guò)去可能看起來(lái)會(huì)非常艱難，但隨著現(xiàn)在信息技術(shù)以及精密加工技術(shù)的不斷發(fā)展，微型的加工設(shè)備能夠在更狹小的空間內(nèi)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的研制，制造出的小型機(jī)械實(shí)用性成倍增長(zhǎng)。

3.2 機(jī)械制造的仿真模擬

過(guò)去，在理論上設(shè)計(jì)好機(jī)械后需要生產(chǎn)一臺(tái)或幾臺(tái)樣品出來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果能夠印證設(shè)計(jì)的合理性還好，如果經(jīng)過(guò)大量人力物力投入生產(chǎn)出樣品后，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)思路存在問(wèn)題，那么一切就會(huì)推倒重來(lái)，樣品也只能變成廢品，造成無(wú)數(shù)資源的浪費(fèi)。而現(xiàn)在可以在先進(jìn)的工業(yè)模擬軟件當(dāng)中，按照設(shè)計(jì)的零件參數(shù)來(lái)建模，組裝出一個(gè)模擬的樣品進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，從而得知設(shè)計(jì)理念可行與否。

3.3 機(jī)械制造智能化

未來(lái)將會(huì)有更多量身定做的電子元器件被安裝在機(jī)械上，除了幫助自動(dòng)運(yùn)行之外，還能夠幫助問(wèn)題的檢測(cè)排除，甚至在人工智能技術(shù)不斷走向成熟的未來(lái)，可以把人機(jī)交互的系統(tǒng)放到機(jī)械上，工人通過(guò)語(yǔ)音指令可以實(shí)時(shí)操縱機(jī)械，了解各項(xiàng)信息變化。除此之外，計(jì)算機(jī)的可視系統(tǒng)也被搬到機(jī)械身上，通過(guò)大屏幕或者信號(hào)燈等系統(tǒng)把生產(chǎn)一線的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)回到操作中心，不僅不必親自到現(xiàn)場(chǎng)，甚至都不必從座位上起身，只需通過(guò)工業(yè)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)輸入幾個(gè)指令，一線的機(jī)械設(shè)備就能夠自動(dòng)調(diào)整，不僅省時(shí)省力，而且最大程度地減少了對(duì)企業(yè)發(fā)展的各項(xiàng)限制因素，實(shí)現(xiàn)了為企業(yè)松綁，為產(chǎn)業(yè)松綁。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)未來(lái)將成為工業(yè)升級(jí)的一大重點(diǎn)，雖然當(dāng)前，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化生產(chǎn)還是受過(guò)去基礎(chǔ)薄弱、起步較晚以及技術(shù)儲(chǔ)備少等問(wèn)題而與西方發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定差距，但值得欣慰的是這種差距在不斷縮小，我國(guó)也已經(jīng)從政策的宏觀角度給予了諸多支持，相信經(jīng)過(guò)一代或幾代人的努力，我國(guó)機(jī)械工業(yè)一定能實(shí)現(xiàn)彎道超車。