機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)研究分析

吳昌鳳

摘要：過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，當(dāng)說(shuō)起機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化，很多人的第一反應(yīng)都是工廠車間內(nèi)轟鳴作響的機(jī)器和忙忙碌碌的工人。如今，為了更好地適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)的發(fā)展進(jìn)程，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越受到社會(huì)的重視，一些高等院校也將其設(shè)為學(xué)校內(nèi)的重點(diǎn)工科專業(yè)之一?；诖耍疚膶⑨槍?duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的基本定義、優(yōu)勢(shì)、現(xiàn)存問(wèn)題及其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，僅供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造;自動(dòng)化技術(shù);專業(yè)原理;發(fā)展趨勢(shì)

0 ?引言

當(dāng)前社會(huì)科學(xué)技術(shù)水平不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)為了快速適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展的要求，開(kāi)始逐漸趨于自動(dòng)化。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)作為科學(xué)時(shí)代的產(chǎn)物是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展的根源，其一方面可以提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，另一方面可以很好地減少生產(chǎn)成本和降低工人的勞作強(qiáng)度，為生產(chǎn)企業(yè)贏得了更多的利益。

1 ?機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的基本定義

知名的美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME）于1984年對(duì)現(xiàn)代機(jī)械做出的定義和最具權(quán)威的《中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典》中對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)做出的解釋都強(qiáng)調(diào)了：“現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，是一種結(jié)合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)和控制孤功能，用于實(shí)現(xiàn)包括機(jī)械力、自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)和能量流動(dòng)等機(jī)械和機(jī)電部件相互聯(lián)系、相互輔助的系統(tǒng)?！睋?jù)此可知，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)是一項(xiàng)涉及了機(jī)械制造理論、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)等多領(lǐng)域理論知識(shí)，結(jié)合了計(jì)算機(jī)智能、電子技術(shù)、自動(dòng)化制造系統(tǒng)、自動(dòng)化設(shè)計(jì)等多領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)，用于完成機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的綜合性技術(shù)。與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)相比，如今的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的具有更加顯著的優(yōu)勢(shì)，其能從根本上解決現(xiàn)代工程生產(chǎn)過(guò)程中復(fù)雜生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展需求，加快了工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁向“機(jī)械系自動(dòng)化”的發(fā)展進(jìn)程[1]。也正是因?yàn)槿绱?，如今機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化被各大高等院校納入了其學(xué)院內(nèi)機(jī)械學(xué)的一大分支專業(yè)，此專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容主要包括：機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)械自動(dòng)化這三大板塊;此專業(yè)旨在培養(yǎng)具備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)、制造自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)和微電子制造應(yīng)用能力，且日后能夠從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造加工，機(jī)械、電壓、氣壓等控制設(shè)備的維護(hù)修理以及數(shù)控機(jī)床機(jī)械模型的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造等工作的高級(jí)工程師。

2 ?機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 節(jié)能創(chuàng)新，減少耗材

如今的工程生產(chǎn)領(lǐng)域格外重視節(jié)能創(chuàng)新這一設(shè)計(jì)理念，當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)具有足夠的先進(jìn)性，即此技術(shù)廣泛結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息管理技術(shù)、通訊技術(shù)等現(xiàn)代化高科技技術(shù)。這一特點(diǎn)正好可以規(guī)避傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中存在的大量資源、能源的消耗問(wèn)題;另外，基于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的先進(jìn)性，節(jié)能創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念也能更容易地應(yīng)用于此技術(shù)中。

2.2 生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量提高

生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量一直是每個(gè)機(jī)械制造單位所重視的核心問(wèn)題。當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的生產(chǎn)技術(shù)已逐步完成了傳機(jī)械統(tǒng)制造技術(shù)與現(xiàn)代化信息技術(shù)的相互融合，這對(duì)于提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量有著一定的推動(dòng)作用，具體體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，在實(shí)施機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)過(guò)程中應(yīng)用的計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬信息管理技術(shù)等技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)有關(guān)生產(chǎn)信息的存儲(chǔ)、查看、管理、處理的操作，這樣有利于監(jiān)管部門和生產(chǎn)工人把控產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度，在一定程度上還能有效提升工人生產(chǎn)制造的工作效率，為機(jī)械制造單位帶去更高的收益[2]。另一方面，如今大部分機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制的功能，較高的檢測(cè)和控制性能能靈敏地、精確地完成機(jī)械生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中要求完成的預(yù)定操作，這大大確保了生產(chǎn)質(zhì)量的合格率。

2.3 功能完備，適用范圍擴(kuò)展

隨著社會(huì)市場(chǎng)對(duì)于機(jī)械制造產(chǎn)品需求的逐漸增多，而機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)融合了多領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具備著自動(dòng)化控制、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、智能化等高性能的功能，使得該技術(shù)可應(yīng)用的范圍也逐漸擴(kuò)展到了不同場(chǎng)合和不同領(lǐng)域。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)不再僅局限應(yīng)用于機(jī)電產(chǎn)品的單技術(shù)制造，也擴(kuò)展性地應(yīng)用于機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)研究、醫(yī)療器具的生產(chǎn)和制造、大型大型水電葉輪的設(shè)計(jì)和加工以及汽車機(jī)械制造中的車身焊接、車輛裝配等多個(gè)領(lǐng)域中。

2.4 使用安全性和可靠性得到保障

安全性和可靠性一直都是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化設(shè)備十分重視的問(wèn)題?，F(xiàn)行的機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品大多具備自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)診斷、自動(dòng)報(bào)警以及自動(dòng)保護(hù)的安全管理體系，使得自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可對(duì)自身運(yùn)行健康狀態(tài)信息進(jìn)行收集和分析，可以自動(dòng)判斷出運(yùn)行中是否存在過(guò)載、過(guò)壓、短路等一系列的故障，且能將判斷結(jié)果匯報(bào)給設(shè)備管理員以申請(qǐng)故障處理。因此，新技術(shù)具有著很高的安全可靠性，能有效減少機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)行過(guò)程中構(gòu)架的損壞，從而延長(zhǎng)其使用壽命，另外這對(duì)于產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率都起到了一定的保障作用。

3 ?機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)存在的問(wèn)題

近幾年來(lái)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展規(guī)模和領(lǐng)域都在逐漸擴(kuò)增，但在其具體的自動(dòng)化操作過(guò)程中，還是存在著一系列的問(wèn)題與不足，此技術(shù)的發(fā)展還有一段很長(zhǎng)的路需要走。

我國(guó)的工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展歷程和發(fā)展經(jīng)驗(yàn)明顯落后于外國(guó)，尤其是機(jī)械自動(dòng)化制造業(yè)。這使得國(guó)內(nèi)整體的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)落后于外國(guó)，具體表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

①工業(yè)人才的綜合素質(zhì)偏低、高素質(zhì)人才缺乏。高素質(zhì)技術(shù)人才是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)長(zhǎng)久發(fā)展的重要推動(dòng)力，而當(dāng)前人才缺失的現(xiàn)狀自然無(wú)法滿足機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展需求。

②機(jī)械制造企業(yè)內(nèi)部缺乏健全的機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備管理體系，致使國(guó)內(nèi)大部分機(jī)械自動(dòng)化制造企業(yè)內(nèi)部機(jī)械設(shè)備的種類、工藝、效能等美育達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化;又或是諸多企業(yè)將重心都放于經(jīng)濟(jì)收益上，而忽略了對(duì)機(jī)械設(shè)備的嚴(yán)格管理，自動(dòng)屏蔽了機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)的老化、磨損、故障等問(wèn)題，使得機(jī)械設(shè)備不能得到及時(shí)的整修和更換。機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備管理的不健全，將嚴(yán)重阻礙機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的良好運(yùn)行，致使生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量滯后。

4 ?機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 結(jié)合網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，提升虛擬化水平

如今計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)早已經(jīng)應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，也是必然趨勢(shì)。虛擬性是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一大特色，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化中切實(shí)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的這一大特色，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程的虛擬化。

例如，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，現(xiàn)行的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)主要采取二維三維的CAD技術(shù)，高新仿真技術(shù)的應(yīng)用能很大程度上調(diào)控機(jī)械設(shè)備圖紙的前期設(shè)計(jì)和后期修改等轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)中的時(shí)間浪費(fèi)，進(jìn)而能夠控制企業(yè)的生產(chǎn)成本、提高工作效率。除此之外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)和人員管理的虛擬化監(jiān)控[3]。所謂虛擬化監(jiān)控其實(shí)也就是遠(yuǎn)程監(jiān)控，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)可以通過(guò)相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械制造生產(chǎn)過(guò)程全方位、全角度的遠(yuǎn)程巡查工作，就不需要車間監(jiān)管人員一直在車間內(nèi)進(jìn)行巡視監(jiān)督工作，這樣有利于企業(yè)人力成本的降低。

4.2 機(jī)械產(chǎn)品日益趨于智能化

“智能化”是新時(shí)代的關(guān)鍵詞，而機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)也是新時(shí)代各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。因此，智能化也必將成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中必然會(huì)經(jīng)歷的一個(gè)階段[4]。例如，當(dāng)前一些機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)中都應(yīng)用到了RIS芯片、多核CPU等集智能化指令和自動(dòng)化處理為一體的核心部件。由此可知，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)中的很多環(huán)節(jié)將會(huì)才從人腦控制發(fā)展為自動(dòng)化智能控制。

4.3 機(jī)械產(chǎn)品體積的微型化

所謂微型化就是盡可能得縮小所制造產(chǎn)品的體積和耗能，這就依賴于納米技術(shù)。近幾年，納米技術(shù)發(fā)展迅速，并廣泛應(yīng)用于軍事、航天航空事業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域中[5]。我們知道機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)械產(chǎn)品等是支撐著軍事、航天航空、醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)展的重要支柱，因此若利用納米技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品體積的微型化，那么對(duì)于我國(guó)軍事、航天航空、醫(yī)療、等領(lǐng)域的發(fā)展必然有著巨大的潛在價(jià)值和影響。

4.4 生產(chǎn)環(huán)節(jié)向節(jié)能、綠色化發(fā)展

綠色經(jīng)濟(jì)一直是我國(guó)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展改革和城市化進(jìn)程中的重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。在過(guò)去幾年，大多數(shù)的傳統(tǒng)制造企業(yè)為了追求經(jīng)濟(jì)利益，對(duì)人類的生活環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染和破壞。而機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展初心是為了更好的服務(wù)于人類社會(huì)，因此，機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)走向節(jié)能、綠色化的發(fā)展道路不僅是社會(huì)要求，也是行業(yè)的必然趨勢(shì)[6]。機(jī)械制造業(yè)要想走好綠色化發(fā)展道路，需要從兩個(gè)方面進(jìn)行實(shí)踐，一方面：在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的相關(guān)制造材料選擇時(shí)，要求盡量避免選擇重金屬等材料，而選擇可再生、可回收、可分解的環(huán)保材料;或是生產(chǎn)單位自主研發(fā)出新型的低碳環(huán)保型材料。另一方面：在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品制造生產(chǎn)過(guò)程中，需要精簡(jiǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品包裝、產(chǎn)品管理及產(chǎn)品銷售等環(huán)節(jié)，做到生產(chǎn)全過(guò)程的綠色化，同時(shí)重視產(chǎn)品回收環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品材料的最節(jié)能化利用、產(chǎn)品資源的最優(yōu)化配置，進(jìn)而真正實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。

5 ?結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)行的機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)確實(shí)比傳統(tǒng)能夠機(jī)械制造技術(shù)具有更明顯的優(yōu)勢(shì)，更廣泛的發(fā)展?jié)撃堋５覈?guó)的機(jī)械制造水平還是落后于國(guó)外的一些發(fā)達(dá)國(guó)家。為了更好地把握機(jī)械制造行業(yè)的市場(chǎng)動(dòng)態(tài)和方向，更好地將我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)引領(lǐng)到世界最前端，相關(guān)的專家學(xué)者應(yīng)瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)技術(shù)，即充分學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、電子技術(shù)、綠色發(fā)展等多領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，從而提高我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的水平，使得該技術(shù)能發(fā)揮出其巨大的優(yōu)勢(shì)，最終促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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