機(jī)械設(shè)計(jì)制造的智能化發(fā)展趨勢(shì)綜述

楊軍

摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化發(fā)展趨勢(shì)研究對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化未來(lái)健康發(fā)展具有重要意義。本文根據(jù)我國(guó)學(xué)者對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化發(fā)展研究的有關(guān)文獻(xiàn)，首先對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展現(xiàn)狀作出闡述，以明確機(jī)械設(shè)計(jì)制造現(xiàn)存問(wèn)題，然后對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化特征、機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化重要性及關(guān)鍵意義予以說(shuō)明，最后結(jié)合實(shí)際情況，針對(duì)當(dāng)前問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化發(fā)展趨勢(shì)展開(kāi)討論，希望可以對(duì)業(yè)內(nèi)起到一定參考作用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造;智能化;發(fā)展趨勢(shì)

0? 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)的快速發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”“智慧+”已經(jīng)成為我國(guó)各個(gè)行業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要舉措，工業(yè)發(fā)展對(duì)于國(guó)力水平提升具有重要意義，而機(jī)械設(shè)計(jì)制造在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作開(kāi)展中，通過(guò)融合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)與云技術(shù)，可以讓機(jī)械設(shè)計(jì)制造朝著智能化方向發(fā)展，進(jìn)而提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作開(kāi)展水平。

1? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展現(xiàn)狀

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展中，當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀可以歸納為：

①現(xiàn)階段，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展水平依然較為落后，與世界發(fā)達(dá)工業(yè)強(qiáng)國(guó)之間依然具有一定差距，雖然機(jī)械設(shè)計(jì)制造規(guī)模迅速擴(kuò)大，制造效率持續(xù)提升，但產(chǎn)品多元化發(fā)展、科技附加值提升、自主研發(fā)等方面依然為發(fā)展短板。

②當(dāng)前，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造核心競(jìng)爭(zhēng)力依然相對(duì)較弱，在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，雖然部分產(chǎn)品取得了不俗的成績(jī)，但其中自主研發(fā)產(chǎn)品所占比例相對(duì)較少，很多產(chǎn)品核心零部件、加工技術(shù)均依賴(lài)進(jìn)口，這會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造未來(lái)可持續(xù)發(fā)展造成制約。

③我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化高級(jí)工作人員數(shù)量明顯不足，且高級(jí)技術(shù)人員培養(yǎng)力度相對(duì)較差，這會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化未來(lái)可持續(xù)發(fā)展造成阻礙[1]。

④機(jī)械設(shè)計(jì)制造管理與體系存在欠缺，和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，機(jī)制體系存在一定漏洞，這會(huì)對(duì)工作規(guī)范開(kāi)展造成不利影響。

2? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化特征

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化發(fā)展中，其主要特征為：

2.1 水平提高? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化具有生產(chǎn)水平提高的顯著特征，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以完成二維、三維建模工作，可以讓加工產(chǎn)品模型得以構(gòu)建，讓制造程序、過(guò)程參數(shù)更為明確，與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制加工機(jī)床，可以讓機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作開(kāi)展準(zhǔn)確性得到保證，如果發(fā)現(xiàn)有程序不符情況，可以在第一時(shí)間及時(shí)完成檢測(cè)、報(bào)警工作，讓問(wèn)題得以查明，進(jìn)而提升問(wèn)題解決效率，減少不合格產(chǎn)品生產(chǎn)率[2]。

2.2 資源節(jié)約? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化發(fā)展可以讓生產(chǎn)資源投入得以減少，可以讓經(jīng)濟(jì)成本投入與實(shí)踐成本投入得以節(jié)省，與此同時(shí)，使用有限元法仿真技術(shù)、三維仿真技術(shù)、CAE仿真技術(shù)，可以讓生產(chǎn)精度得到提升，避免有加工資源浪費(fèi)現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.3 靈活方便? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化發(fā)展可以讓人力勞動(dòng)強(qiáng)度得以降低，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，通過(guò)指令輸入方法，可以讓機(jī)械設(shè)備對(duì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)制造加工工作得到自主完成，具有高度靈活性、方便性特點(diǎn)。

3? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化重要性及關(guān)鍵意義

3.1 重要性

機(jī)械設(shè)計(jì)制造重要性可以歸納為：①影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)制造在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有基礎(chǔ)性地位，發(fā)展水平與發(fā)展速度會(huì)對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活、發(fā)展進(jìn)步具有直接影響，只有保證機(jī)械設(shè)計(jì)制造可持續(xù)發(fā)展，才能為各個(gè)行業(yè)提供重要加工資源與生產(chǎn)資料，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供保證。②影響國(guó)家地位。機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品多具有知識(shí)密集、技術(shù)先進(jìn)特點(diǎn)，高精密機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品對(duì)于國(guó)家行業(yè)發(fā)展以及綜合競(jìng)爭(zhēng)力具有重要影響，而國(guó)家綜合競(jìng)爭(zhēng)力會(huì)對(duì)國(guó)家地位造成直接影響。③影響國(guó)家發(fā)展。在沒(méi)有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)中，一個(gè)國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)發(fā)展水平是戰(zhàn)爭(zhēng)取勝的關(guān)鍵，《中國(guó)制造2025》等文件的頒布都表明了我國(guó)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的高度重視，只有穩(wěn)定推進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化發(fā)展，才能對(duì)國(guó)家發(fā)展起到促進(jìn)作用[3]。

3.2 關(guān)鍵意義

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展中，智能化是其未來(lái)發(fā)展主要趨勢(shì)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化發(fā)展關(guān)鍵意義主要表現(xiàn)為：①智能化發(fā)展與我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略指導(dǎo)思想高度相符，利用體制創(chuàng)新、科技創(chuàng)新，可以對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)、優(yōu)化起到推動(dòng)作用;②智能化發(fā)展可以促進(jìn)技術(shù)升級(jí)，可以降低污染、消耗，提升整體經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于我國(guó)環(huán)境保護(hù)事業(yè)建設(shè)以及資源節(jié)約型社會(huì)建設(shè)具有重要意義;③智能化發(fā)展可以讓整體機(jī)制靈活性得到有效提升，在指令發(fā)送完成后，機(jī)械設(shè)備可以自主完成制造、加工活動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展;④融合智能化技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，相關(guān)企業(yè)、工廠工作人員可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，保證監(jiān)管工作開(kāi)展效率。

4? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化發(fā)展趨勢(shì)

4.1 主要方向

4.1.1 系統(tǒng)化方向

現(xiàn)階段，機(jī)械智能制造在工業(yè)化領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在未來(lái)發(fā)展中，機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化將朝著系統(tǒng)化方向持續(xù)發(fā)展，加速工業(yè)化領(lǐng)域發(fā)展變革。一方面，企業(yè)與工廠利用智能化技術(shù)、信息技術(shù)，可以統(tǒng)一記錄、串聯(lián)前期設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息、產(chǎn)品價(jià)值預(yù)估信息、生產(chǎn)資源籌備信息、生產(chǎn)過(guò)程信息、產(chǎn)后銷(xiāo)售信息，并對(duì)此類(lèi)信息展開(kāi)具體分析，為后續(xù)工作順利開(kāi)展提供參考;另一方面，企業(yè)與工廠可以利用智能技術(shù)構(gòu)建機(jī)械設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)系統(tǒng)，利用智能系統(tǒng)完成分析、監(jiān)控工作，進(jìn)而保證機(jī)械設(shè)計(jì)制造各個(gè)階段工作開(kāi)展縝密性、嚴(yán)謹(jǐn)性，讓生產(chǎn)機(jī)制更為健全[4]。（圖1）

4.1.2 數(shù)據(jù)化方向

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化發(fā)展過(guò)程中，數(shù)據(jù)化是其發(fā)展主要方向，在技術(shù)較為落后的機(jī)械制造階段，所有數(shù)據(jù)信息都需要憑借人力完成收集工作、整理工作，數(shù)據(jù)信息更新實(shí)時(shí)性相對(duì)較差，會(huì)讓大量時(shí)間成本、人力成本受到浪費(fèi)，智能化技術(shù)朝著數(shù)據(jù)化方向發(fā)展，可以讓技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，技術(shù)工作人員使用智能儀器設(shè)備，可以遠(yuǎn)程設(shè)定生產(chǎn)制造中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，并讓遠(yuǎn)程在線監(jiān)控目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，除此之外，通過(guò)在管理數(shù)據(jù)庫(kù)中統(tǒng)一輸入數(shù)據(jù)信息，可以讓后期工作人員查詢(xún)工作、分析工作得到有效開(kāi)展，保證機(jī)械設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行安全性、可持續(xù)性[5]。

4.1.3 網(wǎng)絡(luò)化方向

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展與5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋普及，機(jī)械制造智能化利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在未來(lái)將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向進(jìn)一步發(fā)展，“工業(yè)云”應(yīng)用水平將持續(xù)提升。網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展不僅可以讓機(jī)械制造資源得到共享，同時(shí)還可以讓企業(yè)、工程利用云計(jì)算軟件，在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中集中處理生產(chǎn)模型、生產(chǎn)采購(gòu)服務(wù)，讓企業(yè)生產(chǎn)資源需求得到滿足，讓生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品所消耗的資源需求與成本投入得到減少，進(jìn)而提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。除此之外，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和機(jī)械生產(chǎn)后臺(tái)的有效連接，可以讓生產(chǎn)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化管理工作、監(jiān)督工作得到高質(zhì)量開(kāi)展，讓整體服務(wù)效益得以提升。

4.2 具體內(nèi)容

4.2.1 設(shè)備智能化

設(shè)備智能化是機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化發(fā)展的重要表現(xiàn)，在未來(lái)發(fā)展中，設(shè)備智能水平將會(huì)得到進(jìn)一步提升。智能化管理系統(tǒng)可以讓傳統(tǒng)車(chē)間主任式流水線管理系統(tǒng)得以更新，可以讓機(jī)械生產(chǎn)設(shè)計(jì)制造流水線多種數(shù)據(jù)信息得到有效收集，讓機(jī)械工程生產(chǎn)全面調(diào)度目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，避免因規(guī)劃不科學(xué)、調(diào)度不合理等問(wèn)題造成經(jīng)濟(jì)損失、資源浪費(fèi)，與此同時(shí)，利用一定算法規(guī)劃，可以讓流水線生產(chǎn)效率得以提升。在機(jī)械設(shè)備有故障情況出現(xiàn)時(shí)，智能化系統(tǒng)可以對(duì)此類(lèi)故障問(wèn)題進(jìn)行有效分析、及時(shí)解決，避免故障造成過(guò)大經(jīng)濟(jì)損失情況出現(xiàn)，為機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)健康、平穩(wěn)發(fā)展保駕護(hù)航。

4.2.2 制造智能化

機(jī)械設(shè)計(jì)加工制造具有一定危險(xiǎn)性，如果出現(xiàn)違規(guī)操作行為或是操作不慎行為，就有可能導(dǎo)致安全事故出現(xiàn)。與此同時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)加工制造環(huán)境較為復(fù)雜，噪音、油污等現(xiàn)象多有存在，此類(lèi)不利因素的存在會(huì)讓工作人員工作順利開(kāi)展受到阻礙，機(jī)械制造智能化發(fā)展可以讓不利因素得到有效排除，可以讓安全事故發(fā)生概率得以降低，與此同時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程操作管理，可以讓現(xiàn)場(chǎng)工作人員人身安全得到保證，讓整體安全系數(shù)得以提升，進(jìn)而保證機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作順利開(kāi)展。

4.2.3 產(chǎn)品智能化

機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品智能化發(fā)展是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)的重要方向，可以讓社會(huì)生產(chǎn)生活變得更為便利。在未來(lái)發(fā)展中，產(chǎn)品會(huì)朝著高度定制化、針對(duì)化方向發(fā)展，在設(shè)計(jì)制造工作開(kāi)展之前，客戶和生產(chǎn)設(shè)計(jì)制造企業(yè)會(huì)進(jìn)行全面溝通，依照客戶需求以及產(chǎn)品本身特點(diǎn)，可以將個(gè)性化服務(wù)提供給客戶，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)工作、產(chǎn)品制造投運(yùn)工作，讓機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品性能得到有效提升。

5? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化具有水平提高、資源節(jié)約與靈活方便特點(diǎn)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化會(huì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)家地位以及國(guó)家發(fā)展造成影響，相關(guān)工作人員需要對(duì)此予以高度重視。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能化發(fā)展中，系統(tǒng)化、數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化是主要方向，通過(guò)加大研發(fā)力度、增強(qiáng)實(shí)踐檢驗(yàn)的方法，可以讓機(jī)械設(shè)計(jì)制造設(shè)備智能化、制造智能化以及產(chǎn)品智能化目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而為我國(guó)工業(yè)未來(lái)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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