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

時(shí)松

摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)在自動(dòng)化制造業(yè)當(dāng)中是重要的組成部分，它的效果將直接或者間接影響到產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量或者是時(shí)長(zhǎng)。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造和現(xiàn)代自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造有著本質(zhì)上的不同，后者在自動(dòng)化智能設(shè)備的輔助下可以將設(shè)計(jì)和制造變得更加高效，這在國(guó)內(nèi)各行業(yè)當(dāng)中的運(yùn)用和普及也持續(xù)上升，所制造出來的產(chǎn)品利用率不斷增加。本文先闡述了我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展情況、當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀、機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化發(fā)展的特點(diǎn)以及自動(dòng)化在機(jī)械制造當(dāng)中運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)這幾個(gè)方面，然后又對(duì)未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)展開討論，并提出了個(gè)人的見解。

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

中圖分類號(hào)：TN830.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）14-0216-02

0? 引言

機(jī)械制造技術(shù)在每一個(gè)國(guó)家都是一個(gè)重要科研創(chuàng)新的技術(shù)發(fā)展內(nèi)容，無論是發(fā)達(dá)還是發(fā)展中國(guó)家都在這一領(lǐng)域不斷探索，它作為衡量國(guó)家工業(yè)發(fā)展指標(biāo)的范疇，也是各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的中心，在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)當(dāng)中基本上都是靠著人力維持，這需要在成本和資源方面進(jìn)行大規(guī)模投入，但現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造已經(jīng)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，在自動(dòng)控制上的運(yùn)用已然達(dá)到了省時(shí)省力以及節(jié)省資金資源。目前中國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)發(fā)展正處于關(guān)鍵階段，制造業(yè)作為國(guó)家發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)還是存在著很多問題，有些企業(yè)當(dāng)中還是依靠著人力，這顯然無法支撐行業(yè)的創(chuàng)新，甚至與國(guó)際有所脫軌。

1? 我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展情況

中國(guó)的機(jī)械制造業(yè)發(fā)展在很早以前便開始了，從最起初的手工制造業(yè)起始，逐漸過渡成為機(jī)械制造業(yè)，再到現(xiàn)在的全自動(dòng)化模式，這種技術(shù)一直都在創(chuàng)新和改革。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)在生產(chǎn)的技術(shù)上主要分為五種：第一種是勞動(dòng)密集型生產(chǎn)方式、第二種是設(shè)備密集型生產(chǎn)方式、第三種是信息密集型生產(chǎn)方式、第四種是知識(shí)密集型生產(chǎn)方式、第五種是智能密集型生產(chǎn)方式。從整體上來看，從手工到智能型屬于一種質(zhì)的飛躍，但每一種生產(chǎn)方式都有它的特殊性，并在機(jī)械設(shè)計(jì)制造上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能化也是必然趨勢(shì)。我們從勞動(dòng)密集型生產(chǎn)的方式作為出發(fā)點(diǎn)，可以將其分為工業(yè)生產(chǎn)與手工制造，到了設(shè)備密集型生產(chǎn)方式以后，這也對(duì)一些大型的工業(yè)生產(chǎn)提供了巨大幫助，使其推動(dòng)國(guó)內(nèi)的機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)得以迅速發(fā)展。信息密集型生產(chǎn)方式形成后，它能夠代替人工操作，減少工人的工作量，也能加快生產(chǎn)的速度和效率。在知識(shí)密集型生產(chǎn)方式出現(xiàn)后，很多制造新理念由此誕生，最具代表性的就是計(jì)算機(jī)集成和柔性制造系統(tǒng)作用在加工領(lǐng)域當(dāng)中。在智能密集型生產(chǎn)當(dāng)中，它已經(jīng)顯示出了極強(qiáng)的作用，但很多功能和特點(diǎn)都還在處于開發(fā)中階段，有潛力進(jìn)一步改善生產(chǎn)方式，因此是目前機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)必然的發(fā)展趨勢(shì)[1]。

2? 當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀

當(dāng)人們意識(shí)到現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造所帶來的優(yōu)勢(shì)以后，很多企業(yè)已經(jīng)開始從其它發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備設(shè)施和技術(shù)，目的是要和國(guó)際間的行業(yè)發(fā)展相接軌。雖然經(jīng)過努力我國(guó)的機(jī)械制造技術(shù)得到了明顯提升，但是和其它發(fā)達(dá)國(guó)家相比而言還存在著很大差距，各方面技術(shù)水平普遍較低?，F(xiàn)階段部分機(jī)械制造業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能自動(dòng)化，并在系統(tǒng)性能領(lǐng)域逐漸優(yōu)化、升級(jí)進(jìn)而趨于成熟，最有代表性的就是計(jì)算機(jī)集成敏捷制造系統(tǒng)與并行工程，我國(guó)對(duì)這些先進(jìn)的系統(tǒng)目前并未有效掌握，除了這兩種系統(tǒng)之外，還有一些諸如納米技術(shù)、激光切割加工技術(shù)以及復(fù)合加工技術(shù)等。他們的特點(diǎn)是在進(jìn)行機(jī)械制造的時(shí)候更加精準(zhǔn)高效，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)市場(chǎng)并未成熟，技術(shù)科研縱深度欠缺，所以利用率和科研能力都還在探索和發(fā)展中階段。另外，在智能化與自動(dòng)化普及率上發(fā)達(dá)國(guó)家更高，甚至已經(jīng)廣泛運(yùn)用在人們的生活當(dāng)中，反觀我國(guó)的智能自動(dòng)化目前還并未完全普及，只在一些大型企業(yè)和國(guó)家部門中應(yīng)用，柔性制造單元與系統(tǒng)只在初級(jí)研究和使用水平界限上。從傳統(tǒng)社會(huì)到現(xiàn)代化社會(huì)制造業(yè)一直都在探尋新路徑，致力于綜合性技術(shù)過度。而要想使其能夠在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中凸顯成效，需要從制造的時(shí)間與核心技術(shù)以及質(zhì)量這三個(gè)要素有機(jī)統(tǒng)一?？梢韵葘?duì)西方的機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)科學(xué)借鑒，然后對(duì)其進(jìn)一步研究，再綜合考慮，這樣就能生成屬于自己的高效機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)，并給社會(huì)各行業(yè)的發(fā)展帶來輔助效果，在未來制造技術(shù)必然會(huì)成為國(guó)與國(guó)之間激烈競(jìng)爭(zhēng)的核心，是必須要對(duì)其關(guān)注的。

3? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化發(fā)展的特點(diǎn)

首先是安全性特點(diǎn)，現(xiàn)代化機(jī)械制造業(yè)相比于傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)而言安全性能進(jìn)一步提高，傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)在人工的干預(yù)下不管是生產(chǎn)制造效率還是操作上都對(duì)故障處理存在缺陷，尤其是在大量的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需要很多工作人員共同操作才能完成，這樣一來就會(huì)增加人員風(fēng)險(xiǎn)程度，而機(jī)械設(shè)備一旦發(fā)生故障將很難繼續(xù)修復(fù)，進(jìn)而影響到正常的生產(chǎn)制造。比方說傳統(tǒng)機(jī)械制造當(dāng)中對(duì)于急停處理這項(xiàng)工作就需要人工操作，但是設(shè)備也有一定的反應(yīng)期，很多時(shí)候無法及時(shí)停止機(jī)械并處理，在急停中對(duì)電能保護(hù)效果差，會(huì)直接磨損設(shè)備的芯片或者是其中各種元件，這也為后續(xù)的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)埋下了安全隱患。

其次是節(jié)能性特點(diǎn)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化特點(diǎn)有著節(jié)能性，這也是綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展中首要考慮的，主要的功能效應(yīng)并不是控制成本，它也能減少對(duì)環(huán)境污染且提高工作整體效果。所以，節(jié)能是未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造中發(fā)展的必然方向，可以推動(dòng)生產(chǎn)管理效益和社會(huì)效益[2]。

最后是微型化特點(diǎn)，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造設(shè)備在技術(shù)落后的前提下各種設(shè)備的體積很大，會(huì)占有大量的土地面積，管理和維護(hù)保養(yǎng)都不便利，在生產(chǎn)的時(shí)候可操控性較差，甚至?xí)霈F(xiàn)同一批生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格不統(tǒng)一的情況。對(duì)于此，機(jī)械設(shè)計(jì)制造智能自動(dòng)化的發(fā)展也相繼向著微型化特征發(fā)展，它所制作的產(chǎn)品參數(shù)將會(huì)統(tǒng)一，也能及時(shí)反映出設(shè)備狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障便可以顯示出來，在操作性能上也有所提高，后續(xù)的維修和保養(yǎng)都極為便利。

4? 自動(dòng)化在機(jī)械制造當(dāng)中運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)如今自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)顯而易見，它的出現(xiàn)對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)而言也是一種機(jī)遇。在實(shí)際生產(chǎn)制造的過程中使用自動(dòng)化最明顯的就是可以降低人工工作量和提高工作效率，同時(shí)也能減少操作上的失誤使制造變得更高質(zhì)量。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)當(dāng)中無論是對(duì)時(shí)間還是資源的分配都不能達(dá)到最佳效果，而且還會(huì)耗費(fèi)大量的成本、資源和工作量，但自動(dòng)化技術(shù)則可以把這些弊端都有效解決。還有將其投入到機(jī)械制造業(yè)以后可以改變整體結(jié)構(gòu)，它在技術(shù)設(shè)計(jì)的學(xué)科范圍上較為廣泛，除了能夠作用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)基礎(chǔ)上，也能與其它的相關(guān)技術(shù)性企業(yè)上也能有所運(yùn)用，計(jì)算機(jī)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)當(dāng)中各方面生產(chǎn)的輔助工具，也是核心技術(shù)，兩者之間相結(jié)合能夠在很大程度上對(duì)我國(guó)未來的諸多產(chǎn)業(yè)發(fā)展有推動(dòng)作用。

5? 未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)

其一，智能化。在未來的機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)發(fā)展方向必然是智能化，這體現(xiàn)在制作過程中的自動(dòng)性能，不再局限于人為干預(yù)操作。利用智能自動(dòng)化技術(shù)可以連接計(jì)算機(jī)，使得操作上不用再耗用大量的人力，也可以整體提高生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。同時(shí)，計(jì)算機(jī)的廣泛運(yùn)用可以生成更加完善的機(jī)械生產(chǎn)系統(tǒng)，這樣一來就可以推動(dòng)智能化的發(fā)展。比方說在設(shè)備生產(chǎn)的過程中，企業(yè)建立科學(xué)的檢測(cè)系統(tǒng)，它能對(duì)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)故障可以最快速度檢測(cè)出來，避免突發(fā)情況或者意外帶來的負(fù)面影響。也要積極引進(jìn)報(bào)警機(jī)制，使其能夠在發(fā)生意外的時(shí)候提前預(yù)警，避免出現(xiàn)傷亡或者是資源成本浪費(fèi)[3]。

其二，虛擬化。這是未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化所體現(xiàn)出來的一種性能，對(duì)它加以利用能夠?qū)C(jī)械設(shè)計(jì)制造各環(huán)節(jié)包括細(xì)節(jié)都還原并建立真實(shí)的產(chǎn)品模型，這樣在工作當(dāng)中有很強(qiáng)的作用。現(xiàn)階段機(jī)械設(shè)計(jì)制造和計(jì)算機(jī)之間的融合度很高，他可以借助于計(jì)算機(jī)中的各種繪圖功能軟件進(jìn)行圖紙繪畫，然后加入各種真實(shí)數(shù)據(jù)并修改，從而呈現(xiàn)出三維虛擬動(dòng)態(tài)圖像，這對(duì)于日后的生產(chǎn)制造而言就能打下良好的鋪墊，因?yàn)樘崆邦A(yù)測(cè)可以把細(xì)節(jié)考慮到位，也能體現(xiàn)出那些不利因素并作出解決方案，這樣一來就會(huì)避免風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)且減少資源和成本等方面投入。從根本上分析，虛擬化技術(shù)是離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助的，同時(shí)也需要互聯(lián)網(wǎng)作為載體，這三者之間互相結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)虛擬化。

其三，環(huán)?；?。當(dāng)機(jī)械制造作業(yè)當(dāng)中，難免會(huì)存在著資源浪費(fèi)或者是產(chǎn)生部分污染物體出現(xiàn)或者排放，這對(duì)于附近的環(huán)境破壞性很強(qiáng)，甚至?xí)绊懙街車纳锘蛘呷祟惿眢w健康。比方說在機(jī)械生產(chǎn)制造過程中會(huì)排放部分污水，如果它滲透到土壤或者是河流水源之中，這種污染問題影響之大是不可預(yù)估的。在現(xiàn)代化智能自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)運(yùn)用以后，無論是噪音還是污染物質(zhì)都會(huì)受到新型技術(shù)優(yōu)化處理，所排放出來的各種污染物質(zhì)在經(jīng)過處理以后還需要再次檢測(cè)，合格后才允許排放，這也迎合了綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。還有就是環(huán)保理念的樹立，最重要的就是機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造過程中所選用的材料，必須達(dá)到節(jié)能和綠色要求，這樣一來投入生產(chǎn)以后才能達(dá)到國(guó)家所提供的標(biāo)準(zhǔn)，也能獲得人民群眾認(rèn)可，并不會(huì)污染環(huán)境，這是自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)發(fā)展的未來展望[4]。

其四，科技化?？萍际巧a(chǎn)創(chuàng)新的第一動(dòng)力，當(dāng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造向著自動(dòng)化發(fā)展的路徑基礎(chǔ)上，需要把科技作為重要的發(fā)展目標(biāo)，如果在這一方面有所落后的話，那么自動(dòng)化就無從談起，也不能與國(guó)際間的機(jī)械制造業(yè)相接軌。當(dāng)自動(dòng)化科技不斷創(chuàng)新和提高水平以后，能夠推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)的進(jìn)一步完善，這對(duì)于未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)發(fā)展而言，不斷提高科技便可以提升工業(yè)生產(chǎn)的整體水平和生產(chǎn)質(zhì)量，從而推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展建設(shè)。

其五，數(shù)字化。在大數(shù)據(jù)背景下，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)⒅T多信息數(shù)據(jù)集中在一起搜集、分析和處理，這都能作為機(jī)械生產(chǎn)制作的依據(jù)。在數(shù)字化技術(shù)中機(jī)械設(shè)計(jì)制造也優(yōu)化了自動(dòng)技術(shù)，不僅能夠生成科研模擬實(shí)驗(yàn)室，也能復(fù)制很多的樣本，不同的信息之間互相轉(zhuǎn)化，達(dá)到簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程的效果。

其六，機(jī)電一體化。這種技術(shù)是復(fù)合型的，在目前很多技術(shù)發(fā)展當(dāng)中是重要的技術(shù)組成部分，也能把不同類別的機(jī)械生產(chǎn)和電子信息技術(shù)有機(jī)融合，它的特點(diǎn)就是把整個(gè)生產(chǎn)變得更加高精準(zhǔn)度和透明，還能提高生產(chǎn)安全性能。但是目前國(guó)內(nèi)的機(jī)電一體化只在部分大型企業(yè)中出現(xiàn)，所以未來發(fā)展道路還需要進(jìn)一步跟進(jìn)[5]。

6? 總結(jié)

綜上所述，把智能自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用在機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)行業(yè)當(dāng)中后，可以有效提高生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，降低威脅和各方面成本，但目前面對(duì)社會(huì)的飛速發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)還有很長(zhǎng)的路要走，需要相關(guān)技術(shù)人員深入創(chuàng)新和探究，從而為我國(guó)各產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供推動(dòng)力。

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