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

桑立新 丁樞新

摘要：社會(huì)發(fā)展對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)提出了更嚴(yán)峻的要求，因此傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)不能夠再滿足高新技術(shù)行業(yè)的應(yīng)用制造需求，伴隨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展需充分掌握現(xiàn)代化信息技術(shù)要點(diǎn)，不斷提升行業(yè)整體水平，助力于機(jī)械設(shè)計(jì)制造的創(chuàng)新發(fā)展。本文對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的概念和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)述，并指出未來機(jī)械制造及其自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)，希望能夠?yàn)橛嘘P(guān)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造;自動(dòng)化;未來發(fā)展

中圖分類號(hào)：TH161? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）12-0154-02

0? 引言

隨著技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，越來越多的技術(shù)被引入到機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化當(dāng)中，融合智能技術(shù)、信息技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)等，進(jìn)一步提升了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的生產(chǎn)質(zhì)量，技術(shù)性、智能性等特征更加明顯，在諸多行業(yè)領(lǐng)域中都得到了甚為廣泛的應(yīng)用。而在這樣一種大發(fā)展背景下，未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化還會(huì)發(fā)生怎樣的改變，又會(huì)走向什么樣的發(fā)展趨勢(shì)，還需結(jié)合技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展實(shí)況開展全面、綜合的分析和探究。

1? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的概念

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是機(jī)械制造的基礎(chǔ)組成部分，屬于新時(shí)期的新興行業(yè)與學(xué)科，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中占據(jù)較為重要的地位，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)，提供技術(shù)裝備，因此許多國(guó)家也將機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的水平作為展示綜合實(shí)力的體現(xiàn)。一般來說，機(jī)械制造指的是對(duì)一些機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)制造過程，包括農(nóng)業(yè)機(jī)械、化工機(jī)械、儀表器具、動(dòng)力機(jī)械和工廠所用機(jī)械設(shè)施、航空航天所需機(jī)械設(shè)備等，運(yùn)用原材料按照既定的設(shè)計(jì)要求與功能要求制作為機(jī)械設(shè)施成品。而機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化則是在此機(jī)械制造基礎(chǔ)上進(jìn)行了拓展和完善，其中包括機(jī)械制造與機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械自動(dòng)化，指的是在機(jī)械制造之前對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作，之后利用自動(dòng)化技術(shù)開展機(jī)械制造工作，是對(duì)機(jī)械制造過程的優(yōu)化與改進(jìn)。并且，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用前提下，制造操作更加便捷、精準(zhǔn)和迅速，具有較好的優(yōu)勢(shì)作用。

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

2.1 具有較強(qiáng)的技術(shù)綜合性

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)了機(jī)械技術(shù)和信息化技術(shù)的充分融合，展現(xiàn)出較強(qiáng)的技術(shù)綜合性優(yōu)勢(shì)。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中除了在機(jī)械制造行業(yè)中發(fā)揮作用之外，在自動(dòng)化、電子以及機(jī)械設(shè)計(jì)等行業(yè)中也具有一定的優(yōu)勢(shì)，可以為不同行業(yè)領(lǐng)域提供技術(shù)支持，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展，能夠更進(jìn)一步彌補(bǔ)和豐富機(jī)械制造的不完善性，以便于為相關(guān)企業(yè)提供系統(tǒng)性的服務(wù)。

2.2 利于提高生產(chǎn)效率

傳統(tǒng)機(jī)械制造生產(chǎn)中較多采用人力資源開展工作，與機(jī)械自動(dòng)化相比，不僅要投入大量的人力成本，還極易出現(xiàn)制造問題，生產(chǎn)技術(shù)不夠統(tǒng)一，生產(chǎn)出來的機(jī)械設(shè)備問題較多。而機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化則可以將生產(chǎn)線完全轉(zhuǎn)化為自動(dòng)生產(chǎn)，運(yùn)用統(tǒng)一的技術(shù)實(shí)施機(jī)械制造工作，既能夠保障機(jī)械制造生產(chǎn)的有序性，也能夠減少人力成本的投入，有效減少生產(chǎn)過程中的人工操作風(fēng)險(xiǎn)，并且極大程度上提高機(jī)械制造的生產(chǎn)效率，為生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供保障。

2.3 規(guī)避資源浪費(fèi)問題的發(fā)生

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的技術(shù)性更加精準(zhǔn)，在傳統(tǒng)機(jī)械制造工作中一旦遇到精細(xì)化的機(jī)械設(shè)備制作，很容易出現(xiàn)制造失誤問題，細(xì)節(jié)處理不到位而無法滿足設(shè)備使用需要，導(dǎo)致資源浪費(fèi)問題的出現(xiàn)。而通過機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用可以開展精細(xì)化制造工作，減少生產(chǎn)細(xì)節(jié)把控不準(zhǔn)問題，而規(guī)避資源浪費(fèi)問題的發(fā)生。

2.4 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)督和自動(dòng)控制

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中為發(fā)揮其自動(dòng)化技術(shù)作用，在其中設(shè)置有自動(dòng)控制裝置以及自動(dòng)監(jiān)督裝置，能夠根據(jù)相關(guān)技術(shù)參數(shù)或時(shí)間參數(shù)對(duì)機(jī)械制造實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控。通過自動(dòng)監(jiān)督裝置、自動(dòng)控制裝置可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問題，然后自動(dòng)停止相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)部分，對(duì)故障問題進(jìn)行原因檢測(cè)后反饋信息至控制系統(tǒng)，方便技術(shù)人員的優(yōu)化和修補(bǔ)。

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

3.1 機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)是當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中最典型的代表方向，科技的革新和信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造注入了新的活力，并且在一定程度上也推動(dòng)了機(jī)械技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)步。生產(chǎn)實(shí)踐中，數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用是非常普遍的，其中融合了機(jī)械生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，將傳統(tǒng)單一機(jī)械生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行了改變，當(dāng)前大多數(shù)生產(chǎn)活動(dòng)中都采用了這種半自動(dòng)半機(jī)械的生產(chǎn)模式，極大程度上提升了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，是機(jī)械自動(dòng)化的基礎(chǔ)表現(xiàn)之一。但是再?gòu)膶?shí)踐角度來看，半自動(dòng)半機(jī)械化技術(shù)的應(yīng)用中也存在諸多不足之處，未來的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展中還需要進(jìn)一步優(yōu)化對(duì)技術(shù)的合理應(yīng)用，使機(jī)械生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)可以更好的融合，而真正實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的發(fā)展目的，提升機(jī)械制造的生產(chǎn)效率和效果。在機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)下，機(jī)械制造的整個(gè)行業(yè)也會(huì)發(fā)生變化，得到持續(xù)性、變革性的優(yōu)化，促使生產(chǎn)模式得到完善，在生產(chǎn)質(zhì)量不斷提升的基礎(chǔ)上還可以大大降低人力資源的投入，利于生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3.2 綠色環(huán)保發(fā)展趨勢(shì)

伴隨著技術(shù)發(fā)展，資源問題和環(huán)境問題也越來越突出，在許多生產(chǎn)過程中都存在資源浪費(fèi)現(xiàn)象和資源污染現(xiàn)象，導(dǎo)致整個(gè)生態(tài)環(huán)境都面臨著十分險(xiǎn)峻的困境，對(duì)人類的生存發(fā)展也產(chǎn)生了嚴(yán)重不良影響，因此在這樣一種發(fā)展背景下，社會(huì)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)的開展提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的綠色環(huán)保要求，強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)工業(yè)中需重視對(duì)資源的節(jié)約和對(duì)環(huán)境的保護(hù)。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的未來發(fā)展也應(yīng)該堅(jiān)持這一發(fā)展要求和發(fā)展原則，積極樹立綠色發(fā)展理念，倡導(dǎo)環(huán)保意識(shí)和環(huán)保行動(dòng)，在機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造和自動(dòng)化技術(shù)義應(yīng)用中充分考慮到環(huán)保性，如可以將所設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品中增加綠色環(huán)保技術(shù)，以最小資源消耗量滿足機(jī)械制造需求，并提高資源的二次重復(fù)利用率，對(duì)于生產(chǎn)中所產(chǎn)生的污染物進(jìn)行規(guī)范處理，避免對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生危害，從而達(dá)到綠色發(fā)展的環(huán)保目標(biāo)，推動(dòng)社會(huì)的綠色發(fā)展。

3.3 模塊化發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的產(chǎn)品類型豐富，所具有的功能也各式各樣，而不同功能的發(fā)揮又常常借助不同的模塊進(jìn)行控制，如機(jī)械電力接口、電氣接口等分別在發(fā)揮不同的功能，其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)以單元形式為主，但是不同功能的發(fā)揮應(yīng)用又不易被集中，依然是由不同的模塊進(jìn)行分塊式的功能發(fā)揮，因此研究過程中存在困難性。例如，在對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用過程中，常有單一圖像處理模塊、定量模塊、定位模塊和定距模塊等，這些模塊相互分離，獨(dú)立發(fā)揮作用。因此，在未來的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展中，模塊化依然會(huì)成為一種熱門的發(fā)展趨勢(shì)，除了將模塊化功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化和強(qiáng)化之外，也會(huì)朝向模塊集約化發(fā)展，在保持模塊單元結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，更好的實(shí)現(xiàn)彼此之間的融合，以發(fā)揮更優(yōu)的功能作用。

3.4 數(shù)字智能化發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化本身就具有一定的智能化特征，特別是和以往機(jī)械制造技術(shù)相比之下，其智能化特征更加突出。智能化優(yōu)勢(shì)的展現(xiàn)正是信息技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的表現(xiàn)之一，信息技術(shù)的廣泛發(fā)展促使各種數(shù)字化技術(shù)被引入機(jī)械設(shè)計(jì)制造當(dāng)中，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的充分應(yīng)用基礎(chǔ)上，繼續(xù)融合了人工智能技術(shù)，進(jìn)一步強(qiáng)化了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的技術(shù)水平，并且也拓展了其技術(shù)能力，設(shè)計(jì)制造出具有強(qiáng)大功能價(jià)值的機(jī)械產(chǎn)品，不僅可以輔助人們完成一些基礎(chǔ)性的機(jī)械工作任務(wù)，還能夠幫助人們完成復(fù)雜度、危險(xiǎn)性更高的工作，極大程度上提升機(jī)械設(shè)備工作的質(zhì)量與效率。數(shù)字智能化是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的未來發(fā)展趨勢(shì)，將自動(dòng)化技術(shù)和數(shù)字技術(shù)相融合，把機(jī)械制造生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息進(jìn)行傳遞和共享，并采用數(shù)字化方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，能夠更加全面的掌握機(jī)械生產(chǎn)的情況，并根據(jù)既定的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)對(duì)比，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械制造中存在的問題，并進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化，可以有效保障機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量安全。在數(shù)字信息時(shí)代深入發(fā)展的前提下，數(shù)字化技術(shù)被應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的數(shù)字智能化發(fā)展可以適合并滿足未來社會(huì)發(fā)展前景需要。

3.5 微型化發(fā)展趨勢(shì)

微型化也是未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)之一，微型化主要指的是所生產(chǎn)制造的機(jī)械設(shè)備將會(huì)更多被應(yīng)用于微觀領(lǐng)域，而不是局限在傳統(tǒng)大型機(jī)械設(shè)備的印象中。微型化的機(jī)械設(shè)備更趨近于高精端技術(shù)層面，其體積相對(duì)較小，所需損耗的能量不多，并且還具有攜帶方便、運(yùn)輸便捷、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢(shì)。目前，應(yīng)用微型機(jī)械設(shè)備的領(lǐng)域主要集中在軍事、醫(yī)療和其他安全工作領(lǐng)域，如在醫(yī)療事業(yè)中，許多疾病的診治過程中都需要應(yīng)用到精細(xì)的醫(yī)療設(shè)備，特別是對(duì)人體內(nèi)部開展手術(shù)時(shí)，更加重視醫(yī)療設(shè)備的易操作性，而微型化的機(jī)械設(shè)備可以為其提供更好的幫助。因此，在國(guó)際實(shí)力競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈的背景下，微型化機(jī)械設(shè)備也極有可能成為實(shí)力競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)容元素，而機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化就必然會(huì)朝著的微型化的方向和趨勢(shì)進(jìn)行發(fā)展。此外，需要明確一點(diǎn)，微型化機(jī)械設(shè)備由于其能精細(xì)化的特點(diǎn)，在實(shí)踐操作中對(duì)技術(shù)人員具有極高的技術(shù)和素養(yǎng)要求。

3.6 3D打印技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3D打印技術(shù)是隨著科技發(fā)展而產(chǎn)生的，其對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展具有革新性的影響作用。3D技術(shù)具有成本低、精度高、生態(tài)環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，不僅可以為機(jī)械設(shè)計(jì)制造創(chuàng)造更大的利潤(rùn)空間，還能夠借助新型材料的應(yīng)用提高機(jī)械產(chǎn)品的制作質(zhì)量，降低污染問題發(fā)生概率。利用3D打印技術(shù)，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中就能夠以計(jì)算機(jī)設(shè)備和3D打印技術(shù)相融合為基礎(chǔ)，將所設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息直接轉(zhuǎn)化為打印參數(shù)，進(jìn)而在技術(shù)優(yōu)勢(shì)支持下將其生成具體的機(jī)械產(chǎn)品，這一過程中省去了多項(xiàng)工作環(huán)節(jié)，并且針對(duì)復(fù)雜度更高的機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品，其都能夠準(zhǔn)確的以高精度的形式將其具體呈現(xiàn)出來，在提高生產(chǎn)制造效率方面也發(fā)揮著積極作用。隨著科學(xué)技術(shù)的升級(jí)革新，3D打印技術(shù)必然也會(huì)隨之進(jìn)行優(yōu)化，因而，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的未來發(fā)展中，3D打印技術(shù)依然會(huì)成為熱度突出的發(fā)展趨勢(shì)之一。

4? 結(jié)束語

綜上所述，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展不再相適用，因此出現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的學(xué)科，將機(jī)械技術(shù)與信息技術(shù)、科學(xué)技術(shù)相融合，優(yōu)化了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，不僅可以提升生產(chǎn)效率，還具有較強(qiáng)的綜合性，能夠規(guī)避資源浪費(fèi)問題，實(shí)現(xiàn)自主監(jiān)督控制，展現(xiàn)出明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)需求的變化，未來時(shí)期內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化會(huì)呈現(xiàn)出機(jī)電一體化、綠色環(huán)保、模塊化、數(shù)字智能化和微型化的發(fā)展趨勢(shì)，其技術(shù)水平會(huì)大幅度提升，功能也會(huì)繼續(xù)豐富，從而能夠拓展其應(yīng)用前景和應(yīng)用范圍。

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