機械制造技術(shù)新發(fā)展及其在我國的研究和應(yīng)用

王新甲，張 燕

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學院，湖北 武漢 430056）

數(shù)字化時代，機械制造憑借應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、發(fā)展方向多元、發(fā)展前景廣闊等優(yōu)勢，在經(jīng)濟發(fā)展領(lǐng)域占據(jù)重要地位，成為熱門研究領(lǐng)域之一。而機械制造技術(shù)作為核心操作手段，是機械制造領(lǐng)域長盛不衰的關(guān)鍵所在。對我國而言，機械制造技術(shù)可助力工業(yè)領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展，是實現(xiàn)科技興國戰(zhàn)略的有力支撐。自施行科技興國戰(zhàn)略以來，我國在機械制造技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展領(lǐng)域取得了卓越研究成果，并在一定程度上獲得巨大收益。因此，我國應(yīng)繼續(xù)保持探索姿態(tài)，順應(yīng)時代發(fā)展趨勢，加大機械制造技術(shù)發(fā)展研究與應(yīng)用實踐探索，推動機械制造技術(shù)進一步提升，進而推動工業(yè)發(fā)展。

1 機械制造技術(shù)取得的新發(fā)展

1.1 虛擬化

在數(shù)字科學技術(shù)日新月異發(fā)展的國際大環(huán)境下，制造業(yè)將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于機械制造領(lǐng)域，使得機械制造技術(shù)向虛擬化發(fā)展，繼而衍生出虛擬制造技術(shù)。一定程度而言，機械制造技術(shù)虛擬化即是相關(guān)制造企業(yè)在進行產(chǎn)品設(shè)計及生產(chǎn)過程中，借助隸屬于信息化技術(shù)分支的仿真技術(shù)，于制造軟件及制造平臺上通過模擬產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)進行產(chǎn)品仿真的技術(shù)。該虛擬化制造技術(shù)憑借可模擬出產(chǎn)品的功能性、操作性優(yōu)勢，可依據(jù)客戶具體要求及市場發(fā)展需求針對性設(shè)計產(chǎn)品，因而被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品制造的規(guī)劃設(shè)計、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)。

一定程度上，虛擬化機械制造技術(shù)通過日益完善的計算機技術(shù)、傳感技術(shù)等數(shù)字化技術(shù)，為制造企業(yè)提供虛擬化的制造場景，賦予相關(guān)操作員工以真實的設(shè)計體驗。生產(chǎn)制造企業(yè)借助虛擬化機械制造技術(shù)對產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)環(huán)節(jié)進行深入探索，通過對產(chǎn)品成型整體流程的各式影響因素進行分析，以計算機軟件及互聯(lián)網(wǎng)平臺為依托進行產(chǎn)品模擬。具體而言，相關(guān)企業(yè)通過計算機等智能設(shè)備，對制造產(chǎn)品的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)等多個環(huán)節(jié)進行虛擬化創(chuàng)建，通過模擬產(chǎn)品的功能特征、使用時長、操作手段等數(shù)據(jù)，加深產(chǎn)品穩(wěn)定與安全性能。因此，虛擬化機械制造技術(shù)不僅可縮短產(chǎn)品制造研發(fā)所用時長，減少產(chǎn)品維修成本，還可提升產(chǎn)品質(zhì)量水平與生產(chǎn)效率，是數(shù)字化時代取得的重大發(fā)展之一。

1.2 數(shù)字化

在計算機技術(shù)發(fā)展越發(fā)完善、全面的情況下，制造業(yè)將其融入到機械制造領(lǐng)域，促使機械制造技術(shù)向數(shù)字化發(fā)展轉(zhuǎn)型。該技術(shù)將制造企業(yè)研發(fā)產(chǎn)品的全過程信息進行數(shù)字化處理，并通過數(shù)字傳送技術(shù)于計算機平臺上進行傳遞，進而實現(xiàn)各個部門之間的數(shù)字化信息交流共享[1]。一定程度來講，數(shù)字化機械制造技術(shù)通過計算機終端設(shè)備將制造生產(chǎn)企業(yè)各部門間進行有力連接，促使企業(yè)形成一體化發(fā)展模式，加強部門間信息溝通交流效率。生產(chǎn)制造企業(yè)借助數(shù)字化機械制造技術(shù)，在提高企業(yè)協(xié)同工作效率的同時，縮短制造產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，以更快速的適應(yīng)能力及調(diào)節(jié)能力提升企業(yè)競爭力優(yōu)勢。

通過數(shù)字化機械制造技術(shù)，制造企業(yè)可對自身的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)以及管理部門相關(guān)信息進行集成、整合、分析、共享等操作，以此為基礎(chǔ)推動部門間協(xié)同合作，并借此加深企業(yè)凝聚力。作為現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展下的新一代技術(shù)手段，數(shù)字化機械制造技術(shù)以計算機終端設(shè)備為依托，進行相關(guān)制造信息的集成處理，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺將數(shù)字化信息傳送至相關(guān)部門。在此背景下，各部門憑借對接收的數(shù)字化信息進行整合分析，從而在充分配合其他部門工作的同時，確定該部門后續(xù)工作規(guī)劃。通過數(shù)字化機械制造技術(shù)，制造企業(yè)可打造部門協(xié)調(diào)統(tǒng)一、信息流轉(zhuǎn)高效快捷的有機整體，在保證企業(yè)整體制造效益的基礎(chǔ)上，提升發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.3 智能化

由于信息化技術(shù)、計算機技術(shù)等新興時代技術(shù)的不斷完善推進，機械制造技術(shù)逐步向智能化發(fā)展，以智能制造模式開啟機械制造生產(chǎn)企業(yè)新篇章。相對于傳統(tǒng)機械制造技術(shù)而言，智能化機械制造技術(shù)以智能化方式展開制造生產(chǎn)，可顯著減少人力物力支出成本。此外，相對于感性的人力工作者而言，智能化機械制造技術(shù)可通過編程技術(shù)，直接讓機械進行生產(chǎn)制造，在杜絕人力工作過程中可能出現(xiàn)的心態(tài)問題同時，還可保證生產(chǎn)流程及工藝的嚴格性、可靠性。因此，對于機械制造企業(yè)而言，遇到人力無法解決或精細程度要求較高的產(chǎn)品研發(fā)環(huán)節(jié)，可借助智能化機械制造技術(shù)簡化、處理乃至突破相應(yīng)問題。

智能化機械制造技術(shù)是當前及未來一段時期內(nèi)，我國機械制造領(lǐng)域重點研究課題之一。該技術(shù)憑借智能化技術(shù)的可替代人工、可簡化運算等優(yōu)勢，成為機械制造領(lǐng)域首要研發(fā)目標[2]。換言之，智能化機械制造技術(shù)可代替制造行業(yè)從業(yè)人員的部分操作環(huán)節(jié)，最大程度解放生產(chǎn)力優(yōu)勢，降低人力、物力成本損耗。對機械制造行業(yè)技術(shù)人員而言，機械制造技術(shù)的智能化發(fā)展可在一定程度上進行簡單、重復的操作工藝，從而將技術(shù)人員從繁重、枯燥的制造流程中解放出來。在此背景下，相關(guān)技術(shù)人員可以更好的狀態(tài)、更多的時間、更專注地鉆研本職工作。簡而言之，智能化機械制造技術(shù)可在一定程度上解決制造企業(yè)生產(chǎn)難題，確保制造產(chǎn)品高質(zhì)量成型。機械制造技術(shù)的智能化發(fā)展，可通過提升制造系統(tǒng)的智能化水平，使其能夠因生產(chǎn)需求及市場環(huán)境訴求的變化，相應(yīng)調(diào)整制造程序以匹配時代發(fā)展趨勢并衍生出新一代智能化技術(shù)手段。

2 機械制造技術(shù)在我國的研究和應(yīng)用

2.1 虛擬化制造技術(shù)的研究與應(yīng)用

在虛擬化仿真模擬過程中，相關(guān)制造企業(yè)通常將關(guān)注中心聚焦于產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)，借助VR建模對產(chǎn)品設(shè)計進行模擬研究。此時，相關(guān)從業(yè)人員以電子計算機終端智能設(shè)備為媒介，通過羅列產(chǎn)品生產(chǎn)、使用等環(huán)節(jié)的各種影響因素，以更加完善全面地分析思考產(chǎn)品特性及功能優(yōu)劣[3]。一定程度上而言，虛擬化機械制造技術(shù)的應(yīng)用可在原有機械制造技術(shù)性能優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，促使制造企業(yè)于仿真模擬環(huán)節(jié)提前發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計缺陷、生產(chǎn)問題以及使用環(huán)節(jié)影響因素及注意事項。

隨著科技發(fā)展水平的不斷完善與優(yōu)化，虛擬化制造技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機械制造領(lǐng)域，推動制造行業(yè)發(fā)展水平加快。以上海汽車集團股份有限公司為例，虛擬化制造技術(shù)成為重要研發(fā)熱點。為提升汽車生產(chǎn)制造水平，該公司研發(fā)了針對汽車機械生產(chǎn)的虛擬化制造系統(tǒng)。此汽車虛擬化機械制造系統(tǒng)通過采集汽車生產(chǎn)的一系列數(shù)據(jù)，并對有效數(shù)據(jù)進行虛擬化仿真模擬，借助搭建出的虛擬化制造場景，將信息數(shù)據(jù)資源與汽車生產(chǎn)模型相結(jié)合。在此基礎(chǔ)上，對整合好的汽車生產(chǎn)整體化資源進行科學、系統(tǒng)、全面的評估，并依據(jù)評估結(jié)果對該模型做出相應(yīng)調(diào)整。通過虛擬化機械制造技術(shù)的運用，該公司可于產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)及時發(fā)現(xiàn)不足并進行優(yōu)化，在減少汽車產(chǎn)品研發(fā)時長的同時，最大限度規(guī)避不合理設(shè)計，節(jié)約人力、物力、財力等相關(guān)成本。

2.2 數(shù)字化制造技術(shù)的研究與應(yīng)用

數(shù)字化機械制造技術(shù)從研發(fā)之初至今已經(jīng)歷了信息、過程、企業(yè)三個集成階段。就現(xiàn)階段而言，數(shù)字化制造技術(shù)可按照側(cè)重點差異情況劃分為生產(chǎn)管理、工程設(shè)計、自動化車間、計算機支撐環(huán)境等多個分系統(tǒng)[4]。在此背景下，我國為發(fā)展數(shù)字化機械制造技術(shù)，制定了863 計劃。863 計劃的正式執(zhí)行促使我國制造行業(yè)將數(shù)字化機械制造技術(shù)切實掌握并投入使用。數(shù)字化機械制造技術(shù)的應(yīng)用，促使我國制造行業(yè)發(fā)展進程加快，企業(yè)經(jīng)濟獲得顯著進步，進而為穩(wěn)定我國社會經(jīng)濟做出卓越貢獻。

自從施行863 計劃至今，我國制造行業(yè)已經(jīng)積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗，并借此獲得了顯著的經(jīng)濟效益。例如，以咸陽偏轉(zhuǎn)線圈廠、無錫威孚集團、成都飛機有限公司為代表的企業(yè)在數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用過程中，于提升制造效率、壓縮研發(fā)時長等領(lǐng)域取得可觀的經(jīng)濟效益。以東風汽車公司、中國第一汽車集團為代表的企業(yè)在數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用過程中，通過提升產(chǎn)品質(zhì)量、提高制造效率，為企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟收益，并助力自身成為國內(nèi)500強企業(yè)。

2.3 智能化制造技術(shù)的研究與應(yīng)用

機械制造技術(shù)通過保留傳統(tǒng)機械制造技術(shù)精華部分，吸收新時代科技技術(shù)成果優(yōu)勢，結(jié)合時代發(fā)展趨勢及行業(yè)市場需求形成了智能化制造技術(shù)。對于智能化制造技術(shù)而言，其是利用學習能力進行自我調(diào)整與升級的不斷完善的智能化系統(tǒng)技術(shù)。

現(xiàn)階段，我國在機械制造領(lǐng)域應(yīng)用了芯片、集成電路等智能化制造技術(shù)，借助模塊化設(shè)計技術(shù)推動機械制造技術(shù)向智能化發(fā)展轉(zhuǎn)型。具體而言，制造企業(yè)將產(chǎn)品制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)的相關(guān)程序進行模塊分類處理，利用模塊化設(shè)計將代表存儲、通信等模塊按照需求進行有機組合，串聯(lián)成各異的制造項目。在機械制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)，制造企業(yè)借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，將依據(jù)智能化機械制造技術(shù)產(chǎn)生的信息向相關(guān)用戶進行反饋，并將該信息共享至企業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺。此時，機械制造企業(yè)可利用信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)等新興科技技術(shù)，對獲取到的信息數(shù)據(jù)進行整合分析，以提高自身產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)能力，進而促進企業(yè)發(fā)展。

3 結(jié)語

機械制造技術(shù)的工藝研究，在一定程度上與機械制造行業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。無論是整個行業(yè)，還是涉及機械制造技術(shù)的相關(guān)企業(yè)均需要高度重視該技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研究，共同為機械制造技術(shù)工藝發(fā)展貢獻力量。機械制造技術(shù)可與時代發(fā)展下的新型科技技術(shù)有機結(jié)合，并由此蝶變生成新機械制造技術(shù)。文章通過研究相關(guān)機械制造技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用情況，以期為機械制造技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新提供參考方向，為機械制造業(yè)發(fā)展獻計獻策。