農(nóng)業(yè)機械設(shè)計與機械制造技術(shù)思考

曾耀東

（鄭州輕工業(yè)大學，河南鄭州 050000）

農(nóng)業(yè)是我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，能夠切實提升我國的經(jīng)濟發(fā)展實力，推動社會經(jīng)濟健康發(fā)展。而農(nóng)業(yè)機械制造與設(shè)計為我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、信息化發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，使現(xiàn)代科技與農(nóng)業(yè)發(fā)展有機結(jié)合起來，形成相輔相成的整體。當前，我國應結(jié)合專業(yè)背景，通過科學的方法，合理制造和設(shè)計農(nóng)業(yè)機械，使農(nóng)業(yè)朝著機械化方向發(fā)展。

1 我國農(nóng)業(yè)機械設(shè)計與機械制造技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 機械設(shè)計

當前，我國在農(nóng)業(yè)機械設(shè)計上還存在諸多不足，自主設(shè)計與創(chuàng)新能力相對薄弱。雖然在經(jīng)濟全球化的背景下，我國可以引進德國、日本、美國及英國等西方國家的機械設(shè)計技術(shù)，提升我國農(nóng)業(yè)機械設(shè)計能力，但是并不能推進我國機械產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展。當前，我國農(nóng)業(yè)機械設(shè)計的周期較長，機械制造與機械設(shè)計缺乏協(xié)調(diào)性與針對性，難以保障機械商品的品質(zhì)和質(zhì)量。在社會市場經(jīng)濟快速發(fā)展的過程中，我國雖然提高了對農(nóng)業(yè)機械設(shè)計問題的重視程度，并制定了相應的扶持政策，但如何有效地提升機械設(shè)計技術(shù)的核心競爭力，增強我國機械設(shè)計技術(shù)的技術(shù)實力，依舊是影響我國農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要影響因素。

1.2 機械制造

機械制造是機械設(shè)計的最終成果，是提升我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展效率的基本抓手，同時也是我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟命脈。雖然我國在機械制造領(lǐng)域上擁有較為突出的成就，能夠有效結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際，制造出能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的機械商品，但在技術(shù)層面上，依舊需要結(jié)合西方國家的機械制造技術(shù)。此外，我國在農(nóng)業(yè)機械制造領(lǐng)域缺乏充足的資金支持，機械制造業(yè)的發(fā)展速度較為緩慢，難以契合實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。在宏觀層面上，我國農(nóng)業(yè)機械商品覆蓋范圍廣，但在高精尖商品上，卻依舊處于摸索階段［1-2］。

2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設(shè)計與機械制造技術(shù)內(nèi)容

2.1 數(shù)字化機械設(shè)計技術(shù)

相較于我國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械設(shè)計技術(shù)，數(shù)字化農(nóng)業(yè)機械設(shè)計技術(shù)能夠有效解決我國機械設(shè)計周期長、機械設(shè)計與機械制造缺乏協(xié)調(diào)性的問題，可以更好地提升我國農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。在理論研究上，數(shù)字化主要指計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的二進制技術(shù)向社會各領(lǐng)域的推進過程。而數(shù)字化設(shè)計是通過計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境或軟硬件設(shè)備，實現(xiàn)商品開發(fā)的一種技術(shù)。簡而言之，數(shù)字化機械設(shè)計就是在計算機和網(wǎng)絡(luò)的支持下，通過數(shù)據(jù)模型，模擬商品的制造、裝配、分析及設(shè)計等過程，提升機械商品的設(shè)計與制造效率，能夠貫穿整個機械制造過程，涵蓋成本分析、生產(chǎn)計劃、物流物料、設(shè)備布置等內(nèi)容，可使農(nóng)業(yè)機械設(shè)計更加智能化、信息化及自動化。數(shù)字化機械設(shè)計技術(shù)涵蓋了多項機械制造技術(shù)，主要包括網(wǎng)絡(luò)通信、多媒體、虛擬設(shè)計、信息管理、系統(tǒng)集成、優(yōu)化設(shè)計、裝配分析及裝配等技術(shù)，因此數(shù)字化技術(shù)又是較為多元的綜合技術(shù)。在設(shè)計內(nèi)容上，數(shù)字化機械設(shè)計主要包括知識設(shè)計、虛擬設(shè)計、輔助設(shè)計等內(nèi)容。其中，輔助設(shè)計主要指計算機輔助制造、輔助工藝、輔助設(shè)計，是數(shù)字化設(shè)計的應用核心，是提升農(nóng)業(yè)機械設(shè)計信息化水平的抓手。而知識設(shè)計主要指將機械商品研發(fā)所需要的工具、資源、知識融入到設(shè)計系統(tǒng)中，以此支持農(nóng)業(yè)機械設(shè)計，其中的設(shè)計知識主要包括設(shè)計規(guī)范、設(shè)計標準、設(shè)計守則、設(shè)計示范、設(shè)計經(jīng)驗及設(shè)計原理等。虛擬設(shè)計主要指利用仿真、分析、建模及VR 等工具和技術(shù)，通過模型建構(gòu)的方式預測或模擬商品的加工性、裝配性、功能及性能，能夠切實實現(xiàn)機械設(shè)計的工藝規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計、質(zhì)量檢驗及性能分析。

2.2 農(nóng)業(yè)機械制造技術(shù)

我國較為先進的農(nóng)業(yè)機械制造技術(shù)主要有數(shù)控加工技術(shù)、自動化技術(shù)、智能化技術(shù)及綠色環(huán)保技術(shù)等。1）數(shù)控加工技術(shù)。機械制造產(chǎn)業(yè)要想切實提升機械商品的品質(zhì)，提高經(jīng)濟收益，就需要提高機械制造技術(shù)的通用性和靈活性，將數(shù)控技術(shù)融入到機械制造的全過程中，以此解決傳統(tǒng)機械制造精度和效率低等問題。數(shù)控技術(shù)有工序集中、自動化、柔性高、能力強等優(yōu)勢，可以廣泛應用在新產(chǎn)品研發(fā)、急需件制造與加工過程中。2）自動化技術(shù)。自動化技術(shù)是與電子學、計算機技術(shù)、系統(tǒng)工程、信息論、控制論存在緊密聯(lián)系的綜合性技術(shù)，對農(nóng)業(yè)機械制造業(yè)的發(fā)展有舉足輕重的作用。自動化技術(shù)主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、控制系統(tǒng)、交互界面、信息采集、邏輯控制等工具，能夠與數(shù)字化設(shè)計技術(shù)相融合，切實提升機械設(shè)計質(zhì)量。3）智能化技術(shù)，智能化是對自動化的延伸與發(fā)展，是以人工智能為抓手，提升機械制造質(zhì)量與效率的關(guān)鍵技術(shù)，其中應用較為廣泛的計算機技術(shù)主要有GPS 技術(shù)與定位傳感技術(shù)，可以切實地提升銑刨機的可靠性，解決設(shè)備的控制問題。在現(xiàn)代化發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)機械的智能化技術(shù)正朝著計算可視化、補償多元化、技術(shù)集成化的方向發(fā)展。4）綠色環(huán)保技術(shù)。農(nóng)業(yè)機械制造技術(shù)中，綠色環(huán)保技術(shù)響應了生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展需求，降低了機械制造企業(yè)的能耗，提升了資源利用效率，在控制成本的過程中，推動了我國機械制造行業(yè)的健康發(fā)展。在農(nóng)業(yè)機械制造領(lǐng)域，綠色環(huán)保技術(shù)主要包括節(jié)能技術(shù)、節(jié)料技術(shù)、節(jié)水技術(shù)等［3-4］。

3 推動我國農(nóng)業(yè)機械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的策略

結(jié)合我國農(nóng)業(yè)機械設(shè)計與機械制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀可知，我國在技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域依舊存在著諸多問題和不足。因此，需要從微觀與宏觀兩個角度出發(fā)，探索能夠推動我國機械制造產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的策略。

3.1 加強農(nóng)業(yè)機械設(shè)計與制造技術(shù)之間的聯(lián)系

1）提升農(nóng)業(yè)機械設(shè)計與機械制造的集成性。機械商品的制造離不開機械設(shè)計技術(shù)的支持，只有明確制造與設(shè)計之間的內(nèi)在聯(lián)系，才能更好地提升機械設(shè)計速度，縮短設(shè)計周期，提升機械制造的質(zhì)量。即在機械設(shè)計的過程中，應兼顧機械制造的流程及要求，把握好兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系。譬如在虛擬設(shè)計環(huán)節(jié)中，設(shè)計人員需要利用仿真、分析、建模或VR 技術(shù)來預估或模擬產(chǎn)品的加工性、裝配性、性能、功能及其可能存在的問題，將問題反饋給機械制造部門，使機械制造部門根據(jù)設(shè)計環(huán)節(jié)所反饋的問題或建議開展農(nóng)業(yè)機械制造活動。亦或者設(shè)計人員在利用虛擬技術(shù)明確機械加工所存在的加工性或裝配性問題的前提下，將相關(guān)參數(shù)反饋給數(shù)控人員，數(shù)控人員可通過編寫程序碼、制定工藝設(shè)計等方式，解決農(nóng)業(yè)機械設(shè)計中存在的加工性或裝配性問題。2）創(chuàng)新數(shù)字化設(shè)計的技術(shù)類型。數(shù)字化機械設(shè)計技術(shù)與數(shù)控技術(shù)、自動化技術(shù)、智能化技術(shù)都是以計算機應用技術(shù)為基礎(chǔ)的。在數(shù)字化設(shè)計技術(shù)應用過程中，可通過創(chuàng)新應用理念的形式，重構(gòu)機械設(shè)計與機械制造之間的關(guān)系，將機械制造技術(shù)有機融入到數(shù)字化設(shè)計領(lǐng)域，使數(shù)字化設(shè)計擁有全新的設(shè)計內(nèi)涵及發(fā)展機理。譬如將智能化技術(shù)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融入到虛擬設(shè)計中，可以通過“智能化設(shè)計”的方式，幫助設(shè)計者探索出全新的設(shè)計方案，即將設(shè)計原理、目標及內(nèi)容錄入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，使其生成諸多備選方案，隨后通過“可加工性、可裝配性”檢驗環(huán)節(jié)，篩選出可行的設(shè)計方案，進而在人工調(diào)試與重新設(shè)計的基礎(chǔ)上，提升農(nóng)業(yè)機械設(shè)計的實效性。當前，這種創(chuàng)新方式還處于理論探索階段，需要經(jīng)過大量的實踐探索。

3.2 構(gòu)建機械設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展格局

1）加強技術(shù)交流與理論研究。伴隨我國機械制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的機械設(shè)計與機械制造模式已經(jīng)難以適應新時代的發(fā)展要求。因此，機械制造業(yè)應具備與時俱進的時代意識，加強與國際交流合作，并結(jié)合國內(nèi)農(nóng)業(yè)機械設(shè)計及制造現(xiàn)狀，汲取先進的技術(shù)研發(fā)與應用經(jīng)驗，提升我國機械設(shè)計與制造技術(shù)的整體水平。在現(xiàn)代化發(fā)展的過程中，我國科研人員及學者應立足農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展需求，從需求端確定農(nóng)業(yè)機械設(shè)計的方向，使機械設(shè)計呈現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、現(xiàn)代化的特征，使機械制造呈現(xiàn)出自動化、智能化、環(huán)?；⒏咝Щ陌l(fā)展特點，在加強多學科的“技術(shù)與理論”交融性上，解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械設(shè)計存在的不確定性與盲目性問題。2）切合智能制造的發(fā)展需求，提升農(nóng)業(yè)機械設(shè)計的質(zhì)量。通常來講，智能機械制造是我國農(nóng)業(yè)機械制造重要的發(fā)展方向，能夠有效節(jié)約能源和資源，提高機械制造的精準性。有效利用智能化技術(shù)與自動化技術(shù)，能優(yōu)化我國農(nóng)業(yè)機械制造的過程，提升機械生產(chǎn)的質(zhì)量與效率。在某種程度上，智能制造又指現(xiàn)代自動化技術(shù)、智能化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、綠色環(huán)保技術(shù)的綜合應用，因此在農(nóng)業(yè)機械設(shè)計領(lǐng)域，應結(jié)合智能制造的總體要求，優(yōu)化和完善機械設(shè)計體系，使數(shù)字化設(shè)計與智能制造充分融合，提升農(nóng)業(yè)機械制造的效率。

4 結(jié)語

我國對于農(nóng)業(yè)機械設(shè)計與機械制造技術(shù)還處于探索階段，但分析我國較為先進的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)與機械制造技術(shù)，能夠幫助農(nóng)機設(shè)計部門探索出全新的、有效的、能夠提升我國農(nóng)業(yè)機械設(shè)計與制造成效的策略，進而轉(zhuǎn)變我國技術(shù)落后的局面，推動我國機械制造產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。