摘 要：近些年來，隨著科技不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)機(jī)械制造已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代制造的需要，特別是隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來，現(xiàn)代制造對(duì)智能化的要求越來越高，利用自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)將傳統(tǒng)機(jī)械制造進(jìn)行升級(jí)，達(dá)到高效，綠色、省事，省料目的，不斷滿足生產(chǎn)多元化需求。本文結(jié)合當(dāng)前機(jī)械制造發(fā)展水平，對(duì)其未來發(fā)展方向進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；自動(dòng)化；發(fā)展方向

1971年日本提出機(jī)械一體化概念，描述了利用機(jī)械和電氣結(jié)合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化制造的愿景；1984年美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)提出現(xiàn)代機(jī)械的概念，指出利用計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)完成機(jī)械、運(yùn)動(dòng)等動(dòng)力學(xué)任務(wù)；20世紀(jì)90年代國(guó)際機(jī)器與機(jī)構(gòu)理論聯(lián)合會(huì)把機(jī)電一體會(huì)視為機(jī)械工程和電子控制在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中的融合；近些年來在全球范圍內(nèi)掀起了智能制造的浪潮，將傳統(tǒng)制造與人工智能相結(jié)合，使人類進(jìn)入前所未有的智能化、定制化時(shí)代[1]。

在科技是第一生產(chǎn)力時(shí)代，要用科技解決機(jī)械制造面臨的各種問題，相關(guān)研究人員對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化進(jìn)行不斷創(chuàng)新，在解決問題的同時(shí)，提出了新的技術(shù)門類，這些技術(shù)相互融合相互滲透，正在努力突破當(dāng)前技術(shù)壁壘，為未來發(fā)展尋求方向[2]。需要強(qiáng)調(diào)的是，機(jī)械制造自動(dòng)化是多種技術(shù)的融合而非簡(jiǎn)單組合和拼湊，必須具備智能化特征。本文分析了機(jī)械制造自動(dòng)化的特點(diǎn)，對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行剖析，最后對(duì)其未來發(fā)展方向做出預(yù)測(cè)。

1 機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

機(jī)械制造結(jié)合制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、人工智能技術(shù)等眾多技術(shù)為一體，在準(zhǔn)確、可靠、高質(zhì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)綠色、高效、清潔生產(chǎn)，讓整個(gè)生產(chǎn)鏈處于最佳水平，由此可見，機(jī)械制造及其自動(dòng)化技術(shù)是一門復(fù)雜技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)不同類型產(chǎn)品輸入和輸出，必須具備一些顯著特征。

1.1 機(jī)械制造技術(shù)的系統(tǒng)性

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)和多個(gè)領(lǐng)域共同發(fā)展才能造就機(jī)械制造自動(dòng)化這項(xiàng)系統(tǒng)工程。機(jī)械制造不在是簡(jiǎn)單的生產(chǎn)和加工，而是集設(shè)計(jì)，管理，制造，銷售，售后為一體。新技術(shù)的加入讓傳統(tǒng)制造變得有活力，并成為高新產(chǎn)業(yè)，同時(shí)制造技術(shù)的發(fā)展有大大促進(jìn)的新技術(shù)的更新?lián)Q代[3]。

1.2 機(jī)械制造技術(shù)的創(chuàng)新性

創(chuàng)新促進(jìn)發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)也不例外?？偣軝C(jī)械制造的發(fā)展過程，每一次技術(shù)的進(jìn)步都是針對(duì)當(dāng)前遇到的問題進(jìn)行改良和創(chuàng)新。為了滿足當(dāng)前和未來人類生產(chǎn)和生活多樣化需求，制造必須創(chuàng)新。特別是最近國(guó)內(nèi)提出的“中國(guó)制造2025”，在這中背景下制造業(yè)要審時(shí)度勢(shì)，抓住創(chuàng)新的機(jī)遇，促進(jìn)機(jī)械制造邁向智能制造[4]。

1.3 機(jī)械制造技術(shù)的市場(chǎng)性

制造產(chǎn)品最終是要面向市場(chǎng)，提高生產(chǎn)效率也就意味這提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在經(jīng)濟(jì)全球化步伐加快的今天，要提高制造業(yè)的市場(chǎng)主體地位，不僅要提高生產(chǎn)效率，同時(shí)要考慮時(shí)間、成本、質(zhì)量三重標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)用市場(chǎng)這個(gè)過濾器，淘汰一批技術(shù)落后、耗能高的制造技術(shù)，從而促進(jìn)制造技術(shù)的更新?lián)Q代[5]。

2 國(guó)內(nèi)外制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)制造業(yè)由于起步晚，底子薄等原因，與工業(yè)發(fā)達(dá)的歐美和日本國(guó)家相比存在很大差距，具體表現(xiàn)為：

第一，制造業(yè)體系制度不成熟。美國(guó)等老牌資本主義國(guó)家工業(yè)化進(jìn)程超過100年，制造制度相當(dāng)完善，已經(jīng)形成了一套系統(tǒng)化理論并代代相傳；而我國(guó)制造企業(yè)有些處于起步摸索階段，有些完全盲目照搬西方制度，只有少數(shù)企業(yè)運(yùn)用現(xiàn)代化制度進(jìn)行管理和生產(chǎn)。

第二，制造工藝水平不高。目前國(guó)內(nèi)制造企業(yè)雖然在制造工藝上有所改進(jìn)，但是相對(duì)于西方國(guó)家有一定差距。西方國(guó)家已經(jīng)廣泛采用的高精度加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、新型焊接技術(shù)、納米技術(shù)等諸多技術(shù)，在國(guó)內(nèi)的普及率并不高，國(guó)內(nèi)的制造大部分仍然使用傳統(tǒng)工藝。

第三，自動(dòng)化程度低。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外早就利用數(shù)控機(jī)床和先進(jìn)制造系統(tǒng)進(jìn)行加工，甚至實(shí)現(xiàn)制造的智能化、柔性化和人性化，進(jìn)一步刺激了制造技術(shù)的發(fā)展；但是國(guó)內(nèi)制造技術(shù)大多處于半自動(dòng)化，剛醒自動(dòng)化階段。

第四，企業(yè)管理水平低。信息時(shí)代，科技分發(fā)展不僅可以運(yùn)用到生產(chǎn)制造領(lǐng)域，也可以運(yùn)用到管理方面，國(guó)外利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)、精確生產(chǎn)；而國(guó)內(nèi)利用信息技術(shù)進(jìn)行管理才剛剛起步[6]。

3 機(jī)械制造自動(dòng)化未來發(fā)展方向

3.1 智能化

“工業(yè)制造4.0”，“中國(guó)制造2015”等口號(hào)提出預(yù)示著制造的最終歸宿是智能制造，也就是說智能化是機(jī)械制造發(fā)展方向，其實(shí)，智能化對(duì)制造提出的要求很高，到目前為止即使是工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家業(yè)也不能說已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能化，首先，智能是根據(jù)人的需要而言，是相對(duì)的，其次，智能化要求制造過程是主動(dòng)的，讓機(jī)器自己根據(jù)認(rèn)知能力對(duì)生產(chǎn)做出判斷和選擇，這就要求機(jī)器本身要具備較高的學(xué)習(xí)能力，在某種意義上機(jī)器就等于人，目前的技術(shù)水平是有難度的。無論技術(shù)上實(shí)現(xiàn)智能化是否有難度，至少對(duì)機(jī)械制造自動(dòng)化的發(fā)展指明了道路。其實(shí)，機(jī)械智能已經(jīng)取得了很多重要進(jìn)展，也得到各國(guó)的重視，在未來勢(shì)必會(huì)推動(dòng)制造業(yè)的大發(fā)展。

3.2 機(jī)電一體化

機(jī)械如果離開電氣或者電子就變成簡(jiǎn)單的人力工具，其功能勢(shì)必會(huì)大打折扣；而電氣離開機(jī)械就無法進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)移或者變化，其威力也會(huì)被隱藏，因此隨著機(jī)械、電子、電氣的發(fā)展，如今的機(jī)械制造是機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)和電結(jié)合的一門技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備更新?lián)Q代走機(jī)電一體化道路是未來機(jī)械工業(yè)發(fā)展必經(jīng)之路。

3.3 虛擬化

機(jī)械制造的虛擬化主要是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真功能對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、功能進(jìn)行虛擬化演示，克服產(chǎn)品在不具備條件下無法進(jìn)行真實(shí)性能測(cè)試缺陷。未來的虛擬化要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)就是產(chǎn)品功能，設(shè)計(jì)過程中能實(shí)現(xiàn)的功能無需等到產(chǎn)品制造之后進(jìn)行測(cè)試即可投入生產(chǎn)，這樣不但可以節(jié)約產(chǎn)品投入市場(chǎng)的時(shí)間，同時(shí)可以降低產(chǎn)品性能測(cè)試帶來的不確定風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)化在制造過程最經(jīng)典例子是遠(yuǎn)程監(jiān)控，例如在工廠內(nèi)部安裝SCADA系統(tǒng)對(duì)制造過程的設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控室根據(jù)監(jiān)控的信息對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行指導(dǎo)，從而將人類從繁重的工作解放出來，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)備的監(jiān)控還可以對(duì)設(shè)備是否發(fā)生故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，提前進(jìn)行修復(fù)，不但提高生產(chǎn)效率，而且能夠讓機(jī)械制造更加準(zhǔn)確和精細(xì)。

3.5 微型化

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備體積比較大，不但占用大量空間，而且給安裝帶來不便，因此未來機(jī)械制造會(huì)朝著體積微型化，制造精度化方向發(fā)展。體積小、能耗低、方便生產(chǎn)的設(shè)備會(huì)給用戶帶來很高的體驗(yàn)感，同時(shí)體積小帶來的成本下降會(huì)有利于機(jī)械設(shè)備的推廣和應(yīng)用，特別是對(duì)于高精尖的產(chǎn)品，如果使用體積龐大笨重的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)勢(shì)必會(huì)限制機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展[7]。

3.6 綠色化

制造過程中會(huì)消耗能量，特別是工業(yè)制造過程中大量能量消耗對(duì)周圍環(huán)境帶來影響。發(fā)展的目的不是破壞環(huán)境，對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)要做到對(duì)周圍環(huán)境的影響降到最低，要做到綠色生產(chǎn)，首先，從設(shè)計(jì)方面使用新型材料或者科學(xué)設(shè)計(jì)嚴(yán)格控制能耗比；其次，采用綠色環(huán)保技術(shù)，淘汰落后高耗能技術(shù)。對(duì)于環(huán)保日益重視的今天，機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)實(shí)施綠色化發(fā)展體現(xiàn)了時(shí)代的需要和人與自然和諧相處的內(nèi)涵，是未來可持續(xù)發(fā)展的方向之一。

4 結(jié)語

機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)不斷創(chuàng)新是制造行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，也是未來智能制造的關(guān)鍵所在。針對(duì)目前制造技術(shù)存在的不足，我們要找到差距，利用發(fā)展的思維進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，使制造技術(shù)朝著智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、綠色化、機(jī)電一體化和虛擬化的方向發(fā)展。只有這樣才能縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家差距，在競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位，才能促進(jìn)制造自動(dòng)化技術(shù)的不斷更新和發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：栗鵬飛（1987），男，河南漯河人，碩士，助教，主要研究方向：機(jī)械系統(tǒng)優(yōu)化與仿真。