機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展

王傳明

摘 要：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造是對(duì)多種現(xiàn)代科技的整合與利用，隨著這些科技的愈發(fā)成熟，社會(huì)上對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，這在促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化技術(shù)提出了更多要求。本文對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化的定義、優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。

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

中圖分類(lèi)號(hào)：TB4；TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）14-0059-02

Development of Mechanical Design and Manufacturing and Its Automation

WANG Chuanming

（Puyang Huaxin Intellectal Property Agent Limited，Puyang Henan 457000）

Abstract： Modern mechanical design and manufacturing is the integration and utilization of various modern technologies. With the increasing maturity of these technologies， the society has applied to mechanical design and automation widely， which promotes the social and economic development， but also puts forward more requirements for mechanical design and automation. This paper briefly introduced the definition， advantages and application of mechanical design and automation， and analysed its future development trend.

Keywords： mechanical design and manufacturing；automation technology；trend of development

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化概述

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化定義

機(jī)械設(shè)計(jì)制造就是對(duì)包含機(jī)械力、技能和能量流動(dòng)力學(xué)等任務(wù)的機(jī)械或機(jī)電部件的制造，而機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化則是指在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中對(duì)加工對(duì)象的連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)。由于這種技術(shù)能直接應(yīng)用于社會(huì)財(cái)富的創(chuàng)造，并且又脫離傳統(tǒng)人工生產(chǎn)的范疇，因此也可以被看作是一種新型的社會(huì)生產(chǎn)力。

1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用現(xiàn)狀

在我國(guó)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用情況卻并不樂(lè)觀。首先，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是在多次工業(yè)革命的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，西方發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)革命基礎(chǔ)較好，掌握了大多數(shù)的科技成果，進(jìn)而形成了技術(shù)壟斷。在難以接觸到核心技術(shù)與科研成果的情況下，我國(guó)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用上比較初級(jí)，與發(fā)達(dá)國(guó)家尚存在一定的差距[1]。其次，在經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì)下，大量國(guó)外的機(jī)械、電子產(chǎn)品迅速涌入中國(guó)，并憑借著技術(shù)、資金等優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)站穩(wěn)了腳跟，對(duì)國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的品牌產(chǎn)生了巨大的沖擊，這對(duì)于我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用與發(fā)展是十分不利的。

1.3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用特征

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化在各領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用主要體現(xiàn)出三方面的特征。首先，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是對(duì)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多種技術(shù)要素的整合與應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)柔性化的生產(chǎn)為目標(biāo)，因此往往凸顯出集成化的特征。其次，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的核心在于自動(dòng)化控制與計(jì)算機(jī)自動(dòng)化管理，可以說(shuō)一切有規(guī)律的工作流程都可以圍繞預(yù)定程序來(lái)完成，其自動(dòng)化特征十分明顯。最后，無(wú)論是機(jī)械設(shè)計(jì)制造本身還是自動(dòng)化技術(shù)，都是圍繞產(chǎn)品生產(chǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用的，而市場(chǎng)需求則是決定產(chǎn)品生產(chǎn)的重要因素。因此，當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用基本是以實(shí)現(xiàn)社會(huì)需求的功能為目的，體現(xiàn)了功能化的特征。

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

2.1 生產(chǎn)效率更高

機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的核心在于對(duì)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)分析處理及自動(dòng)控制功能。從自動(dòng)控制功能來(lái)看，計(jì)算機(jī)控制下的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程相比人工操作會(huì)更加精確，能使整個(gè)生產(chǎn)流程實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，這對(duì)生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量的提升有著直接影響。同時(shí)，在避免人工操作的情況下，也減少了外部因素對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的影響，生產(chǎn)效率與穩(wěn)定性同樣隨之提高[2]。而從數(shù)據(jù)信息的分析處理來(lái)看，通過(guò)信息數(shù)據(jù)的有效分析可以更好地了解生產(chǎn)情況，并在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行資源的合理配置，大大節(jié)省了工作時(shí)間和生產(chǎn)成本。

2.2 安全性更好

機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化在安全性方面的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在兩方面。其一是自動(dòng)化控制使得生產(chǎn)過(guò)程中很多具有危險(xiǎn)性的操作都能由機(jī)械自動(dòng)完成，這能從根本上減少安全事故的發(fā)生。其二是通過(guò)信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)收集與處理，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能全面了解機(jī)械的生產(chǎn)運(yùn)行情況，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并做出提醒。而對(duì)于一些小的故障隱患，還可以進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)，這對(duì)于安全生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)是非常關(guān)鍵的。

2.3 應(yīng)用范圍廣

機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化是通過(guò)對(duì)多種技術(shù)要素的整合實(shí)現(xiàn)的，但自動(dòng)化分析、控制的核心則是計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)高度普及的今天，各領(lǐng)域?qū)τ?jì)算機(jī)的應(yīng)用非常普遍，這給機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。同時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化是由編寫(xiě)好的計(jì)算機(jī)程序控制的，操作人員只需在操作界面輸入各項(xiàng)指令即可完成控制，不僅操作簡(jiǎn)便，學(xué)習(xí)起來(lái)也十分簡(jiǎn)單，因此能在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 綠色化

近年來(lái)，生態(tài)環(huán)境破壞、溫室效應(yīng)、空氣污染和資源枯竭等問(wèn)題變得愈發(fā)嚴(yán)重，而這些問(wèn)題無(wú)一例外都與傳統(tǒng)機(jī)械制造行業(yè)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。為解決這些問(wèn)題，我國(guó)在生態(tài)保護(hù)、節(jié)能減排和資源高效利用等一系列工作中都進(jìn)一步加大了推行力度，對(duì)很多企業(yè)采取了相關(guān)整改措施。而機(jī)械制造行業(yè)作為環(huán)境、資源問(wèn)題的重要誘因，自然也需要進(jìn)行轉(zhuǎn)型，以求在保證污染物排放量、資源利用率的前提下獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在未來(lái)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，提高資源利用率，加強(qiáng)無(wú)污染技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)成為必然。

3.2 智能化

對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化來(lái)說(shuō)，智能化既是其當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的顯著特征，也是其未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，人們的生活水平不斷提高，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品、電子產(chǎn)品的要求及功能需求隨之發(fā)生變化，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的難度自然也會(huì)因此不斷提升，這就必然會(huì)推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)繼續(xù)向著智能化的方向發(fā)展。在未來(lái)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)會(huì)對(duì)各類(lèi)技術(shù)因素進(jìn)行更加深入的整合，在現(xiàn)有機(jī)械制造設(shè)備的基礎(chǔ)上對(duì)人類(lèi)進(jìn)行高度模擬，從而提高設(shè)備的行為判斷力、決策力和邏輯思維能力等多方面性能，以更好地滿足生產(chǎn)需求。

3.3 一體化

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)給實(shí)際生產(chǎn)帶來(lái)了很大的幫助。其不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與加工的同步進(jìn)行，大大縮短了生產(chǎn)時(shí)間，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了電子與機(jī)械、軟件與硬件等多種要素的有機(jī)結(jié)合。這對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是非常巨大的改變。目前，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造在這方面的應(yīng)用尚不夠成熟，但在未來(lái)，必然會(huì)成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。

3.4 數(shù)字化

在信息化時(shí)代下，數(shù)字化的信息分析與處理已經(jīng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化領(lǐng)域中得到應(yīng)用，并在生產(chǎn)流程優(yōu)化、生產(chǎn)隱患排查和設(shè)備維護(hù)等方面取得了顯著成效。因此，為進(jìn)一步提高生產(chǎn)流程的效率、穩(wěn)定性、安全性及產(chǎn)品質(zhì)量，未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)?shù)字化技術(shù)的應(yīng)用必然會(huì)更加深入。

3.5 微型化

機(jī)械設(shè)計(jì)制造的微型化最早興起于20世紀(jì)80年代，可以說(shuō)其是社會(huì)需求變化下的必然趨勢(shì)。首先，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化開(kāi)始應(yīng)用于醫(yī)療、航天、軍事和信息等領(lǐng)域。這些機(jī)械設(shè)備不僅更加精密，同時(shí)在體積上也有著一定的限制，如醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用于人類(lèi)血管中的機(jī)械就需要微米乃至納米級(jí)的設(shè)計(jì)。其次，微型化往往也代表著生產(chǎn)過(guò)程及產(chǎn)品本身的低耗能，這也十分符合當(dāng)前節(jié)能減排的國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的應(yīng)用已經(jīng)在生產(chǎn)效率與質(zhì)量提升、安全生產(chǎn)、應(yīng)用范圍擴(kuò)展等多方面體現(xiàn)出了顯著作用。而在社會(huì)需求、環(huán)境問(wèn)題等因素的變化下，綠色化、一體化等未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)也變得越來(lái)越明顯，在未來(lái)的行業(yè)發(fā)展中必須對(duì)此加以重視，以實(shí)現(xiàn)對(duì)這類(lèi)技術(shù)更加高效的利用。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘偉，安鵬，車(chē)軍平.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則及發(fā)展趨勢(shì)[J].南方農(nóng)機(jī)，2017（1）：100，108.

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