機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向的研究

陳僑根

摘要：提升我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平，不僅是滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)需求的應(yīng)然選擇，也是全面推薦工業(yè)化、現(xiàn)代化建設(shè)的客觀要求。誠(chéng)然，近半個(gè)世紀(jì)以來我國(guó)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但由于起步晚發(fā)展時(shí)間短，因此行業(yè)水平較發(fā)達(dá)國(guó)家仍有不小差距。隨著微電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的逐漸成熟，機(jī)械設(shè)計(jì)制造也迎來了新的發(fā)展機(jī)遇，本文闡述了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的意義，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合技術(shù)應(yīng)用實(shí)際提出了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向。

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

上世紀(jì)七十年代國(guó)外學(xué)者就已經(jīng)提出了“機(jī)電一體化”的概念，主張借助計(jì)算機(jī)來控制和協(xié)調(diào)各部件的運(yùn)行，時(shí)至今日該理論已經(jīng)成為機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的核心理念。尤其是第三次工業(yè)革命后，計(jì)算機(jī)、傳感技術(shù)、信息技術(shù)在各行各業(yè)都得到了普遍的應(yīng)用，更加給機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展提供了良好的契機(jī)。當(dāng)下我國(guó)正處于“中國(guó)制造”向“中國(guó)智造”轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，若能推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的迅速發(fā)展，必將給我國(guó)技術(shù)進(jìn)步帶來積大助力。

1.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的意義

1.1有利于提高生產(chǎn)效率

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造雖然很大程度上替代了人力勞作，但機(jī)械的正常運(yùn)行仍非常依賴人為的操作。操作者熟練與否，也將直接關(guān)系到該機(jī)械的生產(chǎn)效率。因此，在過去很長(zhǎng)一段時(shí)間里，機(jī)械都很難做到滿負(fù)荷運(yùn)行。而在自動(dòng)化視域下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制和信息處理，只需搭載自動(dòng)化控制系統(tǒng)，機(jī)械就能夠在無人操作的情況下有條不紊地運(yùn)行。如此一來，機(jī)械不受操作者熟練程度的影響，在任何情況下都能保持良好運(yùn)行，生產(chǎn)效率自然就得到了顯著提高。

1.2有利于節(jié)省生產(chǎn)成本

近年來，機(jī)械產(chǎn)品越來越趨向“小型化”，部分領(lǐng)域甚至已經(jīng)發(fā)展到了納米級(jí)，顯然這些高精尖機(jī)械產(chǎn)品的制造都離不開自動(dòng)化技術(shù)的支持。由此可見，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的發(fā)展，在硬件生產(chǎn)方面可以節(jié)省大量的工業(yè)原料，從而達(dá)到節(jié)省成本的目的。不僅如此，機(jī)械產(chǎn)品的能耗問題也一直都是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，在滿足生產(chǎn)需要的同時(shí)如何將能耗降至合理區(qū)間，也是機(jī)械設(shè)計(jì)制造需要思考的問題。依托于自動(dòng)化技術(shù)，可以用計(jì)算機(jī)計(jì)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)控制機(jī)械產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使能源利用率改善不少?？傊?，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)加工到投產(chǎn)運(yùn)行都能節(jié)省成本，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向

2.1強(qiáng)調(diào)智能自主化

所謂“自動(dòng)化”，就是要讓機(jī)械產(chǎn)品輔助甚至代替人參與生產(chǎn)，這不僅意味著機(jī)械產(chǎn)品要將人們從體力勞動(dòng)中解放出來，而且還需要一定程度上減輕人們的腦力勞動(dòng)。因此，進(jìn)入新世紀(jì)后學(xué)界和業(yè)界一直不斷強(qiáng)調(diào)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造要面向智能自主化。首先，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段要廣泛運(yùn)用信息技術(shù)、仿生學(xué)、人工智能和模糊數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的知識(shí)，力求讓機(jī)械產(chǎn)品具備自主控制和信息處理的能力。在常規(guī)情況下，無需人們的操作機(jī)械產(chǎn)品即可自主良好運(yùn)行，即便出現(xiàn)一些突發(fā)狀況產(chǎn)品也可憑借人工智能和模糊數(shù)學(xué)的系統(tǒng)來決策，從而合理應(yīng)對(duì)。

2.2關(guān)注可持續(xù)發(fā)展

一方面，工業(yè)化給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大地便利，提高了人們的生活質(zhì)量;但另一方面，工業(yè)化也給環(huán)境造成了破壞，甚或給人類命運(yùn)帶來威脅。鑒于此，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化還必須關(guān)注可持續(xù)發(fā)展，在不損害當(dāng)代人和后代人利益的前提下來開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造活動(dòng)。譬如，業(yè)界可以積極開發(fā)能耗更低、危害更小的“綠色產(chǎn)品”，以嚴(yán)格的設(shè)計(jì)、制造標(biāo)準(zhǔn)避免機(jī)械自動(dòng)化給生態(tài)環(huán)境帶來危害。此外，還要重視產(chǎn)品銷毀和回收環(huán)節(jié)。部分機(jī)械產(chǎn)品所用的原材料對(duì)環(huán)境危害較大，銷毀過程就必須嚴(yán)格管控，在現(xiàn)行法律和行業(yè)規(guī)范要求下落實(shí)到位。而對(duì)于一些可再利用的產(chǎn)品，也應(yīng)當(dāng)及時(shí)回收，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。

2.3加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

信息技術(shù)是第三次工業(yè)革命的重要成果，且在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景?；ヂ?lián)網(wǎng)的普及下，各國(guó)之間的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)越來越頻繁，同理競(jìng)爭(zhēng)與摩擦也更加激烈。若我國(guó)能設(shè)計(jì)制造出更加先進(jìn)優(yōu)秀的機(jī)械產(chǎn)品，那么必將獲得世界范圍內(nèi)消費(fèi)者的認(rèn)可和青睞。由于網(wǎng)絡(luò)化的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)技術(shù)方興未艾、而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)。利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锍浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來的便利和快樂。因此，機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造雖然取得了舉世矚目的成就，但同發(fā)達(dá)國(guó)家、先進(jìn)水平比較還有不少差距。隨著信息技術(shù)、傳感技術(shù)和人工智能的成熟，機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化也迎來了新的機(jī)遇，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到自動(dòng)化給機(jī)械設(shè)計(jì)制造帶來的積極意義，同時(shí)關(guān)注機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)，從智能自主化、可持續(xù)發(fā)展以及加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等方面出發(fā)，使我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平更上一層樓。

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