機械設計及其自動化發展方向解析

劉勝男

中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所（北京 100095）

機械設計及其自動化發展方向解析

劉勝男

中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所（北京 100095）

目前我國機械設計存在的主要問題有：生產效率低、對設計進度無法更好的控制、設計的產品質量低、設計手段和手法落后等等，要解決這些問題，就要大力發展機械設計自動化，并要遵循客觀規律，研究出期發展的方向。本文探討了機械設計及其自動化發展方向，具有一定的參考價值。

機械設計 自動化 發展方向

我國現代機械設計業的發展歷史較短，因此同發達國家相比有一定的差距，目前我國機械設計存在的主要問題有：生產效率低、對設計進度無法更好的控制、設計的產品質量低、設計手段和手法落后等等，要解決這些問題，就要大力發展機械設計自動化，并要遵循客觀規律，研究出期發展的方向。

1 自動化的發展方向

機械技術的自動化發展是一大必然趨勢，科技發展特別是計算機信息技術的發展推動了自動化的普及，自動化的發展表現在制造技術中的系統技術、集成技術、人機一體化制造等各個環節中，符合現代機械發展要求的人性化、科技化、有序化以及運行功能一體化的要求。

自動化的運用在機械設計中產生的優勢主要有以下幾點：

（1）機械自動化產品在生產的過程中基本都是可以實現信息、控制的自動化，降低了人工操作中出現的失誤幾率，給生產的效率和產品的質量提供了可靠保證，大大促進了機械行業的快速發展。

（2）機械設計的自動化能夠使產品由單一性功能水平向集合多種功能的高水平轉變，既有利于節約生產的成本又提高了產品的運用靈活性，拓寬了機械產品的應用領域。

（3）傳統的機械設計過程往往是根據任務和目標，做出不同的方案，然后反復試驗，這樣不僅耗時耗力，還易造成資源的浪費。隨著機械產品的自動化水平不斷提高，自動化操作可以降低人力、物力等資源在機械制造中的投入，有利于節約有限的資源，有助于革新我國機械制造業的發展模式。

（4）由于機械設計自動化所涉及的技術范圍十分廣泛，提高機械設計中的自動化水平，勢必會促進相關產業的共同發展，還會有利于原有的產業結構進行優化調整。例如機械設計技術向來和計算機技術相輔相成，計算機技術的發展為機械設計制造的發展提供物質基礎，機械設計技術的提高也會促進整個計算機行業在工業技術性方面的發展。

2 模塊化的發展方向

模塊化這項工程是非常艱巨和關鍵的。因為機械自動化產品的生產企業與類別都是非常多的，研發具備環境接口、動力接口、電氣接口、機械接口的機械自動化產品單元是非常關鍵和復雜的事情。比如，研發和制造具備測距、識別、圖形處理、視覺等作用的控制單元，集電動機、智能減速、減速為一個整體的動力單元，以及一系列可以實現典型操作的機械設備。如此，新產品的研發能夠通過各種標準單元來實施，與此同時，能夠使得生產的規模擴大。很明顯，產品的系列化和標準化能夠產生巨大的優勢，我們能夠肯定的是，模塊化能夠有效地推動機械自動化企業的迅速發展。

3 網絡化的發展方向

在上個世紀的九十年代，網絡技術得以進步和發展。網絡技術的迅速發展不但影響著人們的日常生活，而且還影響著教育、軍事、政治、科學技術，以及工業生產。世界的生產和經濟發展在網絡的影響下連為一體，企業之間的競爭演變為世界性的競爭。倘若研發和制造出機械自動化的新型產品，凡是質量穩定和可靠，那么就能夠迅速地走向世界。在網絡化的影響下，以網絡作為依托的一系列遠程監測與控制技術得以發展，而機械自動化產品就是遠程終端設施。局域網技術與場地總線技術促進了網絡的應用與普及，使用戶可以體會到新技術的便捷和愉悅感。因此機械自動化產品的網絡化發展是一種趨勢。

4 綠色化的發展方向

在國民經濟不斷發展的影響下，環境的破壞和污染日益嚴重，資源越來越少，人們開始提倡保護環境與資源，提倡環保和綠色，綠色產品得以出現，這也是社會經濟發展的一種趨勢，表明了人們是非常注重環保的。綠色產品的視角是人類的健康與環境的保護，提倡環保和綠色的觀念，目的是為了減少環境破壞與污染，更加有效地應用資源。機械自動化產品的綠色化方向發展，跟社會經濟發展的要求是相符合的，對保護環境是有益的，報廢的產品能夠加以回收和應用，減少了資源的浪費，這是一種可持續發展的思想。

5 虛擬化的發展方向

以往，全球的機械制造企業在設計產品的過程中，首先需要設計圖紙，再結合圖紙試驗成品，只有如此，才能夠有效地設計產品。這種方式的不足是會浪費不少時間，與此同時，在試驗成品的過程中，會消耗一些財力、物力和人力，特別是消耗大量的財力。在如今科技不斷進步的影響下，網絡通訊與計算機技術日益發展，通過發達的電子計算機設施，人們就可以對一些工作進行模擬操作，通過網絡，可以及時地傳輸數據，進而使得在不同地方的人們可以順利地實施合作，交流和溝通。為此，虛擬化是機械自動化技術的必然發展方向。

6 數字化的發展方向

機械制造技術發展的中心就是數字化。數字化是管理科學跟網絡技術、計算機技術、制造技術相互融合和共同發展的結果。針對制造企業來講，一系列的信息，包括技能、知識、數據和圖形等都是數字的形式，在企業內借助網絡進行傳遞，通過數字化技術對信息資料進行收集，在多媒體、數據庫和虛擬現實的等一系列數字化技術的幫助下，分析、重組和規劃信息，以仿真產品的功能與產品的設計、仿真生產組織過程與加工過程，或者是制造原型，進而迅速地重組生產過程和響應市場，以實現客戶的需要。針對世界上的制造企業來講，用戶通過網絡對信息進行發布，企業借助網絡，并且結合自身的需要，通過電子商務，互補優勢，形成聯盟，在第一時間研制出機械產品，數字化是機械制造的一個必然發展趨勢。

7 微型化的發展方向

在上個世紀的八十年代末，微型化興起，機械自動化向微觀發展的一種必然趨勢就是微型化。微型化又被叫做微機械自動化系統或者是微電子機械，指的是機械自動化產品的尺寸在1 cm以下，且日益發展為微米和納米。微機械技術是微機械自動化發展的關鍵，通過精細加工技術，也就是超精密技術（蝕刻技術與光刻技術）來加工微機械自動化的產品。

8 智能化的發展方向

在新的世紀，機械自動化的一個必然發展方向就是智能化。智能化指的是描述機器行為，在控制理論的前提條件下，吸收混沌動力學、生理學、心理學、模糊數學、計算機科學、運籌學、人工智能等的新方法、新思想，對人類的智能進行模擬，讓機械具備獨立決策、邏輯推理、思維判斷的能力，以實現更加理想的控制目的。顯然，讓機械自動化產品具備人類的一部分職能或者是低級的智能，這是非常有必要的，也是可以實現的。

總而言之，在機械設計當中應用一系列的技術，促使著機械設計制作及其自動化向多元化的方向發展。設計人員需要明確機械設計制造及其自動化的發展方向，不斷地引進新的技術，并且要充當新技術產業化的創造者，以促進機械技術的發展。

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[3]孫多志,吳劍波.機電一體化技術和應用研究及其發展趨勢[J].民營科技.2010,（03）.

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