探究機械設計制造及其自動化的未來發展

龔振杰

（武昌工學院 湖北 武漢 430065）

機械制造業的進步有利于我國工業體系的完善和國民經濟的快速發展，因而分析和研究機械設計制造及其自動化是非常有意義的。我們只有在研發過程中及時發現問題，分析問題、探究并優化設計方案，才能使機械設計制造及其自動化突破傳統技藝束縛，取得創新型成果，贏得更加廣闊的發展空間。最近幾年，在探究與實踐機械設計制造及其自動化的過程中，我國取得了較大的科研進步，但相較于世界上其他國家依然相形見絀。所以，我們必須堅持中國特色社會主義基本原則，深入探究，使機械設計制造及其自動化符合我國現代化生產發展的要求。

一、機械設計制造及其自動化的本質特征

相較于傳統機械設計，智能化特征及自動化特點是尤為明顯的。雖然機械設計自動化中摻雜著多種技術，但這并不表示這些技術只是在數量上的簡單相加，它是將多種技術進行整合和統一，使各項技術趨于整體化，協調化，進而賦予了機械設計自動化和智能化的優勢。

機械設計制造具有滿足其自身內在需求的特點。每一個產品都有著他們各自的內在要求，也就是設計制造者之所以要開發它的目的，而機械設計制造自動化可以使產品符合其相應的內在要求。經過機械設計制造及其自動化的設計工作，實現產品對于輸入端制造出它所需要的輸出，從而滿足其功能上的要求。機械制造自動化的含義是：符合概念、組成部件囊括機電一體化，還包含機電一體化產品，也是指通過某些手段使產品的設計、技工制造及產品發揮功效幾部分成一整體，而其中它的核心就是為了實現功能的內在要求。

二、機械設計制造及其自動化的未來發展方向

1.虛擬化的未來發展趨勢

在過去，世界各國的機械制造業都有著類似的產品設計流程，即首先應做好最基本的圖紙設計工作，接著根據圖紙要求和細節開始制作并對產品進行試驗，這樣才能完全結束產品的設計工作。顯而易見，這樣的工作流程需要耗費大量的時間，工作效率低下；而且在對產品進行試驗時，往往需要投入大量的人力物力資源，增加了資金投入，提高了經濟成本。隨著我國信息水平和科學技術的發展，網絡技術和電子計算機在各個行業領域中迅速普及，人們可以借助這些工具進行大量的模擬操作程序，通過網絡實現快速及時的數據連接或者傳輸，突破了時間和空間的限制，使分居兩地的兩個人暢通無阻的溝通、探討和合作，使交易交流更加便利快捷。所以，機械自動化技術以虛擬化的特點向前發展是大勢所趨、它勢不可擋。

2.數字化的未來發展趨勢

數字化是各項技術成果（制造技術、信息網絡技術、計算機技術、管理技術）相融合的產物，是先進生產技術進步和發展的根本動力。對于制造者（企業）而言，諸如圖形、數據、技能等信息都在以數字為形式、網絡為載體流動于企業當中，它們借助數字化技術快捷便利的收集信息，在虛擬現實和多媒體等豐富多彩的支持下，分析、重組、排列和規劃各類產品信息，盡可能的仿真產品設計、產品功效、產品加工中制造過程或者實現原型的制造，以更好的姿態和更充分的準備滿足市場需求，提高生產過程中的重組效率，適應客戶多樣化的要求。對全世界的制造生產也而言，網絡是客戶和企業之間的溝通媒介，客戶根據自身需求通過網絡發布各類信息，企業通過網絡看到客戶需求，借助電子商務方式即時溝通，實現雙贏，二者優勢互補，在改變了傳統靜態且多環節交流方式的情況下，形成了動態的聯盟，使雙方快速達成協議，縮短了設計生產的周期，制造出客戶所需要的產品。所以，數字化是機械制造業未來發展必不可免的趨向。

3.綠色化的未來發展趨勢

環保中一個重要的關鍵詞就是“綠色”，人類要想更快更好的發展就必須與自然界和睦相處。人與社會本就屬于自然，是自然中的一部分，部分始終無法脫離整體而獨立，更不能去與整體抗爭或者破壞整體。人類必須在與自然步調相一致的前提上生活生產，制造技術的自動化也不能例外。一切產品都源自最初的構想，制造業的制造就是從設計的初級階段、制造生產的中心環節、銷售產品到產品投入使用、產品維修、回收利用和再制造，其中每一個階段，每一個環節都離不開環保這個主題。一個綠色的產品制造，在某種程度上還是一件件的藝術品，它可以密切融入客戶的生產生活，與他們的生活環境相適應，給人們以精神上的陶冶和享受，在精神與物質文明相互交融之際還充分的體現出了環境文明因素。企業在采納和應用某一項新技術時應堅持可持續發展，讓哲學的思想為行動導航，認識到：可能眼前的效益并非最大化，但與長遠利益相加卻是最大值，將環保意識貫穿于設計開發的始終。總之，制造自動化未來的發展趨勢必然少不了“綠色”這個主題元素。

4.智能化的未來發展趨勢

什么是智能化的制造系統呢？那是一種由智能的設備或者機器和人類專家所共同形成的人機相結合的智能系統，在產品生產和制造的過程中它可以進行如數據分析、決斷、構思和定論等的智能活動。智能制造技術的目標是通過人類與智能機器之間的共同協作共事，逐步延展、擴大甚至部分取代人類專家在從事制造過程中的一些腦力勞動，從而精減制造過程中的人力、物力、財力，使制造過程得以優化。機械智能化技術集現代通信技術、信息技術、計算機網絡技術、行業技術和智能操控技術于一身，它是對機械設計制造及其自動化方面應用的智能結合，伴隨著信息技術發展的不斷深入，它的技術含量越來越高、結構程序也越來越復雜，智能化概念逐漸一步步的邁向人們生活和工作的每個領域、每個細節。比如智能住宅小區、智能醫院和智能建筑的出現，除此之外，還有我們一般所提及的智能化系統、智能化機械管理、操作系統和智能化建筑系統等。綜上所述，智能化是未來制造自動化發展的的重要趨向。

5.模塊化的未來發展趨勢

模塊化是一項任務艱巨但卻十分重要的工程項目。由于機械自動化產品具有繁雜的生產企業和品種類別，而研發工作要求環境、動力、電氣和機械接口的機械化產品單元都需嚴密監控，這些都是非常關鍵且困難的事情。例如，研究開發并制造一個具有測距、辨識、圖像處理、視覺等功用的控制系統，結合電動機、智能減速等形成一個整體的動力單元，另外，還要一系列能夠做到典型操作的機械動力設施。這樣一來，新產品的研發工作就可以在各種單元的標準之下實施并完成，生產的規模也會自然而然的擴大。顯然，產品的系列化和標準化具有很大的積極影響。另外，從機電設備和電氣產品標準的角度看來，模塊化給產業所帶來的技術優勢是極大的，不論是對于一個加工標準化單元結構的企業而言，還是對于生產機械設計制造及其自動化產品的企業來說，模塊化的發展趨勢都有著導向作用，可以為它們指明發展前路。這些都在告訴著我們，模塊化對機械自動化企業的發展有著巨大的優化和促進作用。

6.網絡化的未來發展趨勢

從上世紀90年代開始，網絡技術就得到了迅速的成長和發展。它不僅影響到了人們日常生活中的方方面面，還深入到了教育教學工作中、軍事戰爭中、政治、科技發展和工業生產領域中，相同點是，不同的領域都在網絡技術的滲透過程中取得了或多或少的發展成果。世界范圍內，生產活動和經濟發展都在潛移默化中與網絡技術融為一體，企業之間小競爭也逐漸演變為世界范圍內的國際性競爭。如若一個企業研發并制造出了機械自動化的新型科技產品，它有著穩定而可靠的質量保證，那么我們就可以確定的說：它一定可以迅速紅遍全球，走向世界。在網絡化的作用之下，以網絡為載體的一些遠程監測及控制技術得到了很大程度上的發展和進步，而機械自動化產品便是遠程終端設施。局域網和場地總線技術推動了信息網絡技術實際應用和全球性的普及，給用戶全新的技術體驗和使用過程中的便捷愉悅感。無論如何，機械自動化產品的網絡化發展趨勢是可以確定的。

7.微型化的未來發展趨勢

微型化的興起源自上世紀80年代，機械自動化明顯的有著向微型化發展的趨勢。微型化也可以被理解為為機械自動化系統或者微電子機械，具體說來，它是指尺寸小于1厘米的機械自動化產品，在發展過程中，它在一天天的發展為微米和納米。機械自動化之所以逐漸發展為微型化，是因為微機械自動化產品具備能耗低、體積小、靈活等特點，它不僅在軍事信息方面有著巨大的發展潛力，而且在生物醫療方面有著極大的發展優勢。微機械技術是微機械自動化發展的重中之重，通過精細化的加工技術（也就是超精密技術，即蝕刻技術和光刻技術）來完成微機械自動化產品的加工過程，可以收獲非常好的產品效果。

8.機電一體化的未來發展趨勢

機電一體化指的是機械設備與各類電子科技技術的有機合成物,其中電子科技技術可以是電工電子技術、信息機電一體化技術、接口技術、信號變換技術和微電子技術等，它們結合在一起后再應用到實際生活中的科學化應用系統，毫無疑問，它是對機械自動化發展的延伸和拓展。之所以要深入研究機械電子學，主要是因為我們必須將機械技術、微電子技術和信息技術加以整合并充分利用，使機械運行最流暢，最具優勢。機械一體化將機械技術表現的淋漓盡致，不論是微電子技術還是信息技術都有著它們各自的時代科技魅力，它們在為機械產品的更新換代加速。機械一體化的整個系統中通常包含機械的運行主體、傳感設備、信息加工處理器和相關程序的執行部件。一些較高級的系統中不僅含有這些基本的硬件，還相應的配置了運行軟件。最大程度發揮軟件功用可以完成一些硬件設備所無法完成的任務，強化機械系統柔性。通常我們較多見的機械一體化系統主要包括加工中心、工業機器人和數控機床等，它可以應用在單個的機器、一般生產系統或者技術改造方面，另外用于柔性制造、工廠自動化和辦公家庭自動化等方面都是非常便捷的。

三、結語

總之，機械設計制造及其自動化有著深刻的發展內涵和巨大的發展潛力，在很多方面都有著突出的優勢，如性能較穩定、質量有保障和功能齊全等。機械設計制造及其自動化在科技高速發展的時代里不斷完善傳統機械設計，探索研究出更具優勢的現代型機械設計制造及其自動化技術。同時，在機械設計當中不斷融入新技術因子，推動機械設計制造及其自動化朝著多元的方向發展。設計人員要把握機械設計制造及其自動化在未來的發展方向，在發展過程中不斷探索并引入新的技術，做一名先進的工作者，新技術產業化的創造者，加快推動機械技術的發展進程，為它的發展開辟出更廣闊的發展空間！

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