機械設計制造及其自動化發展方向分析

摘 要：機械制造行業是我國各大工業企業發展中技術裝備的主要來源渠道，也是工業生產中的重要組成部分，機械設計制造及其自動化對我國工業體制的創新和完善有著非常重要的作用。因此，加快機械設計制造及其自動化的研究，對提高我國的工業水平有著至關重要的作用。

關鍵詞：機械設計；制造；自動化；發展方向；

文章編號：1674-3520（2015）-12-00-01

一、機械設計制造及其自動化簡介

（一）特征。機械自動化的設計制造是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感檢測技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織結構目標，在多功能、高質量、高可靠性和低能耗的意義上實現特定功能價值并使整個系統最優化的系統工程技術。正是由于多種技術的存在，決定了機械設計制造及其自動化技術設備在功能性上可以滿足機器的各種內在要求。不同工業領域中，對于機械設備的使用都存在著技術局限性，這種內在要求決定了產品的性質和功能要根據需要進行設計。

（二）優勢。1、提高了工作效率和工作質量。機械自動化其主要的優勢是在于其具有強大的信息處理能力和自動控制能力，充分體現了自動化的特點，自動化控制系統采取了控制自動化和信息自動化，使得設備按照原先規定好的流程開展運作，精確地保證機械按部就班執行相關程序的操作，這樣不僅替代人工完成相關工作，而且減少了操作中的失誤，變得易于控制。模擬仿真技術，也在不斷改善生產環節，這樣既節省了人力也可以提高工作效率，還提高了工作質量。2、提高了機械的安全性、可靠性。機械自動化產品在生產過程中如果遇到故障，可以實現自動處理事故，并及時采取保護措施，充分實現了自動監視、診斷、處理、保護等過程，盡量免去人為的操作環節，降低了事故的發生概率。例如，機器運轉時出現過流、過載、短路和過壓的電力故障，則可將其轉換至新的工作模式，并及時把電路切斷。因為機械設備的內部有許多電子元件，可以代替一部分可動構件，這樣可以減少事故發生的可能性，無論是對設備還是對人，其生產的安全性和可靠性大大提升。3、使自動化機械操作更簡便。機械自動化產品中的控制系統具備完善強大的功能，通過輸入不同的控制程序，執行自動化生產的過程，按照程式的不同會進行不同模式的生產。因此，如果要改變工作方式，無需改變產品中的部件，只需輸入控制程序即可。通過各種程序的控制，減少了操作的流程，這就是機械自動化產品易操作的優勢，達到優化操作、實現真正意義的自動化。4、節省能源。能源問題是目前全球各界人士十分關注的話題，能夠節省能源、減少消耗的產品則會更受到市場的歡迎。機械自動化產品采用低能耗驅動機構來調節和提高能源的利用效率，起到很好的節能作用。自動化產品的發展趨勢是“微、輕”，因此，在設計和選擇制作材料過程中亦會節省很多材料。目前，不管是哪個單位使用了機械自動化技術及其產品，都會給他們帶來很好的社會、經濟效益。所以，世界上的先進國家都在大力推廣和開發機械自動化技術。

二、機械設計制造及其自動化的發展方向分析

（一）虛擬化。對于產品的設計，現階段主要還是在圖紙上首先設計好產品的特點、功能等，然后參考產品樣品，保證無誤后投入生產運營。一些單位利用先進的計算機設計輔助軟件（CAD）進行產品的設計，并輸入生產要求于控制系統，進行生產操作。這既使人力、物力消耗減少，還降低了出錯率。在科學技術不斷發展之后，對產品的設計，未來可以實現虛擬化，即采用專業設施、專門程序，利用虛擬技術進行設計、驗證等工作，通過驗證有問題的設計，可以進一步改良，無誤的話，則輸入數據進行直接生產。

（二）模塊化。采用模塊化的設計方法，可以有效適應時代發展。由于機械化自動化產品種類繁多，其產品單元接口的設計，必須以各產品接口為依據，滿足設計要求。尤其是新產品的研究，生產規模不斷增加的過程中，還要進行標準化設計產品單元。產品單元主要有環境接口、電氣接口、機械接口、動力接口等，必須將其通用性考慮在內，保證機械產品的系列化發展，新研發的機械設備要具備控制單元（主要進行測距、圖形處理、圖像的識別），動力單元（如智能減速、電動機減速等），保準單元（開展各項典型操作，促進各個單元的順利實施）。模塊化使得產品的個性優勢顯現，推動了技術的創新。

（三）數字化。隨著計算機技術（比如數據庫、多媒體技術、環境虛擬化等）的不斷發展，數字化已然成為機械自動化的關鍵步驟。機械數字化是將信息統計（比如圖形、技能、數據、聲音等多種符號）轉化成數字信息，采用數字化技術，高效分析、處理這些數字信息，而且還建立數字化模型開展對產品的設計、加工、生產等全過程模擬，制造產品的原型出來，防止產品出錯，提高生產效能。制造業借用網絡的信息發布平臺，實現行業聯盟，優勢互補，最終研發機械產品。

（四）綠色化。工業化不斷發展的今天，環境污染問題也越來越多，自然資源日益減少，人們的健康受到威脅。生態環境的保護非常重要，人們提出了綠色、低碳的生活理念，許多的綠色產品層出不窮，這些產品的設計研發立足點是促進資源的合理使用，減少環境污染。在機械制造及其自動化行業中，環保、綠色已經成為鮮明的理念并實際應用。在產品的全生命周期中，都有綠色、環保的理念滲透，比如產品的構思、設計、生產、銷售、使用、維護等，甚至是產品回收、再利用等過程。產品的制造要和環境形成一致性。因此，必須引入無污染管理理念，做好對制造業的廢水、廢棄物、垃圾等的合理防控，盡可能減少環境的污染。綠色化必然成為機械制造及其自動化發展的新趨勢。

通過本文的分析可以看出，機械設計制造及其自動化已經逐步改變了我國原有的機械設計制造工藝，使其變得更為簡便、高效以及環保，這對完善我國的工業體系，提高我國機械設計制造生產能力及生產效率都有著重要的實際意義。為此，在我國社會經濟、科學技術飛速發展的今天，加快機械設計制造及其自動化的研究，是當前工業發展的重要課題。

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