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

劉閩

摘 要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，逐步推動(dòng)了機(jī)械行業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展，為社會(huì)生產(chǎn)與發(fā)展提供了更加科學(xué)、優(yōu)質(zhì)的機(jī)械產(chǎn)品，有效的提升了社會(huì)生產(chǎn)水平，促進(jìn)了整體行業(yè)的蓬勃發(fā)展。現(xiàn)階段的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分顯著，但隨著社會(huì)需求的轉(zhuǎn)變，在科學(xué)技術(shù)日新月異的互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化必然會(huì)朝著符合時(shí)代發(fā)展的方向進(jìn)行發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；制造；自動(dòng)化；發(fā)展

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造對(duì)社會(huì)生產(chǎn)的推動(dòng)力是不可估量的，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，不同領(lǐng)域內(nèi)的理論和實(shí)踐形成了融合和交叉，逐步推動(dòng)了機(jī)械行業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展，為社會(huì)生產(chǎn)與發(fā)展提供了更加科學(xué)、優(yōu)質(zhì)的機(jī)械產(chǎn)品，有效的提升了社會(huì)生產(chǎn)水平，促進(jìn)了整體行業(yè)的蓬勃發(fā)展。本文主要論述了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及自動(dòng)化的應(yīng)用特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，并基于互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代背景，展望了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 有效提升了社會(huì)生產(chǎn)能力

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的本質(zhì)是為了替代人工勞動(dòng)，提升生產(chǎn)效率。隨著機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的自動(dòng)化發(fā)展的日益成熟，現(xiàn)階段，大多數(shù)機(jī)械設(shè)備都具備有極高的自動(dòng)化控制功能，其控制和檢測(cè)的靈敏度、 精度以及范圍都有很大程度的提高，通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)可精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作，使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和較高的產(chǎn)品合格率。目前，我國(guó)的各行各業(yè)的生產(chǎn)領(lǐng)域都已基本實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化的機(jī)械生產(chǎn)，大多數(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，自動(dòng)化設(shè)計(jì)大大的提升了機(jī)械使用效率，進(jìn)一步提升了生產(chǎn)效率，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。

1.2 全方位提升了機(jī)械性能

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)主要針對(duì)于機(jī)械性能的實(shí)現(xiàn)以及操作的便捷性，以達(dá)到代替人工進(jìn)行生產(chǎn)繼而提高生產(chǎn)力的最終目的。而機(jī)械的自動(dòng)化設(shè)計(jì)則更加體現(xiàn)了以機(jī)械自身為主體的設(shè)計(jì)思想，現(xiàn)階段的自動(dòng)化機(jī)械大多具有自動(dòng)診斷、監(jiān)視、報(bào)警以及保護(hù)功能。在機(jī)械的運(yùn)行過(guò)程中，即使是一些及其細(xì)小的故障，例如電路故障中的過(guò)載、過(guò)流等人工無(wú)法察覺(jué)的問(wèn)題，機(jī)械本身存在一種自我保護(hù)機(jī)制以及調(diào)控能力，以確保機(jī)械使用過(guò)程中的安全和可靠。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的自動(dòng)化全方位提升了機(jī)械的性能，在機(jī)械內(nèi)部采用了大量的電子元件，利用現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)以及信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)電子元件的使用代替了機(jī)械內(nèi)部構(gòu)件和磨損部件，大大的提升了機(jī)械的靈敏性，繼而有助于提升機(jī)械的使用精細(xì)度，同時(shí)還降低了機(jī)械的使用磨損，提升了機(jī)械的使用壽命。

1.3 適應(yīng)性更高

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造功能具有很高的相對(duì)性，而自動(dòng)化機(jī)械則具有更高的適應(yīng)性。自動(dòng)化機(jī)械的自動(dòng)化大多數(shù)依靠控制程序來(lái)執(zhí)行控制命令，而這些控制命令并不會(huì)因?yàn)闄C(jī)械鎖生產(chǎn)的產(chǎn)品的不同而產(chǎn)生本質(zhì)上的變化。也就是說(shuō)，機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備在安裝調(diào)試的過(guò)程中，可以改變不同的控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的不同功能的設(shè)置，以適應(yīng)以適應(yīng)不同用戶對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過(guò)多種手段輸入到機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中，而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件和零件，由此可見機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的高度適應(yīng)性。機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品跳出了機(jī)電產(chǎn)品單技術(shù)、單功能的限制， 具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能， 使產(chǎn)品的功能水平和自動(dòng)化程度大大提高。機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的高度適應(yīng)性也相對(duì)降低了對(duì)機(jī)械的維護(hù)和維修操作，其自身所自帶的自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警，能夠幫助維修人員迅速找到故障，以最快的時(shí)間進(jìn)行調(diào)試和解決，繼而降低了生產(chǎn)過(guò)程中由機(jī)械故障帶來(lái)的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，有效的提升了機(jī)械在生產(chǎn)過(guò)程中的可靠性。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)裝備的主要來(lái)源， 是制造產(chǎn)業(yè)的重要組成部分， 對(duì)我國(guó)工業(yè)體系和不斷完善有著極其重要的意義，因此有必要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化進(jìn)行系統(tǒng)研究，以推動(dòng)其不斷發(fā)展和創(chuàng)新。在互聯(lián)網(wǎng)+的時(shí)代背景下，信息技術(shù)與制造業(yè)的高度交叉和融合的條件下，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造與自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)可能側(cè)重于以下幾點(diǎn)：

2.1 微型化

在高度集成的電子元件技術(shù)支持下，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造與自動(dòng)化朝向微型化發(fā)展的趨勢(shì)十分明顯。對(duì)于生產(chǎn)行業(yè)而言，生產(chǎn)設(shè)備往往占據(jù)了大部分的生產(chǎn)空間，運(yùn)行機(jī)械設(shè)備所需要的能源也是巨大的。在21世紀(jì)，微型機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品越來(lái)越受到社會(huì)的關(guān)注，巨型的機(jī)械設(shè)計(jì)主要是為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械的相關(guān)功能，但在機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品中，自動(dòng)控制系統(tǒng)的某些功能與設(shè)計(jì)之間存在一些重復(fù)，而微型化自動(dòng)化機(jī)械產(chǎn)品則是盡可能的降低自動(dòng)化控制與機(jī)械設(shè)計(jì)之間的沖突，對(duì)機(jī)械的空間進(jìn)行高度的集成設(shè)計(jì)，使得機(jī)械在不影響其自動(dòng)化性能的基礎(chǔ)上體積更小、靈動(dòng)性更高，所消耗的能量也會(huì)減少，不僅提升了機(jī)械的精密度，還能夠降低了對(duì)資源的浪費(fèi)。這類微型化的自動(dòng)化機(jī)械產(chǎn)品將會(huì)被設(shè)計(jì)為處理更加精密的生產(chǎn)活動(dòng)，例如醫(yī)療生產(chǎn)、軍事設(shè)備等。

2.2 虛擬化

對(duì)于機(jī)械的設(shè)計(jì)而言，往往需要一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)程，必須通過(guò)設(shè)計(jì)、篩選、整合、試驗(yàn)等多道工序，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還不利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)資金的優(yōu)化合理配置，阻礙了企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。基于現(xiàn)代信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及數(shù)字技術(shù)，通過(guò)電腦PC端的電子圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，通過(guò)建立相關(guān)的機(jī)械制造模擬模型，通過(guò)模擬生產(chǎn)來(lái)檢驗(yàn)機(jī)械設(shè)計(jì)是否合理，是否可行。這種利用計(jì)算機(jī)虛擬化機(jī)械設(shè)計(jì)，來(lái)提升機(jī)械設(shè)計(jì)的精細(xì)度，提升設(shè)計(jì)效率。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的大范圍普及也進(jìn)一步推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)的高速發(fā)展。

2.3 人機(jī)一體智能化

智能化是機(jī)械制造及其自動(dòng)化技術(shù)必然的發(fā)展方向，在現(xiàn)階段，機(jī)械制造的自動(dòng)化已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了智能化功能。例如上文中所論述的機(jī)械自動(dòng)報(bào)警、診斷以及保護(hù)都是智能化機(jī)械的體現(xiàn)。但這種智能化并不能完全的脫離人工控制，現(xiàn)代自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備取代的大部分人力手工勞動(dòng)，但人與機(jī)械仍舊是兩個(gè)不相連的主體，只有當(dāng)人主動(dòng)去檢查機(jī)械繼而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，或者是機(jī)械自身反饋出問(wèn)題，人去維修和保養(yǎng)，相互之間并沒(méi)有絕對(duì)的關(guān)聯(lián)。機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，因此應(yīng)該賦予其智能、情感和人性。而人機(jī)一體智能化的機(jī)械自動(dòng)化則是進(jìn)一步的拉近人與機(jī)械之間的距離，人機(jī)一體智能化的實(shí)現(xiàn)將不僅僅是簡(jiǎn)單的代替人工勞動(dòng)，而是進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)機(jī)械的高級(jí)腦力能力。在人機(jī)一體智能化的機(jī)械自動(dòng)控制體系中，能夠主動(dòng)的分析數(shù)據(jù)、篩選并且分析和歸納數(shù)據(jù)，繼而主動(dòng)的實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。更大程度的有助于企業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)資源的優(yōu)化配置，推動(dòng)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。人機(jī)一體智能化還體現(xiàn)在可以模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品，人機(jī)一體智能化的發(fā)展將有力推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展。

2.4 可持續(xù)化

機(jī)械自動(dòng)化固然全面提升了機(jī)械性能，延長(zhǎng)了生產(chǎn)壽命，從而將會(huì)創(chuàng)造更多的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。然而，機(jī)械自動(dòng)化也需要得到更多的能量和資源去維持，并且許多機(jī)械的自動(dòng)化功能實(shí)現(xiàn)往往導(dǎo)致了一系列的環(huán)境問(wèn)題。在我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的宏觀戰(zhàn)略指導(dǎo)下，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動(dòng)化必然要走可持續(xù)化發(fā)展路線，進(jìn)一步的降低機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，提升機(jī)械自動(dòng)化的資源利用率，以符合現(xiàn)代環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約的可持續(xù)發(fā)展觀念。

3 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械自動(dòng)化迎合了當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展需求，是機(jī)械制造業(yè)向現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)渡的必然趨勢(shì)。因?yàn)楝F(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化在設(shè)計(jì)和制造上具有多功能、 高質(zhì)量、 高可靠性、 低能耗的意義， 所以機(jī)械的設(shè)計(jì)、 制造都是圍繞著機(jī)械自動(dòng)化來(lái)進(jìn)行的。但隨著社會(huì)的發(fā)展，隨著科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動(dòng)化必然將朝著更加智能化、微型化、虛擬化以及可持續(xù)化的方向發(fā)展。

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