機械設計制造及其自動化的發(fā)展方向

劉閩

摘 要：隨著信息技術的不斷發(fā)展，逐步推動了機械行業(yè)的自動化發(fā)展，為社會生產(chǎn)與發(fā)展提供了更加科學、優(yōu)質(zhì)的機械產(chǎn)品，有效的提升了社會生產(chǎn)水平，促進了整體行業(yè)的蓬勃發(fā)展。現(xiàn)階段的機械設計制造及其自動化應用優(yōu)勢十分顯著，但隨著社會需求的轉(zhuǎn)變，在科學技術日新月異的互聯(lián)網(wǎng)+時代，機械設計制造及其自動化必然會朝著符合時代發(fā)展的方向進行發(fā)展。

關鍵詞：機械設計；制造；自動化；發(fā)展

機械設計與制造對社會生產(chǎn)的推動力是不可估量的，隨著信息技術的不斷發(fā)展，不同領域內(nèi)的理論和實踐形成了融合和交叉，逐步推動了機械行業(yè)的自動化發(fā)展，為社會生產(chǎn)與發(fā)展提供了更加科學、優(yōu)質(zhì)的機械產(chǎn)品，有效的提升了社會生產(chǎn)水平，促進了整體行業(yè)的蓬勃發(fā)展。本文主要論述了機械設計與制造及自動化的應用特點及優(yōu)勢，并基于互聯(lián)網(wǎng)的時代背景，展望了機械設計與制造及自動化的發(fā)展趨勢。

1 機械設計制造及自動化應用優(yōu)勢

1.1 有效提升了社會生產(chǎn)能力

機械設計與制造的本質(zhì)是為了替代人工勞動，提升生產(chǎn)效率。隨著機械設計與制造的自動化發(fā)展的日益成熟，現(xiàn)階段，大多數(shù)機械設備都具備有極高的自動化控制功能，其控制和檢測的靈敏度、 精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動化控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現(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，我國的各行各業(yè)的生產(chǎn)領域都已基本實現(xiàn)了現(xiàn)代化的機械生產(chǎn)，大多數(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中都實現(xiàn)了自動化，自動化設計大大的提升了機械使用效率，進一步提升了生產(chǎn)效率，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。

1.2 全方位提升了機械性能

傳統(tǒng)的機械設計主要針對于機械性能的實現(xiàn)以及操作的便捷性，以達到代替人工進行生產(chǎn)繼而提高生產(chǎn)力的最終目的。而機械的自動化設計則更加體現(xiàn)了以機械自身為主體的設計思想，現(xiàn)階段的自動化機械大多具有自動診斷、監(jiān)視、報警以及保護功能。在機械的運行過程中，即使是一些及其細小的故障，例如電路故障中的過載、過流等人工無法察覺的問題，機械本身存在一種自我保護機制以及調(diào)控能力，以確保機械使用過程中的安全和可靠。機械設計與制造的自動化全方位提升了機械的性能，在機械內(nèi)部采用了大量的電子元件，利用現(xiàn)代化數(shù)字技術以及信息技術實現(xiàn)了對機械的實時監(jiān)控，同時電子元件的使用代替了機械內(nèi)部構(gòu)件和磨損部件，大大的提升了機械的靈敏性，繼而有助于提升機械的使用精細度，同時還降低了機械的使用磨損，提升了機械的使用壽命。

1.3 適應性更高

傳統(tǒng)的機械設計與制造功能具有很高的相對性，而自動化機械則具有更高的適應性。自動化機械的自動化大多數(shù)依靠控制程序來執(zhí)行控制命令，而這些控制命令并不會因為機械鎖生產(chǎn)的產(chǎn)品的不同而產(chǎn)生本質(zhì)上的變化。也就是說，機械自動化設備在安裝調(diào)試的過程中，可以改變不同的控制程序來實現(xiàn)對自動化設備的不同功能的設置，以適應以適應不同用戶對象的需要以及現(xiàn)場參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機械自動化產(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，由此可見機械自動化產(chǎn)品的高度適應性。機械自動化產(chǎn)品跳出了機電產(chǎn)品單技術、單功能的限制， 具有復合技術和復合功能， 使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。機械自動化產(chǎn)品的高度適應性也相對降低了對機械的維護和維修操作，其自身所自帶的自動檢測和報警，能夠幫助維修人員迅速找到故障，以最快的時間進行調(diào)試和解決，繼而降低了生產(chǎn)過程中由機械故障帶來的生產(chǎn)風險，有效的提升了機械在生產(chǎn)過程中的可靠性。

2 機械設計制造及其自動化的發(fā)展趨勢

機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟各部門技術裝備的主要來源， 是制造產(chǎn)業(yè)的重要組成部分， 對我國工業(yè)體系和不斷完善有著極其重要的意義，因此有必要對機械設計制造及其自動化進行系統(tǒng)研究，以推動其不斷發(fā)展和創(chuàng)新。在互聯(lián)網(wǎng)+的時代背景下，信息技術與制造業(yè)的高度交叉和融合的條件下，機械設計與制造與自動化的未來發(fā)展趨勢可能側(cè)重于以下幾點：

2.1 微型化

在高度集成的電子元件技術支持下，機械設計與制造與自動化朝向微型化發(fā)展的趨勢十分明顯。對于生產(chǎn)行業(yè)而言，生產(chǎn)設備往往占據(jù)了大部分的生產(chǎn)空間，運行機械設備所需要的能源也是巨大的。在21世紀，微型機械自動化產(chǎn)品越來越受到社會的關注，巨型的機械設計主要是為了實現(xiàn)機械的相關功能，但在機械自動化產(chǎn)品中，自動控制系統(tǒng)的某些功能與設計之間存在一些重復，而微型化自動化機械產(chǎn)品則是盡可能的降低自動化控制與機械設計之間的沖突，對機械的空間進行高度的集成設計，使得機械在不影響其自動化性能的基礎上體積更小、靈動性更高，所消耗的能量也會減少，不僅提升了機械的精密度，還能夠降低了對資源的浪費。這類微型化的自動化機械產(chǎn)品將會被設計為處理更加精密的生產(chǎn)活動，例如醫(yī)療生產(chǎn)、軍事設備等。

2.2 虛擬化

對于機械的設計而言，往往需要一個較長時間的過程，必須通過設計、篩選、整合、試驗等多道工序，不僅費時費力，還不利于企業(yè)實現(xiàn)資金的優(yōu)化合理配置，阻礙了企業(yè)的進一步發(fā)展。基于現(xiàn)代信息技術、網(wǎng)絡技術以及數(shù)字技術，通過電腦PC端的電子圖紙設計，通過建立相關的機械制造模擬模型，通過模擬生產(chǎn)來檢驗機械設計是否合理，是否可行。這種利用計算機虛擬化機械設計，來提升機械設計的精細度，提升設計效率。與此同時，網(wǎng)絡的大范圍普及也進一步推動了機械設計與自動化技術的高速發(fā)展。

2.3 人機一體智能化

智能化是機械制造及其自動化技術必然的發(fā)展方向，在現(xiàn)階段，機械制造的自動化已經(jīng)初步實現(xiàn)了智能化功能。例如上文中所論述的機械自動報警、診斷以及保護都是智能化機械的體現(xiàn)。但這種智能化并不能完全的脫離人工控制，現(xiàn)代自動化機械設備取代的大部分人力手工勞動，但人與機械仍舊是兩個不相連的主體，只有當人主動去檢查機械繼而發(fā)現(xiàn)問題，或者是機械自身反饋出問題，人去維修和保養(yǎng)，相互之間并沒有絕對的關聯(lián)。機械自動化產(chǎn)品的最終使用對象是人，因此應該賦予其智能、情感和人性。而人機一體智能化的機械自動化則是進一步的拉近人與機械之間的距離，人機一體智能化的實現(xiàn)將不僅僅是簡單的代替人工勞動，而是進一步的實現(xiàn)機械的高級腦力能力。在人機一體智能化的機械自動控制體系中，能夠主動的分析數(shù)據(jù)、篩選并且分析和歸納數(shù)據(jù)，繼而主動的實現(xiàn)相關功能。更大程度的有助于企業(yè)實現(xiàn)對生產(chǎn)資源的優(yōu)化配置，推動企業(yè)的進一步發(fā)展。人機一體智能化還體現(xiàn)在可以模仿生物機理，研制各種機械自動化產(chǎn)品，人機一體智能化的發(fā)展將有力推動機械設計制造及其自動化的發(fā)展。

2.4 可持續(xù)化

機械自動化固然全面提升了機械性能，延長了生產(chǎn)壽命，從而將會創(chuàng)造更多的社會價值和經(jīng)濟價值。然而，機械自動化也需要得到更多的能量和資源去維持，并且許多機械的自動化功能實現(xiàn)往往導致了一系列的環(huán)境問題。在我國可持續(xù)發(fā)展的宏觀戰(zhàn)略指導下，機械設計與制造及其自動化必然要走可持續(xù)化發(fā)展路線，進一步的降低機械自動化發(fā)展帶來的環(huán)境問題，提升機械自動化的資源利用率，以符合現(xiàn)代環(huán)境保護、資源節(jié)約的可持續(xù)發(fā)展觀念。

3 結(jié)語

機械自動化迎合了當今時代的發(fā)展需求，是機械制造業(yè)向現(xiàn)代化生產(chǎn)過渡的必然趨勢。因為現(xiàn)代機械自動化在設計和制造上具有多功能、 高質(zhì)量、 高可靠性、 低能耗的意義， 所以機械的設計、 制造都是圍繞著機械自動化來進行的。但隨著社會的發(fā)展，隨著科學技術的深入發(fā)展，機械設計與制造及其自動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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