未來機械設計制造及其自動化的發展趨勢

閆武旭

摘 要：任何一門學科都是由基礎理論，技術和工程系統組成的完善體系。機械設計制造及其自動化亦是如此。科技在發展，時代在進步，對于有著“世界工廠”的中國而言，既是一種機遇，也是一種挑戰。中國的機械制造設計及其自動化在技術和工程系統方面已經有了很大的發展，尤其是經濟型實用型數控裝置，是我國特有的經濟實用產品，不但適用國內市場的需要，部分產品還隨主機配套出口，這在一定層次上說明我國的機械自動化產品還是有巨大的上升空間的，但是在基礎理論方面中國還處于發展階段。所以作者認為中國未來的機械制造設計及其自動化應該是朝著安全穩定化、網絡信息智能化、機電一體化、微型模塊化和綠色人文化的發展方向進行的。

關鍵詞：機械自動化發展；機械自動化的進步；發展趨勢

現如今的機械設計制造及其自動化主要還是圍繞著機械自動化來展開發展的。機械自動化技術就是在機械制造生產過程中有效運用自動化技術，利用電子集成技術、計算機技術實現人機一體化的計算機集成制造系統，實現對加工對象的連續性生產，以完成有效的自動生產過程，從而快速完成大批量離散工件的生產過程及物資轉換速度。而機械自動化的未來其實就是機械設計制造及其自動化的未來，由機械行業發展的現狀和對整個社會進步的需求中我們可以看出未來的機械自動化應該是向安全穩定化、網絡信息智能化、機電一體化、微型模塊化和綠色人文化的發展方向進行的。

安全是人類本能的欲望，在機械制行業無論你走進哪個廠子或是走進哪個車間，赫赫的“安全重于泰山”或者是“安全第一”的字眼總是那么醒目。機械或者是機器的產生就是為解放人而產生，如果生產或者是設計出危害人、對人有損害的機械機器，那么不就有悖我們生產機器、機械的初衷嗎！中國的制造技術在平穩快速的發展，這對于機械設計就會有更高的要求，那就是我們設計的機械機器就應該也要平穩快速的發展，這就要求在設計的時候考慮得更加全面、具體。因此，安全穩定化的機械機器設備是未來機械設計制造及其自動化行業的重要發展趨勢。

人類已經經歷了三次工業革命，工業1.0是人類進入了蒸汽時代；工業2.0是人類進入了電氣化時代；工業3.0是人類進入了信息化時代。而信息化時代的到來把機械設計制造及其自動化推向了一個更高、更新的平臺。時代在呼換我們必須跟上它的步伐。我們也應該緊隨時代的腳步，利用好這次工業革命帶給我們的“產品”，把機械行業帶上更高的平臺。如今網絡信息化的普及使人們充分地享受了高技術、快信息傳遞帶來的便利。網絡信息智能化是由現代通信與信息技術、網絡、行業技術、智能控制技術匯集而成的針對某一方面等應用的智能集合，智能化的東西就是網絡信息的衍生品，這種網絡信息智能化使我們足不出戶便可知道世間發生的種種事情，使我們的生活變得簡單化，多彩化。我們可以通過網絡遠程控制家里的智能設備，而這種遠程控制的終端設備本身就是機械設計制造及其自動化的產品。智能化設備是21世紀機械設計制造及自動化專業一個重要的發展方向，它是模擬人類的思維對所處環境進行判斷推理的一種技術。這也是把人類發明機械機器的用意發揮淋漓盡致的表現。因此，未來的機械設計制造及其自動化還會朝著網絡信息智能化發展。

機電一體化是以機械學和電子學為基礎的機械設計制造及自動化的拓展和延伸。時代的進步告訴我們傳統老套的機械機器注定會被淘汰，而機電一體化才是工業發展的大趨勢。生活中我們離不開機電一體化產品，我們的吃穿住行都和這一產品有著息息相關的聯系。目前機電一體化技術的主要應用領域：（1）數控機床的研究與設計，主要表現在結構、功能、操作和控制精度上。（2）計算機集成制造系統（CIMS），CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好地優化，各種生產要素的潛力可以得到更大地發揮。

模塊微型化對整個機械設計制造及自動化行業是一個巨大的沖擊。隨著人們生活水平不斷的提高，也使得人們對機器的要求越來越高。但是要想使我們生產的機器能達到良好的運營和有一個穩定的輸出，我們就必須對機器進行模塊化設計和模塊化管理。因為這樣不僅可以節約成本，而且還可使得資源的利用率達到最大化，這也是可持續發展的戰略要求。模塊化管理保證了機械的管理、維修、維護和它的可操縱性變得更強。微型化是機械自動化向微觀領域的發展，目前開發并進入實用階段的微型化產品可用來測量各種物理量、化學量和生物量。如位移、速度、加速度、壓力、應變力、應力、濃度等。微型化機械在整個機械設計制造行業都是一個挑戰，它會運用到更高的技術領域，如航空航天、導彈、原子彈、核武器等更高端的領域。在生物醫學、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。它具有體積小，重量輕，適應性強，操作更方便的特點。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。然而想要達到更高端的領域都需要對機械機器進行模塊微型化的處理。所以說模塊微型化是未來機械設計制造及自動化的必然發展趨勢。

隨著經濟的增長，生活物質水品的提高，綠色環保理念的深入人心，使我們對機械機器的要求也提出了環保可持續的理念，這就要求我們在機械設計的時候要充分考慮到這一機器對環境的影響因素。應該遵循低碳、環保、無污染、節約能源的可持續發展戰略部署，還應該保證資源利用合理和生產利益的最大化。我們的環境已經受到了嚴重的污染，氣候問題也成了整個國際世界的問題，所以我們未來設計的機械產品必是環保、可持續的。機械是一種人為的實物構建的組合，機械的各部分之間有著確定的相對運動。而能成為機器的必要條件之一就是它能夠代替人類的勞動已完成有用的機械功或者是轉換機械能，由此可見，機器的產生都是為了人而產生的。人機關系有著不可的替代的關系，人造出了可以替代和解放自己勞動力的工具，人類才能創造更多的對于這個世界有價值和有貢獻的意義的東西，人類才能向新的文明邁進。所以綠色人文化是推進人類文明的風帆也是時代發展的必然趨勢，未來的機械設計制造設計行業也會朝綠色人文方向發展的。

無論未來的機械設計或者機械制造亦或是機械自動化行業，其實都是機械自動化行業的發展，由于機械自動化產品實現了工作的自動化，所以未來的機械機器定會是高效率、高品質、高節能、高安全可靠性的無污染產品。未來的機械制造設計及其自動化的發展方向應該朝著安全穩定化、網絡信息智能化、機電一體化、微型模塊化和綠色人文化的發展方向進行。機械自動化的發展將在未來有很高的功能水平和附加值。目前我國面臨的問題是許多高技術的機械產品不能夠國有化還是依靠進口，這就要求我們未來的機械設計人要有自主創造的意識和不斷創新理念，學習別人的精髓技術，取其精華去其糟粕，做機械設計制造及其自動化行業的創造者，讓我們祖國走在世界機械行業的前列。

參考文獻

[1]李運華.機電控制[M].北京航空航天大學出版社，2003.

[2]李文斌，李長河，孫未.先進制造技術[M].華中科技大學出版社，2015.

[3]杜麗.機電一體化技術的發展趨勢[J].機電工程，1997.

[4]李綱.計算機集成制造系統CIMS[J].寧夏大學學報，1995.

[5]王俊普.智能控制[M].合肥：中國科學技術大學出版社，1996.

[6]項占琴.微電子機械的發展現狀及前景[J].機電工程，1997.