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

閆武旭

摘 要：任何一門學(xué)科都是由基礎(chǔ)理論，技術(shù)和工程系統(tǒng)組成的完善體系。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化亦是如此。科技在發(fā)展，時(shí)代在進(jìn)步，對(duì)于有著“世界工廠”的中國(guó)而言，既是一種機(jī)遇，也是一種挑戰(zhàn)。中國(guó)的機(jī)械制造設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化在技術(shù)和工程系統(tǒng)方面已經(jīng)有了很大的發(fā)展，尤其是經(jīng)濟(jì)型實(shí)用型數(shù)控裝置，是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品，不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口，這在一定層次上說明我國(guó)的機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品還是有巨大的上升空間的，但是在基礎(chǔ)理論方面中國(guó)還處于發(fā)展階段。所以作者認(rèn)為中國(guó)未來的機(jī)械制造設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化應(yīng)該是朝著安全穩(wěn)定化、網(wǎng)絡(luò)信息智能化、機(jī)電一體化、微型模塊化和綠色人文化的發(fā)展方向進(jìn)行的。

關(guān)鍵詞：機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展；機(jī)械自動(dòng)化的進(jìn)步；發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)如今的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化主要還是圍繞著機(jī)械自動(dòng)化來展開發(fā)展的。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)就是在機(jī)械制造生產(chǎn)過程中有效運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，利用電子集成技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)一體化的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工對(duì)象的連續(xù)性生產(chǎn)，以完成有效的自動(dòng)生產(chǎn)過程，從而快速完成大批量離散工件的生產(chǎn)過程及物資轉(zhuǎn)換速度。而機(jī)械自動(dòng)化的未來其實(shí)就是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的未來，由機(jī)械行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和對(duì)整個(gè)社會(huì)進(jìn)步的需求中我們可以看出未來的機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)該是向安全穩(wěn)定化、網(wǎng)絡(luò)信息智能化、機(jī)電一體化、微型模塊化和綠色人文化的發(fā)展方向進(jìn)行的。

安全是人類本能的欲望，在機(jī)械制行業(yè)無論你走進(jìn)哪個(gè)廠子或是走進(jìn)哪個(gè)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(jī)械或者是機(jī)器的產(chǎn)生就是為解放人而產(chǎn)生，如果生產(chǎn)或者是設(shè)計(jì)出危害人、對(duì)人有損害的機(jī)械機(jī)器，那么不就有悖我們生產(chǎn)機(jī)器、機(jī)械的初衷嗎！中國(guó)的制造技術(shù)在平穩(wěn)快速的發(fā)展，這對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)就會(huì)有更高的要求，那就是我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)械機(jī)器就應(yīng)該也要平穩(wěn)快速的發(fā)展，這就要求在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮得更加全面、具體。因此，安全穩(wěn)定化的機(jī)械機(jī)器設(shè)備是未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)的重要發(fā)展趨勢(shì)。

人類已經(jīng)經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，工業(yè)1.0是人類進(jìn)入了蒸汽時(shí)代；工業(yè)2.0是人類進(jìn)入了電氣化時(shí)代；工業(yè)3.0是人類進(jìn)入了信息化時(shí)代。而信息化時(shí)代的到來把機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化推向了一個(gè)更高、更新的平臺(tái)。時(shí)代在呼換我們必須跟上它的步伐。我們也應(yīng)該緊隨時(shí)代的腳步，利用好這次工業(yè)革命帶給我們的“產(chǎn)品”，把機(jī)械行業(yè)帶上更高的平臺(tái)。如今網(wǎng)絡(luò)信息化的普及使人們充分地享受了高技術(shù)、快信息傳遞帶來的便利。網(wǎng)絡(luò)信息智能化是由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對(duì)某一方面等應(yīng)用的智能集合，智能化的東西就是網(wǎng)絡(luò)信息的衍生品，這種網(wǎng)絡(luò)信息智能化使我們足不出戶便可知道世間發(fā)生的種種事情，使我們的生活變得簡(jiǎn)單化，多彩化。我們可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制家里的智能設(shè)備，而這種遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的產(chǎn)品。智能化設(shè)備是21世紀(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)一個(gè)重要的發(fā)展方向，它是模擬人類的思維對(duì)所處環(huán)境進(jìn)行判斷推理的一種技術(shù)。這也是把人類發(fā)明機(jī)械機(jī)器的用意發(fā)揮淋漓盡致的表現(xiàn)。因此，未來的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化還會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)信息智能化發(fā)展。

機(jī)電一體化是以機(jī)械學(xué)和電子學(xué)為基礎(chǔ)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的拓展和延伸。時(shí)代的進(jìn)步告訴我們傳統(tǒng)老套的機(jī)械機(jī)器注定會(huì)被淘汰，而機(jī)電一體化才是工業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。生活中我們離不開機(jī)電一體化產(chǎn)品，我們的吃穿住行都和這一產(chǎn)品有著息息相關(guān)的聯(lián)系。目前機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域：（1）數(shù)控機(jī)床的研究與設(shè)計(jì)，主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上。（2）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS），CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合，而是全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)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(shí)現(xiàn)從經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好地優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大地發(fā)揮。

模塊微型化對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化行業(yè)是一個(gè)巨大的沖擊。隨著人們生活水平不斷的提高，也使得人們對(duì)機(jī)器的要求越來越高。但是要想使我們生產(chǎn)的機(jī)器能達(dá)到良好的運(yùn)營(yíng)和有一個(gè)穩(wěn)定的輸出，我們就必須對(duì)機(jī)器進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)和模塊化管理。因?yàn)檫@樣不僅可以節(jié)約成本，而且還可使得資源的利用率達(dá)到最大化，這也是可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。模塊化管理保證了機(jī)械的管理、維修、維護(hù)和它的可操縱性變得更強(qiáng)。微型化是機(jī)械自動(dòng)化向微觀領(lǐng)域的發(fā)展，目前開發(fā)并進(jìn)入實(shí)用階段的微型化產(chǎn)品可用來測(cè)量各種物理量、化學(xué)量和生物量。如位移、速度、加速度、壓力、應(yīng)變力、應(yīng)力、濃度等。微型化機(jī)械在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)都是一個(gè)挑戰(zhàn)，它會(huì)運(yùn)用到更高的技術(shù)領(lǐng)域，如航空航天、導(dǎo)彈、原子彈、核武器等更高端的領(lǐng)域。在生物醫(yī)學(xué)、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國(guó)防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。它具有體積小，重量輕，適應(yīng)性強(qiáng)，操作更方便的特點(diǎn)。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。然而想要達(dá)到更高端的領(lǐng)域都需要對(duì)機(jī)械機(jī)器進(jìn)行模塊微型化的處理。所以說模塊微型化是未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的必然發(fā)展趨勢(shì)。

隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，生活物質(zhì)水品的提高，綠色環(huán)保理念的深入人心，使我們對(duì)機(jī)械機(jī)器的要求也提出了環(huán)保可持續(xù)的理念，這就要求我們?cè)跈C(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候要充分考慮到這一機(jī)器對(duì)環(huán)境的影響因素。應(yīng)該遵循低碳、環(huán)保、無污染、節(jié)約能源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略部署，還應(yīng)該保證資源利用合理和生產(chǎn)利益的最大化。我們的環(huán)境已經(jīng)受到了嚴(yán)重的污染，氣候問題也成了整個(gè)國(guó)際世界的問題，所以我們未來設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品必是環(huán)保、可持續(xù)的。機(jī)械是一種人為的實(shí)物構(gòu)建的組合，機(jī)械的各部分之間有著確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。而能成為機(jī)器的必要條件之一就是它能夠代替人類的勞動(dòng)已完成有用的機(jī)械功或者是轉(zhuǎn)換機(jī)械能，由此可見，機(jī)器的產(chǎn)生都是為了人而產(chǎn)生的。人機(jī)關(guān)系有著不可的替代的關(guān)系，人造出了可以替代和解放自己勞動(dòng)力的工具，人類才能創(chuàng)造更多的對(duì)于這個(gè)世界有價(jià)值和有貢獻(xiàn)的意義的東西，人類才能向新的文明邁進(jìn)。所以綠色人文化是推進(jìn)人類文明的風(fēng)帆也是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，未來的機(jī)械設(shè)計(jì)制造設(shè)計(jì)行業(yè)也會(huì)朝綠色人文方向發(fā)展的。

無論未來的機(jī)械設(shè)計(jì)或者機(jī)械制造亦或是機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)，其實(shí)都是機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，由于機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作的自動(dòng)化，所以未來的機(jī)械機(jī)器定會(huì)是高效率、高品質(zhì)、高節(jié)能、高安全可靠性的無污染產(chǎn)品。未來的機(jī)械制造設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化的發(fā)展方向應(yīng)該朝著安全穩(wěn)定化、網(wǎng)絡(luò)信息智能化、機(jī)電一體化、微型模塊化和綠色人文化的發(fā)展方向進(jìn)行。機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展將在未來有很高的功能水平和附加值。目前我國(guó)面臨的問題是許多高技術(shù)的機(jī)械產(chǎn)品不能夠國(guó)有化還是依靠進(jìn)口，這就要求我們未來的機(jī)械設(shè)計(jì)人要有自主創(chuàng)造的意識(shí)和不斷創(chuàng)新理念，學(xué)習(xí)別人的精髓技術(shù)，取其精華去其糟粕，做機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)的創(chuàng)造者，讓我們祖國(guó)走在世界機(jī)械行業(yè)的前列。

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