機械制造及其自動化發展淺析

摘 要：近些年來，隨著科技不斷進步，傳統機械制造已經無法滿足現代制造的需要，特別是隨著工業4.0時代的到來，現代制造對智能化的要求越來越高，利用自動化技術、網絡技術、人工智能技術將傳統機械制造進行升級，達到高效，綠色、省事，省料目的，不斷滿足生產多元化需求。本文結合當前機械制造發展水平，對其未來發展方向進行分析和預測。

關鍵詞：機械設計；自動化；發展方向

1971年日本提出機械一體化概念，描述了利用機械和電氣結合實現自動化制造的愿景；1984年美國機械工程師協會提出現代機械的概念，指出利用計算機信息網絡完成機械、運動等動力學任務；20世紀90年代國際機器與機構理論聯合會把機電一體會視為機械工程和電子控制在產品設計和制造過程中的融合；近些年來在全球范圍內掀起了智能制造的浪潮，將傳統制造與人工智能相結合，使人類進入前所未有的智能化、定制化時代[1]。

在科技是第一生產力時代，要用科技解決機械制造面臨的各種問題，相關研究人員對機械設計及其自動化進行不斷創新，在解決問題的同時，提出了新的技術門類，這些技術相互融合相互滲透，正在努力突破當前技術壁壘，為未來發展尋求方向[2]。需要強調的是，機械制造自動化是多種技術的融合而非簡單組合和拼湊，必須具備智能化特征。本文分析了機械制造自動化的特點，對當前國內發展現狀進行剖析，最后對其未來發展方向做出預測。

1 機械制造自動化技術的特點

機械制造結合制造技術、計算機技術、信息技術、傳感器技術、電子技術、人工智能技術等眾多技術為一體，在準確、可靠、高質的基礎上實現綠色、高效、清潔生產，讓整個生產鏈處于最佳水平，由此可見，機械制造及其自動化技術是一門復雜技術，要實現不同類型產品輸入和輸出，必須具備一些顯著特征。

1.1 機械制造技術的系統性

網絡技術、制造技術、自動化技術、新材料技術等多項技術和多個領域共同發展才能造就機械制造自動化這項系統工程。機械制造不在是簡單的生產和加工，而是集設計，管理，制造，銷售，售后為一體。新技術的加入讓傳統制造變得有活力，并成為高新產業，同時制造技術的發展有大大促進的新技術的更新換代[3]。

1.2 機械制造技術的創新性

創新促進發展，機械制造技術也不例外。總管機械制造的發展過程，每一次技術的進步都是針對當前遇到的問題進行改良和創新。為了滿足當前和未來人類生產和生活多樣化需求，制造必須創新。特別是最近國內提出的“中國制造2025”，在這中背景下制造業要審時度勢，抓住創新的機遇，促進機械制造邁向智能制造[4]。

1.3 機械制造技術的市場性

制造產品最終是要面向市場，提高生產效率也就意味這提高了市場競爭力，在經濟全球化步伐加快的今天，要提高制造業的市場主體地位，不僅要提高生產效率，同時要考慮時間、成本、質量三重標準；同時用市場這個過濾器，淘汰一批技術落后、耗能高的制造技術，從而促進制造技術的更新換代[5]。

2 國內外制造技術的發展現狀

國內制造業由于起步晚，底子薄等原因，與工業發達的歐美和日本國家相比存在很大差距，具體表現為：

第一，制造業體系制度不成熟。美國等老牌資本主義國家工業化進程超過100年，制造制度相當完善，已經形成了一套系統化理論并代代相傳；而我國制造企業有些處于起步摸索階段，有些完全盲目照搬西方制度，只有少數企業運用現代化制度進行管理和生產。

第二，制造工藝水平不高。目前國內制造企業雖然在制造工藝上有所改進，但是相對于西方國家有一定差距。西方國家已經廣泛采用的高精度加工技術、電磁加工技術、新型焊接技術、納米技術等諸多技術，在國內的普及率并不高，國內的制造大部分仍然使用傳統工藝。

第三，自動化程度低。隨著計算機技術的發展，國外早就利用數控機床和先進制造系統進行加工，甚至實現制造的智能化、柔性化和人性化，進一步刺激了制造技術的發展；但是國內制造技術大多處于半自動化，剛醒自動化階段。

第四，企業管理水平低。信息時代，科技分發展不僅可以運用到生產制造領域，也可以運用到管理方面，國外利用計算機技術和信息技術，實現高效生產、準時生產、精確生產；而國內利用信息技術進行管理才剛剛起步[6]。

3 機械制造自動化未來發展方向

3.1 智能化

“工業制造4.0”，“中國制造2015”等口號提出預示著制造的最終歸宿是智能制造，也就是說智能化是機械制造發展方向，其實，智能化對制造提出的要求很高，到目前為止即使是工業發達的國家業也不能說已經實現了智能化，首先，智能是根據人的需要而言，是相對的，其次，智能化要求制造過程是主動的，讓機器自己根據認知能力對生產做出判斷和選擇，這就要求機器本身要具備較高的學習能力，在某種意義上機器就等于人，目前的技術水平是有難度的。無論技術上實現智能化是否有難度，至少對機械制造自動化的發展指明了道路。其實，機械智能已經取得了很多重要進展，也得到各國的重視，在未來勢必會推動制造業的大發展。

3.2 機電一體化

機械如果離開電氣或者電子就變成簡單的人力工具，其功能勢必會大打折扣；而電氣離開機械就無法進行能量的轉移或者變化，其威力也會被隱藏，因此隨著機械、電子、電氣的發展，如今的機械制造是機電一體化技術，是機和電結合的一門技術，對傳統機械設備更新換代走機電一體化道路是未來機械工業發展必經之路。

3.3 虛擬化

機械制造的虛擬化主要是利用現代計算機仿真功能對產品設計、制造、功能進行虛擬化演示，克服產品在不具備條件下無法進行真實性能測試缺陷。未來的虛擬化要實現設計就是產品功能，設計過程中能實現的功能無需等到產品制造之后進行測試即可投入生產，這樣不但可以節約產品投入市場的時間，同時可以降低產品性能測試帶來的不確定風險。

3.4 網絡化

網絡化在制造過程最經典例子是遠程監控，例如在工廠內部安裝SCADA系統對制造過程的設備狀態、設備運行參數等進行監控，監控室根據監控的信息對生產過程進行指導，從而將人類從繁重的工作解放出來，同時利用計算機對設備的監控還可以對設備是否發生故障進行預測，提前進行修復，不但提高生產效率，而且能夠讓機械制造更加準確和精細。

3.5 微型化

傳統的機械設備體積比較大，不但占用大量空間，而且給安裝帶來不便，因此未來機械制造會朝著體積微型化，制造精度化方向發展。體積小、能耗低、方便生產的設備會給用戶帶來很高的體驗感，同時體積小帶來的成本下降會有利于機械設備的推廣和應用，特別是對于高精尖的產品，如果使用體積龐大笨重的設備進行生產勢必會限制機械制造自動化技術的發展[7]。

3.6 綠色化

制造過程中會消耗能量，特別是工業制造過程中大量能量消耗對周圍環境帶來影響。發展的目的不是破壞環境，對于機械制造行業要做到對周圍環境的影響降到最低，要做到綠色生產，首先，從設計方面使用新型材料或者科學設計嚴格控制能耗比；其次，采用綠色環保技術，淘汰落后高耗能技術。對于環保日益重視的今天，機械制造自動化技術實施綠色化發展體現了時代的需要和人與自然和諧相處的內涵，是未來可持續發展的方向之一。

4 結語

機械制造自動化技術不斷創新是制造行業發展的趨勢，也是未來智能制造的關鍵所在。針對目前制造技術存在的不足，我們要找到差距，利用發展的思維進行技術創新，使制造技術朝著智能化、微型化、網絡化、綠色化、機電一體化和虛擬化的方向發展。只有這樣才能縮小與發達國家差距，在競爭中處于有利地位，才能促進制造自動化技術的不斷更新和發展。

參考文獻：

[1]曾繁路.機械制造自動化技術發展歷程特點及發展趨勢[J].山海經：故事，2017（4）.

[2]馮霞.機械制造自動化技術發展趨勢探究[J].科技資訊，2017，15（30）.

[3]劉睿，金英俊，王志遠.淺析機械制造自動化技術發展趨勢[J].南方農機，2017，48（3）：113114.

[4]劉明偉.機械制造自動化技術發展趨勢研究[J].科技展望，2016，26（23）.

[5]楊瑞明.機械制造自動化技術發展現狀及未來發展趨勢研究[J].城市建設理論研究：電子版，2015（9）.

[6]梁喜佳，張洪偉.淺析機械設計制造及其自動化的特點與優勢及發展趨勢[J].山東工業技術，2016（24）：126.

[7]孫嬪.機械制造自動化技術特點與發展[J].黑龍江科技信息，2015，42（33）：26.

作者簡介：栗鵬飛（1987），男，河南漯河人，碩士，助教，主要研究方向：機械系統優化與仿真。