我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化發(fā)展方向初探

姚雪飛

摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，為我國工業(yè)化發(fā)展提供巨大的動(dòng)力，充分發(fā)揮各種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、整合各種優(yōu)質(zhì)資源，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提升，也將勞動(dòng)力從繁重的工作中解放出來。在各行各業(yè)的制造過程中，充分發(fā)揮了科學(xué)控制效果，使得產(chǎn)品制造的質(zhì)量、多樣性、效率得到最大程度保障。基于此，本文將對(duì)我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行研究，希望這種優(yōu)勢(shì)能夠延續(xù)到更多行業(yè)中。

Abstract： The development of mechanical design， manufacturing and automation technology provides tremendous impetus for the development of China's industrialization， gives full play to the advantages of various technologies， integrates various high-quality resources， and continuously improves the quality of products， and also frees the labor force from the heavy work. In the manufacturing process of all walks of life， the scientific control effect is fully exerted， so that the quality， diversity and efficiency of product manufacturing are guaranteed to the greatest extent. Based on this， this paper will study the development direction of China's mechanical design and manufacturing and automation technology， and hope that this advantage can be extended to more industries.

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化；發(fā)展方向；工業(yè)化

Key words： mechanical design，manufacturing and automation；development direction；industrialization

中圖分類號(hào)：F407.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）29-0210-02

0 引言

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化同各種先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用有著密切的關(guān)系，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，自動(dòng)化是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化控制生產(chǎn)制造的主要方式，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中操作失誤頻率過多，自動(dòng)化能夠有效降低失誤次數(shù)、提高生產(chǎn)安全系數(shù)等，使得機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到有效提高。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)通過控制計(jì)算機(jī)程序來達(dá)到改變加工方式、加工不同產(chǎn)品的目的，計(jì)算機(jī)的科學(xué)控制有利于保證機(jī)械始終處于最佳工作負(fù)荷狀態(tài)，確保生產(chǎn)過程的安全性和穩(wěn)定性。

1 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用具有非常重要的促進(jìn)作用，一方面有利于促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，另一方面對(duì)于我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)也有著關(guān)鍵作用。農(nóng)業(yè)人口大國一直是我國的標(biāo)簽，農(nóng)村地域面積廣闊，但農(nóng)業(yè)發(fā)展一直以來依靠人力勞動(dòng)資源，使得勞動(dòng)效率和質(zhì)量比較低。如果能夠?qū)C(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，那么對(duì)于發(fā)展我國智慧化農(nóng)業(yè)而言將是一個(gè)契機(jī)，小型、微型芯片的出現(xiàn)也將為我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化及自動(dòng)化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)完全的智能化和自動(dòng)化提供了更大空間，電子設(shè)備的完善將會(huì)帶動(dòng)我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化裝備能適應(yīng)更多的不利環(huán)境，以往設(shè)計(jì)出來的自動(dòng)收割機(jī)、播種機(jī)對(duì)農(nóng)田農(nóng)地的位置條件有非常嚴(yán)格的要求，如果地理環(huán)境條件比較差，自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備就無法發(fā)揮自身作用，有了計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助，為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來更多的便利性。

2 在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展前景更為廣闊，因?yàn)楸旧頇C(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)就是工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物，以機(jī)電一體化系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)可以用于較為復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境中，對(duì)提高企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量均有十分重要的促進(jìn)作用。機(jī)電一體化在未來發(fā)展過程中，將逐漸向智能化的方向發(fā)展，所謂的智能化就是承載了人類智力因素的加入，可以根據(jù)條件變化、數(shù)據(jù)分析、概率解析等對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行全方位模擬，使其動(dòng)作誤差控制在最小范圍內(nèi)，全面提升機(jī)械控制效果；機(jī)電一體化將朝著體積小、功能多的方向發(fā)展，通過半導(dǎo)體蝕刻技術(shù)制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件，就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電子的融合，使得微機(jī)機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠用于軍事、生物醫(yī)療等更多行業(yè)；光機(jī)電一體化的發(fā)展也成為重要方向之一，利用光學(xué)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使得機(jī)電系統(tǒng)中各種子系統(tǒng)的感知力更加靈敏，如此一來在處理相關(guān)信息時(shí)就會(huì)更加快速、高效，從而實(shí)現(xiàn)提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造質(zhì)量和效率的目標(biāo)；人格化也是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化發(fā)展的重要方向之一，模擬人類的性格、使得自動(dòng)化產(chǎn)品具備更高水平的人格力。

以電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)軟件設(shè)計(jì)為例，電動(dòng)汽車的核心部件是電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其主要任務(wù)是將蓄電池的電能轉(zhuǎn)變成車輪所需的動(dòng)能，或把車輪所產(chǎn)生的動(dòng)能送回蓄電池，完成整個(gè)電氣部分的自動(dòng)化控制任務(wù)。所以電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電子自動(dòng)化控制需要完成的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括油門踏板信號(hào)調(diào)理電路、電池電壓信息號(hào)調(diào)理電路、電機(jī)電流信號(hào)調(diào)理電路、DSP電源電路、DSP通信電路、ROM晶振電路等、驅(qū)動(dòng)隔離電路、故障保護(hù)電路以及位置信息號(hào)采集電路等。至此，電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)自動(dòng)化控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)就已經(jīng)基本完成了，接下來就需要進(jìn)行軟件方面的設(shè)計(jì)，自動(dòng)化控制軟件設(shè)計(jì)示意圖如圖1所示。

在上述自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，主程序主要作用是初始化各個(gè)模塊系統(tǒng)，包括系統(tǒng)參數(shù)的預(yù)設(shè)、中斷邏輯的設(shè)置、轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)等，同時(shí)還要與控制面板連接窗口通信，及時(shí)獲取電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向等關(guān)鍵信息；中斷程序主要是針對(duì)系統(tǒng)服務(wù)中斷故障進(jìn)行科學(xué)自動(dòng)化的分析模塊，收集關(guān)于中斷故障的信息，為排除故障提供可靠的依據(jù)；其他程序主要是自動(dòng)化的換向調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速計(jì)算，電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量對(duì)于電動(dòng)汽車自動(dòng)化控制發(fā)展而言是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，這種電機(jī)在未來將會(huì)成為保護(hù)生態(tài)環(huán)境、節(jié)能減排汽車發(fā)展的重要支撐。

3 在集成虛擬化技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展

機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械電子集成電路中的應(yīng)用發(fā)展主要是促進(jìn)電子設(shè)備產(chǎn)生更有效的控制和管理，即通過機(jī)械設(shè)備，將電力系統(tǒng)中的控制電路、驅(qū)動(dòng)電路以及功率電路等集成在一起，但在此過程中需要注意集成后避免各種電路之間的相互干擾，否則將無法達(dá)到預(yù)期的發(fā)展效果。以插卡技術(shù)為例，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的支撐下，研發(fā)出一種插卡式的集成技術(shù)，將控制電路裝置設(shè)計(jì)在系統(tǒng)的外部，通過插卡的方式完成集成電路的連接，使得各種電路之間不會(huì)產(chǎn)生不良干擾，酒店中插卡開關(guān)就是很好的產(chǎn)品。采用插卡的電路結(jié)構(gòu)，能夠有效避免封裝元件數(shù)量大的問題，有效避免控制電路與模塊一體化相互干擾等問題，是集成虛擬技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的重要方向。

4 虛擬化應(yīng)用發(fā)展

在傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、方案確認(rèn)、CAD繪制最終精確的圖紙，如果將機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，就能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)虛擬化，避免人為設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差、大大縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、有效提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量等。比如在建筑設(shè)計(jì)行業(yè)，將CAD技術(shù)與CAPP等計(jì)算機(jī)技術(shù)在一起，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的智能化和虛擬化，通過高速的自動(dòng)化繪圖模式，在制圖過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤可以及時(shí)提醒設(shè)計(jì)人員，以及時(shí)修正錯(cuò)誤，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的仿真下，減少機(jī)械設(shè)備的實(shí)際操作頻率，使得最終得到的圖紙更加精準(zhǔn)。由于機(jī)械制作過程是一個(gè)非常嚴(yán)格、嚴(yán)肅的過程，所以在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的每個(gè)應(yīng)用環(huán)節(jié)都需要格外謹(jǐn)慎，生產(chǎn)虛擬化就可以很大程度上降低巨額的經(jīng)濟(jì)成本，同時(shí)把握產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸、質(zhì)量等。

5 與大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)合應(yīng)用發(fā)展

在云計(jì)算和計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)與大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的結(jié)合已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，在數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)處理等方面，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)都能夠發(fā)揮很重要的作用，有利于推動(dòng)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在智能傳感器、智能儀表、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用中加入大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以節(jié)省更多數(shù)據(jù)計(jì)算過程，使得以往的數(shù)據(jù)分析更有效率、質(zhì)量，避免在機(jī)械制造過程中產(chǎn)生浪費(fèi)行為。比如交通產(chǎn)業(yè)的設(shè)備自動(dòng)化，在大數(shù)據(jù)背景下發(fā)展智慧交通，即在傳統(tǒng)交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用大數(shù)據(jù)和自動(dòng)化技術(shù)，將傳感器、監(jiān)控視頻以及GPS定位系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合在一起，通過對(duì)交通數(shù)據(jù)信息的全面分析和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前交通數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)傳遞、并對(duì)未來一段時(shí)間內(nèi)的交通狀況進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，為人們的出行提供更多參考依據(jù)。

6 基于互聯(lián)網(wǎng)+的應(yīng)用發(fā)展

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)+已經(jīng)成為各行各業(yè)發(fā)展的主要模式，將機(jī)械設(shè)計(jì)制造機(jī)自動(dòng)化發(fā)展與互聯(lián)網(wǎng)+融合在一起，有利于提升設(shè)備數(shù)據(jù)信息安全、提高數(shù)據(jù)分析的有效性和及時(shí)性。基于互聯(lián)網(wǎng)+的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的動(dòng)態(tài)安全測(cè)評(píng)，為生產(chǎn)計(jì)劃的順利實(shí)施提供最大程度保障，并自動(dòng)制定應(yīng)急處理方案，使得生產(chǎn)過程更加穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)防護(hù)。

7 結(jié)語

綜上所述，筆者分別從在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展、在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展、在集成虛擬化技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展、虛擬化應(yīng)用發(fā)展、與大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)合應(yīng)用發(fā)展以及基于互聯(lián)網(wǎng)+的應(yīng)用發(fā)展六大方面對(duì)我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化發(fā)展方向進(jìn)行研究，希望能夠充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的智能作用，為我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)的發(fā)展起到一定促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬騰飛.我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（07）：67.

[2]陳明.我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向研究[J].當(dāng)代化工研究，2017（05）：155-156.

[3]邢龍.我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向研究[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2016（09）：182-183.

[4]于洪新.我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向分析[J].電子測(cè)試，2016（15）：152-153.