農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)思考

曾耀東

摘 要 隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)的全面應(yīng)用與推廣，我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)得到了良好發(fā)展。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的先進(jìn)程度直接影響到我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，對(duì)提高我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值有著重要的意義和價(jià)值。對(duì)此，分析農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的現(xiàn)狀，探析當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)內(nèi)容，提出促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的策略。

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè);機(jī)械設(shè)計(jì);機(jī)械制造技術(shù)

中圖分類號(hào)：S220.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.05.089

農(nóng)業(yè)是我國(guó)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，能夠切實(shí)提升我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)力，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。而農(nóng)業(yè)機(jī)械制造與設(shè)計(jì)為我國(guó)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、信息化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使現(xiàn)代科技與農(nóng)業(yè)發(fā)展有機(jī)結(jié)合起來，形成相輔相成的整體。當(dāng)前，我國(guó)應(yīng)結(jié)合專業(yè)背景，通過科學(xué)的方法，合理制造和設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械，使農(nóng)業(yè)朝著機(jī)械化方向發(fā)展。

1 我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)

當(dāng)前，我國(guó)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)上還存在諸多不足，自主設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力相對(duì)薄弱。雖然在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，我國(guó)可以引進(jìn)德國(guó)、日本、美國(guó)及英國(guó)等西方國(guó)家的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)，提升我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)能力，但是并不能推進(jìn)我國(guó)機(jī)械產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的周期較長(zhǎng)，機(jī)械制造與機(jī)械設(shè)計(jì)缺乏協(xié)調(diào)性與針對(duì)性，難以保障機(jī)械商品的品質(zhì)和質(zhì)量。在社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中，我國(guó)雖然提高了對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)問題的重視程度，并制定了相應(yīng)的扶持政策，但如何有效地提升機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，增強(qiáng)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的技術(shù)實(shí)力，依舊是影響我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要影響因素。

1.2 機(jī)械制造

機(jī)械制造是機(jī)械設(shè)計(jì)的最終成果，是提升我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展效率的基本抓手，同時(shí)也是我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)命脈。雖然我國(guó)在機(jī)械制造領(lǐng)域上擁有較為突出的成就，能夠有效結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，制造出能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的機(jī)械商品，但在技術(shù)層面上，依舊需要結(jié)合西方國(guó)家的機(jī)械制造技術(shù)。此外，我國(guó)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域缺乏充足的資金支持，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展速度較為緩慢，難以契合實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。在宏觀層面上，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械商品覆蓋范圍廣，但在高精尖商品上，卻依舊處于摸索階段[1-2]。

2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)內(nèi)容

2.1 數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)

相較于我國(guó)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)，數(shù)字化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)能夠有效解決我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造缺乏協(xié)調(diào)性的問題，可以更好地提升我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。在理論研究上，數(shù)字化主要指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的二進(jìn)制技術(shù)向社會(huì)各領(lǐng)域的推進(jìn)過程。而數(shù)字化設(shè)計(jì)是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境或軟硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)商品開發(fā)的一種技術(shù)。簡(jiǎn)而言之，數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)就是在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的支持下，通過數(shù)據(jù)模型，模擬商品的制造、裝配、分析及設(shè)計(jì)等過程，提升機(jī)械商品的設(shè)計(jì)與制造效率，能夠貫穿整個(gè)機(jī)械制造過程，涵蓋成本分析、生產(chǎn)計(jì)劃、物流物料、設(shè)備布置等內(nèi)容，可使農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)更加智能化、信息化及自動(dòng)化。數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)涵蓋了多項(xiàng)機(jī)械制造技術(shù)，主要包括網(wǎng)絡(luò)通信、多媒體、虛擬設(shè)計(jì)、信息管理、系統(tǒng)集成、優(yōu)化設(shè)計(jì)、裝配分析及裝配等技術(shù)，因此數(shù)字化技術(shù)又是較為多元的綜合技術(shù)。在設(shè)計(jì)內(nèi)容上，數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)主要包括知識(shí)設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、輔助設(shè)計(jì)等內(nèi)容。其中，輔助設(shè)計(jì)主要指計(jì)算機(jī)輔助制造、輔助工藝、輔助設(shè)計(jì)，是數(shù)字化設(shè)計(jì)的應(yīng)用核心，是提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)信息化水平的抓手。而知識(shí)設(shè)計(jì)主要指將機(jī)械商品研發(fā)所需要的工具、資源、知識(shí)融入到設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，以此支持農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)，其中的設(shè)計(jì)知識(shí)主要包括設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)守則、設(shè)計(jì)示范、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及設(shè)計(jì)原理等。虛擬設(shè)計(jì)主要指利用仿真、分析、建模及VR等工具和技術(shù)，通過模型建構(gòu)的方式預(yù)測(cè)或模擬商品的加工性、裝配性、功能及性能，能夠切實(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的工藝規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、質(zhì)量檢驗(yàn)及性能分析。

2.2 農(nóng)業(yè)機(jī)械制造技術(shù)

我國(guó)較為先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械制造技術(shù)主要有數(shù)控加工技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)及綠色環(huán)保技術(shù)等。1）數(shù)控加工技術(shù)。機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)要想切實(shí)提升機(jī)械商品的品質(zhì)，提高經(jīng)濟(jì)收益，就需要提高機(jī)械制造技術(shù)的通用性和靈活性，將數(shù)控技術(shù)融入到機(jī)械制造的全過程中，以此解決傳統(tǒng)機(jī)械制造精度和效率低等問題。數(shù)控技術(shù)有工序集中、自動(dòng)化、柔性高、能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，可以廣泛應(yīng)用在新產(chǎn)品研發(fā)、急需件制造與加工過程中。2）自動(dòng)化技術(shù)。自動(dòng)化技術(shù)是與電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)工程、信息論、控制論存在緊密聯(lián)系的綜合性技術(shù)，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展有舉足輕重的作用。自動(dòng)化技術(shù)主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、控制系統(tǒng)、交互界面、信息采集、邏輯控制等工具，能夠與數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)相融合，切實(shí)提升機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量。3）智能化技術(shù)，智能化是對(duì)自動(dòng)化的延伸與發(fā)展，是以人工智能為抓手，提升機(jī)械制造質(zhì)量與效率的關(guān)鍵技術(shù)，其中應(yīng)用較為廣泛的計(jì)算機(jī)技術(shù)主要有GPS技術(shù)與定位傳感技術(shù)，可以切實(shí)地提升銑刨機(jī)的可靠性，解決設(shè)備的控制問題。在現(xiàn)代化發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化技術(shù)正朝著計(jì)算可視化、補(bǔ)償多元化、技術(shù)集成化的方向發(fā)展。4）綠色環(huán)保技術(shù)。農(nóng)業(yè)機(jī)械制造技術(shù)中，綠色環(huán)保技術(shù)響應(yīng)了生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展需求，降低了機(jī)械制造企業(yè)的能耗，提升了資源利用效率，在控制成本的過程中，推動(dòng)了我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的健康發(fā)展。在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域，綠色環(huán)保技術(shù)主要包括節(jié)能技術(shù)、節(jié)料技術(shù)、節(jié)水技術(shù)等[3-4]。

3 推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的策略

結(jié)合我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀可知，我國(guó)在技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域依舊存在著諸多問題和不足。因此，需要從微觀與宏觀兩個(gè)角度出發(fā)，探索能夠推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的策略。

3.1 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)之間的聯(lián)系

1）提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造的集成性。機(jī)械商品的制造離不開機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的支持，只有明確制造與設(shè)計(jì)之間的內(nèi)在聯(lián)系，才能更好地提升機(jī)械設(shè)計(jì)速度，縮短設(shè)計(jì)周期，提升機(jī)械制造的質(zhì)量。即在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)兼顧機(jī)械制造的流程及要求，把握好兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系。譬如在虛擬設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)人員需要利用仿真、分析、建模或VR技術(shù)來預(yù)估或模擬產(chǎn)品的加工性、裝配性、性能、功能及其可能存在的問題，將問題反饋給機(jī)械制造部門，使機(jī)械制造部門根據(jù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)所反饋的問題或建議開展農(nóng)業(yè)機(jī)械制造活動(dòng)。亦或者設(shè)計(jì)人員在利用虛擬技術(shù)明確機(jī)械加工所存在的加工性或裝配性問題的前提下，將相關(guān)參數(shù)反饋給數(shù)控人員，數(shù)控人員可通過編寫程序碼、制定工藝設(shè)計(jì)等方式，解決農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中存在的加工性或裝配性問題。2）創(chuàng)新數(shù)字化設(shè)計(jì)的技術(shù)類型。數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)與數(shù)控技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)都是以計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)為基礎(chǔ)的。在數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用過程中，可通過創(chuàng)新應(yīng)用理念的形式，重構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造之間的關(guān)系，將機(jī)械制造技術(shù)有機(jī)融入到數(shù)字化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，使數(shù)字化設(shè)計(jì)擁有全新的設(shè)計(jì)內(nèi)涵及發(fā)展機(jī)理。譬如將智能化技術(shù)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融入到虛擬設(shè)計(jì)中，可以通過“智能化設(shè)計(jì)”的方式，幫助設(shè)計(jì)者探索出全新的設(shè)計(jì)方案，即將設(shè)計(jì)原理、目標(biāo)及內(nèi)容錄入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，使其生成諸多備選方案，隨后通過“可加工性、可裝配性”檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，篩選出可行的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而在人工調(diào)試與重新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)效性。當(dāng)前，這種創(chuàng)新方式還處于理論探索階段，需要經(jīng)過大量的實(shí)踐探索。

3.2 構(gòu)建機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展格局

1）加強(qiáng)技術(shù)交流與理論研究。伴隨我國(guó)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造模式已經(jīng)難以適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展要求。因此，機(jī)械制造業(yè)應(yīng)具備與時(shí)俱進(jìn)的時(shí)代意識(shí)，加強(qiáng)與國(guó)際交流合作，并結(jié)合國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造現(xiàn)狀，汲取先進(jìn)的技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，提升我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的整體水平。在現(xiàn)代化發(fā)展的過程中，我國(guó)科研人員及學(xué)者應(yīng)立足農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，從需求端確定農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的方向，使機(jī)械設(shè)計(jì)呈現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、現(xiàn)代化的特征，使機(jī)械制造呈現(xiàn)出自動(dòng)化、智能化、環(huán)保化、高效化的發(fā)展特點(diǎn)，在加強(qiáng)多學(xué)科的“技術(shù)與理論”交融性上，解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)存在的不確定性與盲目性問題。2）切合智能制造的發(fā)展需求，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量。通常來講，智能機(jī)械制造是我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造重要的發(fā)展方向，能夠有效節(jié)約能源和資源，提高機(jī)械制造的精準(zhǔn)性。有效利用智能化技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)，能優(yōu)化我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的過程，提升機(jī)械生產(chǎn)的質(zhì)量與效率。在某種程度上，智能制造又指現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、綠色環(huán)保技術(shù)的綜合應(yīng)用，因此在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，應(yīng)結(jié)合智能制造的總體要求，優(yōu)化和完善機(jī)械設(shè)計(jì)體系，使數(shù)字化設(shè)計(jì)與智能制造充分融合，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的效率。

4 結(jié)語

我國(guó)對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)還處于探索階段，但分析我國(guó)較為先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)，能夠幫助農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)部門探索出全新的、有效的、能夠提升我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造成效的策略，進(jìn)而轉(zhuǎn)變我國(guó)技術(shù)落后的局面，推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：趙中正）