機械設計制造及其自動化發展方向的研究

一、機械自動化的產生和定義

早在1971年日本的《機械設計》雜志副刊上刊登了機電一體化這一名詞，后來隨著機電一體化的發展而被廣泛的應用。美國機械工程師協會于1984 年為現代機械下了如下定義：“由計算機信息網絡協調與控制的，用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和（或）機電部件相互聯系的系統”。它與前面提及的機電一體化是一致的，因此可以說現代機械就是指機電一體化系統。20世紀90年代國際機器與機構理論聯合會，給出了這樣的定義，機電一體化是精密機械工程、電子控制和系統思想在產品設計和制造過程中的協同結合。因此又可以說機電一體化就是在機械設計制造及其自動基礎上的發展。

（一）機械自動化的科學技術

機械設計制造及其自動化是機械技術和電子技術為主體，多門技術學科相互滲透、相互結合的產物，是正在發展和逐漸完善的一門新興的邊緣學科，機械自動化使機械工業的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電器化”邁入了以“機械自動化”為特征的發展階段。

它的發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著生產和科學技術的發展，還將不斷被賦予新的內容。但其最基本的特征可概括為：機械自動化的設計制造是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感檢測技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織結構目標，在多功能、高質量、高可靠性，低能耗的意義上實現特定功能價值并使整個系統最優化的系統工程技術。

需要強調的是，機械自動化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合性技術，而不是機械技術，以及其他新技術的簡單組合、拼湊，這就是現代機械與機械電氣化在概念上的根本區別。現代機械設計制造出的產品，不僅是人和手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，具有智能化的特征是現代機械自動化和傳統的機械在功能上的本質區別。

二、我國的機械制造業

（一）我國機械制造業現狀改革開放三十年以來，中國制造業有了顯著的發展，無論制造業總量還是制造業技術水平都有很大的提高。機械制造業從產品研發、技術裝備和加工能力等方面都取得了很大的進步，但具有獨立自主知識產權的品牌產品卻不多。例如：海爾、海信、TCL 等企業的品牌雖然已經“國產化”，但去商場買空調時，導購會告訴你壓縮機來自日本，去買冰箱時，導購還是會告訴你壓縮機也是來自日本。通過對我國機械制造業現狀的分析和研究，業內人士普遍認為，中國的機械制造比歐美發達國家落后了將近30年。面對21世紀世界經濟一體化的挑戰，機械制造業存在的主要問題有以下幾個方面：

（二）存在著許多技術黑洞

中國的機械制造業除了面臨“外敵”之外，自身也存在著諸多問題。曾幾何時，企業的進口機械成了宣傳的噱頭。廣東一家食品企業這樣炫耀自己：“公司引進多臺日本、臺灣自動化生產設備，工藝精湛，優異的產品質量贏得了廣大消費者的青睞。”這樣的例子俯拾皆是。國人也都在潛移默化中接受了這一現實：只有外國進口的生產線和生產設備是可靠的，是產品的保證。“振興民族”產業的口號興起之后，國內逐漸打造出一些著名品牌，例如家電里有海爾、海信、TCL 等。品牌雖然已經“國產化”，但說到產品的核心部件，卻大都來自國外。業內人士認為，我國機械行業存在一個巨大的技術“黑洞”，最突出的表現是對外技術依存度高。近幾年來，中國每年用于固定資產的上萬億元設備投資中，60%以上是引進的。作為窗口的國家高新技術產業開發區，也有57%的技術源自國外。

三、在冶金機械中的應用

最近幾年我國板、帶材生產線上了三、四十條，型材線就更多了，總投入大得驚人，但是這些設備和系統幾乎全部來自德國、日本及意大利。例如河北一家大型鋼鐵（邯鄲）廠，冷軋設備來自德國西馬克公司，鍍鋅設備來自意大利達涅利公司。據機械工業聯合會的統計，目前工業發達國家新產品貢獻率為52%，我國僅為5.9%。在“核心技術方面”具有獨立自主知識產權的產品較少，克隆產品較多。這樣的結果除了自主創新能力削弱之外，還容易遭到侵權指控。即使出現了自行研制的技術，也很容易被指責為“剽竊”。中國不久前自行研制的“CMl海豚”磁懸浮列車還沒有試運行，就被德國一些媒體和企業指責為“抄襲了德國磁懸浮技術”。整個工業制造設備的骨干都是外國產品，這暴露了我國工業化的虛弱性。機械制造業是一個國家的脊椎和脊柱，中國今后如果不把腰桿鍛煉硬了，挺直了，那么整個經濟和國防都是虛弱的。

四、國家扶持的支點偏離

業內人士普遍認為，技術黑洞的形成與國家的重視程度、投入密切相關。國家在過失的二十多年來忽視了發展機械行業，在政策、資金等方面都出現了偏差。產權激勵制度是創新和研發產品的重要保障。國有企業對創新人才的產權激勵基本上沒有實行。一方面創新成果的知識產權沒有得到有效的保護，另一方面，創新者的貢獻沒有得到產權確認。企業研發的技術和產品，要么被國家無償拿走，要么被其他的企業無償抄襲。

五、對我國機械技術及其產業發展的基本估計

我國數控技術起步于1958年，在近50 年發展歷程大致可分為3 個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發展階段。在此階段，由于國外的技術封鎖和我國基礎條件的限制，數控技術的發展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產化體系階段。在此階段由于改革開放、國家的重視、研究開發環境和國際環境的改善，我國的數控技術的研究、開發以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產業化的研究，進入市場競爭階段，在此階段我國國產數控裝備的產業化取得了實質性進步。與國外水平相比時，我國數控技術水平和產業化水平大致估計。

參考文獻

[1]孫桓，陳作模，葛文杰編著《機械原理》北京高等教育出版社，2006.5.

[2]牛鳴岐，王保民，王振甫編著《機械原理課程設計手冊》重慶大學.

[3]裘建新.機械原理課程設計指導書.5版.北京：高等教育出版社，2008.

（作者單位：1.昌樂縣勞動技工學校；2.昌樂縣環保局）

作者簡介

朱國良，碩士研究生，中泰寶石學院教師，研究方向：計算機集成制造系統。

何振勇，碩士研究生，昌樂縣環保局，研究方向：環境保護集成系統。