探究機械設計制造及其自動化的未來發(fā)展

龔振杰

（武昌工學院 湖北 武漢 430065）

機械制造業(yè)的進步有利于我國工業(yè)體系的完善和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，因而分析和研究機械設計制造及其自動化是非常有意義的。我們只有在研發(fā)過程中及時發(fā)現(xiàn)問題，分析問題、探究并優(yōu)化設計方案，才能使機械設計制造及其自動化突破傳統(tǒng)技藝束縛，取得創(chuàng)新型成果，贏得更加廣闊的發(fā)展空間。最近幾年，在探究與實踐機械設計制造及其自動化的過程中，我國取得了較大的科研進步，但相較于世界上其他國家依然相形見絀。所以，我們必須堅持中國特色社會主義基本原則，深入探究，使機械設計制造及其自動化符合我國現(xiàn)代化生產(chǎn)發(fā)展的要求。

一、機械設計制造及其自動化的本質(zhì)特征

相較于傳統(tǒng)機械設計，智能化特征及自動化特點是尤為明顯的。雖然機械設計自動化中摻雜著多種技術(shù)，但這并不表示這些技術(shù)只是在數(shù)量上的簡單相加，它是將多種技術(shù)進行整合和統(tǒng)一，使各項技術(shù)趨于整體化，協(xié)調(diào)化，進而賦予了機械設計自動化和智能化的優(yōu)勢。

機械設計制造具有滿足其自身內(nèi)在需求的特點。每一個產(chǎn)品都有著他們各自的內(nèi)在要求，也就是設計制造者之所以要開發(fā)它的目的，而機械設計制造自動化可以使產(chǎn)品符合其相應的內(nèi)在要求。經(jīng)過機械設計制造及其自動化的設計工作，實現(xiàn)產(chǎn)品對于輸入端制造出它所需要的輸出，從而滿足其功能上的要求。機械制造自動化的含義是：符合概念、組成部件囊括機電一體化，還包含機電一體化產(chǎn)品，也是指通過某些手段使產(chǎn)品的設計、技工制造及產(chǎn)品發(fā)揮功效幾部分成一整體，而其中它的核心就是為了實現(xiàn)功能的內(nèi)在要求。

二、機械設計制造及其自動化的未來發(fā)展方向

1.虛擬化的未來發(fā)展趨勢

在過去，世界各國的機械制造業(yè)都有著類似的產(chǎn)品設計流程，即首先應做好最基本的圖紙設計工作，接著根據(jù)圖紙要求和細節(jié)開始制作并對產(chǎn)品進行試驗，這樣才能完全結(jié)束產(chǎn)品的設計工作。顯而易見，這樣的工作流程需要耗費大量的時間，工作效率低下；而且在對產(chǎn)品進行試驗時，往往需要投入大量的人力物力資源，增加了資金投入，提高了經(jīng)濟成本。隨著我國信息水平和科學技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡技術(shù)和電子計算機在各個行業(yè)領域中迅速普及，人們可以借助這些工具進行大量的模擬操作程序，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)快速及時的數(shù)據(jù)連接或者傳輸，突破了時間和空間的限制，使分居兩地的兩個人暢通無阻的溝通、探討和合作，使交易交流更加便利快捷。所以，機械自動化技術(shù)以虛擬化的特點向前發(fā)展是大勢所趨、它勢不可擋。

2.數(shù)字化的未來發(fā)展趨勢

數(shù)字化是各項技術(shù)成果（制造技術(shù)、信息網(wǎng)絡技術(shù)、計算機技術(shù)、管理技術(shù)）相融合的產(chǎn)物，是先進生產(chǎn)技術(shù)進步和發(fā)展的根本動力。對于制造者（企業(yè)）而言，諸如圖形、數(shù)據(jù)、技能等信息都在以數(shù)字為形式、網(wǎng)絡為載體流動于企業(yè)當中，它們借助數(shù)字化技術(shù)快捷便利的收集信息，在虛擬現(xiàn)實和多媒體等豐富多彩的支持下，分析、重組、排列和規(guī)劃各類產(chǎn)品信息，盡可能的仿真產(chǎn)品設計、產(chǎn)品功效、產(chǎn)品加工中制造過程或者實現(xiàn)原型的制造，以更好的姿態(tài)和更充分的準備滿足市場需求，提高生產(chǎn)過程中的重組效率，適應客戶多樣化的要求。對全世界的制造生產(chǎn)也而言，網(wǎng)絡是客戶和企業(yè)之間的溝通媒介，客戶根據(jù)自身需求通過網(wǎng)絡發(fā)布各類信息，企業(yè)通過網(wǎng)絡看到客戶需求，借助電子商務方式即時溝通，實現(xiàn)雙贏，二者優(yōu)勢互補，在改變了傳統(tǒng)靜態(tài)且多環(huán)節(jié)交流方式的情況下，形成了動態(tài)的聯(lián)盟，使雙方快速達成協(xié)議，縮短了設計生產(chǎn)的周期，制造出客戶所需要的產(chǎn)品。所以，數(shù)字化是機械制造業(yè)未來發(fā)展必不可免的趨向。

3.綠色化的未來發(fā)展趨勢

環(huán)保中一個重要的關(guān)鍵詞就是“綠色”，人類要想更快更好的發(fā)展就必須與自然界和睦相處。人與社會本就屬于自然，是自然中的一部分，部分始終無法脫離整體而獨立，更不能去與整體抗爭或者破壞整體。人類必須在與自然步調(diào)相一致的前提上生活生產(chǎn)，制造技術(shù)的自動化也不能例外。一切產(chǎn)品都源自最初的構(gòu)想，制造業(yè)的制造就是從設計的初級階段、制造生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)、銷售產(chǎn)品到產(chǎn)品投入使用、產(chǎn)品維修、回收利用和再制造，其中每一個階段，每一個環(huán)節(jié)都離不開環(huán)保這個主題。一個綠色的產(chǎn)品制造，在某種程度上還是一件件的藝術(shù)品，它可以密切融入客戶的生產(chǎn)生活，與他們的生活環(huán)境相適應，給人們以精神上的陶冶和享受，在精神與物質(zhì)文明相互交融之際還充分的體現(xiàn)出了環(huán)境文明因素。企業(yè)在采納和應用某一項新技術(shù)時應堅持可持續(xù)發(fā)展，讓哲學的思想為行動導航，認識到：可能眼前的效益并非最大化，但與長遠利益相加卻是最大值，將環(huán)保意識貫穿于設計開發(fā)的始終。總之，制造自動化未來的發(fā)展趨勢必然少不了“綠色”這個主題元素。

4.智能化的未來發(fā)展趨勢

什么是智能化的制造系統(tǒng)呢？那是一種由智能的設備或者機器和人類專家所共同形成的人機相結(jié)合的智能系統(tǒng)，在產(chǎn)品生產(chǎn)和制造的過程中它可以進行如數(shù)據(jù)分析、決斷、構(gòu)思和定論等的智能活動。智能制造技術(shù)的目標是通過人類與智能機器之間的共同協(xié)作共事，逐步延展、擴大甚至部分取代人類專家在從事制造過程中的一些腦力勞動，從而精減制造過程中的人力、物力、財力，使制造過程得以優(yōu)化。機械智能化技術(shù)集現(xiàn)代通信技術(shù)、信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)、行業(yè)技術(shù)和智能操控技術(shù)于一身，它是對機械設計制造及其自動化方面應用的智能結(jié)合，伴隨著信息技術(shù)發(fā)展的不斷深入，它的技術(shù)含量越來越高、結(jié)構(gòu)程序也越來越復雜，智能化概念逐漸一步步的邁向人們生活和工作的每個領域、每個細節(jié)。比如智能住宅小區(qū)、智能醫(yī)院和智能建筑的出現(xiàn)，除此之外，還有我們一般所提及的智能化系統(tǒng)、智能化機械管理、操作系統(tǒng)和智能化建筑系統(tǒng)等。綜上所述，智能化是未來制造自動化發(fā)展的的重要趨向。

5.模塊化的未來發(fā)展趨勢

模塊化是一項任務艱巨但卻十分重要的工程項目。由于機械自動化產(chǎn)品具有繁雜的生產(chǎn)企業(yè)和品種類別，而研發(fā)工作要求環(huán)境、動力、電氣和機械接口的機械化產(chǎn)品單元都需嚴密監(jiān)控，這些都是非常關(guān)鍵且困難的事情。例如，研究開發(fā)并制造一個具有測距、辨識、圖像處理、視覺等功用的控制系統(tǒng)，結(jié)合電動機、智能減速等形成一個整體的動力單元，另外，還要一系列能夠做到典型操作的機械動力設施。這樣一來，新產(chǎn)品的研發(fā)工作就可以在各種單元的標準之下實施并完成，生產(chǎn)的規(guī)模也會自然而然的擴大。顯然，產(chǎn)品的系列化和標準化具有很大的積極影響。另外，從機電設備和電氣產(chǎn)品標準的角度看來，模塊化給產(chǎn)業(yè)所帶來的技術(shù)優(yōu)勢是極大的，不論是對于一個加工標準化單元結(jié)構(gòu)的企業(yè)而言，還是對于生產(chǎn)機械設計制造及其自動化產(chǎn)品的企業(yè)來說，模塊化的發(fā)展趨勢都有著導向作用，可以為它們指明發(fā)展前路。這些都在告訴著我們，模塊化對機械自動化企業(yè)的發(fā)展有著巨大的優(yōu)化和促進作用。

6.網(wǎng)絡化的未來發(fā)展趨勢

從上世紀90年代開始，網(wǎng)絡技術(shù)就得到了迅速的成長和發(fā)展。它不僅影響到了人們?nèi)粘Ｉ钪械姆椒矫婷妫€深入到了教育教學工作中、軍事戰(zhàn)爭中、政治、科技發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)領域中，相同點是，不同的領域都在網(wǎng)絡技術(shù)的滲透過程中取得了或多或少的發(fā)展成果。世界范圍內(nèi)，生產(chǎn)活動和經(jīng)濟發(fā)展都在潛移默化中與網(wǎng)絡技術(shù)融為一體，企業(yè)之間小競爭也逐漸演變?yōu)槭澜绶秶鷥?nèi)的國際性競爭。如若一個企業(yè)研發(fā)并制造出了機械自動化的新型科技產(chǎn)品，它有著穩(wěn)定而可靠的質(zhì)量保證，那么我們就可以確定的說：它一定可以迅速紅遍全球，走向世界。在網(wǎng)絡化的作用之下，以網(wǎng)絡為載體的一些遠程監(jiān)測及控制技術(shù)得到了很大程度上的發(fā)展和進步，而機械自動化產(chǎn)品便是遠程終端設施。局域網(wǎng)和場地總線技術(shù)推動了信息網(wǎng)絡技術(shù)實際應用和全球性的普及，給用戶全新的技術(shù)體驗和使用過程中的便捷愉悅感。無論如何，機械自動化產(chǎn)品的網(wǎng)絡化發(fā)展趨勢是可以確定的。

7.微型化的未來發(fā)展趨勢

微型化的興起源自上世紀80年代，機械自動化明顯的有著向微型化發(fā)展的趨勢。微型化也可以被理解為為機械自動化系統(tǒng)或者微電子機械，具體說來，它是指尺寸小于1厘米的機械自動化產(chǎn)品，在發(fā)展過程中，它在一天天的發(fā)展為微米和納米。機械自動化之所以逐漸發(fā)展為微型化，是因為微機械自動化產(chǎn)品具備能耗低、體積小、靈活等特點，它不僅在軍事信息方面有著巨大的發(fā)展?jié)摿Γ以谏镝t(yī)療方面有著極大的發(fā)展優(yōu)勢。微機械技術(shù)是微機械自動化發(fā)展的重中之重，通過精細化的加工技術(shù)（也就是超精密技術(shù)，即蝕刻技術(shù)和光刻技術(shù)）來完成微機械自動化產(chǎn)品的加工過程，可以收獲非常好的產(chǎn)品效果。

8.機電一體化的未來發(fā)展趨勢

機電一體化指的是機械設備與各類電子科技技術(shù)的有機合成物,其中電子科技技術(shù)可以是電工電子技術(shù)、信息機電一體化技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)和微電子技術(shù)等，它們結(jié)合在一起后再應用到實際生活中的科學化應用系統(tǒng)，毫無疑問，它是對機械自動化發(fā)展的延伸和拓展。之所以要深入研究機械電子學，主要是因為我們必須將機械技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)加以整合并充分利用，使機械運行最流暢，最具優(yōu)勢。機械一體化將機械技術(shù)表現(xiàn)的淋漓盡致，不論是微電子技術(shù)還是信息技術(shù)都有著它們各自的時代科技魅力，它們在為機械產(chǎn)品的更新?lián)Q代加速。機械一體化的整個系統(tǒng)中通常包含機械的運行主體、傳感設備、信息加工處理器和相關(guān)程序的執(zhí)行部件。一些較高級的系統(tǒng)中不僅含有這些基本的硬件，還相應的配置了運行軟件。最大程度發(fā)揮軟件功用可以完成一些硬件設備所無法完成的任務，強化機械系統(tǒng)柔性。通常我們較多見的機械一體化系統(tǒng)主要包括加工中心、工業(yè)機器人和數(shù)控機床等，它可以應用在單個的機器、一般生產(chǎn)系統(tǒng)或者技術(shù)改造方面，另外用于柔性制造、工廠自動化和辦公家庭自動化等方面都是非常便捷的。

三、結(jié)語

總之，機械設計制造及其自動化有著深刻的發(fā)展內(nèi)涵和巨大的發(fā)展?jié)摿Γ诤芏喾矫娑加兄怀龅膬?yōu)勢，如性能較穩(wěn)定、質(zhì)量有保障和功能齊全等。機械設計制造及其自動化在科技高速發(fā)展的時代里不斷完善傳統(tǒng)機械設計，探索研究出更具優(yōu)勢的現(xiàn)代型機械設計制造及其自動化技術(shù)。同時，在機械設計當中不斷融入新技術(shù)因子，推動機械設計制造及其自動化朝著多元的方向發(fā)展。設計人員要把握機械設計制造及其自動化在未來的發(fā)展方向，在發(fā)展過程中不斷探索并引入新的技術(shù)，做一名先進的工作者，新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng)造者，加快推動機械技術(shù)的發(fā)展進程，為它的發(fā)展開辟出更廣闊的發(fā)展空間！

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