機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向探究

王成玉

哈爾濱石油學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150000

摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是研究各種工業(yè)機(jī)械裝備及機(jī)電產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行控制到生產(chǎn)過(guò)程的企業(yè)管理的綜合技術(shù)學(xué)科。機(jī)械發(fā)展到現(xiàn)在社會(huì)已經(jīng)與新興的科技緊密的相連了，計(jì)算機(jī)進(jìn)入機(jī)械行業(yè)，使得機(jī)械發(fā)生了巨大的改變。機(jī)械正在從傳統(tǒng)走向智能化。智能化的機(jī)械主要表現(xiàn)在自動(dòng)控制方面，像集成電路。計(jì)算機(jī)的融入也使得機(jī)械變得更精密、集成，這是現(xiàn)代先進(jìn)機(jī)械的主要特點(diǎn)。本研究主要分析了目前機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化存在的瓶頸及未來(lái)發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；自動(dòng)化技術(shù)；發(fā)展

前言：機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)最重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，而機(jī)械制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新則是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)和動(dòng)力。自從機(jī)械制造及其自動(dòng)化出現(xiàn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)工業(yè)中的最大產(chǎn)業(yè)之一，具備了一定的規(guī)模和技術(shù)基礎(chǔ)。近年來(lái)，更是取得了明顯進(jìn)步，尤其是在自主開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力方面以及行業(yè)整體技術(shù)水平方面顯著提高！雖然我國(guó)也在不斷開(kāi)發(fā)，引進(jìn)及采用現(xiàn)今的機(jī)械制造技術(shù)，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍然存在諸多問(wèn)題。

1.目前我國(guó)機(jī)械行業(yè)存在的問(wèn)題

1.1標(biāo)準(zhǔn)低，達(dá)不到國(guó)際要求

對(duì)行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展而言，推進(jìn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的效益不是短期的，是持久性的，以我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)幾十年的發(fā)展為例，其從無(wú)到有、從弱到強(qiáng)就是受益于我們國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化合作。但是在與世界接軌的進(jìn)程中，我國(guó)還存在很多問(wèn)題。我國(guó)的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一部分是西方標(biāo)準(zhǔn)的翻譯，基于西方標(biāo)準(zhǔn)的修改，大部分跟西方標(biāo)準(zhǔn)一樣，只是更改細(xì)微尺寸，導(dǎo)致不能注明等同對(duì)象，或者不能等同代用，國(guó)內(nèi)的機(jī)械工程師不僅要了解公制，還有英制，美制，給使用者帶來(lái)很多不必要額外工作。而且目前的一些企業(yè)只關(guān)注開(kāi)發(fā)生產(chǎn)新產(chǎn)品，缺乏對(duì)性能指標(biāo)、技術(shù)要求和試驗(yàn)方法等方面的研究，無(wú)法形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，只對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)感興趣，對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不關(guān)心。標(biāo)準(zhǔn)差，還體現(xiàn)在質(zhì)量要求低，標(biāo)準(zhǔn)中的質(zhì)量要求，其實(shí)是一個(gè)調(diào)控工具，你提高要求，增加考核項(xiàng)，那個(gè)相關(guān)產(chǎn)品整個(gè)行業(yè)的水平門檻，就會(huì)上升。你要求低，執(zhí)行再松，那整體質(zhì)量就失控了。以我國(guó)食品和包裝機(jī)械的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為例，大約只能覆蓋產(chǎn)品的20%，而80%的產(chǎn)品為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致設(shè)備選型配套困難。標(biāo)準(zhǔn)類型不配套。現(xiàn)有機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)中主要是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，缺乏基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn)等，嚴(yán)重制約了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的適用性。工業(yè)制造初期，底子薄弱，標(biāo)準(zhǔn)要求低，情有可原，否則大部分產(chǎn)品無(wú)法出廠。但是現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)去了幾十年，中國(guó)的硬件設(shè)備，世界一流，有相當(dāng)?shù)闹圃旖?jīng)驗(yàn)，完全具備了提升質(zhì)量等級(jí)的條件，如果還是沿襲過(guò)去的草創(chuàng)標(biāo)準(zhǔn)，那未免有點(diǎn)不作為，不進(jìn)取。

1.2高端制造業(yè)不強(qiáng)

如今，中國(guó)制造業(yè)規(guī)模位居全球第一，占據(jù)全球市場(chǎng) 20%的份額，但總體上大而不強(qiáng)的現(xiàn)狀逼迫中國(guó)制造業(yè)加快轉(zhuǎn)型。當(dāng)前，全球制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)確實(shí)在加劇，軌道交通裝備、工業(yè)機(jī)器人、高端醫(yī)療器械和藥品、高端船舶和海洋工程裝備、新能源（電動(dòng)）汽車、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械等六大高端制造業(yè)，都是強(qiáng)國(guó)必爭(zhēng)之地。

高端制造業(yè)產(chǎn)品的成型，來(lái)自于，多年的開(kāi)發(fā)積累，從最開(kāi)始的簡(jiǎn)易型，到逐漸提升，逐漸改進(jìn)，成為當(dāng)前的高效產(chǎn)品。西方發(fā)達(dá)國(guó)家完整經(jīng)歷了蒸汽時(shí)代和電氣時(shí)代的改革，傳統(tǒng)制造工藝手法成熟，制造業(yè)的高速發(fā)展時(shí)期也高于我國(guó)。相比工業(yè)強(qiáng)國(guó)的制造業(yè)技術(shù)，我國(guó)的制造業(yè)工藝粗糙，現(xiàn)代化水平較低，尖端技術(shù)仍在開(kāi)發(fā)中。例如某先進(jìn)艦艇的傳動(dòng)系統(tǒng)零部件的加工，依舊使用的是一臺(tái)昭和16年（1941）的立車，2臺(tái)1956年日本援助中國(guó)的12米臥車加工的。雖然，通過(guò)市場(chǎng)交換或者種種方法，我們已經(jīng)得到了高端制造業(yè)的圖紙[1]。但是有一點(diǎn)，我們忽略了，需要一個(gè)正確的，開(kāi)發(fā)復(fù)雜產(chǎn)品的流程，保證研發(fā)的進(jìn)度和質(zhì)量，以及積累不同階段的開(kāi)發(fā)文檔。因?yàn)闆](méi)有科學(xué)的開(kāi)發(fā)制度，就很難持續(xù)開(kāi)發(fā)。同樣，因?yàn)槲覀儧](méi)有過(guò)去的開(kāi)發(fā)流程和文檔，所以我們拿到的圖紙，稍有更改，產(chǎn)品表現(xiàn)就出現(xiàn)意外。設(shè)計(jì)方法落后。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家不斷更新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和準(zhǔn)則，廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD/CAM），大型企業(yè)開(kāi)始無(wú)圖紙的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。我國(guó)采用CAD/CAM技術(shù)的比例較低。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家較廣泛的采用高精密加工、精細(xì)加工、微細(xì)加工等加工方法，以及納米技術(shù)、激光加工等新型技術(shù)手段在我國(guó)普及率不高，尚在開(kāi)發(fā)、掌握之中。這些都是制約我國(guó)高端制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。

2.機(jī)械行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

2.1自動(dòng)化和智能化

機(jī)械制造業(yè)中早期的自動(dòng)化系統(tǒng)通常只能對(duì)理想情況下進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作來(lái)調(diào)度任務(wù)，使任務(wù)可以順利完成。而智能系統(tǒng)則是基于計(jì)算機(jī)模型來(lái)模擬人類的思想行為得出最優(yōu)命令并執(zhí)行。隨著科學(xué)的發(fā)展，自動(dòng)化和智能化系統(tǒng)已經(jīng)可以相互結(jié)合，智能化系統(tǒng)發(fā)出的指令通過(guò)機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)可以自動(dòng)完成各種人類工作，智能自動(dòng)化系統(tǒng)正朝著更復(fù)雜、更精確的方向發(fā)展。目前我國(guó)關(guān)于自動(dòng)化的研究較多，在機(jī)械制造業(yè)中主要表現(xiàn)在制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)，人機(jī)一體化制造系統(tǒng)、制造單元技術(shù)、柔性制造技術(shù)和適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)模式的制造環(huán)境等方面。智能化是柔性自動(dòng)化的重要組成部分，它使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更完善的判斷與適應(yīng)能力。智能制造將作為一種模式，是集自動(dòng)化、柔性化、集成化和智能化于一身，并不斷向縱深發(fā)展的高技術(shù)含量和高技術(shù)水平的先進(jìn)制造系統(tǒng)，也是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)，它突出了在制造諸環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與集成的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)。隨著信息時(shí)代的來(lái)臨，機(jī)床硬件的發(fā)展日新月異，數(shù)控機(jī)床的效率和精確度都得到了質(zhì)的飛躍，工藝多元化和復(fù)合化，復(fù)合加工是通過(guò)多軸控制來(lái)減少工序和輔助時(shí)間的一種科學(xué)制造業(yè)技術(shù)，因此，工藝多元化和復(fù)合化的結(jié)合是未來(lái)制造業(yè)改革的方向。

2.2數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化

數(shù)字化就是通過(guò)CAD以及CIMS等計(jì)算機(jī)技術(shù)、制造技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及管理科學(xué)這些方面在相互融合與共同的發(fā)展之下形成的。所有制造企業(yè)都是通過(guò)數(shù)字組成得到的各種相關(guān)信息，比如說(shuō)技能、知識(shí)或者是圖形等。使用數(shù)字化的技術(shù)實(shí)

施制造與生產(chǎn)，能夠?qū)π畔①Y料進(jìn)行有效的采集、分析與整合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)內(nèi)部信息的快速分析、規(guī)劃與重組，實(shí)施對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、組織、功能以及加工過(guò)程的仿真處理。信息化時(shí)代的到來(lái)，標(biāo)志著機(jī)械制造技術(shù)也必將朝著信息化方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)帶來(lái)了革命性的變革，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物料選擇、零件制造、市場(chǎng)開(kāi)拓與產(chǎn)品銷售都可以異地或跨越國(guó)界進(jìn)行。此外，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，加速技術(shù)信息的交流、加強(qiáng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的合作和經(jīng)營(yíng)管理的學(xué)習(xí)，推動(dòng)了企業(yè)向著既競(jìng)爭(zhēng)又合作的方向發(fā)展。借助

于物質(zhì)和能量的力量生產(chǎn)出價(jià)值，而不同于以往以物質(zhì)和能量為主導(dǎo)，借助于信息的力量生產(chǎn)出價(jià)值[2]。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的今后發(fā)展都不能離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，世界經(jīng)濟(jì)日益向一體化的趨勢(shì)發(fā)展，并且市場(chǎng)逐漸開(kāi)放，企業(yè)與企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)也愈發(fā)激烈，不久的將來(lái)，信息產(chǎn)業(yè)和智力產(chǎn)業(yè)將成為社會(huì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。

結(jié)語(yǔ)：現(xiàn)代化的機(jī)械制造及其自動(dòng)化是一種一體化\"綜合性\"系統(tǒng)的技術(shù)手段，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)逐漸沿著高度自動(dòng)化和精密工程技術(shù)上發(fā)展。機(jī)械制造及其自動(dòng)化是一個(gè)世界性技術(shù)，一個(gè)國(guó)家的先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)具有世界先進(jìn)水平，能支持該國(guó)制造業(yè)在全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，機(jī)械制造及其自動(dòng)化是面向21世紀(jì)的技術(shù)，應(yīng)與現(xiàn)代高新技術(shù)相結(jié)合，才能使得這一傳動(dòng)行業(yè)煥發(fā)生機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]余承輝.機(jī)械制造技術(shù)[M].合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

[2]范榮鑫，左繼成.先進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011，（04）：10-12.

作者簡(jiǎn)介：

王成玉，哈爾濱石油學(xué)院，系別：機(jī)械，專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化，年級(jí)：2014級(jí)，班級(jí)：機(jī)械三班，學(xué)號(hào)：201403140313