機械設計制造及其自動化的發展方向

楊永生+陳毅然

摘 要：我國機械制造設計及其自動化主要是結合現代先進技術與傳統技術而展開的綜合性學科。新時期我國需要工程綜合類的技術人才，以便將自動化機械發展的更加全面與完整，從而實現機械操控的智能化與自動化水平，實現機械化的大規模生產。機械制造設計及其自動化的低耗、多功能以及高效發展可以有效提高產品的可靠性與質量，也可以提高企業綜合生產效率與能力。本文主要探討機械制造設計及其自動化的未來發展方向。

關鍵詞：機械設計；機械制造；自動化；發展方向

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.251

1 機械制造設計及其自動化的基本概述分析

機械制造設計及其自動化技術主要結合電子技術與機械技術，并將多門學科進行相互結合與相互滲透，逐漸完善并發展起來的一門學科。機械自動化的制造設計就是出發于系統觀念，并綜合軟件編程技術、信息變換技術、接口技術、電力電子技術、傳感檢測技術、信息技術、計算機技術、自動控制技術、微電子技術、機械技術等，依照優化組織結構目標與系統功能目標，在低能耗、高可靠性、高質量、多功能的意義上實現特定價值功能。

2 機械制造設計及其自動化的復合設計內容原則

（1）結合機械功能需求滿足原則：無論何種產品都是為了滿足人們某種需求而生產與制造的，所以在制造設計的時候都要具備一定的功能。概括來說就是要對能夠輸入的信息、能量以及物質進行特定的處理。以便輸出具有某種特性的信息、能量與物質。所以機械設計制造及其自動化系統也需要遵循某種信息、能量以及物質的輸入處理，并輸出具備特殊功能與性質的信息、能量與物質。機械自動化系統比較復雜且綜合，包含有機電一體化產品與技術的內容，而作為機械產品也包含著制造、設計和某種功能得到滿足的使用要求，其功能性主要由機械產品內部相互聯系的結構來構成。

（2）加強創新與完善：按照機械制造設計及其自動化系統或產品的主功能不同，可以將其系統與產品進行分類處理。①根據物料的加工與運輸為主。輸入的信息、能量與物質在加工處理之后，輸出改變了形態與位置的物質產品或系統，也就是加工機械設備，比如各種輕工機械、印刷機械、紡織機械、起重機械、食品加工機械、交通運輸機械、機床等。②以機械能量為主，將信息與能量進行輸入處理，同時輸出具有不同能量的產品或系統，這就是動力機械，比如內燃機、水輪機、電動機等。③以處理信息為主，將能量與信息進行輸入處理，主要輸出某種聲音、文字、圖像、數據等產品信息，也被稱為信息機，主要為傳真機、計算機、儀表、儀器等辦公機械。

除了上述介紹的主功能外，機械制造設計及其自動化系統花具備構造、控制、檢測、動力等的內部功能。在制造設計機械自動化產品的時候需要基于以上功能構成原理來進行，以便不斷加強創新技術的應用，提高機械產品的自動化水平。

3 機械制造設計及其自動化的未來發展方向分析

（1）機械制造設計及其自動化未來發展的智能化：二十一世紀機械自動化技術發展的關鍵方向就是智能化，智能化是指基于機器行為的智能描述，也是在基礎控制理論前提下，吸收混沌動力學、生理學、模糊數學、計算機科學、運籌學以及人工智能等的新方法與思想，模擬人工智能技術，賦予其自主決策、邏輯思維、判斷推理等能力，以便實現更高的機械制造設計及其自動化控制目標。

（2）機械制造設計及其自動化未來發展的機電一體化：所謂機電一體化就是實現機械制造設計及其自動化的延伸與發展，以往較為傳統的機械產品只有不斷改進并朝著一體化機電方向發展才能夠促進機械工業的持續與健康發展。

（3）機械制造設計及其自動化未來發展的網絡化：我國信息網絡技術的飛速發展與興起給人們日常生活、教育、軍事、政治、工業生產以科學技術等方面都帶來了較大的變革，各種網絡技術將全球生產與經濟連接在一起，而機械制造設計及其自動化產品也需要朝著網絡化方向發展，以便提高產品質量的可靠性，實現在全球范圍內的生產與暢銷。普及網絡技術之后，基于網絡的監測技術以及遠程控制技術不斷發展起來，而機械制造設計及其自動化產品就是遠程控制的終端設備。家用電器的網絡化主要是通過局域網技術與現場總線技術發展起來的，與計算機為中心利用家庭網絡技術將各類家用電器連接起來可以形成集成化的家電網絡系統，以便帶給人們網絡科技化的快樂與便利。

（4）機械制造設計及其自動化未來發展的模塊化：目前我國機械制造設計及其自動化生產廠家與種類較為繁多，而開發并研制具有標準環境接口、動力接口、電氣接口以及機械接口的機械自動化產品是一項重要并復雜的工作。比如研究集電動機、智能減速為一體的動力單元，需要有可以完成典型操作的機械裝置以及具備測距、識別、圖像處理、視覺等功能控制單元，以便結合這些標準單元展開新產品的研發，擴大機械自動化產品的生產規模。模塊化是未來機械制造設計及其自動化發展的重要方向之一。

（5）機械制造設計及其自動化未來發展的綠色環保化：如今我國機械行業的發展雖然給人類提供了舒適的生活，并豐富了物質，但是也提高了資源與能源的消耗，嚴重污染到了生態環境，所以未來機械制造設計及其自動化也要朝著綠色與環保方向發展，以便順應時代的發展趨勢，來達到人類健康要求與環境特定保護要求，降低對生態環境的破壞與污染。機械自動化產品的綠色設計具有可持續的發展前景。

（6）機械制造設計及其自動化未來發展的微型化：所謂微型化的機械自動化系統就是指尺寸低于一立方米的機械制造設計及其自動化產品，并逐漸朝著納米級與微米級方向發展。機械自動化的微機產品運動靈活、耗能少并且體積小，在信息、軍事以及醫療、生物等方面的應用具有較高優勢，因此未來還要結合蝕刻技術、光刻技術等的超精密生產加工技術，以便促進微機機械自動化的健康發展。

4 結束語

總而言之，我國機械自動化產品或系統的制造與設計與國際先進水平還存在一些差距，未來還要朝著微型化、綠化環保化、模塊化、網絡化、機電一體化以及智能化的方向發展。

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作者簡介：楊永生（1975-），男，河南鄲城人，本科，研究方向：機械及其自動化。