機械設計制造及其自動化的發展趨勢研究

于文博,蘭佩文（西安石油大學機械工程學院,西安　710300）

機械設計制造及其自動化的發展趨勢研究

于文博,蘭佩文
（西安石油大學機械工程學院,西安710300）

摘要：縱觀世界經濟發展歷程，可以發現機械工程的發展與世界經濟是緊密聯系的，機械行業在很大程度上可以反映國家的發展水平。本文對機械設計制造及其自動化的發展趨勢進行了多方面研究，從中可以反映中國的未來科技及經濟發展趨勢，這對于國計民生是十分有意義的。總而言之，機械設計制造及其自動化近年發展迅猛，未來前景巨大，研究價值極高。

關鍵詞：機械設計制造；自動化；發展趨勢

1　前言

要想了解機械設計制造及其自動化（以下簡稱機自）的發展，首先要先了解概念。機械工程就是以有關的自然科學和技術科學為理論基礎，結合在生產實踐中積累的技術經驗，研究和解決在開發設計、制造、安裝、運用和修理各種機械中的理論和實際問題的一門應用學科[1]。而當今單純機械設備的發展已經到了瓶頸，機、電、計算機的結合設備則獲得了長遠的發展，取得了巨大的進步。各大高校也在本科階段將單純的機械制造專業、自動化專業等發展成為今天的機械設計制造及其自動化專業、機械電子工程專業等。從中可以看出教育也緊跟機械的發展洪流，希望可以培養出頂尖的工程人才。

機自涉及的范圍頗廣，天上飛的、地上跑的、水里游的無一沒有機自的身影，而機械的發展又在很大程度上決定了國家的軍事及工業發展，甚至關乎國家的安全性，因此也得到了國家及人民的廣泛關注。中國的機自發展中，機械制造已經達到了國際領先水平，但在關鍵技術上還是與國外有較大差距，在創新方面稍顯不足，因此研究機自的發展對于牢牢把握世界機械發展有很大的意義。只有良好的預測未來發展，才能搶占先機，獲得主動權。

2　機械設計制造及其自動化發展趨勢

2.1機電深化結合

日本20世紀70年代初開始使用“機電一體化”這一新名詞。它是隨著生產和技術的發展，在以機械、電子技術為主的多學科相互滲透、相互結合的過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣學科[2]。它包括機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術等。機電的結合已經有了較大發展，未來面臨的是深入的發展，使兩者相輔相成，不可分離。機電結合不僅體現在產品方面，在制造行業也有了很大的應用，數控機床的興起時間很短，但發展速度卻很快，這在很大程度上推進了機械行業的發展。

2.2綠色環保

十八屆四中全會中強調了環保的重要性，它不再只是關乎生活中的環保，更向工業環保方向不斷延伸。中國的霧霾問題嚴重，經濟快速發展帶來的是環境的惡化，國家因此也越來越注重“綠色長期發展”。當今許多產品都打著“綠色”的宣傳，市場的反映也體現了綠色環保的產品更能獲得消費者的青睞。機械設計過程中也盡量降低廢品率、拆卸性、包裝性、運輸污染性等，

在工業發展中，也越來越重視環保問題，例如國家重罰石油石化行業，只有把減排達到了標準才能繼續生產。機自面臨的也是綠色的發展方向，這點從國家的創新項目中可以體現。此外，在廣大高校中，關于機自環保方向的比賽也屢見不鮮，足以看出此方向的重要性。在未來的幾年內，國家對于環保的要求會趨于嚴格、嚴謹，相關法規也會更加完善，要想取得長期的發展，環保是永恒的主題。

2.3納米級制造

近年來，微型制造的優勢逐漸顯現，它有加工精度更高，機械結構精細，應用范圍廣，占據空間小等優點。納米加工是指可以加工精度為1nm的的制造技術的總稱，這么微小的精度幾乎是人類宏觀制造的極限，因此也更具有神秘性，勾起了人們的好奇，對于納米級制造的探索也在不斷進步，不斷完善。

微型制造在各方面的應用激勵著世界各國向微觀世界不斷探進。比如美國將微型機械制成“竊聽蚊子”，用于取得情報和監聽。正是由于納米制造在產品、材料、制造方面都趨于微小化，相應也帶動了相關學科（例如表面張力學、靜力學等）的發展。它不但要求專業的綜合化，同時還要有一定的廣度，因此具有一定的難度。

2.4虛擬化

學者J.Lаniаr最早提出了虛擬現實的概念，看似矛盾的概念卻蘊含著很深的意義。我們可這樣認為：用計算機虛擬一個無限接近真實世界的環境，在這個環境下進行運作，達到我們的目的。產品投入生產前，要根據圖紙做出樣品，試驗后投產，這個過程會消耗不少時間與金錢[3]，虛擬制造可以在設計階段幫助我們減少后期修改的頻率，甚至增加經濟性、柔性及生產效率。而在這樣一個虛擬的環境內，我們甚至擁有五感，更加貼近真實，達到事半功倍的效果。

虛擬制造在未來將會有廣泛的應用，對未來機自也會產生深遠的影響，而以它作為基礎的相關學科也會不斷迸發，相互交融，集合制造系統五大要素，獲得更廣大的空間。

2.5工程國際化

中國的機自發展在很大程度上還是跟著外國在走，而為了更好的吸取發達國家的經驗，也需要大量的國家頂尖工程人才。在大背景下，擁有一定的專業技能，能更好的處理國際環境的變化，例如國家重點推出的“卓越工程師”項目，就是為了將機自等工程學科推向國際，培養頂尖的國家工程師，以推動本國機自行業快速而健康的發展。西安石油大學的機自卓越工程師在培養中加入了石油特色，針對國家石油機械行業的情況，進行良好的培養，取得了一定的成績。

2.6生命化

機自所對應的制造是一些沒有生命的零件，在發散思維下，機自也趨于向自然科學方向深度混雜，它將與生命科學、計算機、信息及材料等結合起來，制造出一些仿生部件。從被動加工延伸到類似于細胞生長的自加工。而在未來，更多的仿生機器將具有更高的智慧，與生物科學的融合也會更加深入。

3　結語

機械設計制造及其自動化的發展是一個循序漸進的過程，它的發展受國際因素、人文環境、科技水平等多方面的影響，只有科學預測才能把握它的發展方向，并更好推動機自的發展。

參考文獻：

[1]謝黎明.機械工程與技術創新[M].北京:化學工業出版社,2005:1-4.

[2]蔡蘭.機械工程概論[M].武漢:武漢理工大學出版社,2004:36-38.

[3]宋軍保.關于機械設計制造及其自動化的發展趨勢探討[J].城市建設理論研究(電子版),2013(23).