機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向研究

孫錦卓 王乾

【摘 ?要】近年來，隨著我國綜合國力的不斷提升，機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平以及自動(dòng)化程度亦得到了極大的發(fā)展。正是在這樣的背景下，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化水平的長遠(yuǎn)發(fā)展，其重要性則開始日益突顯。因此，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化未來的發(fā)展，進(jìn)行方向上的界定，對(duì)于我國日后機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化的發(fā)展而言，有著不可估量的意義。基于此，本文將以機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則為切入點(diǎn)，進(jìn)而圍繞著其展開論述。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì)制造;自動(dòng)化;發(fā)展方向;研究

從國家發(fā)展的角度出發(fā)便能發(fā)現(xiàn)，一個(gè)國家的機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平以及其自動(dòng)化發(fā)展程度，對(duì)于國家的綜合國力而言，有著決定性的影響。就實(shí)際情況而言，任何技術(shù)本身都處在不斷發(fā)展革新的階段，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化發(fā)展亦是如此。因此，對(duì)該技術(shù)的未來發(fā)展方向，進(jìn)行科學(xué)、合理的考量，將有助于技術(shù)的長期化發(fā)展以及規(guī)劃。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原則

（一）功能需求原則

機(jī)械裝備的設(shè)計(jì)以及制造，本質(zhì)便在于滿足人們的相關(guān)需求，所以這就需要機(jī)械裝備本身，帶有一定的功能。因此，從原則分析的角度著眼，功能需求原則亦為日后機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化發(fā)展，不能被剝離的重要組成部分。

（二）技術(shù)創(chuàng)新原則

技術(shù)創(chuàng)新原則顧名思義，任何技術(shù)都需要經(jīng)歷從無到有，之后在經(jīng)歷不斷革新的過程。所以，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展的過程，機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)本身不應(yīng)固步自封，應(yīng)不斷完善并優(yōu)化自身的能量轉(zhuǎn)換、信息處理以及物料搬運(yùn)等諸多功能。而在技術(shù)革新的原則下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造還應(yīng)不斷優(yōu)化其內(nèi)部的構(gòu)造功能、動(dòng)力功能等等，使其能夠更好的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)生活之中。所以，機(jī)械制造及其自動(dòng)化發(fā)展必然需要充分依托于技術(shù)創(chuàng)新的原則。

（三）安全性原則

機(jī)械產(chǎn)品在進(jìn)行生產(chǎn)工作的過程中，安全問題一直都是重中之重。所以，在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化發(fā)展方向，進(jìn)行科學(xué)界定之前，應(yīng)秉持安全性的原則，對(duì)未來的發(fā)展方向進(jìn)行合理的考量。這中間，為能切實(shí)保證安全性原則的落實(shí)，應(yīng)注重機(jī)械產(chǎn)品的自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)能力，并確定自身的生產(chǎn)體系。另外，還需對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品的框架，進(jìn)行科學(xué)的構(gòu)建。因此，安全性亦為日后其發(fā)展方向的基礎(chǔ)性原則之一。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化發(fā)展方向研究

（一）智能化發(fā)展方向

自進(jìn)入21世紀(jì)以來，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化發(fā)展的同時(shí)，智能化開始異軍突起。基于此，在當(dāng)代機(jī)械設(shè)計(jì)以及自動(dòng)化發(fā)展之中，智能化的含義為在原有機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化的基礎(chǔ)中，充分融入混沌力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)以及人工智能等新的方法，進(jìn)而對(duì)人工智能進(jìn)行模擬還原。智能化的優(yōu)勢(shì)在于，其能為機(jī)械自動(dòng)化增加邏輯思維能力、判斷邏輯以及自主決策的能力。而以發(fā)展的眼光看待智能化方向就能發(fā)現(xiàn)，其目前已經(jīng)成為了機(jī)械領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。

（二）模塊化發(fā)展方向

就實(shí)際情況而言，在機(jī)械制造以及自動(dòng)化中落實(shí)模塊化，并非是一件易事。這是因?yàn)椋a(chǎn)廠家的不同導(dǎo)致其種類、標(biāo)準(zhǔn)以及各個(gè)接口也各不相同。所以，模塊化本身屬于一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的工程。這中間尤其是模塊化的動(dòng)力單元，必須要具備智能減速等功能，反之，控制單元的測(cè)距功能、圖像功能等亦需要完善。可見，模塊化發(fā)展實(shí)際上任重而道遠(yuǎn)，可其一旦落于實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)，可極大的提高產(chǎn)品的開發(fā)速度、提升生產(chǎn)效率、提高防錯(cuò)措施、降低故障率以及有利于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，而以上五點(diǎn)對(duì)于產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展來講，則是其所必須的，所以，其亦屬于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化發(fā)展的重要方向。

（三）網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向

近些年來，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了長遠(yuǎn)的發(fā)展，并極大的改變了人們的生活。正是在這樣的發(fā)展背景下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更多的應(yīng)用于機(jī)械制造及自動(dòng)化發(fā)展上，便成為了一條切實(shí)可行的路徑。如在當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，所衍生出的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制等技術(shù)，皆為技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。并且，就實(shí)際的發(fā)展情況來看，未來網(wǎng)速的不斷提升、網(wǎng)絡(luò)的不斷優(yōu)化以及5G技術(shù)的應(yīng)用，其必然會(huì)使機(jī)械制造以及自動(dòng)化發(fā)展，呈現(xiàn)出更多的可能。

（四）綠色化發(fā)展方向

近些年來，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷落實(shí)，環(huán)境保護(hù)以及工業(yè)綠色發(fā)展的理念，開始逐漸落于實(shí)處。這是因?yàn)椋C(jī)械設(shè)計(jì)制造在內(nèi)的工業(yè)，在發(fā)展的過程中，會(huì)對(duì)環(huán)境造成了一定的破壞。因此，綠色化的發(fā)展路徑業(yè)已成為日后機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化發(fā)展的重要方向。其中的主要表現(xiàn)為，綠色能源以及環(huán)保材料的應(yīng)用，同時(shí)，降低能耗淘汰高耗能設(shè)備等，同樣也屬于日后需要落實(shí)的工作。

（五）微型化發(fā)展方向

實(shí)際上在上個(gè)世紀(jì)的80年代，機(jī)械設(shè)計(jì)制造的微型化，便已經(jīng)開始萌芽發(fā)展。時(shí)至今日，微型化依舊為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化發(fā)展的重要方向。這中間，微型化通常又會(huì)被稱為微機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)以及微電子機(jī)械系統(tǒng)等等。而就發(fā)展現(xiàn)狀來看，未來的微型化發(fā)展將進(jìn)一步向納米、微米級(jí)發(fā)展。這是因?yàn)椋瑱C(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品微型化有著其自身固有的優(yōu)勢(shì)。

微型化機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品在運(yùn)用的過程中十分靈活，并且其能耗表現(xiàn)較低，體積也相對(duì)較小。所以，這就使得其能夠廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、電子等重要領(lǐng)域。但就實(shí)際情況來講，機(jī)械制造產(chǎn)品技術(shù)的微型化發(fā)展，還是存在著不小的技術(shù)瓶頸，而其主要就體現(xiàn)于微型機(jī)械加工技術(shù)上，此種加工技術(shù)，對(duì)于精密性來講有著極高的要求，如光刻技術(shù)、蝕刻技術(shù)等皆是如此。誠然，微型化的發(fā)展道路較為艱難，可其一旦發(fā)展起來，將有助于國計(jì)民生的發(fā)展，這對(duì)于我國的現(xiàn)代化建設(shè)來講有著積極的意義。

（六）剛性自動(dòng)化向柔性自動(dòng)化發(fā)展方向

就當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)而言，生產(chǎn)單一產(chǎn)品的組合機(jī)床、專用機(jī)床、剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線等“剛性”制造系統(tǒng)以及生產(chǎn)組織形式、生產(chǎn)產(chǎn)品及工藝多樣性和可變性的“柔性”制造系統(tǒng)皆屬于未來機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化發(fā)展的重要方向，這對(duì)于我國機(jī)械產(chǎn)業(yè)變革的進(jìn)一步推進(jìn)來講，有著不可估量的意義。

此外，以數(shù)控技術(shù)為核心，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、軟件技術(shù)、通訊技術(shù)和仿真技術(shù)結(jié)合在一起的機(jī)械制造柔性自動(dòng)化技術(shù)（FMS），其優(yōu)勢(shì)業(yè)已逐漸突顯。這是因?yàn)椋瑱C(jī)械制造柔性自動(dòng)化技術(shù)（FMS）不僅能提高生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，還能提高產(chǎn)品質(zhì)量，還能縮短制造周期并大幅降低成本。所以，以發(fā)展的眼光看待機(jī)械制造柔性自動(dòng)化技術(shù)（FMS）便能發(fā)現(xiàn)，其亦屬于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的重要發(fā)展方向。

三、結(jié)束語

總而言之，當(dāng)代機(jī)械化設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的發(fā)展，于國際民生而言，有著不可估量的意義。因此，對(duì)其未來的發(fā)展方向，進(jìn)行科學(xué)、合理的考量，將有助于明確日后相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。所以，當(dāng)代機(jī)械技術(shù)人員，應(yīng)以發(fā)展的眼光看待機(jī)械制造設(shè)計(jì)技術(shù)及自動(dòng)化的發(fā)展，并對(duì)其未知的發(fā)展邊界進(jìn)行不斷探索，從而使我國的機(jī)械發(fā)展能夠契合時(shí)代的發(fā)展潮流，繼而助力我國的現(xiàn)代化建設(shè)。

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（作者單位：西北機(jī)器有限公司）