機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)及其發(fā)展

王吉?jiǎng)? 王玉鵬

摘要：由于信息技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。在本文當(dāng)中，基于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的特征，對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，主要是為了進(jìn)一步提升其應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化;特點(diǎn);優(yōu)勢(shì);發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)下，經(jīng)濟(jì)全球化日益加深，全球各國(guó)經(jīng)濟(jì)緊密的聯(lián)系在一起，互相促進(jìn)發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要基礎(chǔ)性行業(yè)，其對(duì)于國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展有著重要的意義。從具體方面來(lái)看，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的具體含義為：將先進(jìn)科學(xué)技術(shù)有效融入到機(jī)械設(shè)計(jì)制造當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)多技術(shù)的融合，使得自動(dòng)化技術(shù)以及電子技術(shù)充分結(jié)合，進(jìn)而有力的提升機(jī)械制造自動(dòng)化的質(zhì)量，縮短工作時(shí)間，從而使機(jī)械制造過(guò)程更加柔性化、集成化、職能化，以及信息化的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程。

1.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

1.1機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化特點(diǎn)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)際上就是一種對(duì)信息的產(chǎn)生、處理以及加工的過(guò)程。在此過(guò)程當(dāng)中，產(chǎn)品所含有的信息在持續(xù)豐富，并且相關(guān)的生產(chǎn)計(jì)劃在持續(xù)細(xì)化。在制造系統(tǒng)當(dāng)中，形成的各類信息需在正確的時(shí)間，用正確的方式，及時(shí)的傳遞給正確的對(duì)象，將各分系統(tǒng)高效的集成在一起。在系統(tǒng)輔助決策的有效支撐下，信息化制造系統(tǒng)能夠極大的提升系統(tǒng)運(yùn)行效率。因此，機(jī)械制造自動(dòng)化已是現(xiàn)代企業(yè)提升經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)重要的有效手段。

此外機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化包含的內(nèi)容很廣，因此對(duì)每一個(gè)具體的設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)而言，制造系統(tǒng)信息化的實(shí)現(xiàn)并沒(méi)有固定的內(nèi)容和模式，企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的特點(diǎn)有選擇、有重點(diǎn)地進(jìn)行設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的信息化建設(shè)。如：推動(dòng)信息化，開(kāi)發(fā)信息產(chǎn)品的制造，積極發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，并用信息化來(lái)推動(dòng)自動(dòng)化的發(fā)展等。

1.2機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)

1）與傳統(tǒng)制造系統(tǒng)相比，自動(dòng)化系統(tǒng)具有自律能力、人機(jī)一體化、虛擬制造技術(shù)、自組織能力、自學(xué)習(xí)與自我優(yōu)化能力、自我恢復(fù)能力與強(qiáng)大的適應(yīng)性等特征。因此它突出的特性是“軟”特性。對(duì)制造過(guò)程而言，軟特性體現(xiàn)在柔性、模塊化等方面;對(duì)人而言，則表現(xiàn)為安全性、友好性等;對(duì)環(huán)境而言，表現(xiàn)在無(wú)污染、省能源、資源回收等方面;對(duì)社會(huì)而言，體現(xiàn)為協(xié)作與競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系更為合理;

2）利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息的處理能夠極大的降低出錯(cuò)率，確保制造產(chǎn)品更加精確化。并且還簡(jiǎn)化了機(jī)械操作程序和方式，降低了操作難度，只需要輸入相關(guān)的任務(wù)令就可以加快生產(chǎn)速率，有效的保證了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全;

3）機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化具有監(jiān)督控制系統(tǒng)，能夠?qū)?nèi)部控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，并在最短的時(shí)間內(nèi)找出故障原因，既減少了不必要的浪費(fèi)，又使得機(jī)械制造更加穩(wěn)定和安全。

2.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)探析

2.1智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)、制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大方向。智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工，它是要在加工過(guò)程中模擬人類專家的智能活動(dòng)，以解決加工過(guò)程許多不確定性的、要由人工于預(yù)才能解決的問(wèn)題。如：智能集成化制造系統(tǒng)具有自律能力和自決策能力，能根據(jù)外部環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)整自身運(yùn)行參數(shù)，保持最佳運(yùn)行狀態(tài)、并能自動(dòng)監(jiān)視本身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和排除故障;再如智能4M數(shù)控系統(tǒng)，在制造過(guò)程中，加工、檢測(cè)一體化是實(shí)現(xiàn)快速制造、快速檢測(cè)和快速響應(yīng)的有效途徑，將測(cè)量、建模、加工、機(jī)器操作融合在一個(gè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)信息共享，促進(jìn)測(cè)量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。

2.2敏捷化

隨著社會(huì)的進(jìn)步和物質(zhì)生活的豐富，機(jī)械產(chǎn)品的品種花樣更新?lián)Q代周期越來(lái)越短，制造自動(dòng)化系統(tǒng)面對(duì)的是多品種、小批量生產(chǎn)環(huán)境和不可預(yù)測(cè)的市場(chǎng)需求，因此，增強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的敏捷化必然成為一個(gè)重要的發(fā)展方向。敏捷制造是將柔性生產(chǎn)技術(shù)、熟練掌握生產(chǎn)技能和知識(shí)的勞動(dòng)力與促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間相互合作的靈活管理集成在一起，通過(guò)所建立的共同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)迅速改變或無(wú)法預(yù)見(jiàn)的消費(fèi)者需求和市場(chǎng)時(shí)機(jī)作出快速響應(yīng)。

敏捷制造的基本原理是采用標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，以分布式結(jié)構(gòu)連接各類企業(yè)，構(gòu)成虛擬制造環(huán)境，以競(jìng)爭(zhēng)合作為原則，在虛擬制造環(huán)境內(nèi)動(dòng)態(tài)選擇合作伙伴，并通過(guò)組成虛擬企業(yè)來(lái)適應(yīng)持續(xù)多變、無(wú)法預(yù)料的市場(chǎng)變化。

由此可以鎖現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩個(gè)方向上：一是精密工程技術(shù)，以超精密加工的前沿部分——微細(xì)加工、納米技術(shù)為代表，將進(jìn)入微型機(jī)械電子技術(shù)和微型機(jī)器人的時(shí)代：二是機(jī)械制造的高度自動(dòng)化，以IMS和敏捷制造等的進(jìn)一步發(fā)展為代表。

2.3虛擬化

機(jī)械設(shè)計(jì)制造虛擬化主要是指虛擬制造，是以制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)支持的系統(tǒng)建模技術(shù)和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，集現(xiàn)代制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、并行工程、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和多媒體技術(shù)等多種高新技術(shù)為一體，由多學(xué)科知識(shí)形成的一種綜合系統(tǒng)技術(shù)。它將現(xiàn)實(shí)制造環(huán)境及其制造過(guò)程通過(guò)建立系統(tǒng)模型映像到計(jì)算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)所支撐的虛擬環(huán)境中，在虛擬環(huán)境下模擬現(xiàn)實(shí)制造環(huán)境及其制造過(guò)程的一切活動(dòng)，并對(duì)產(chǎn)品制造及制造系統(tǒng)的行為進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。制造虛擬化的核心是計(jì)算機(jī)仿真，通過(guò)仿真來(lái)模擬真實(shí)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和制造中可避免的錯(cuò)誤，保證產(chǎn)品制造一次成功。

2.4綠色化

可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題是目前人類社會(huì)最迫切需要解決的問(wèn)題之一，資源和環(huán)境是可持續(xù)發(fā)展的兩個(gè)主要問(wèn)題。制造系統(tǒng)作為消耗能源和資源、產(chǎn)生環(huán)境污染的源頭，必須實(shí)現(xiàn)環(huán)保化。因此，在系統(tǒng)的規(guī)劃及運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)將資源和能源的優(yōu)化利用以及環(huán)境保護(hù)作為一個(gè)重要控制目標(biāo)。機(jī)械設(shè)計(jì)制造綠色化的目標(biāo)是使得產(chǎn)品在從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的影響最小，資源效率最高。它是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在制造業(yè)中的體現(xiàn)，或者說(shuō)綠色制造是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。同時(shí)綠色制造涉及的面很廣，涉及產(chǎn)品的整個(gè)生命周期和多生命周期，在目前和將來(lái)的設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化系統(tǒng)中要予以充分考慮這一問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)：

總的來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)國(guó)家的科技水平。相關(guān)研究人員應(yīng)根據(jù)社會(huì)需求，加強(qiáng)對(duì)未來(lái)發(fā)展的研究，不斷推進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步。

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