提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的有效途徑

張海成

（錦州四海生物化學(xué)有限公司，遼寧錦州 121013）

0 引言

工業(yè)化發(fā)展史以1760 年代作為工業(yè)革命的開端，之后工業(yè)化一直是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主題。世界經(jīng)濟(jì)史表明，唯有掌握先進(jìn)的工業(yè)體系才可在諸多國家中參與競爭。現(xiàn)如今，全球各個(gè)國家都在努力發(fā)展工業(yè)，中國同樣為此而努力，致力于讓中國制造行業(yè)走出國門，成為先進(jìn)的工業(yè)大國。實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，是中國努力奮斗的偉大夢想，伴隨著快速的工業(yè)化進(jìn)程和工業(yè)化階段飛躍，傳統(tǒng)的人工制造模式早已無法滿足日漸增大的需求，企業(yè)要生產(chǎn)出高質(zhì)量的精細(xì)商品，就需要注重于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展，增強(qiáng)相關(guān)投資，給機(jī)械生產(chǎn)提供最大的技術(shù)和設(shè)備保障。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是利用各項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制等有關(guān)知識(shí)理論去研發(fā)各種先進(jìn)的設(shè)備，以確保設(shè)備可控制產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)等每個(gè)流程。在中國微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)取得較大進(jìn)展后，機(jī)械設(shè)計(jì)師們?nèi)谌脒@些先進(jìn)技術(shù)去改造設(shè)備，使我國的機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)邁入了更高階段，給工業(yè)發(fā)展帶來諸多助力，更提升了我國實(shí)力。現(xiàn)代制造設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成為支撐我國經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的逐步提升，讓我國諸多企業(yè)產(chǎn)品走出國門，引起了世界各國的重視，也讓我國在國際上掌握了話語權(quán)。更多的人意識(shí)到機(jī)械領(lǐng)域引入計(jì)算機(jī)后，給我國工業(yè)帶來了深刻改革，大大增強(qiáng)了我國實(shí)力，對(duì)此仍需繼續(xù)努力。以計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行輔助、改進(jìn)、優(yōu)化，可提升機(jī)械的精準(zhǔn)性，讓機(jī)械愈發(fā)智能化。微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)的融合，讓機(jī)電產(chǎn)品功能多元化，實(shí)現(xiàn)了一體化功能。在航天、航空、汽車、船舶、電器、兵器等各個(gè)行業(yè)中，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化得到了非常大的應(yīng)用空間，數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人和微型機(jī)電系統(tǒng)等都是利用機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)化有關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)的。這些設(shè)備智能控制機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造、銷售和安裝等流程，減少了人工工作量。

2 提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的意義

在我國國民經(jīng)濟(jì)中，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化已經(jīng)屬于相當(dāng)重要的支柱性技術(shù)，諸多行業(yè)的發(fā)展都離不開該技術(shù)，隨著機(jī)械工業(yè)的進(jìn)步，我國其他工業(yè)門類和行業(yè)必然邁入新的階段。當(dāng)前，自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的研發(fā)提升了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，更可替代人工在惡劣環(huán)境下工作，這意味著未來諸多危險(xiǎn)的工程建設(shè)或許可以利用智能化的自動(dòng)設(shè)備來完成。機(jī)械設(shè)備研發(fā)也讓我國計(jì)算機(jī)工業(yè)和微電子技術(shù)工業(yè)有了更寬廣的研究方向，如數(shù)據(jù)的精密性等。行業(yè)間互相促進(jìn)，互相融合，對(duì)我國的發(fā)展有著巨大助力。無論是在企業(yè)從事模具設(shè)計(jì)、制造工藝編制、機(jī)械設(shè)備更新改造，還是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)、輔助分析和輔助制造，以及對(duì)成型產(chǎn)品的質(zhì)量分析，無論是設(shè)備檢驗(yàn)、生產(chǎn)管理和工廠設(shè)備維修，還是元器件廠研發(fā)，不管是我國的汽車行業(yè)、家電行業(yè)還是信息通訊行業(yè)，為了更好地發(fā)展，必須要將機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化作為支撐。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化，不僅能提高生產(chǎn)量與工作效率，也降低了生產(chǎn)成本并節(jié)約資源。為提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)普及程度，相關(guān)分析和探討是不可缺少的。

3 發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

中國之所以成為世界工業(yè)大國，一是中國建立了世界上最完整的現(xiàn)代工業(yè)體系，使得中國產(chǎn)業(yè)具備了最完善的配套能力；二是在我國政府重視工業(yè)發(fā)展后，中國制造行業(yè)的規(guī)模顯著擴(kuò)大，全球中有230 多個(gè)國家都有我國出口的商品，隨處可見“中國制造”的身影。按聯(lián)合國2016 年頒布的有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國制造業(yè)增加值幾乎是美國和日本制造業(yè)增加值的總和，這些成就皆靠我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的發(fā)展。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化有著諸多優(yōu)勢：①技術(shù)先進(jìn)，有信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)和計(jì)算機(jī)等技術(shù)作為支撐，設(shè)計(jì)的設(shè)備屬于高端產(chǎn)品，提高各種機(jī)械設(shè)備的效率，顯著節(jié)省工作時(shí)間，提高工作效率和工作質(zhì)量，特別在某些特殊情況下，采用智能機(jī)械設(shè)備取代人員工作可以降低施工風(fēng)險(xiǎn)；②傳統(tǒng)機(jī)械故障只能靠人工維修，安全性差，而機(jī)械自動(dòng)化通過安裝機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)程序可以自動(dòng)修復(fù)一些小問題，提高工作穩(wěn)定性；③操作簡便，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化除了具有不同的功能外，更適應(yīng)人們的工作需求。

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造自動(dòng)化的這些優(yōu)勢，使它得到非常廣泛的發(fā)展前景和發(fā)展空間。機(jī)械的自動(dòng)化發(fā)展，是中國工業(yè)革命進(jìn)步的體現(xiàn)，將自動(dòng)化技術(shù)引入到各種類型的機(jī)械中，不但能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成高質(zhì)量的產(chǎn)品，還可減少人力。當(dāng)前，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的分析已經(jīng)成為機(jī)械領(lǐng)域的重要方向，對(duì)其進(jìn)行分析有很大價(jià)值和深遠(yuǎn)的意義。

4 亟待解決的問題

雖然我國已成為世界工業(yè)制造大國，但是在實(shí)際生產(chǎn)中，機(jī)械自動(dòng)化程度仍舊和先進(jìn)國家有著較大距離。縱觀我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化發(fā)展，效果仍不理想，一直以模仿、借鑒西方發(fā)達(dá)國家技術(shù)為主，自主創(chuàng)新、科研力度有限，科研人員缺乏。國家已經(jīng)加大投入，努力促使我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展，但是過程漫長，很多中小企業(yè)的生產(chǎn)制造流水線仍非常落后。

4.1 機(jī)械自動(dòng)化虛擬化技術(shù)較弱

計(jì)算機(jī)制圖軟件已成為機(jī)械設(shè)計(jì)工具之一，在引入計(jì)算機(jī)對(duì)圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)后，讓機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化朝著虛擬化的方向發(fā)展，也簡化了不少問題，如設(shè)計(jì)制圖更加精準(zhǔn)、線條更直觀，特別是網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)表現(xiàn)得更明顯，甚至可利用計(jì)算機(jī)直接模擬設(shè)備工作狀態(tài)，但我國在機(jī)械自動(dòng)化虛擬化技術(shù)方面發(fā)展不太理想。

4.2 數(shù)字化發(fā)展技術(shù)有待加強(qiáng)

數(shù)字化信息時(shí)代的到來，讓各國數(shù)字化技術(shù)進(jìn)步很大，已成為工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展的中心技術(shù)。縱觀我國數(shù)字化信息技術(shù)的發(fā)展情況，圖形、數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)傳遞等方面還需進(jìn)一步增強(qiáng)研發(fā)力度，才可確保制造信息數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

4.3 機(jī)械綠色化設(shè)計(jì)理念不足

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)施在性能上并不穩(wěn)定，會(huì)浪費(fèi)很多資源，也會(huì)破壞環(huán)境，使中國機(jī)械制造行業(yè)受到各方面的制約，無法取得較大進(jìn)展。圍繞環(huán)境保護(hù)工作，綠色的機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展應(yīng)作為長遠(yuǎn)考量，減少環(huán)境影響，使人類與自然和諧共存。社會(huì)發(fā)展和自然環(huán)境息息相關(guān)，若以犧牲環(huán)境為代價(jià)，即便是我國的工業(yè)技術(shù)如何強(qiáng)大，都失去了價(jià)值，因此需要注重綠色機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化的發(fā)展。

5 提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的有效途徑

5.1 機(jī)械設(shè)計(jì)向微型化發(fā)展

在時(shí)間的推移下，機(jī)械自動(dòng)化從原本的大型化朝向微型化轉(zhuǎn)變，即微電子機(jī)械系統(tǒng)，大小不超過1 cm3的自動(dòng)化機(jī)器產(chǎn)品都在其范圍之內(nèi)，精準(zhǔn)度向微米、納米級(jí)靠近。由于微機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品自身體積小、移動(dòng)靈活、能耗低，該技術(shù)應(yīng)用于精確度要求較高的行業(yè)，如軍事信息、生物醫(yī)學(xué)等方面，可滿足機(jī)械設(shè)計(jì)所需的精準(zhǔn)度。

5.2 加快智能化進(jìn)程

智能化高端產(chǎn)品是未來中國機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)重點(diǎn)研發(fā)的方向，在機(jī)械設(shè)備中裝入智能系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出人機(jī)一體化的機(jī)械設(shè)備，讓工作人員操控智能系統(tǒng)便可控制產(chǎn)品的各個(gè)生產(chǎn)過程。高端的機(jī)械設(shè)備還可及時(shí)搜集、記錄、分析設(shè)備中的數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)任何問題，都會(huì)自動(dòng)發(fā)送故障代碼，分析故障源頭，告知工作人員設(shè)備的修理需求。

5.3 攻克模塊化壁壘

中國的電氣產(chǎn)品中反響最好的是模塊化，仍是當(dāng)前需要重點(diǎn)攻克的難題。若模塊化進(jìn)程受阻，很容易阻礙機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化的發(fā)展，需要盡快突破這一壁壘。

5.4 突出創(chuàng)新化

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的創(chuàng)新一般從大數(shù)據(jù)入手，如交通產(chǎn)業(yè)中以自動(dòng)化技術(shù)搜集和整理各種交通數(shù)據(jù)，然后對(duì)其分析、匯總，篩選出可利用的信息等。在機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備中引入大數(shù)據(jù)，已使人們的生活變得更加方便。

5.5 適應(yīng)市場潮流需求

隨著機(jī)械制造業(yè)的不斷變革，市場需求也在發(fā)生變化，為滿足市場需求，對(duì)機(jī)械制造業(yè)也提出了更高要求。利用飛速發(fā)展的高科技信息優(yōu)勢，將機(jī)械制造業(yè)與外部市場的差異性相結(jié)合，讓企業(yè)順應(yīng)市場變化，要求機(jī)械制造中的自動(dòng)化設(shè)計(jì)有隨機(jī)應(yīng)變的能力，緊跟形勢潮流，適應(yīng)社會(huì)市場需求。

5.6 與CAPP 技術(shù)相結(jié)合

機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展過程中，作用最顯著的為CAPP（Computer Aided Process Planning，計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)）技術(shù)，一旦該技術(shù)運(yùn)用錯(cuò)誤，就會(huì)破壞有序的生產(chǎn)過程。我國當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，生產(chǎn)和管理設(shè)備還需要繼續(xù)改進(jìn)，讓其變得更加精細(xì)化和智能化，才可滿足各個(gè)行業(yè)的發(fā)展需求。

5.7 與計(jì)算機(jī)技術(shù)配合

為使機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展得更好、更快，需要注重技術(shù)含量的提升，堅(jiān)持創(chuàng)新，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)踐來不斷優(yōu)化。同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況，將計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的每個(gè)環(huán)節(jié)，特別是繪圖上要善于發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢，降低成本。

5.8 落實(shí)環(huán)保要求

工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)嚴(yán)重破壞了我國的環(huán)境，對(duì)未來發(fā)展是很不利的，所以國家開始實(shí)行“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略，要求各個(gè)企業(yè)遵循環(huán)保原則，深入綠色理念。在生產(chǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，優(yōu)先選用節(jié)能環(huán)保技術(shù)，并不斷改進(jìn)、升級(jí)技術(shù)，避免或者減少環(huán)境污染，減少社會(huì)資源的浪費(fèi)。

6 結(jié)束語

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化水平的提升，有助于我國機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，利于我國整體實(shí)力的提升，對(duì)整個(gè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了促進(jìn)作用，需要善于融合各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)以帶動(dòng)我國綜合工業(yè)水準(zhǔn)的提升。重視和發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，與我國特色社會(huì)主義基本原則非常匹配，也是讓我國實(shí)力獲得國際認(rèn)可的關(guān)鍵。對(duì)此，需要加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)等的研發(fā)，確保能夠給機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展帶來更多助力。