“中國智造”時代來臨對機械設計及其自動化技術的影響淺析

袁偉

摘要：我國作為全球制造業大國，制造業在國民經濟中占據著舉足輕重的地位，而機械設計的智能化則是其中的重中之重，本文著重對“中國智造”背景下機械設計及其自動化在實際應用中的優勢和不足，以及未來的技術開發要點和發展方向進行探討。

關鍵詞：中國智造;機械設計及其自動化;創新

0 ?引言

在互聯網+和智能制造大發展的背景下，我們已經逐漸進入了工業生產的第四個重要階段，即智能制造時代。在智能化、信息化的發展趨勢下，機械設計制造這個重要行業也發生了翻天覆地的變化，只有不斷地將人工智能、5G信息通信、云計算等最新的技術融入到機械自動化設計中，才能不斷地提高機械制造業的創新與發展，提升產業競爭力。

1 ?機械設計及自動化技術的應用現狀分析

當今時代國際競爭日趨激烈，而經濟的發展也越來越依賴于科技的進步，因此，不論對于機械工業行業整體，還是全國的經濟發展來說，機械科技的進步都有著舉足輕重的重大意義。

從數據上來講，過去的2019年我國的機械工業增加值為5.1%，低于2018年的6.3%，全行業營收僅增加了2.5%，利潤下降了4.5%。行業分化明顯，出口貿易中競爭壓力較大，這就對整個行業的技術提升提出了更高的要求。

機械設計及其自動化技術不僅要滿足基本的制造需求，還要有信息和能量轉換的功能，從最初的設計階段到制造過程中，都要促使設備與技術進行有機的融合，從而實現完善的自動化系統。目前市場上的機械設備都有不同的優勢，但在當前越來越激烈的市場競爭環境中，我國對自主研發，擁有自主知識產權的的技術設備投入持續增加，機械設備的功能也逐漸豐富。

人工智能是近些年來的行業提升熱點，而自動化技術就是人工智能技術在機械設計制造中的具體應用。為了不斷地提高機械設計和制造生產過程中的生產效率和產品質量，在機械行業的設計、制造過程中不斷融入和改進自動化技術，以便推動整個行業的智能化和自動化水平。只要通過不斷地創新與融合，才能在發展中發現問題，從而改進和提高，以滿足經濟發展的要求，提高產品的核心競爭力。在過去的發展中，自動化的技術已經廣泛的應用于機械工程的各個領域，而在未來的發展中，我們要不斷地提高自動化水平，這樣做不但能提高機械工業生產的效率和質量，還能節約成本，提高產業競爭力，滿足經濟發展對機械設計行業的發展要求。

2 ?行業發展中的一些問題

雖然近年來我國的機械工業水平飛速發展，已經成為了全球的制造業大國，但是由于工業發展起步較晚，在技術的積累方面還相對薄弱，在新技術的研發和生產相對于國外發達國家仍然有著較大的差距，仍存在著大而不強的行業現狀，部分零部件和設備對國外依賴程度較大，對經濟安全造成一定威脅。以芯片制造為例，在2018年我國的芯片進口額已經超過了3000億美元，對外依存較大，并且在不斷加劇的貿易摩擦中對經濟發展造成嚴重威脅。在設計軟件方面的發展水平也較低，行業發展中存在著重硬件輕軟件的現象，導致軟件上對外依存度較大，制約著行業的技術發展。

3 ?“中國智造”背景下機械設計中自動化行業的發展要素

要想解決行業發展中面臨的問題，我們在今后的發展中要著重于以下幾個方面：

3.1 融入創新思維

創新思維是機械行業發展進步的前提和基礎，中國智造的實現也離不開創新思維，在行業的發展中，創新思維更加被從業人員所重視，與此同時，產業的提升、產品的改良也要求整個行業要不斷地創新才能緊緊跟上發展的腳步，但是創新也并不是一定要把所有的設計推倒重來，而是在成熟的設計中進行取舍，并加入新的技術融合，或者是利用新的技術來不斷完善之前設計中存在的缺點和不足之處。這樣才符合技術的發展腳步，從而能夠達到事半功倍的效果。

3.2 云計算技術、5G信息通訊技術和人工智能技術是“中國智造”的強大推動力

人工智能技術是近年來工業行業的技術提升熱點，屬于計算機科學的新型重要技術分支，可以以人類的思維方式和意識形態來模擬和仿真制作而成的智能設備，它包括了仿真模擬技術、語音識別技術、虛擬現實技術等多種研究方向，屬于多學科多行業交叉的綜合性的新型技術。在人工智能的初級階段時，已經在部分領域有了一些應用，但是還沒有實現普及，所發揮的作用也比較有限，而現在在“中國智造”的大背景下，電子信息工程技術已經取得了飛速發展，人們已經越來越重視人工智能在機械制造行業的重要作用。機械自動化的發展進程中離不開人工智能技術的提高，如生產線上的機器人在人工智能技術的幫助下，能夠適應多種多樣的生產需求，不斷地提高生產效率，降低成本，提升質量。隨著機器人的智能化程度越來越高，對機器人與設計人員的自動控制要求也逐步提高，人工智能的發展和機械設備的自動化進程密切相關，自動化在其幫助下可以適應越來越復雜的工作場景。

在機械設計和自動化應用過程中，通過網絡技術的應用，可以使機械行業的工作方式得到升級和優化，使得溝通和通信成本得以降低，提升工作效率，并使操作人員可以進行遠程操作，這樣就可以在機械設備生產過程得到精準及時的控制和監測，再通過信息化的傳輸系統可以保證設備的生產流程傳送到數據中心，操作人員可以對生產流程進行數據分析，這樣就可以預判可能出現的問題，并提出解決方案，在網絡技術的幫助下可以使機械設備的生產方式更加高效靈活。而5G通訊技術的發展以及互聯網的逐漸普及將極大地提高機器與人，甚至機器之間的溝通效率，并且，“互聯互通”還涵蓋了生產線、供應商、產品和客戶等幾乎所有的環節，將智能控制、嵌入式終端和和多種設備進行低延遲、無縫隙連接，組成一套完整的智能化網絡化自動控制體系，真正實現“中國智造”，從而使多種自動化控制和生產方式得以取得顛覆性的創新成果。不僅如此，在云計算技術的幫助下，生產線上的機器人可以在更短的時間內及時分析和處理海量的信息和數據，從而能夠精準的預判在生產制造中所面臨的多種復雜場景，并及時的進行干預和處理。

3.3 “中國智造”時代的工業標準化之路

“中國智造”未來發展的關鍵之一就是工業標準化的制定與推廣。標準化的實施，就是通過對工業企業進行一系列的標準化推廣活動，從而極大地提高工業企業在設計、生產、制造過程中的工作效率，促進科技進步，提高企業管理水平。

標準化的對象既可以是產品、設備和材料等實物的標準化，也可以是技術、通訊模塊、工作流程的標準化。整個行業都執行一套成體系的標準，既要做到“車同軌，書同文”，又要鼓勵“百家爭鳴，百花齊放”，兩者看似矛盾，實則相輔相成，只要做到標準化，就能夠極大地促進整個行業的長遠發展。

3.4 節能與環保是機械行業的發展趨勢

隨著近些年我國經濟發展的不斷提升和工業化水平的逐漸加深，使得對生態環境的影響越來越大，并且因為我國制造業水平的提高，對資源的消耗也逐漸增大，有些稀有的非可再生資源甚至面臨著耗盡的巨大風險。近年來，我們越來越重視經濟發展與環境保護的關系，而我們在進行機械自動化設計的時候，也要越來越多的考慮到節能環保的設計方案。而機械設計制造的智能化也可以減少生產材料和能源的投入，從而使得產品的經濟成本得以降低，并且，在應用了仿真技術、3D打印等智能化技術手段后，還可以提升設備的生茶精度，減少材料的使用，避免能源浪費現場。同時，要想能夠滿足節能環保的要求還需要從幾方面下手：

首先，要增強對環保節能的新材料、新工藝的研發力度，材料上選擇污染輕，耗能少的制作材料和耗材，按照可持續發展的原則選擇材料，精簡工藝，減少耗材的浪費，盡可能使用可再生資源;其次，在機械自動化的研發過程中，需要對產品的可回收性進行開發，并提高重復利用率，盡量減少無法重復利用的零部件數量，并且把設備對環境的影響進行評估，減少污染;最后，積極開發具備多種功能延展性和適用性的新型機械設備，改善機械性能，豐富使用功能，同時延長設備的使用壽命，提高耐用度。

近年來，隨著人工智能和計算機技術的不斷發展，我們可以依據所設計的數據對整個機械設計生產的流程進行模擬演算，從而可以構建一個機械設計制造的數據共享中心。智能化機械設計制造中，在選擇材料時，可以重點結合材料的使用特點，以當前的使用環境為基礎，對機械設備的生產周期和所需材料進行預測，從而能夠更加精確的選擇出清潔，節約的材料，使得資源的利用率更加高效合理。

3.5 學習引進先進自動化技術

機械自動化設計中，我們要主動學習并引進先進的智能自動化技術。機械自動化設計的開始階段，設計人員要分析整個生產線的流程，并將技術領先的自動化設計理念融入到整個生產線中，比如在設計自動化系統的過程中，要充分引入生產企業對整個生產線進行整體分析，推演生產流程，全面檢測機械設備，精確分析機械設備的功能，并對照每項功能逐項分析引入新技術可能帶來的改進，是否可以滿足生產要求甚至超出預期。

4 ?結語

通過以上的表述得出，在“中國智造”的大背景下，國內科學技術和思想理念的不斷創新和發展，機械設計制造及自動化這個專業已經成為了我國制造業轉型升級過程中的重要動力引擎之一。機械設計制造及自動化行業的發展不僅體現在內部的提升，更加影響到經濟發展的各個方面，為其它行業的提升和發展建立了堅實的基礎。所以，我們在設計過程中，要不斷融入創新思維，重視引入先進技術，并將云計算技術、5G信息通訊技術和人工智能技術等融入到傳統的機械自動化設計中，同時不斷地提高行業的標準化程度，提升標準化水平。在選擇材料和生產流程中，重視對環保節能材料的使用，盡量減少對環境的不良影響。在我們的不斷努力下，使機械設計及自動化技術在促進經濟發展和提高人民生活質量的過程中發揮出越來越大的積極作用。

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