新型發展環境下機械設計制造的發展路徑

吳 濤

（甘肅鋼鐵職業技術學院，甘肅嘉峪關 735100）

0 引言

機械設計制造是制造業中的重要組成部分，對于完善工業體系、促進國民經濟發展具有重要作用。當前，經濟快速發展，科學技術轉化為生產力的速度也越來越快，新型發展環境下的機械制造技術具備了較強的綜合性，融合了人工智能、計算機信息化、自動控制等多種技術，具有良好的發展前景。因此，明確機械設計制造發展方向，規劃機械設計制造發展路徑顯得尤為重要。

1 機械設計制造發展現狀

當前有很大一部分機械制造企業設計水平不足，缺乏具有高水平的機械設計師，對機械設計采用“引進—模仿”的設計模式，即引入國外或國內其他企業的機械生產設備，并進行研究，然后據此模仿設計機械生產設備，導致企業設計理念落后，缺乏機械設計核心競爭力和設計能力，無論是在設計外觀還是內部性能，設計上總體存在缺陷和不足。在設計方式方面，機械設計制造行業普遍逐漸采用計算機輔助設計的方式，推廣無圖紙設計方式，但總體上講，計算機無圖紙設計推廣程度較低，目前很大一部分小型機械企業仍然以人工繪圖設計為主，不具備計算機設計的條件和能力[1]。因此，在自主設計能力、設計理念和設計方式等方面，機械制造企業還有較大的提升空間。

當前我國機械制造業主要存在以下兩個問題：一是制造自主研發能力有待提高，引入先進制造技術已是機械制造業的共識，總體上技術的引入并不能完全彌補研發能力的不足；二是具有高、精、尖特點的產品較少，在高、精、尖機械產品的制造方面存在不足。也就是說，當前機械制造業的產品質量有了很大提升，但在一些制造精密、對制造技術和工藝要求較高的產品制造方面仍然存在問題。隨著制造技術的不斷發展，人工智能、自動化、虛擬技術、信息化技術、微細制造與納米技術、超高速切削磨削等技術在機械制造行業的廣泛應用，引入先進的制造技術來提高機械制造生產率和產品質量已經成為當前機械制造產業發展的主要方向。

2 新型發展環境下機械設計制造發展的特點

2.1 綜合性

新型發展環境下，人工智能技術和自動化技術快速發展，在機械設計與制造中的應用也越來越廣泛，技術集成使得機械設計制造呈現出綜合性的發展特點，具體體現為設計與制造過程的綜合性、各種技術的集成與綜合以及設備性能的綜合等。機械設計制造的綜合性特征，使得機械設計制造業發展中形成了更高的綜合效益，同時也加強了設計與制造的銜接和整合，促進制造工藝的科學化[2]。

2.2 系統性

新型發展環境下，機械設計與制造的體系更加健全，設計與制造系統也更加完善，整個機械制造過程呈現出系統性的特點。通過各個要素的不斷優化升級和技術的逐漸更新，整個機械系統源源不斷地獲得“新鮮血液”，實現整個機械設計制造系統功能的優化。如當前精密制造技術和網絡技術在機械制造業中的發展，技術的創新提升了整個機械設計制造系統的效率，充分體現了技術的應用價值及其對整個機械系統的帶動作用。新型發展環境下，機械設計制造打破了分割化的發展模式，逐漸連接為一個完整的系統。

新型發展環境，最重要的特點即是多種技術的發展創新，技術為機械制造業提供了強勁的發展動力，也為機械生產效率的跨越式提高提供了可能。機械設計與制造融合了人工智能、虛擬技術、自動化、信息化等前沿技術，加速機械設計制造體系的改革創新，具有前沿性的發展特點。

（1）大幅提高機械制造生產效率。智能機械設計制造自動化以技術為依托，可實現信息的高效處理和控制操作的自動化，可通過預先的精準設置，能保證機械設備根據指令重復地展開相關工作，減少人力資本的投入，提高勞動生產率。

2.3 科學性

（2）大大提高機械生產的安全性。自動化機械的應用解放了人力資源在生產過程中的束縛，從而大大降低了操作生產人員發生生產事故的概率，提高了生產的安全性。除此之外，隨著自動化技術的不斷發展，機械設備在遭遇故障時所進行自動處理的能力也在不斷提高。

長期以來，機械設計以手動繪圖設計為主，將設計方法以繪圖的方式標識出來，設計過程復雜，人力物力耗費巨大，且繪圖設計科學性和精確性較低，設計質量難以提高，設計技術難突破。隨著虛擬技術的發展，機械設計虛擬化是未來機械制造業發展的必然趨勢。借助先進的虛擬技術來整合處理海量的設計圖樣及數據，整個操作過程呈現虛擬化狀態，能夠有效簡化機械設計的步驟與流程，提高設計的科學性和精確性，且通過虛擬技術，可及時發現設計中的問題與漏洞，實現及時更正，減少設計誤差，同時降低人力資源的投入，降低生產成本。虛擬化是未來機械設計的主要發展方向之一，虛擬技術將會帶來機械設計的變革性發展，顛覆傳統的以人工繪圖為基礎的機械設計模式。

2.4 前沿性

（3）企業的安置措施不能滿足員工安置需求。企業能解決部分歷史遺留問題，但對于一些難點問題并未給予較好的解決措施，不能很好地化解職工的不滿情緒，更無法給予員工相應的生活保障。

3 新型發展環境下機械設計制造的發展路徑

3.1 智能化與自動化

機械設計與制造智能化與自動化的實現需要借助多種技術加以開展，隨著人工智能技術和自動化技術的日漸成熟和應用，智能化與自動化成為機械設計與制造的主要發展路徑。智能機械設計制造自動化是由多種先進的科學技術所組成的，屬于新型學科，其自動化、智能化水平較高，具備了傳統機械設計制造技術所沒有的功能與優勢。

（3）使用范圍廣，以智能化與自動化為主要特征的機械設計制造，實現眾多技術與設備的集成化，功能強大且多樣，可以適應多種生產需求，使用范圍較廣。

由于復層與基層的材料不同，會因材料的導熱性和熱膨脹系數不同而出現材料稀釋等現象，這些不利因素更增加了焊接難度，所以應當制定嚴謹的焊接操作工藝，并嚴格按照工藝進行焊接。鎳基材料的化學成分如表1所示，常溫下力學性能如表2所示。

新型發展環境下，機械設計制造以各種先進技術和發展理念為加持，呈現科學性的發展特點。在機械設計方面，在傳統人工繪圖設計的基礎上引入計算機精密計算與繪圖設計軟件，使得整個設計過程更科學、精密，符合現代機械設計的要求。在機械制造方面，精密制造技術和自動化技術的引入和發展，使得制造過程更加科學。且在科學發展理念的引導下，機械制造朝著綠色環保的方面不斷推進，使得整個發展路徑更為科學[3]。順應時代與環境發展需要，在先進理念的引導下，充分利用技術發展的優勢，才能夠更好地保障各項技術的規范化、合理化、科學化的應用，促進智能機械設計制造行業的進一步發展。

機械制造智能化與自動化具有以下4個特點和優勢：

（4）可以促進資源和能源節約。自動化機械設備中多采用了低能耗的驅動機構，其通過精密的設計與構造，能更為科學地控制和減少能源消耗。自動化與智能化技術的應用，為資源節約以及更多清潔能源的使用提供了技術支撐。

3.2 虛擬化

該堆加熱等離子體的方式主要有兩種，一種是通過中性束流注入器向堆腔內注入高能中性粒子束來提高等離子體的溫度，另一種是通過調節中間線圈和內部線圈中的電流，改變堆腔內的磁場分布，進而改變中間磁阱的形態，對等離子體進行絕熱壓縮加熱。

3.3 精密化

精密化是新型發展環境下機械制造發展的重要方向之一。精密制造技術是在原有切割技術、焊接技術、塑形加工技術等基礎上進行更加精密，是更加有鑄造性的一種新型制造技術。精密機械制造技術有3個優勢：一是可以有效增強機械設備的可靠性和穩定性，提高設備性能；二是為未來微型機器人和微型電子技術打造良好的發展前景，使現代機械制造朝著人性化與智能化方向發展；三是大大提高機械制造的安全性，降低事故概率，有效保護機械制造操作人員的安全，延長機械設備的使用壽命。隨著精密制造技術的不斷發展，精密化逐漸成為機械制造企業的發展方向，因此要充分重視精密制造技術的發展，在實踐中不斷進行技術優化，拓寬其發展方向，推廣其在機械制造中的應用，實現精密制造。

想到國內鼎鼎大名的某迅，他們的兩款社交軟件在中國獨霸天下已經很多年了，說他們一家獨大毫不為過。可是，使用這兩款社交軟件的人都知道，他們三天兩頭在更新軟件，甚至更新頻率之快都讓人不勝其煩。這是為什么呢？當然就是一種居安思危的成熟的企業戰略。每次更新，占用內存都更少，功能都更多，操作都更方便。為了什么？就是為了防患于未然，牢牢地抓住用戶，時刻防止有橫空出世的同類軟件爭奪其市場份額。所以某信、某南極小動物在中國長盛不衰地占據了壓倒性優勢。

3.4 網絡化

網絡化和信息化是新型發展環境下各個行業發展的典型特點，機械設計制造也不例外。互聯網可以將機械設計和機械制造緊緊連結在一起，對設計和生產全過程實現網絡化管理，一旦發現某個生產環節出現差錯，就能及時進行調整，最終實現對生產全過程的網絡化管控。通過互聯網技術可提高設計的科學性和精確性，同時實現設計與生產之間的無縫對接，提高生產效率，降低生產成本，保障生產線高精尖生產，進而有效降低所造成的損失，保障整個生產操作流程的高效進行[4]。網絡化為機械設計行業發展提供了重要動力和活力，同時也是機械設計制造發展的重要發展方向。

礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦(含量為23%～32%)，少量菱鐵礦及半假象—假象赤鐵礦、褐鐵礦，金屬硫化物主要為黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦等。

3.5 綠色環保化

長期以來，由于技術限制和發展理念落后，機械設計制造業采用相對粗放的發展模式，消耗大量的能源資源，在一定程度上對空氣、水體、土壤等生態環境造成不利影響。新型發展環境下，要求改變傳統發展模式和發展理念，樹立綠色、節能、環保理念，在保護自然環境和生態環境的前提下發展機械設計制造，禁止社會發展以犧牲環境為代價，既要金山銀山，又要綠水青山。因此，機械設計制造未來發展路徑必將沿著綠色環保的方向發展，機械制造企業要樹立良好的綠色環保理念和意識，并將理念運行到機械制造實際中去，引入綠色科技和清潔能源，開發可再生、可回收利用能源資源，降低對環境的污染和生態的破壞。因此，綠色環保化是新型發展環境下機械設計制造行業的必由之路。

4 結束語

綜上所述，新型發展環境下機械設計制造有著巨大的發展潛力和發展優勢，人工智能技術、虛擬技術、網絡信息技術在該行業的應用越來越廣泛，有效提高了機械設計和制造效率及質量。而這些技術將會成為新型發展環境下機械設計制造業的核心支撐力和競爭力，全面推動機械設計制造發展。