我國機(jī)械自動化設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀與突破路徑

張旻昊

[摘? ? 要]自工業(yè)革命以來，機(jī)械自動化程度不斷提升。我國機(jī)械自動化起步晚，然而，隨著社會經(jīng)濟(jì)等各方面突飛猛進(jìn)，積極從國外發(fā)達(dá)國家機(jī)械制造領(lǐng)域引進(jìn)學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，極大地推動了機(jī)械制造領(lǐng)域的革新和發(fā)展。而今我國作為制造大國，對機(jī)械制造生產(chǎn)提出了新的要求，機(jī)械自動化不僅需要具有較高的技術(shù)水平，還應(yīng)滿足我國大眾對產(chǎn)品的多樣化、個性化的需求。文章通過比對國內(nèi)外機(jī)械自動化的異同，對我國機(jī)械自動化設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀與突破路徑進(jìn)行深入探討和研究，并提出我國機(jī)械自動化的發(fā)展策略，推動現(xiàn)代化工業(yè)水平，提高工業(yè)生產(chǎn)效率，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的更好發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械自動化;發(fā)展現(xiàn)狀;突破路徑

[中圖分類號]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）09–00–03

[Abstract]Since the industrial revolution， the mechanical automation has been improved.China's machinery automation started late. However， with the spring breeze of reform and opening up blowing all over the country， China's social economy and other aspects have made rapid progress by leaps and bounds， and actively introduced and learned advanced technologies from the field of machinery manufacturing in foreign developed countries， which has greatly promoted the innovation and development in the field of machinery manufacturing.Now， as a major manufacturing country， China has put forward new requirements for machinery manufacturing and production. Mechanical automation should not only have a high technical level， but also meet the diversified and personalized needs of the Chinese public for products.Comparing the similarities and differences， the development status and breakthrough path of mechanical automation design to put forward the development strategy of mechanical automation， promote the modern industrial level， improve industrial production efficiency and promote the better development of economy and society.

[Keywords]mechanical automation; development status; breakthrough path; discussion

1 我國機(jī)械自動化設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國機(jī)械自動化技術(shù)從20世紀(jì)20年代起，便在很多行業(yè)都得到了迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，尤為突出的是近年來計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，極大地加快了機(jī)械自動化的發(fā)展，但我國目前依然處于機(jī)械自動化的初級操作階段，與國外發(fā)達(dá)國家具有一個階段性的整體差距。在這個大背景之下，雖然我國制成產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量有了長足的進(jìn)步，但我國自主產(chǎn)品少、核心技術(shù)缺失等問題也不容忽視。我國工業(yè)發(fā)展起步晚，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，在地區(qū)分布上存在著地區(qū)發(fā)展不平衡的現(xiàn)象。

1.1 設(shè)備方面

近10年來，我國雖然在全國各地大力推廣CIMS技術(shù)，但是主要是CAD和管理信息系統(tǒng)，所以車間基礎(chǔ)的自動化程度還很低。另外，由于數(shù)控機(jī)床編程器的復(fù)雜性，發(fā)揮的作用有限。現(xiàn)階段我國機(jī)械自動化的設(shè)備依然落后，仍然是半自動機(jī)床、組合機(jī)床、回轉(zhuǎn)體零件加工自動線等，在數(shù)量和質(zhì)量上都同發(fā)達(dá)國家先進(jìn)水平存在較大差距。

1.2 技術(shù)方面

由于國情約束，我國在自動化層面還處于電子自動化、剛性自動化階段，機(jī)械制造工藝缺少相應(yīng)的技術(shù)支持，已經(jīng)成為了機(jī)械制造行業(yè)面臨的巨大問題。由于我國機(jī)械自動化起步晚，同國外產(chǎn)生技術(shù)上的斷層;國家和機(jī)械制造行業(yè)將技術(shù)發(fā)展資源投入其他方面，而忽視了制造工藝的不足以及機(jī)械自動化的作用。機(jī)械設(shè)備的發(fā)展與技術(shù)的提升并沒有合理有效地融合、兼容，不利于我國機(jī)械自動化水平的提升和提高機(jī)械制造效率。

1.3 人才及管理方面

我國機(jī)械自動化人才形勢不容樂觀。一方面，由于長期以來的應(yīng)試教育，造成現(xiàn)有機(jī)械制造人員中缺乏創(chuàng)新型人才，墨守成規(guī)，懶于思考，極大地限制了機(jī)械制造行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。另一方面，由于國家和企業(yè)管理不當(dāng)，抑制了創(chuàng)新性人才的成長，導(dǎo)致部分精英人才流失國外。如今我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，需要大量高質(zhì)量人才，所以無論是企業(yè)的發(fā)展還是國家的崛起，都需要有不斷涌現(xiàn)的創(chuàng)新性人才。國家已經(jīng)重點(diǎn)加強(qiáng)改革職業(yè)技術(shù)教育并改善高校機(jī)械制造專業(yè)入口和就業(yè)趨勢，以補(bǔ)充機(jī)械制造行業(yè)的人才缺口，但也存在培育出來的人才專業(yè)知識不精或缺乏相應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，與社會需求脫節(jié)的現(xiàn)象，也亟需改變。

1.4 政策和市場方面

相較于我國傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)的投入和研發(fā)，機(jī)械自動化所需的研發(fā)資金較大，培養(yǎng)一位高質(zhì)量人才所需的代價更高，這也就導(dǎo)致了我國部分機(jī)械制造企業(yè)只注重眼前利益，目光短淺，忽視了人才培養(yǎng)和技術(shù)發(fā)展帶來的長期經(jīng)濟(jì)效益。目前由于我國出臺有力政策及市場的有利引導(dǎo)，機(jī)械制造行業(yè)不斷向自動化、智能化等方向發(fā)展，提高了整體機(jī)械制造工藝水平及其國際競爭力。

2 與發(fā)達(dá)國家比較的優(yōu)勢和不足

2.1 優(yōu)勢

我國機(jī)械自動化行業(yè)擁有得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢和勞動力優(yōu)勢。

我國國土面積大，礦產(chǎn)和物產(chǎn)豐富多樣，極大地滿足了機(jī)械制造自動化所需的空間和原料。在國家政策的重視和幫扶之下，我國機(jī)械制造所需的水、電、氣、土地等資源價格也較低，因此吸引一大批國外先進(jìn)企業(yè)入駐國內(nèi)，給本土企業(yè)帶來了挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

在勞動力方面，較為廉價的勞動力節(jié)約了企業(yè)生產(chǎn)成本，吸引了國外企業(yè)，但也為不重視自動化技術(shù)，只依靠低價格競爭的企業(yè)埋下隱患。

2.2 不足

2.2.1 技術(shù)水平較為落后

我國機(jī)械自動化關(guān)鍵技術(shù)自主率低，核心技術(shù)缺失，只能一直以來依賴國外技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，特別是在數(shù)控機(jī)床方面，一直是機(jī)械制造業(yè)中的“冷板凳”，落后發(fā)達(dá)國家15～20年。目前看來，雖然“中國制造”享譽(yù)全球，但是大多數(shù)產(chǎn)品技術(shù)含量低，產(chǎn)品附加值低，企業(yè)利潤少，導(dǎo)致企業(yè)資金積累少，難以進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)，從而始終無法向更為自動化、智能化、一體化的方向發(fā)展進(jìn)步，形成我國典型的“強(qiáng)宏觀、微企業(yè)”情形。相反，歐美等發(fā)達(dá)國家的企業(yè)由于經(jīng)歷兩次工業(yè)革命，以及幾百年來重視創(chuàng)新的人文主義文化氛圍，形成了豐厚的工業(yè)創(chuàng)新的文化底蘊(yùn)，擁有先進(jìn)的技術(shù)指導(dǎo)，積累了大量工業(yè)機(jī)械制造自動化的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從而造就一批現(xiàn)代化工業(yè)強(qiáng)國。

2.2.2 科學(xué)發(fā)展觀念較落后

社會財富的生產(chǎn)具有雙重性，應(yīng)對人類賴以生存的地球進(jìn)行保護(hù)以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。機(jī)械生產(chǎn)綠色化發(fā)展和機(jī)械自動化的綠色發(fā)展能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排。在全球資源日益枯竭，生態(tài)環(huán)境逐漸被工業(yè)生產(chǎn)破壞的當(dāng)下具有重要意義。國外不僅在關(guān)于工廠排污等方面具有嚴(yán)格的法律條約和相應(yīng)的規(guī)定，還擁有一批具有良好生態(tài)觀念的普通民眾進(jìn)行監(jiān)督。相比之下，我國缺少相應(yīng)的懲戒和法律條文以及民眾關(guān)于綠色發(fā)展觀的宣傳和教育，造成一批中微企業(yè)只顧眼前利益而肆意污染環(huán)境，不利于機(jī)械自動化的普及和發(fā)展，更不利于我國的可持續(xù)發(fā)展。

2.2.3 專業(yè)人才缺口大、水平較低

在我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，逐漸強(qiáng)調(diào)高質(zhì)量經(jīng)濟(jì)，工業(yè)4.0的時代已然到來之際，我國高端制造領(lǐng)域人才缺口日益增大。據(jù)《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》顯示：預(yù)測到2025年，我國高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人有關(guān)領(lǐng)域人才缺口將達(dá)到450萬。同時，在機(jī)械自動化的應(yīng)用之中，高素質(zhì)的技術(shù)人才難以培養(yǎng)，他們不僅應(yīng)具備專業(yè)技能和豐富的經(jīng)驗(yàn)，還要知曉經(jīng)營管理，在當(dāng)今模式的教育與刻板印象之下，這樣的合格技術(shù)人才可遇而不可求。而國外發(fā)達(dá)國家積累了大量機(jī)械制造經(jīng)驗(yàn)，培育的技術(shù)工人大多綜合能力強(qiáng)且不懼創(chuàng)新，熱愛機(jī)械制造，薪資待遇也相對較高，轉(zhuǎn)行較少。

綜上比較，我國機(jī)械自動化水平雖然自改革開放以來已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，但仍然與國外發(fā)達(dá)國家存在一個階段性的差距。

3 機(jī)械自動化的發(fā)展策略

3.1 機(jī)械自動化一體化發(fā)展

在控制理論的指導(dǎo)之下，機(jī)械自動化需要重視自動化元件、自動化控制系統(tǒng)等方面的研發(fā)，并且機(jī)械制造應(yīng)與電子學(xué)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子等學(xué)科技術(shù)進(jìn)行融合，而不是僅在少數(shù)環(huán)節(jié)協(xié)同。如果以電子等方面的新理論作為指導(dǎo)，將各學(xué)科優(yōu)勢結(jié)合，做到自動化元件與自動化控制體系的有機(jī)結(jié)合，即做到機(jī)械制造一體化，機(jī)械自動化會在最大程度上減少對人力資源的消耗，對提高生產(chǎn)效率、工廠利潤等都具有積極作用，從而能大幅提高我國機(jī)械制造在國際上的綜合競爭力，向成為工業(yè)強(qiáng)國邁近一步。

3.2 機(jī)械自動化低成本發(fā)展

機(jī)械自動化低成本發(fā)展符合我國當(dāng)今國情，機(jī)械控制應(yīng)從原來的硬件向軟件發(fā)展，朝更加輕量化和簡便化以及小型化的方向發(fā)展，同時機(jī)械自動化應(yīng)提升處理速度和精度，不僅節(jié)約了能源和材料，還使得生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量提高，成本得以控制，從而使機(jī)械制造企業(yè)能獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)的效果。

3.3 機(jī)械自動化智能化發(fā)展

近年來，自動化應(yīng)用領(lǐng)域的拓展對機(jī)械自動化智能化提出需求。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，自動化正從傳統(tǒng)的制造業(yè)向生活中的方方面面進(jìn)行擴(kuò)展，原本適用于工廠模式化的機(jī)械正逐漸轉(zhuǎn)向廣泛領(lǐng)域。由于該環(huán)境下對機(jī)械具有多樣化、綜合化、自主化的要求，機(jī)械自動化需向技術(shù)集成化的方向進(jìn)行發(fā)展，使之具有智能性，以滿足當(dāng)今社會的需求，使我國機(jī)械設(shè)備水平提高，形成國際差異化競爭。

3.4 機(jī)械自動化微型化發(fā)展

近年隨著集成電路的迅猛發(fā)展，電子元器件越來越小，為機(jī)械微型化的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。機(jī)械設(shè)備及控制系統(tǒng)逐漸向微型化的趨勢發(fā)展，不但能便于技術(shù)工人進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的安裝和操作，還能節(jié)省大量材料和能源，提升了機(jī)械設(shè)備使用的靈活性，大大擴(kuò)展了機(jī)械自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍。因此機(jī)械自動化微型化發(fā)展是我國科研人員不斷努力的方向，以打破國外對我國的技術(shù)封鎖，形成差異化競爭。

3.5 機(jī)械自動化綠色化發(fā)展

人類是命運(yùn)共同體，為了防止全球生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步被破壞，影響到人類的生存發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，機(jī)械自動化應(yīng)從全人類的利益出發(fā)，努力向綠色化發(fā)展。其中包括但不限于：企業(yè)拒絕使用有毒材料、盡量減少排放污水和廢棄物、盡量實(shí)現(xiàn)資源合理利用減少能耗、盡量實(shí)現(xiàn)廢物循環(huán)利用，國家加強(qiáng)環(huán)保執(zhí)法力度、完善相應(yīng)的法律法規(guī)、積極向民眾宣傳綠色環(huán)保理念，民眾應(yīng)自覺提高綠色環(huán)保意識、履行監(jiān)督的責(zé)任。只有這樣，我國機(jī)械自動化發(fā)展才能走向正軌，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好化，從而達(dá)到與環(huán)境相適應(yīng)的要求以及人與自然和諧相處的目的。

3.6 機(jī)械自動化技術(shù)人才素質(zhì)提高

當(dāng)今社會機(jī)械自動化企業(yè)招聘中，企業(yè)應(yīng)更加注重技術(shù)人才的專業(yè)技術(shù)要求，注重相應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)歷，這就要求新時代機(jī)械自動化技術(shù)人才具有較高的專業(yè)素質(zhì)。在多數(shù)自動化企業(yè)科研投入較少、缺乏自主創(chuàng)新能力、自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用程度較低時，同時具備高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)能力和自主創(chuàng)新能力的技術(shù)人才顯得尤為重要。我國政府和企業(yè)應(yīng)采取相應(yīng)措施，在積極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)自動化技術(shù)的基礎(chǔ)上，鼓勵自動化技術(shù)人才結(jié)合我國機(jī)械自動化特點(diǎn)，研發(fā)適用于企業(yè)的新技術(shù)，提高技術(shù)人才的自主創(chuàng)新能力，并且將企業(yè)所需的技術(shù)先引入實(shí)踐應(yīng)用之中，證明其實(shí)踐效果后再大力推廣該新技術(shù)。

4 結(jié)束語

現(xiàn)代機(jī)械自動化制造技術(shù)是現(xiàn)代化技術(shù)和工業(yè)創(chuàng)新的結(jié)合，是國家制造業(yè)的支柱，是國家工業(yè)的重要內(nèi)容。總的來說，我國機(jī)械自動化發(fā)展自改革開放以來突飛猛進(jìn)，成為了制造大國。但是由于自動化技術(shù)發(fā)展相對較晚，在世界已然步入工業(yè)4.0的時刻，我國機(jī)械自動化還與國外發(fā)達(dá)國家先進(jìn)技術(shù)水平存在顯著差異。要想使我國機(jī)械自動化與國外發(fā)達(dá)國家站在同一起跑線上，需要所有人重視其發(fā)展，共克時艱，發(fā)現(xiàn)自動化技術(shù)發(fā)展中存在的問題并加以改進(jìn)，心懷夢想，努力向著中國成為世界制造業(yè)強(qiáng)國奮斗。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫艷飛.機(jī)械制造及其自動化的發(fā)展[J].裝飾裝修天地，2017（10）：142.