機械設(shè)計制造及自動化發(fā)展趨勢

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摘要：本文對我國在于機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域的特點進行詳細分析，并研究了其發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；機械制造；自動化；特點；優(yōu)勢

機械制造是用機器為主要手段，以金屬為主要原材料進行加工的工業(yè)，又稱機器制造工業(yè)。它主要是為國民經(jīng)濟各部門提供生產(chǎn)技術(shù)裝備的，也為人民生活提供高檔耐用消費品和日用必需品，機械產(chǎn)品還是國際貿(mào)易中進出口的重要商品。近年來我國逐漸從制造業(yè)大國轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞓I(yè)強國，機械設(shè)計及制造占據(jù)了相當重要的地位。不斷加強機械制造的水平，盡可能高地提高生產(chǎn)效率，是促進我國經(jīng)濟飛速發(fā)展的重要保證。

1機械設(shè)計制造及其自動化的特點、優(yōu)勢

相對于傳統(tǒng)的模式，機械設(shè)計并不是簡單地將諸多技術(shù)疊加在一起，而是通過將多種技術(shù)融會貫通在一起，吸取了不同方法的優(yōu)點，進而提高機械生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。同時它有對傳統(tǒng)的一些方法進行了改進，更方便我們進行一些特定的測試。除了固定的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，它可以在最大程度上滿足客戶對于輸出產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。它可以根據(jù)顧客的需求進行制作。一般來說，對于傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造，由于生產(chǎn)周期和制造周期較長，往往不能迅速大批量的生產(chǎn)替代產(chǎn)品來滿足客戶的需求。其所采用的自動化技術(shù)以及信息處理等諸多創(chuàng)新性新技術(shù)，都大大提高了機械制造的智能化以及自動化水平，可以在短時間內(nèi)，根據(jù)客戶的需求制造和生產(chǎn)產(chǎn)品，為企業(yè)帶來可觀的效益。總之，智能制造技術(shù)進一步地提高了該行業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)產(chǎn)品的精確性以及生產(chǎn)效率等，為該領(lǐng)域帶來大量的收益。該技術(shù)也因此被廣泛用于我國的各項生產(chǎn)領(lǐng)域當中。機械設(shè)計自動化、智能化具有的優(yōu)勢如下：首先是它具有安全性。在傳統(tǒng)的機械制造過程中，基本上所有流程都是按照人工來完成的。其中不乏涉及到一些龐大而笨重的任務(wù)。這類任務(wù)非常容易使生產(chǎn)者受到傷害，甚至會受到生命危險，也因此傳統(tǒng)意義上的機械制造逐漸被人所拋棄。機械工程的智能化、自動化則可以在大部分生產(chǎn)過程中，完全或部分替代人工，減小生產(chǎn)者的壓力和難度，進而解放生產(chǎn)力來進行操作環(huán)境的優(yōu)化和改進，從而提高生產(chǎn)效率。與傳統(tǒng)機械制造相比較，自動化的程度大大提高，因此生產(chǎn)效率也大大提高。尤其是對于當今這個互聯(lián)網(wǎng)時代，各個行業(yè)都在追求效率和速度，機械制造自動化則滿足了社會的需求。尤其是最新的設(shè)備，通過添加PLC或柔性制造等一些技術(shù)，可以同時操作多臺機器進行多種不同產(chǎn)品的生產(chǎn)。這些技術(shù)的應(yīng)用，極大地推進了機械專業(yè)的發(fā)展。通知這些操作更是可以在短時間內(nèi)降低成本，同時又提高生產(chǎn)效率。相比于傳統(tǒng)的制造領(lǐng)域，添加了智能控制系統(tǒng)。一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，可以自動上傳到控制臺，專業(yè)人員可以及時進行維修保養(yǎng)等操作，不至于出現(xiàn)傳統(tǒng)行業(yè)中機器出現(xiàn)故障，卻沒有人發(fā)現(xiàn)最后影響工期的問題或者找不到故障發(fā)生部件等諸多問題。其優(yōu)勢在于可以快速的進行機械內(nèi)部檢查，不僅能夠迅速反映出現(xiàn)故障的原因，還可以自動檢測出現(xiàn)故障的零部件。這些都大大減小了操作人員的難度和工作強度，進而減小了人力資源的浪費，極大地提高了生產(chǎn)效率。物聯(lián)網(wǎng)成為互聯(lián)網(wǎng)之后又一個產(chǎn)業(yè)競爭制高點，生態(tài)構(gòu)建和產(chǎn)業(yè)布局正在全球加速展開。國際企業(yè)利用自身優(yōu)勢加快互機械設(shè)計制造及其自動化的特點、優(yōu)勢及發(fā)展趨勢文/劉永平（寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司寧夏回族自治區(qū)石嘴山市753000）聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、整機設(shè)備、核心芯片、操作系統(tǒng)、傳感器件等產(chǎn)業(yè)鏈布局，操作系統(tǒng)與云平臺一體化成為掌控生態(tài)主導(dǎo)權(quán)的重要手段，工業(yè)制造、車聯(lián)網(wǎng)和智能家居成為產(chǎn)業(yè)競爭的重點領(lǐng)域。我國電信、互聯(lián)網(wǎng)和制造企業(yè)也加大力度整合平臺服務(wù)和產(chǎn)品制造等資源，積極構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。到2020年，具有國際競爭力的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系將基本形成，包含感知制造、網(wǎng)絡(luò)傳輸、智能信息服務(wù)在內(nèi)的總體產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破1.5萬億元，智能信息服務(wù)的比重大幅提升。推進物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)施規(guī)劃布局，公眾網(wǎng)絡(luò)M2M連接數(shù)突破17億。物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用在機械工程、機械制造領(lǐng)域內(nèi)不斷拓展，泛在安全的物聯(lián)網(wǎng)體系基本成型。滿足了設(shè)備需求、操作更加簡易、方便，界面更加人性化。機械設(shè)備被制造出來的最終目的是方便人們的生活，滿足需求，不同的產(chǎn)品會因為需求的差異其核心功能也會完全不同，例如吊車的主要工作就是起重與緊急救援。因此，在進行機械制造業(yè)使用自動化技術(shù)時，-定要充分考慮使用人群的需求,有針對性地制造產(chǎn)品，可以滿足人群的不同需求。一般來說，傳統(tǒng)的機械設(shè)備大多比較笨重，而且操作比較困難且繁瑣，缺少人性化設(shè)計，需要進行系統(tǒng)化地學習。而該方向則將面對不同的人群，將不同的技術(shù)結(jié)合在一起，操縱簡單作用，非常容易學習上手。功能相對較多，能極大滿足大家的需求。傳統(tǒng)意義上的機械設(shè)計制造，雖然也有自動化控制組成，但其中包含較多的手工操作部分?？偟膩碚f手工操作十分依賴操作工人自身的專業(yè)水平，所以無法保證產(chǎn)品的一致性。而自動化操作則可以保證生產(chǎn)的產(chǎn)品水平較高且精度較高，不會存在較大的誤差。相對于手工操作來說，自動化操作可以不分晝夜的進行加工生產(chǎn)，效率遠高于傳統(tǒng)生產(chǎn)水平，大大地降低生產(chǎn)成本。

2機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展趨勢

2.1智能化。隨著社會的不斷發(fā)展，人工智能已經(jīng)大規(guī)模投入應(yīng)用，人工智能應(yīng)用已經(jīng)成為大勢所趨。本世紀初，機械制造及其自動化已經(jīng)有了較大的進步，自動化水平大幅度提高，但是相對于智能化來說還是遠遠不夠。機械制造領(lǐng)域的智能化，就是對各種工業(yè)生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，盡可能地減少各環(huán)節(jié)資源浪費，進而優(yōu)化生產(chǎn)模式，最終極大地提高生產(chǎn)效率和減小資源的使用。智能化的出現(xiàn)，可以使我國從勞動密集型產(chǎn)業(yè)向高科技產(chǎn)業(yè)進行轉(zhuǎn)化。近年來，計算機技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，也是實現(xiàn)智能化的重要工具。它有效地推動了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使得工業(yè)生產(chǎn)的自動化、智能化水平越來越高。其在實際應(yīng)用中最為突出的特點就是，深刻的改變了以往的工作模式，推動機械制造向著自動化、信息化的方向邁進，可以說，兩者的結(jié)合為我國機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了新的契機，對于推動我國經(jīng)濟的整體發(fā)展發(fā)揮了極為重要的作用。2.2網(wǎng)絡(luò)化?；ヂ?lián)網(wǎng)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)逐步從軍事領(lǐng)域走進了我們千家萬戶，極大的改變了我們的生活方式。機械設(shè)計制造也可以利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，通過互聯(lián)網(wǎng)對各個生產(chǎn)流程進行實時監(jiān)控，搜集實時數(shù)據(jù)，從而可以及時地發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)流程中存在的各種問題，迅速作出反應(yīng)。傳統(tǒng)的機械出現(xiàn)問題通常都需要專業(yè)人員進行維修，維修過程復(fù)雜，一旦進行網(wǎng)絡(luò)化操作，即使沒有專業(yè)人員在場，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)遠程操作。2.3數(shù)字化。當今社會已經(jīng)進入數(shù)字化時代。網(wǎng)絡(luò)上各種關(guān)于數(shù)據(jù)的創(chuàng)新性概念不斷出現(xiàn)，例如大數(shù)據(jù)、云計算等這些概念都已經(jīng)為我們大眾所熟悉。數(shù)字成了整個社會發(fā)展的新動力。機械行業(yè)相應(yīng)的系統(tǒng)都需要相應(yīng)的數(shù)據(jù)來進行處理，進而在對產(chǎn)品進行模擬以及后期的制造。一般機械產(chǎn)品在設(shè)計生產(chǎn)過程中，通常都是紙質(zhì)圖紙進行設(shè)計，最后再運用CAD制圖軟件進行處理。這一套流程十分浪費時間，且沒有意義。因此在產(chǎn)品設(shè)計過程中通過數(shù)字進行虛擬化設(shè)計，不斷簡化設(shè)計流程和縮短工期，并設(shè)法提高產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工質(zhì)量。先進的應(yīng)用在各行各業(yè)都有體現(xiàn)，較為常見的是設(shè)計中心將圖紙設(shè)計完成后，經(jīng)專人審核通過遠傳的方式直接下達制造指令給生產(chǎn)機械，整個過程沒有紙質(zhì)圖紙的傳遞，而生產(chǎn)機械則是無人值守、無人操作，全流程自動化?，F(xiàn)階段，我國還有很大部分機械的控制系統(tǒng)落后，雖然相對于改革開放前的設(shè)備來說，先進水平已經(jīng)有所提升，但仍需不斷的進行優(yōu)化。因此我們的技術(shù)也要與時俱進、不斷更新，不斷在設(shè)備中添加最新的技術(shù)。5G的商用，賦予機械智能化無限發(fā)展的空間。2.4綠色化。我國的經(jīng)濟雖然在近些年取得了極速發(fā)展，但同時也產(chǎn)生了較大問題。因為我國生產(chǎn)模式比較落后，資源大量浪費，也產(chǎn)生了大量的污染。尤其是制造業(yè)，更是受到環(huán)保部門關(guān)注。在我國近年的環(huán)境整頓中，頻繁出現(xiàn)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的灰塵或者噪音污染，這些都極大的影響了周圍環(huán)境和員工的身心健康，必然要求機械制造向著綠色化和環(huán)?；较虬l(fā)展。如今我國經(jīng)濟、文化、生產(chǎn)和發(fā)展都是以可持續(xù)化為基本戰(zhàn)略,械設(shè)計制造及其自動化發(fā)展也正在實現(xiàn)可持續(xù)化，以適應(yīng)我國發(fā)展的整體趨勢。機械設(shè)計制造的可持續(xù)發(fā)展在于提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)材料的消耗,減少生產(chǎn)對環(huán)境的破壞，樹立綠色可持續(xù)發(fā)展觀,高效地解決機械設(shè)計制造存在的問題,以提升機械設(shè)計制造及自動化技術(shù)的水平。2.5人性化。隨著社會的發(fā)展，人們除了在積極追求經(jīng)濟效益和提高效率之外，更多的開始關(guān)注舒適性質(zhì)和人性化設(shè)計。產(chǎn)品設(shè)計要求符合人體結(jié)構(gòu)，在緊張工作的同時也給人帶來更舒適的體驗感。不至于使人在長時間的勞動下產(chǎn)生疲憊感和職業(yè)病，進而可以提高員工的積極性，從而提高經(jīng)濟效益。2.6低能耗。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，社會資源在不斷的消耗，低能耗也成了社會不斷追求的目標。一方面是因為資源不斷枯竭，另一方面也是為了追求綠色環(huán)保。在設(shè)計上既要考慮材料的問題，也要考慮高效利用的問題。在傳統(tǒng)生產(chǎn)中，機械制造只考慮應(yīng)用問題，僅僅為生產(chǎn)產(chǎn)品進行設(shè)計，能耗偏大?，F(xiàn)階段機械設(shè)計的發(fā)展方向則要求在實現(xiàn)功能的同時，低功耗、輕量化，節(jié)能環(huán)保。未來機械工程領(lǐng)域重點研究低功耗處理器技術(shù)和面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的集成電路設(shè)計工藝，開展面向重點領(lǐng)域的高性能、低成本、微型化、低功耗智能傳感器技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā),提升智能傳感器設(shè)計、制造、封裝與集成、多傳感器集成與數(shù)據(jù)融合及可靠性領(lǐng)域技術(shù)水平；研究面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)、通信技術(shù)及組網(wǎng)等智能傳輸技術(shù)，加快發(fā)展NB-IoT等低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)；研究物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)與知識表達、智能決策、跨平臺和能力開放處理、開放式公共數(shù)據(jù)服務(wù)等智能信息處理技術(shù)，支持物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，進一步完善基礎(chǔ)功能組件、應(yīng)用開發(fā)環(huán)境和外圍模塊。2.7多元化。現(xiàn)階段，各種產(chǎn)業(yè)都不僅局限于某一學科，逐步出現(xiàn)學科交叉。學科交叉是“學科際”或“跨學科”研究活動，其結(jié)果導(dǎo)致的知識體系構(gòu)成了交叉科學。學科交叉點往往就是科學新的生長點、新的科學前沿，這里最有可能產(chǎn)生重大的科學突破，使科學發(fā)生革命性的變化。同時，交叉科學是綜合性、跨學科的產(chǎn)物，因而有利于解決人類面臨的重大復(fù)雜科學問題、社會問題和全球性問題。機械設(shè)計領(lǐng)域也不應(yīng)局限于機械結(jié)構(gòu)，要適應(yīng)多門學科的應(yīng)用，實現(xiàn)真正意義的機電一體化。這樣不僅可以極大地減小錯誤率，提高產(chǎn)品在社會生產(chǎn)中的競爭力，進而推動我國機械行業(yè)和整個制造業(yè)加速發(fā)展。我國十三五規(guī)劃里提出要大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合應(yīng)用，圍繞重點行業(yè)制造單元、生產(chǎn)線、車間、工廠建設(shè)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化改造，推動生產(chǎn)制造全過程、全產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)品全生命周期的深度感知、動態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)匯聚和智能決策。

3結(jié)束語

機械制造及其自動化這門學科雖然現(xiàn)階段不如計算機技術(shù)等行業(yè)更受人關(guān)注，但畢竟它屬于一門基礎(chǔ)性學科，在中國制造2025計劃中，其重要性是其它學科所無法替代的。智能制造是基于新一代信息通信技術(shù)與先進制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動的各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學習、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的部署實施為智能制造提供基石。智能制造將結(jié)合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，合理調(diào)配供應(yīng)鏈資源以提升生產(chǎn)和服務(wù)效率，實現(xiàn)制造業(yè)的智能化管理模式創(chuàng)新?，F(xiàn)階段，5G商用對機械設(shè)計自動化融入萬物互聯(lián)提供了條件，發(fā)展空間無限。

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作者:劉永平 單位:寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司