機械設計制造及其自動化發展方向探究

伍迪

摘 要：機械設計制造及其自動化是研究各種工業機械裝備及機電產品從設計、制造、運行控制到生產過程的企業管理的綜合技術學科。隨著計算機和互聯網的發展，信息技術與制造業深度融合，我國機械行業存在的問題已經阻礙了制造業的轉型升級。在未來，材料、能源領域的突破性進展和工廠生產能力的商品化出售，將會引起工業領域的一場創新創業浪潮。該研究主要分析了目前我國機械設計制造及自動化存在的問題及未來的發展方向。

關鍵詞：機械制造 自動化技術 發展

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（c）-0054-02

機械制造業是國民經濟最重要的基礎產業，而機械工業發展的動力源于機械制造技術的不斷創新。幾十年來，我國的機械制造業已具備了一定的規模和技術基礎，但與發達國家相比，仍然存在諸多問題。在全球產業競爭格局急劇變化的今天，我國制造業面臨發達國家和其他發展中國家“雙向擠壓”的嚴峻挑戰，對此，政府實施“中國制造2025”戰略，化挑戰為機遇，推動我國由“制造大國”走向“制造強國”。

1 目前我國機械行業存在的問題

1.1 標準低，缺乏國際標準化意識

對制造業而言，機械行業標準的制定具有先進技術適應性和導向作用，在一定程度上引導了制造業的資金流動方向，在經濟全球化的今天，行業標準的國際化是時代發展的必然趨勢，推進機械行業標準國際化的效益不是短期的，是持久性的。

西方發達國家首先經歷了以蒸汽機為標志的第一次工業革命，使得工業的前身手工業從農業里分離出來，得到人們的重視，而科學技術的突破性進展也推動了隨之而來的第二次工業革命即電力的廣泛應用，從此工業零部件和產品實現流水線式和大規模生產?？茖W技術開始同工業生產緊密結合，向著滿足生產需求，推動生產力發展方面發展，機械行業標準也在這一時期得到制定和確立。由于我國沒有這方面的歷史積淀和技術積累，工業制造初期底子薄弱，我國的機械國家標準依靠翻譯西方標準，大部分跟西方標準一樣，只是在一些細微尺寸方面做了修改，這樣一來導致標注時不能注明等同對象，或者不能等同代用，國內的機械工程師不僅要了解公制，還有英制，美制，帶來很多不必要的額外工作。理論上講，國家標準化管理委員會頒布的國家標準是標準的最低門坎，行業標準應比國家標準更嚴格。但是目前很多企業只追求滿足國家標準，產品設計目標僅僅是為了能用，缺少對性能指標、技術要求和試驗方法等方面的研究，不僅造成產品的設計缺陷，而且缺乏市場競爭力。以我國食品和包裝機械的國家標準和行業標準為例，大約只能覆蓋產品的20%，而80%的產品為企業標準，缺乏基礎標準、方法標準、管理標準和安全標準等，嚴重制約了產品標準的適用性[1]?，F在我國已經具有相當的制造經驗，硬件設備也有了很大提升，具備了提升質量等級的條件，如果還是沿襲過去的草創標準，那未免有點不作為，不進取?？偠灾?，國際標準是國際貿易規則的重要組成部分，要想獲得巨大的市場份額和經濟利益，就必須樹立國際標準化意識，占據國際標準主導權。

1.2 高端制造業不強

高端制造業具有技術含量高、附加值高、信息密集度高，產業控制力高、帶動力較強的特點。其高附加值體現在研發成果、先進生產設備、品牌價值等多方面。雖然經過幾十年的發展，我國已形成相當完備的機械制造體系，制造業規模位居全球第一，占據全球20%的市場份額，但是當前的機械制造技術正在沿著高度自動化和精密工程技術的方向發展，而我國的制造業依然飽受大而不強的詬病。我國的機械工業企業不僅在規模上落后國際同行不少，其技術水平和創新能力也有著很大的差距，特別是在工業機器人、醫療器械、大型數控機床，海洋工程裝備等高端制造業幾乎沒有核心競爭力。以航天發動機為例，在軍事工業領域，雖然我國擅長逆向仿制，也曾經取得過很多成就，填補了一些空白，但對于飛機發動機而言，沒有足夠的理論知識和經驗，將發動機正確拆開都困難，更談不上仿制了。在西方發達國家對我國進行嚴密技術封鎖的情況下，仿制他國的新型發動機，所要花費的人力物力財力可能比自主研發還要多，而且也不一定能成功。還有我國某先進艦艇的傳動系統零部件，是用一臺昭和16年（1941）的立車，2臺1956年日本援助中國的12 m臥車加工的。為了獲得高附加值，高端制造企業必須集聚大批科研人員，支付高額研發費用，購買昂貴的實驗儀器?？墒窃谖覈?，以大企業為代表的行業自主創新能力嚴重不足，缺少世界級品牌，對行業發展至關重要的核心技術和關鍵零部件依然依靠國外進口。相比工業強國，我國的制造業工藝粗糙，現代化水平較低，計算機輔助設計技術和無紙化設計普及率低，尖端技術如精密加工、納米技術、激光加工等新型技術手段尚在開發、掌握之中。在加上整個高端制造業產業鏈和國家扶持政策的不完善，都成為制約我國高端制造業發展的瓶頸。

2 機械設計制造及其自動化未來發展趨勢

2.1 自動化和智能化

自動化包括設計的自動化和制造的自動化，機械產品的自動化生產不僅可以降低人工失誤率，而且提高了生產效率和產品質量。機械設計的自動化以客戶的要求和設計標準為基礎，通過CAD以及CIMS等計算機技術完成復雜的建模和運算，以及加工過程的仿真處理和模擬實驗，避免了時間和材料的浪費。早期的自動化系統通常只能在設計好的情況實現產品部分工序的自動化，絕大多數復雜工序依然要靠人去操作。而智能化指的是在控制理論的前提下，綜合機器學習、心理學、運籌學、人工智能等的新方法對人類的智能進行模擬，讓計算機來模擬人類的思想行為得出最優命令，然后由機械手臂或機器人去執行。隨著機床硬件的不斷改進，以及工藝多元化和復合化加工方法的采用，自動化和智能化系統已經可以相互結合，正朝著更復雜、更精確的方向發展[2]。

2.2 信息化和網絡化

隨著從用戶到產品的互聯溝通和快速、精準以及安全的通訊協議的建立，機械制造及其自動化將向著網絡化和信息化的方向發展。一個傳統制造企業按功能可大致分為生產部門和業務部門，生產部門依靠制造執行系統管理，業務部門依靠信息系統管理?，F在很多企業基本實現了生產設備和控制器的相互連通，也就是說制造執行管理系統相對完善。也有一些企業建立了相對比較全面的信息管理系統，對供求關系和產品的整個生產過程有一個基本的把握。問題是很多企業這兩個系統之間沒有有效連通，生產過程中出現的偏差由于信息不通或傳遞不夠及時，不能得到有效解決，導致生產指令和實際生產情況之間的矛盾。這在產能過剩和用戶體驗至上的今天是不可想象的，全球性的產能過剩在加劇競爭的同時也縮短了產品的生命周期，互聯網的廣泛應用使得越來越多用戶的個性化需求得到放大，這就要求企業快速地生產出小批量和定制化的產品。當下，“私人訂制”十分火熱，這就暗示著機械設計制造及其自動化要向著智能生產方向發展，當用戶下單的那一刻起，從原材料到工藝要求都是完全按照用戶的要求進行。機械產品特別是高精尖機械零部件，一旦售出，并不意味著整個生產任務的結束，智能化的產品會不斷地采集設備的數據和狀態并將其發回工廠，這些數據不僅有利于企業對產品的使用情況進行分析以及售后維修保養，更重要的是，這些數據關系到整個設備的運行情況，使得企業可以利用這些數據進行信息化服務，實現工業模式的進化和產業轉型。網絡通訊技術的迅速發展和普及，使得企業從物料選擇、零件制造、到市場開拓與產品銷售等一系列生產經營活動都可以異地或跨越國界進行。不僅增進了技術交流和經營管理理念的學習，也推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。在不久的將來，自動化和人工智能將會代替人類的大部分體力勞動和腦力勞動，網絡化和信息化將為機械設計制造及其自動化注入新的活力。

3 結語

現代化的機械制造及其自動化是一種面向21世紀的技術，與高新技術的結合是其不斷發展更新的動力，在不久的將來，3D打印等新興技術將會極大地引起制造方式的變革和機械制造領域的拓展，與此同時，物聯網精準供應鏈管理也勢必會重塑整個產業的價值鏈體系。

參考文獻

[1] 謝寧.機械自動化技術發展中的要點分析[J].創新科技，2014（14）：101.

[2] 范榮鑫，左繼成.先進機械制造技術的發展現狀和發展趨勢[J].機械設計與制造，2011（4）：10-12.