有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化發(fā)展方向的探究

張民敬

（定州市技師學(xué)院，河北 定州 073000）

1 引言

勞動(dòng)工具及其生產(chǎn)制造技術(shù)被認(rèn)為是社會(huì)變革的重要標(biāo)志?？v觀人類(lèi)發(fā)展，機(jī)械制造的發(fā)展經(jīng)歷了石器時(shí)代、蒸汽時(shí)代、電動(dòng)時(shí)代，到現(xiàn)在機(jī)械制造設(shè)計(jì)開(kāi)始走向自動(dòng)化。如今，機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展方向聚焦在如何利用自動(dòng)化替代簡(jiǎn)單又煩瑣的工作，使人類(lèi)從繁重的體力勞作中解放出來(lái)，機(jī)械制造設(shè)計(jì)自動(dòng)化成為企業(yè)和國(guó)家的重要研究課題[1]。

2 機(jī)械制造設(shè)計(jì)自動(dòng)化的含義

2.1 自動(dòng)化

所謂自動(dòng)化，是指人類(lèi)在生產(chǎn)、生活、管理時(shí)，采用一定的技術(shù)裝備和策略，減少人工干預(yù)，提高工作效率、效益和效果的過(guò)程。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展和信息技術(shù)的興起，自動(dòng)控制技術(shù)逐漸廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)械制造等多個(gè)社會(huì)領(lǐng)域。

2.2 機(jī)械制造自動(dòng)化

機(jī)械制造自動(dòng)化是機(jī)電一體化的發(fā)展延伸，指的是將智能自動(dòng)化技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)融合，利用計(jì)算機(jī)編程等技術(shù)，協(xié)調(diào)操控機(jī)械加工，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的過(guò)程。

3 機(jī)械制造自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)

機(jī)械制造自動(dòng)化將機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，如加入計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，將加工制造程序設(shè)置到操作系統(tǒng)，使之自動(dòng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工，與傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)相比，不但可以保證機(jī)械的質(zhì)量，并且還提高了加工效率。同時(shí)，機(jī)械制造自動(dòng)化可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)模加工，有利于降低人工成本，保證產(chǎn)品數(shù)量，在一定程度上增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

機(jī)械制造自動(dòng)化具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)檢測(cè)、警報(bào)、自我保護(hù)等功能，針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的過(guò)載、過(guò)流以及短路等突發(fā)情況，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并停止運(yùn)行，該功能大大降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，保證了操作人員的人身安全，使得制造加工得以安全進(jìn)行。

工藝流程的規(guī)范操控是保證工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，因此，在實(shí)際制造過(guò)程中對(duì)加工參數(shù)有嚴(yán)格的要求。機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用避免了人工操作的誤差，使得加工參數(shù)的變量時(shí)刻保持穩(wěn)定，為工業(yè)生產(chǎn)的良性運(yùn)作提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

綜上所述，機(jī)械制造自動(dòng)化對(duì)于加強(qiáng)加工制造的安全系數(shù)，保證生產(chǎn)的高效、精確，具有十分重要的作用。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的發(fā)展方向

機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的發(fā)展空間廣泛，在未來(lái)還有不小的優(yōu)化空間，就其優(yōu)點(diǎn)來(lái)講，從整體發(fā)展的層面具有更加廣泛的優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)，特別是機(jī)械制造自動(dòng)化的產(chǎn)品慢慢替代了傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品，而且機(jī)械制造自動(dòng)化的產(chǎn)品還具有一些其他的功能需求和附加價(jià)值，都可以給社會(huì)增加一定的經(jīng)濟(jì)效益。下文主要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了探討[3]。

4.1 智能化

機(jī)械制造智能化指的是在控制系統(tǒng)的前提下，通過(guò)人工智能、運(yùn)籌原理、計(jì)算機(jī)知識(shí)以及其他的一些創(chuàng)新思維方法，使得機(jī)械設(shè)計(jì)制造具備基本的判斷能力、邏輯思維能力和自主決策能力。通俗來(lái)講就是讓機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備具備初級(jí)的邏輯思維和人工智能，能夠進(jìn)行自主判斷，從而避免由于人為因素造成的安全事故，有效提高生產(chǎn)效率。隨著人機(jī)互動(dòng)的普及，機(jī)械設(shè)計(jì)智能化逐漸成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展的主要方向之一。

4.2 人機(jī)一體化

以上是以人工智能為主要手段的智能化機(jī)械制造系統(tǒng)，其雖然具有自動(dòng)化、高效化及智能化等優(yōu)點(diǎn)，但是智能化機(jī)械設(shè)備只是按照固定的操作步驟，進(jìn)行類(lèi)似人類(lèi)的推理、判斷及預(yù)測(cè)等活動(dòng)，沒(méi)有靈活應(yīng)變的能力。而人機(jī)一體化的發(fā)展，催生了混合形態(tài)的智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)以人為加工制造的主體，指揮和利用智能制造與加工設(shè)備。二者的有效互補(bǔ)使得生產(chǎn)效率大幅度提高。

4.3 模塊化

目前，市面上的機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品種類(lèi)繁多，同時(shí)生產(chǎn)廠(chǎng)家的生產(chǎn)質(zhì)量有好有壞，因而研發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品單元具有一定難度。然而，開(kāi)發(fā)具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械設(shè)備是目前機(jī)械制造業(yè)獲得可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。生產(chǎn)兼具智能減速、視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能模塊的機(jī)械產(chǎn)品，有利于打開(kāi)市場(chǎng)，在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化制造的同時(shí)擴(kuò)展生產(chǎn)規(guī)模。

機(jī)械設(shè)計(jì)模塊化指的是對(duì)產(chǎn)品的功能和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行劃分，生成多種專(zhuān)業(yè)化的獨(dú)立模塊，在產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)不同模塊的組合，完成不同的生產(chǎn)工藝。其原理是利用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，達(dá)到維持制造結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的目的。機(jī)械制造模塊化的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了不需再設(shè)計(jì)或制造新機(jī)械設(shè)備，就能完成不同類(lèi)別產(chǎn)品的生產(chǎn)和生產(chǎn)工藝的進(jìn)行，有效地提高了資源利用率，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的模塊化發(fā)展有利于增加設(shè)備的通用性，使得機(jī)械設(shè)備利用標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行互換，有效提高了機(jī)械設(shè)備的使用率。

4.4 網(wǎng)絡(luò)化

隨著信息時(shí)代的不斷推進(jìn)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸普及到社會(huì)的各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用信息技術(shù)是目前機(jī)械生產(chǎn)制造業(yè)進(jìn)行改革創(chuàng)新的必然趨勢(shì)。其中，機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化是機(jī)械生產(chǎn)制造業(yè)的重要發(fā)展方向。網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)技術(shù)可以為機(jī)械自動(dòng)化提供不限時(shí)空的全方位監(jiān)控，有利于保障生產(chǎn)活動(dòng)的安全運(yùn)行。目前，市面上有一種可以操控家用電器的智能軟件，使人們可以在外實(shí)時(shí)控制家電，方便人們?nèi)粘Ｉ畹耐瑫r(shí)，也在一定程度上避免了用電風(fēng)險(xiǎn)。這便是利用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控機(jī)械設(shè)備的成功案例，可以為機(jī)械制造和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展提供有益的借鑒。

4.5 微型化

隨著機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已涉及微觀領(lǐng)域，逐漸發(fā)展為微機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)。微機(jī)械自動(dòng)化的生產(chǎn)對(duì)象主要為2cm左右的產(chǎn)品，現(xiàn)在開(kāi)始向微米、納米技術(shù)發(fā)展。微機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的耗能少且操作靈活，有利于降低生產(chǎn)能耗，節(jié)約成本，在生物醫(yī)療、軍事、信息等領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。因此，微機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)是未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)的重要發(fā)展方向之一，有待相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研究。

4.6 人性化

人性化是未來(lái)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展應(yīng)該關(guān)注的重要問(wèn)題，這是因?yàn)楫a(chǎn)品最終要服務(wù)的對(duì)象是人，產(chǎn)品與人的關(guān)系是機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)的重要關(guān)系。因此，對(duì)于機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品，我們應(yīng)該賦予其智能、情感和人性。通過(guò)模擬生物機(jī)理，研制各種機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品?，F(xiàn)代機(jī)械制造的人性化發(fā)展，使得機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化更加貼合市場(chǎng)和人們的實(shí)際需要，為機(jī)械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供源源不斷的動(dòng)力。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)有利于提升機(jī)械制造的生產(chǎn)效率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，是推進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程以及科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的重要手段。在當(dāng)前社會(huì)機(jī)械制造產(chǎn)品的要求逐漸增長(zhǎng)的形勢(shì)下，我國(guó)必須創(chuàng)新開(kāi)發(fā)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)，努力提高我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化水平，以滿(mǎn)足我國(guó)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的需要，不斷推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。