傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與機(jī)械自動(dòng)化的比較與分析

李淑梅

（甘肅（武威）國(guó)際陸港管委會(huì)，甘肅武威 733000）

0 引言

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)并不單純是機(jī)械的技術(shù)，而是一門(mén)和電氣自動(dòng)化技術(shù)、電子技術(shù)、液壓技術(shù)、以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等多門(mén)技術(shù)學(xué)科互相交流滲透的學(xué)科。隨著其他各學(xué)科的發(fā)展促進(jìn)，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造正發(fā)生著巨大變化，從生產(chǎn)方式到管理體系，與機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)有著極大不同。機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)發(fā)展，促使著機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展歷史

伴隨著人類(lèi)社會(huì)的構(gòu)成，機(jī)械設(shè)計(jì)制造就已經(jīng)開(kāi)始形成，從原始社會(huì)人類(lèi)使用石頭等工具，到人力踏板車(chē)、轱轆等簡(jiǎn)單的機(jī)械工具產(chǎn)生，慢慢發(fā)展到利用風(fēng)、水等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的比較復(fù)雜的機(jī)械工具，顯示了機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)的逐步發(fā)展。尤其是經(jīng)過(guò)工業(yè)革命之后，制造業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)向機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的特征也逐漸變得明顯。以?xún)?nèi)燃機(jī)等機(jī)械設(shè)備為代表，拉開(kāi)了人類(lèi)邁入文明時(shí)代的序幕。20 世紀(jì)中葉，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及電控技術(shù)和信息技術(shù)的促進(jìn)作用，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)又上了一個(gè)新臺(tái)階。這個(gè)時(shí)期，以大型機(jī)械設(shè)備、機(jī)械人或機(jī)械手臂、數(shù)控車(chē)床等為代表，在促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類(lèi)邁向更加文明的社會(huì)方面做出了巨大貢獻(xiàn)。正是因?yàn)閾碛辛诉@些新的機(jī)械技術(shù)，人類(lèi)可以進(jìn)一步探索自然和宇宙。可以說(shuō)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的每一步發(fā)展，都是人類(lèi)社會(huì)邁向更加文明社會(huì)的發(fā)展史。

在中國(guó)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造的發(fā)展史也非常漫長(zhǎng)。例如，原始社會(huì)的弓箭制作、石器時(shí)代的各種工具等，伴隨著社會(huì)發(fā)展，在金屬冶煉方面也注入了很多機(jī)械設(shè)計(jì)的元素。新中國(guó)成立，特別是改革開(kāi)放后，中國(guó)制造業(yè)得到了快速發(fā)展。我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)已經(jīng)取得了較大規(guī)模，成為當(dāng)今世界的機(jī)械制造大國(guó)。機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展，不僅為經(jīng)濟(jì)建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，由于機(jī)械制造業(yè)的工業(yè)體系龐大，規(guī)模宏大，涉及到的行業(yè)和企業(yè)眾多，解決了相當(dāng)一部分人的勞動(dòng)就業(yè)問(wèn)題。與新中國(guó)成立之前相比，當(dāng)前機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)能力提升了大約2700 倍，從世界各國(guó)排名較落后上升到世界第五名，機(jī)床數(shù)量全世界第一。作為機(jī)械設(shè)計(jì)的典型產(chǎn)物，汽車(chē)擁有量也上升到第四位，而且，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷穩(wěn)定上升，中國(guó)人口擁有汽車(chē)總量還在飛速上升。

2 傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與機(jī)械自動(dòng)化理論分析

在高等院校，開(kāi)設(shè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)。從理論到實(shí)踐，機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械自動(dòng)化早已經(jīng)互相交織在一起，成為一個(gè)整體部分。機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化的理論知識(shí)比較豐富，只有充分掌握其理論知識(shí)，才能很好地學(xué)習(xí)這門(mén)科學(xué)。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造在人們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見(jiàn)，例如，礦山機(jī)械、汽車(chē)制造、航天飛機(jī)制造、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基石，機(jī)械制造顯然要具備多樣性才能具有競(jìng)爭(zhēng)力。比如，結(jié)合電氣技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，確保機(jī)械設(shè)備的大規(guī)模自動(dòng)化運(yùn)作，通過(guò)電氣測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)操作和異常情況時(shí)的報(bào)警處置，并且，利用遠(yuǎn)程控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的無(wú)人操作。不僅能提高機(jī)械制造的精度，也極大地提高了制造效率，解放了人的雙手。從某種意義上說(shuō)，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械自動(dòng)化存在一個(gè)因果關(guān)系和并列關(guān)系。正是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造提供了一個(gè)很好平臺(tái)，通過(guò)力學(xué)、電氣電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等各綜合性學(xué)科對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造進(jìn)行改造和升華，設(shè)計(jì)出了各種自動(dòng)操作的機(jī)械化程序。結(jié)合傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造，只要機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)對(duì)整套機(jī)械裝置進(jìn)行測(cè)試確認(rèn)沒(méi)有問(wèn)題后，就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)自動(dòng)化程序，投入到生產(chǎn)制造中。給傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造帶來(lái)了更多的發(fā)展機(jī)遇和耳目一新的生產(chǎn)制造形式。這就是傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械自動(dòng)化之間因果關(guān)系的理解。從全局看，若要不斷提高機(jī)械自動(dòng)化的制造精度，以及對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，就必須充分運(yùn)用傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造理論基礎(chǔ)知識(shí)，不斷提高制造水平。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的機(jī)械制造和機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)又是并列關(guān)系。因此，二者之間相輔相成，共同發(fā)展，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)的文明進(jìn)步起到了非常關(guān)鍵的作用。

3 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造與機(jī)械自動(dòng)化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

經(jīng)過(guò)這些年的大力發(fā)展以及計(jì)算機(jī)和電氣技術(shù)等的發(fā)展促進(jìn)作用，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造與機(jī)械自動(dòng)化已經(jīng)取得了很大進(jìn)步。從傳統(tǒng)的以手工和勞動(dòng)密集型、以及制造精度低下、設(shè)備單一、各工序之間沒(méi)有連貫性，逐漸發(fā)展成為當(dāng)前機(jī)械和自動(dòng)化相結(jié)合、制造精度大大提高、設(shè)備種類(lèi)豐富多樣、各設(shè)備之間的制造過(guò)程緊密銜接。這些都改變了機(jī)械制造的工作方式，促進(jìn)勞動(dòng)效率大幅提高。機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械自動(dòng)化與其他各種學(xué)科互相交織和滲透，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一門(mén)新學(xué)科。機(jī)械的自動(dòng)化打破了原有的傳統(tǒng)型機(jī)械工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)模式，產(chǎn)品種類(lèi)豐富多樣，其功能也越來(lái)越多，生產(chǎn)方式也有了明顯區(qū)別。

當(dāng)前世界各國(guó)中，除了較少的機(jī)械自動(dòng)化程度比較高的國(guó)家外，絕大部分國(guó)家的機(jī)械自動(dòng)化程度還處于大步上升中，自動(dòng)化程度不高。當(dāng)國(guó)外受到工業(yè)革命影響，大力發(fā)展各種機(jī)械制造時(shí)，因清政府閉關(guān)鎖國(guó)政策影響，我國(guó)錯(cuò)過(guò)了機(jī)械技術(shù)發(fā)展的機(jī)會(huì)。新中國(guó)成立后，在機(jī)械制造方面投入很多人力和財(cái)力，現(xiàn)狀已經(jīng)得到了很大改觀。但是，由于我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平比較低，在各類(lèi)機(jī)械制造企業(yè)中，設(shè)備種類(lèi)少，制造水平比較低，同世界先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家還存在不少差距。因此，我國(guó)要實(shí)現(xiàn)全面的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，將會(huì)是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，需要深入結(jié)合傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的理論基礎(chǔ)知識(shí)，創(chuàng)造全新的機(jī)械自動(dòng)化體系。縱觀未來(lái)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)可歸納為以下4 點(diǎn)。

（1）和電氣化相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)，是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及機(jī)械自動(dòng)化必然要達(dá)到的程度。通過(guò)機(jī)電一體化，將機(jī)械技術(shù)和各種電氣信息相結(jié)合，將復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單化。由于加入了電氣化控制技術(shù)，在機(jī)械加工精度和預(yù)警方面可以實(shí)現(xiàn)更多可能。機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用，提高了機(jī)械加工過(guò)程中品質(zhì)的穩(wěn)定性，提升了生產(chǎn)效率。結(jié)合計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)和電氣化的控制操作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的全面自動(dòng)化，只需要控制人員在控制室通過(guò)操作監(jiān)控設(shè)備和電氣控制操作臺(tái)，即可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造。

（2）綠色制造。隨著全球經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，地球上越來(lái)越多的資源被消耗，其中包括了不可再生資源。在使用資源的同時(shí)又帶來(lái)了很多生態(tài)問(wèn)題，例如，礦山機(jī)械的開(kāi)采，雖然獲得了能夠促進(jìn)社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的各種資源，但是，開(kāi)采帶來(lái)的植被破壞、開(kāi)采過(guò)程中造成土壤污染等問(wèn)題仍層出不窮。20 世紀(jì)，我國(guó)就提出了“既要金山銀山，又要綠水青山”的口號(hào)，提倡人與自然和諧共生，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展道路也必須要考慮到這一點(diǎn)。不能單純?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和提高制造過(guò)程中的效率，而破壞生態(tài)環(huán)境。在機(jī)械制造過(guò)程中盡可能少地產(chǎn)生廢料。同時(shí)，要注重機(jī)械設(shè)備的節(jié)能。在消耗同樣能源時(shí)，要發(fā)揮更多作用。未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械自動(dòng)化，必須要處理好節(jié)能環(huán)保問(wèn)題，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展。

（3）集成化控制。為實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的制造功能多樣化，機(jī)械設(shè)備體積必然要加大。而實(shí)現(xiàn)集成化控制，可以盡可能地減少設(shè)備體積，從而使設(shè)備的制造和運(yùn)輸、以及運(yùn)行時(shí)所占據(jù)的空間體積減少。不僅節(jié)約了機(jī)械設(shè)備制造時(shí)所使用的材料，在操作控制上也變得越來(lái)越簡(jiǎn)單。

（4）網(wǎng)絡(luò)化和智能化相結(jié)合。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過(guò)程中的自動(dòng)控制，減少人力付出，實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)人員的精簡(jiǎn)編制。結(jié)合智能化技術(shù)，在流水作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，可以完全通過(guò)機(jī)械手取代人的工作。不僅能促進(jìn)提升產(chǎn)品品質(zhì)，也能加快生產(chǎn)線的制造作業(yè)節(jié)拍。高品質(zhì)和高精度的機(jī)械制造，也必然帶來(lái)機(jī)械制造業(yè)的全新發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造理論基礎(chǔ)知識(shí)，為現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)提供了多種實(shí)現(xiàn)的可能性和堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。機(jī)械設(shè)計(jì)制造應(yīng)該抓住歷史發(fā)展機(jī)遇，結(jié)合各種新科技和新知識(shí)，發(fā)揮機(jī)械制造優(yōu)勢(shì)，給國(guó)家和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)更多促進(jìn)作用。