機械設計制造及其自動化特點和優(yōu)勢及發(fā)展趨勢

司徒有興

（江蘇師范大學科文學院，江蘇 徐州 221132）

機械結構是人類文明進步的標志，也是人類用來改造自然，提升生產(chǎn)力的重要工具。從最早的石器時代的簡單機械工具到如今智能工具，計算機零件等精密復雜機械結構，人類的文明伴隨機械的復雜程度而不斷改變與提升。機械的應用極大方便了人類的生活，人們應用機械不斷提升社會發(fā)展的速率，提升人類生活的質量，在獲取更多的資源和信息的同時，建立了一個有秩序的人類世界。因此，機械對于人類文明的發(fā)展至關重要，也是未來發(fā)展和改進的重要領域，在機械設計制造領域，技術不斷更新，內容不斷調整，才能不斷適應未來不可預測的變化。計算機自動化技術的應用，讓機械設計制造擺脫傳統(tǒng)的模式，變得更加高效和精確，這是自動化機械設計與制造業(yè)未來的趨勢，也是最大的優(yōu)勢。

1 機械設計制造及其自動化的概念

機械設計制造包括設計與制造兩個方面，經(jīng)過精確設計的規(guī)格和尺寸，再進行有效的機械制造，最終形成合格的機械產(chǎn)品。設計的過程中，需要針對應用功能進行分解，根據(jù)實際的需求來完成相關形態(tài)和尺寸的確定。傳統(tǒng)的機械設計與制造是分開的，設計完成后在經(jīng)過機床加工形成最終的機械產(chǎn)品，但是自動化的概念就是將設計與制造融為了一體，并且由計算機軟件進行精確的調整和把控，從設計到制造，能夠形成無縫銜接，機械制造的精度更高，減少了因為設計和制造之間不銜接而產(chǎn)生的誤差。這對于現(xiàn)階段發(fā)展精密機械儀器，提升機械制造水平無疑是一個重大優(yōu)勢。

綜上所述，機械設計制造的基礎是機械設計，通過有效的設計來完成最終的機械制造，是現(xiàn)代工業(yè)和技術綜合而成的行業(yè)，而自動化技術是在傳統(tǒng)的機械設計與制造理論的基礎上，應用了現(xiàn)階段的計算機和智能化的技術，用于解決現(xiàn)代自動化機械工程，實現(xiàn)機械產(chǎn)品智能化發(fā)展的綜合性學科領域。

2 機械設計制造及其自動化的現(xiàn)代性特點

2.1 信息自動記錄存儲共享

當前是信息時代，也是信息社會，很多領域中成功的關鍵就是依靠信息的掌握與及時共享。作為機械設計制造及其自動化，信息不僅能夠得到記錄還能得到妥善的保存與共享，為今后同樣類型的機械設計與制造提供可使用的參數(shù)。機械設計制造在信息技術上不斷推陳出新，其自動化技術能夠利用儲存記錄的信息完成完全自動化的設計與制造，并且這樣的生產(chǎn)模式可以依靠信息的共享而擺脫設計與制造的空間限制，實現(xiàn)不同地方也可設計制造同樣精度的產(chǎn)品?，F(xiàn)代化機械設計制造及其自動化，開創(chuàng)了全自動的生產(chǎn)模式，通過高效的輔助設計和信息管理軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)對于設計數(shù)據(jù)的收集和儲存，不僅對設計制造的產(chǎn)品參數(shù)有儲存和記錄，對于整個制造的流程與環(huán)節(jié)可以做到精準化的信息共享，使得機械設計制造變得相對容易，更容易實現(xiàn)產(chǎn)品的量產(chǎn)化，便于企業(yè)規(guī)模的擴大。

2.2 物流和整體機械組裝系統(tǒng)化

機械設計及制造往往是單一零部件的制造，然后經(jīng)過物流運輸和系統(tǒng)組裝，最終實現(xiàn)某一項特定功能。這樣就要求機械在設計制造過程中，形成系統(tǒng)化，部件間的聯(lián)合以及匹配程度要足夠精確，甚至在物流運輸?shù)倪^程中，如果能夠做到機械部件的系統(tǒng)化，將能夠更加節(jié)約時間，實現(xiàn)最終組裝產(chǎn)品的功能，提升整體的效率。而作為機械設計及制造及其自動化，本身能夠通過自動化的控制，完成物流供需系統(tǒng)使各部分連接在一起，做到從設計制造到最終運輸組裝過程中的全過程細節(jié)跟蹤，這樣就能夠做到更加精細化的操作，提高了工作效率和生產(chǎn)制造運作的連貫性。并且，在制造使用原材料方面，也能發(fā)揮機械設計制造及其自動化的這一特點，使得原材料的物流與制造過程相匹配，節(jié)省中間不必要的時間與金錢的浪費。

2.3 網(wǎng)絡化實現(xiàn)整體機械設計與制造的規(guī)?；?/p>

傳統(tǒng)的機械設計制造領域的技術壁壘較高，設計與生產(chǎn)缺少網(wǎng)絡化和標準化，受地域影響很大，很難實現(xiàn)機械設計與制造的規(guī)?；蜆藴驶６鴻C械設計制造及其自動化的特點恰巧能夠解決傳統(tǒng)機械設計及制造過程中的這一不足。自動化的機械設計制造，能夠通過網(wǎng)絡和大數(shù)據(jù)的形式，完成技術參數(shù)傳輸與遠程控制，這樣就解決了地域限制，通過網(wǎng)絡化，實現(xiàn)整個機械設計與制造的標準化與系統(tǒng)化，依靠較為成熟的自動化加工系統(tǒng)，以此作為核心，通過穩(wěn)定高效的網(wǎng)絡傳輸功能，實現(xiàn)遠程控制，甚至是跨國控制。通過網(wǎng)絡傳輸指令，通過控制系統(tǒng)不斷對機械發(fā)出各種命令，不斷監(jiān)督和數(shù)據(jù)監(jiān)控，做到整個流水線上產(chǎn)品質量的把控與監(jiān)督，降低因地域和規(guī)模擴大而帶來的風險因素，降低人為操作帶來的風險，有效保障了生產(chǎn)任務的質量以及制造的工期，是現(xiàn)代化機械設計與制造能夠大規(guī)模開展的前提。

2.3.1 實現(xiàn)裝配的精密化自動裝配

產(chǎn)品最終的裝配成型才能發(fā)揮其整體的作用，任何一個裝配環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會導致最終產(chǎn)品的失敗。因此在裝配上需要十分高的精度和技術。傳統(tǒng)人工裝配的精密度相對較低，并且裝配的優(yōu)良取決于裝配工人的技術和能力，熟練度不同的技術工人，裝配的機械產(chǎn)品的質量差距較大。但是，自動化裝配系統(tǒng)代替了人工，依據(jù)自動化系統(tǒng)，可以消除因為人工熟練度不同而帶來的裝配質量的差距，并且即使最熟練的技術工人在技術與效率上也無法與自動裝配系統(tǒng)相比較。機械設計與制造及其自動化，能夠簡化裝配線的流程，做好全過程的質量監(jiān)督，保障所有的環(huán)節(jié)都能夠在最精密的可控范圍內，實現(xiàn)裝配的標準化，提升企業(yè)效率，降低企業(yè)風險。

2.3.2 自動抽檢檢查保證產(chǎn)品質量

機械設計與制造過程中，對于其中的各個環(huán)節(jié)都要進行品質的把控。傳統(tǒng)機械設計與制造行業(yè)人工的把控主要對中間產(chǎn)品進行抽檢和強度尺寸的檢測，受人為主觀因素的干擾很大，很容易出現(xiàn)不合格產(chǎn)品。而自動化技術的應用，能夠有效解決人的主觀因素帶來的缺陷，通過系統(tǒng)控制，參數(shù)設置，可以對整個制造線上的所有產(chǎn)品進行實時監(jiān)測，不符合標準的產(chǎn)品會很容易被識別出來，最終保證整個生產(chǎn)過程的產(chǎn)品的質量，做到自動抽檢，減少人為干擾。特別是在一些新材料的加工上，人工的抽檢往往很難發(fā)現(xiàn)材料中存在的問題，但是自動化系統(tǒng)就能輕易完成相關的檢測工作，才能從源頭上保證整個設計制造的質量。

3 機械設計制造及其自動化的應用現(xiàn)狀及問題

機械設計制造及其自動化因為其良好的技術性，在現(xiàn)代經(jīng)濟社會全球范圍內有著較為廣泛的應用。隨著時代的不斷進步，在今后的技術發(fā)展過程中，機械設計制造及其自動化程度還會進一步加深。從當前的主流應用內容和現(xiàn)狀來看，機械設計制造整體上的自動化程度普遍提升，我國在這方面的研究也是投入了大量的資金和技術支持，但是在一些較為落后和不發(fā)達的地區(qū)，機械設計制造自動化程度還不高，不能達到當前社會的標準和要求，有些雖然實現(xiàn)了初步的機械設計制造的機械化，但是整體上，自動化程度不高或者自動化的技術較為陳舊落后。這些都是當前我國機械設計制造自動化的應用現(xiàn)狀，在這些應用過程和升級研究過程中，存在一些具體的問題需要解決，主要存在的問題有如下幾個方面：

3.1 技術含量和科技含量有待加強

自動化技術與機械設計制造相結合是一項全新的技術，這就要求在自動化和機械設計制造方面能夠有效結合，才能實現(xiàn)二者的完美融合，最終實現(xiàn)機械設計制造的自動化，享受自動化帶來的最終成果。但是，從目前我國機械設計制造自動化技術應用上看，可上升和改進的空間還有很大。雖然整體上，我國在機械設計制造自動化上有了本質的突破與進步，但是在個別精尖技術方面，舊不夠專業(yè)和成熟，這方面的改變，不是一朝一夕可以改變的，需要不斷持續(xù)的投入研發(fā)資本，吸引科研人員，很多技術是國外已經(jīng)淘汰的技術，我國自主研發(fā)的動力和創(chuàng)新成果還不足，與發(fā)達國家的相關領域還存在一定的差距。因此，在機械設計制造及其自動化上，科技含量和技術含量還有待加強。

3.2 重視程度和推廣程度不足

好的技術需要國家和地方層面的支持與推廣，特別是一些涉及到行業(yè)變革和進步的技術，更是需要國家更大力的推廣和支持。在傳統(tǒng)機械設計制造業(yè)上，我國秉持傳統(tǒng)生產(chǎn)理念根深蒂固，國家和地方層面，對于機械設計制造及其自動化方面缺少引領和推廣，特別是一些地方政府，工作的重點不在機械設計制造自動化推廣上。雖然近些年，我國逐漸開始重視該領域的技術變革和技術推廣，但是從整體上，這種推廣需要一定的時間與過程，只有這樣，才能實現(xiàn)行業(yè)的突破，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的最終升級，讓我國的機械設計制造領域能夠實現(xiàn)更加優(yōu)質的突破，符合我國高質量發(fā)展的基本國策。在政策扶持和基本推廣上，我國與國外發(fā)達國家還存在一定的差距，一些大企業(yè)雖然應用了自動化技術，但是缺少核心技術，很多技術是向國外購買的，這樣就很容易受到別人的限制，而一些小企業(yè)因為缺少資金和市場，對于技術理解不夠深刻，因此在自動化的技術投入上也不足。這就導致機械設計制造自動化的技術整體上沒有進行很好的推廣。

3.3 缺少復合型的機械設計制造自動化人才

行業(yè)的關鍵在于人員，特別是高科技行業(yè)領域，人才對于技術的突破與應用起到至關重要的作用。作為機械設計制造自動化來說，需要復合型的人才，才能完成技術和產(chǎn)業(yè)的升級。這樣的人才既要懂得機械設計制造的原理還要是自動化設計方面的專業(yè)人員，因此，復合型的人才是機械設計制造及其自動化領域最需要的人才。從目前我國培養(yǎng)人才的模式和內容上來看，對于這種復合型人才的培養(yǎng)人數(shù)很少，開設相關專業(yè)的學校不多，這就導致在機械設計制造及自動化領域形成了人才缺口，不利于行業(yè)的整體發(fā)展。

4 機械設計制造及其自動化的應用未來發(fā)展趨勢及措施

4.1 通過以上的論述，可看到機械設計制造自動化相比于傳統(tǒng)的機械設計制造有著明顯的優(yōu)勢，也是未來各國在該領域上競爭和發(fā)展的必然趨勢。針對以上我國在機械設計制造及其自動化上存在的各種問題，要立足未來發(fā)展趨勢和實際需求，積極探索改善機械設計制造及其自動化的改進措施，讓我國在該領域上的技術持續(xù)不斷發(fā)展，促進我國企業(yè)的核心競爭力的培養(yǎng)，通過多措并舉，營造技術創(chuàng)新的良好氛圍與環(huán)境，為我國未來機械設計制造領域打下良好的基礎。

4.2 加大資金投入，提升技術水平

技術的升級需要匹配的資金投入，只有加大資金的投入才能提升技術水平。國家層面要加強機械設計制造自動化技術方面研發(fā)經(jīng)費，設置專項的研發(fā)資金和研發(fā)項目，保證技術的提升；企業(yè)方面要加大技術改造和升級方面的資金投入，特別是具有自主知識產(chǎn)權技術的保護與研發(fā)，這樣才能從整體上提升自動化水平，提升企業(yè)的競爭力與國家的競爭力。

4.3 持續(xù)進行技術推廣

機械設計制造自動化技術有著很大的優(yōu)勢，由于自動化技術的運用，能減少人工，這樣能夠促進企業(yè)生產(chǎn)的安全，減少企業(yè)出現(xiàn)人身安全事故。因此要全方位推廣機械設計制造技術優(yōu)勢，轉變思維，對自動化技術引起足夠的重視。

4.4 制定切實可行的人才培養(yǎng)策略

國家層面在高校和職業(yè)院校開展機械設計制造自動化的相關課程，培養(yǎng)行業(yè)的專業(yè)人才，為行業(yè)提供更多的人才。企業(yè)方面，增加人才待遇，加強企業(yè)內部員工的培訓，通過吸引人才和自主培訓人才，完成人才的引進與培養(yǎng)，最終為機械設計制造的自動化發(fā)展服務。

5 結束語

未來機械設計制造一定是自動化占據(jù)主流，并且隨著時代技術的發(fā)展與進步，機械設計制造及其自動化的程度會進一步加深，技術更新更快，應用范圍更廣。因此，要做好當前行業(yè)的技術推廣，在技術創(chuàng)新上不斷持續(xù)加大投入，培育行業(yè)尖端人才，為我國未來制造業(yè)的高質量發(fā)展打下堅實基礎，也為機械設計制造及其自動化提供必要的保障。