劉勝男

中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計量測試技術(shù)研究所（北京 100095）

機(jī)械設(shè)計及其自動化發(fā)展方向解析

劉勝男

中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計量測試技術(shù)研究所（北京 100095）

目前我國機(jī)械設(shè)計存在的主要問題有：生產(chǎn)效率低、對設(shè)計進(jìn)度無法更好的控制、設(shè)計的產(chǎn)品質(zhì)量低、設(shè)計手段和手法落后等等，要解決這些問題，就要大力發(fā)展機(jī)械設(shè)計自動化，并要遵循客觀規(guī)律，研究出期發(fā)展的方向。本文探討了機(jī)械設(shè)計及其自動化發(fā)展方向，具有一定的參考價值。

機(jī)械設(shè)計 自動化 發(fā)展方向

我國現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計業(yè)的發(fā)展歷史較短，因此同發(fā)達(dá)國家相比有一定的差距，目前我國機(jī)械設(shè)計存在的主要問題有：生產(chǎn)效率低、對設(shè)計進(jìn)度無法更好的控制、設(shè)計的產(chǎn)品質(zhì)量低、設(shè)計手段和手法落后等等，要解決這些問題，就要大力發(fā)展機(jī)械設(shè)計自動化，并要遵循客觀規(guī)律，研究出期發(fā)展的方向。

1 自動化的發(fā)展方向

機(jī)械技術(shù)的自動化發(fā)展是一大必然趨勢，科技發(fā)展特別是計算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展推動了自動化的普及，自動化的發(fā)展表現(xiàn)在制造技術(shù)中的系統(tǒng)技術(shù)、集成技術(shù)、人機(jī)一體化制造等各個環(huán)節(jié)中，符合現(xiàn)代機(jī)械發(fā)展要求的人性化、科技化、有序化以及運行功能一體化的要求。

自動化的運用在機(jī)械設(shè)計中產(chǎn)生的優(yōu)勢主要有以下幾點：

（1）機(jī)械自動化產(chǎn)品在生產(chǎn)的過程中基本都是可以實現(xiàn)信息、控制的自動化，降低了人工操作中出現(xiàn)的失誤幾率，給生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量提供了可靠保證，大大促進(jìn)了機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展。

（2）機(jī)械設(shè)計的自動化能夠使產(chǎn)品由單一性功能水平向集合多種功能的高水平轉(zhuǎn)變，既有利于節(jié)約生產(chǎn)的成本又提高了產(chǎn)品的運用靈活性，拓寬了機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。

（3）傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計過程往往是根據(jù)任務(wù)和目標(biāo)，做出不同的方案，然后反復(fù)試驗，這樣不僅耗時耗力，還易造成資源的浪費。隨著機(jī)械產(chǎn)品的自動化水平不斷提高，自動化操作可以降低人力、物力等資源在機(jī)械制造中的投入，有利于節(jié)約有限的資源，有助于革新我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展模式。

（4）由于機(jī)械設(shè)計自動化所涉及的技術(shù)范圍十分廣泛，提高機(jī)械設(shè)計中的自動化水平，勢必會促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展，還會有利于原有的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。例如機(jī)械設(shè)計技術(shù)向來和計算機(jī)技術(shù)相輔相成，計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為機(jī)械設(shè)計制造的發(fā)展提供物質(zhì)基礎(chǔ)，機(jī)械設(shè)計技術(shù)的提高也會促進(jìn)整個計算機(jī)行業(yè)在工業(yè)技術(shù)性方面的發(fā)展。

2 模塊化的發(fā)展方向

模塊化這項工程是非常艱巨和關(guān)鍵的。因為機(jī)械自動化產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)與類別都是非常多的，研發(fā)具備環(huán)境接口、動力接口、電氣接口、機(jī)械接口的機(jī)械自動化產(chǎn)品單元是非常關(guān)鍵和復(fù)雜的事情。比如，研發(fā)和制造具備測距、識別、圖形處理、視覺等作用的控制單元，集電動機(jī)、智能減速、減速為一個整體的動力單元，以及一系列可以實現(xiàn)典型操作的機(jī)械設(shè)備。如此，新產(chǎn)品的研發(fā)能夠通過各種標(biāo)準(zhǔn)單元來實施，與此同時，能夠使得生產(chǎn)的規(guī)模擴(kuò)大。很明顯，產(chǎn)品的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化能夠產(chǎn)生巨大的優(yōu)勢，我們能夠肯定的是，模塊化能夠有效地推動機(jī)械自動化企業(yè)的迅速發(fā)展。

3 網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向

在上個世紀(jì)的九十年代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以進(jìn)步和發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展不但影響著人們的日常生活，而且還影響著教育、軍事、政治、科學(xué)技術(shù)，以及工業(yè)生產(chǎn)。世界的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展在網(wǎng)絡(luò)的影響下連為一體，企業(yè)之間的競爭演變?yōu)槭澜缧缘母偁?。倘若研發(fā)和制造出機(jī)械自動化的新型產(chǎn)品，凡是質(zhì)量穩(wěn)定和可靠，那么就能夠迅速地走向世界。在網(wǎng)絡(luò)化的影響下，以網(wǎng)絡(luò)作為依托的一系列遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制技術(shù)得以發(fā)展，而機(jī)械自動化產(chǎn)品就是遠(yuǎn)程終端設(shè)施。局域網(wǎng)技術(shù)與場地總線技術(shù)促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與普及，使用戶可以體會到新技術(shù)的便捷和愉悅感。因此機(jī)械自動化產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展是一種趨勢。

4 綠色化的發(fā)展方向

在國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的影響下，環(huán)境的破壞和污染日益嚴(yán)重，資源越來越少，人們開始提倡保護(hù)環(huán)境與資源，提倡環(huán)保和綠色，綠色產(chǎn)品得以出現(xiàn)，這也是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一種趨勢，表明了人們是非常注重環(huán)保的。綠色產(chǎn)品的視角是人類的健康與環(huán)境的保護(hù)，提倡環(huán)保和綠色的觀念，目的是為了減少環(huán)境破壞與污染，更加有效地應(yīng)用資源。機(jī)械自動化產(chǎn)品的綠色化方向發(fā)展，跟社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求是相符合的，對保護(hù)環(huán)境是有益的，報廢的產(chǎn)品能夠加以回收和應(yīng)用，減少了資源的浪費，這是一種可持續(xù)發(fā)展的思想。

5 虛擬化的發(fā)展方向

以往，全球的機(jī)械制造企業(yè)在設(shè)計產(chǎn)品的過程中，首先需要設(shè)計圖紙，再結(jié)合圖紙試驗成品，只有如此，才能夠有效地設(shè)計產(chǎn)品。這種方式的不足是會浪費不少時間，與此同時，在試驗成品的過程中，會消耗一些財力、物力和人力，特別是消耗大量的財力。在如今科技不斷進(jìn)步的影響下，網(wǎng)絡(luò)通訊與計算機(jī)技術(shù)日益發(fā)展，通過發(fā)達(dá)的電子計算機(jī)設(shè)施，人們就可以對一些工作進(jìn)行模擬操作，通過網(wǎng)絡(luò)，可以及時地傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)而使得在不同地方的人們可以順利地實施合作，交流和溝通。為此，虛擬化是機(jī)械自動化技術(shù)的必然發(fā)展方向。

6 數(shù)字化的發(fā)展方向

機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的中心就是數(shù)字化。數(shù)字化是管理科學(xué)跟網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、制造技術(shù)相互融合和共同發(fā)展的結(jié)果。針對制造企業(yè)來講，一系列的信息，包括技能、知識、數(shù)據(jù)和圖形等都是數(shù)字的形式，在企業(yè)內(nèi)借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞，通過數(shù)字化技術(shù)對信息資料進(jìn)行收集，在多媒體、數(shù)據(jù)庫和虛擬現(xiàn)實的等一系列數(shù)字化技術(shù)的幫助下，分析、重組和規(guī)劃信息，以仿真產(chǎn)品的功能與產(chǎn)品的設(shè)計、仿真生產(chǎn)組織過程與加工過程，或者是制造原型，進(jìn)而迅速地重組生產(chǎn)過程和響應(yīng)市場，以實現(xiàn)客戶的需要。針對世界上的制造企業(yè)來講，用戶通過網(wǎng)絡(luò)對信息進(jìn)行發(fā)布，企業(yè)借助網(wǎng)絡(luò)，并且結(jié)合自身的需要，通過電子商務(wù)，互補優(yōu)勢，形成聯(lián)盟，在第一時間研制出機(jī)械產(chǎn)品，數(shù)字化是機(jī)械制造的一個必然發(fā)展趨勢。

7 微型化的發(fā)展方向

在上個世紀(jì)的八十年代末，微型化興起，機(jī)械自動化向微觀發(fā)展的一種必然趨勢就是微型化。微型化又被叫做微機(jī)械自動化系統(tǒng)或者是微電子機(jī)械，指的是機(jī)械自動化產(chǎn)品的尺寸在1 cm以下，且日益發(fā)展為微米和納米。微機(jī)械技術(shù)是微機(jī)械自動化發(fā)展的關(guān)鍵，通過精細(xì)加工技術(shù)，也就是超精密技術(shù)（蝕刻技術(shù)與光刻技術(shù)）來加工微機(jī)械自動化的產(chǎn)品。

8 智能化的發(fā)展方向

在新的世紀(jì)，機(jī)械自動化的一個必然發(fā)展方向就是智能化。智能化指的是描述機(jī)器行為，在控制理論的前提條件下，吸收混沌動力學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、運籌學(xué)、人工智能等的新方法、新思想，對人類的智能進(jìn)行模擬，讓機(jī)械具備獨立決策、邏輯推理、思維判斷的能力，以實現(xiàn)更加理想的控制目的。顯然，讓機(jī)械自動化產(chǎn)品具備人類的一部分職能或者是低級的智能，這是非常有必要的，也是可以實現(xiàn)的。

總而言之，在機(jī)械設(shè)計當(dāng)中應(yīng)用一系列的技術(shù)，促使著機(jī)械設(shè)計制作及其自動化向多元化的方向發(fā)展。設(shè)計人員需要明確機(jī)械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向，不斷地引進(jìn)新的技術(shù)，并且要充當(dāng)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng)造者，以促進(jìn)機(jī)械技術(shù)的發(fā)展。

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