朱生輝

摘要：在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到社會(huì)發(fā)展的各行各業(yè)中。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，信息技術(shù)為其自動(dòng)化發(fā)展提供了支撐。本文將從機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的概念及優(yōu)勢(shì)入手，基于現(xiàn)階段我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展存在的具體問(wèn)題分析，探討其未來(lái)發(fā)展的主要方向，希望可以促進(jìn)現(xiàn)代化信息技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造的融合。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);機(jī)械設(shè)計(jì)制造;自動(dòng)化;趨勢(shì)

0? 引言

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型時(shí)期，在工業(yè)領(lǐng)域，開(kāi)始由粗放型轉(zhuǎn)向集約型，相較過(guò)去更加注重生產(chǎn)的生態(tài)性、創(chuàng)新性以及高效性，在這樣的情況下，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造已經(jīng)無(wú)法滿足新時(shí)期工業(yè)生產(chǎn)的要求。基于此，應(yīng)將信息技術(shù)引入機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，推動(dòng)其自動(dòng)化水平的提高。

1? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的概念及特點(diǎn)

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的基本概念

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是一種集合多元理論的先進(jìn)應(yīng)用技術(shù)體系，是研究各種工業(yè)機(jī)械裝備及機(jī)電產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行控制到生產(chǎn)過(guò)程的企業(yè)管理的綜合技術(shù)學(xué)科。與傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)方式相比，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化具有高效、安全且便捷的優(yōu)勢(shì)，更加符合新的時(shí)代發(fā)展特點(diǎn)。如今機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化在我國(guó)社會(huì)主義工業(yè)事業(yè)發(fā)展中占據(jù)著十分重要的地位。

1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)分析

首先，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化可以提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率和質(zhì)量。為了適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求，現(xiàn)階段我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始積極引入現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)，自動(dòng)化信息技術(shù)的應(yīng)用將使得機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率和質(zhì)量獲得明顯的提高，加強(qiáng)機(jī)械制造相關(guān)產(chǎn)品商品的精確水平。不僅如此，還可以促進(jìn)生產(chǎn)規(guī)模和范圍的擴(kuò)大，并縮減生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合效益的增加。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化可以達(dá)到傳統(tǒng)機(jī)械加工生產(chǎn)工藝無(wú)法企及的技術(shù)水平，通過(guò)開(kāi)展設(shè)備儀器試驗(yàn)工作的方式可以最大程度的排除機(jī)械加工生產(chǎn)中存在的人為因素干擾，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的準(zhǔn)確度，更好的滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。此外，在現(xiàn)代化信息技術(shù)的支撐下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)可以開(kāi)展更深層次的功能開(kāi)發(fā)和優(yōu)化，推動(dòng)產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展，豐富我國(guó)機(jī)械產(chǎn)品市場(chǎng)。

其次，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的安全性更高。自動(dòng)化信息技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的應(yīng)用可以有助于安全隱患的消除，提高生產(chǎn)工作的安全性。在自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造模式下，人工操作的內(nèi)容將大幅度削減，生產(chǎn)人員只需通過(guò)計(jì)算機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)作業(yè)的有效操控，和機(jī)械加工現(xiàn)場(chǎng)保持安全距離，如此安全事故發(fā)生的幾率將控制在極低的范圍內(nèi)。另一方面，信息化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用還可以消除一些不穩(wěn)定因素帶來(lái)的影響，如針對(duì)電子因素引發(fā)的故障，可以借助信息管理平臺(tái)的自我診斷功能，及時(shí)發(fā)出警報(bào)，并采取隔斷性措施，這樣可以為故障排除爭(zhēng)取足夠的時(shí)間和空間。

最后，減少人力資源的需求。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化主要是借助計(jì)算機(jī)和控制程序?qū)C(jī)械設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制，機(jī)械加工生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程都是依照控制設(shè)備傳輸?shù)闹噶睢Ｒ虼嗽谧詣?dòng)化技術(shù)的支撐下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造需要的是了解計(jì)算機(jī)信息技術(shù)并具備機(jī)械設(shè)計(jì)制造專業(yè)知識(shí)技能的綜合型人才，對(duì)工藝性人工的需求將大幅度降低，過(guò)去機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的許多人工操作環(huán)節(jié)也將被機(jī)器所取代。

2? 信息技術(shù)背景下機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展方向分析

2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的現(xiàn)狀

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)的普及以及大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，許多行業(yè)的發(fā)展模式都出現(xiàn)了巨大的變化，同時(shí)改變的還有人們的生活和工作方式。在這樣的背景下，德國(guó)率先提出了“工業(yè)4.0”的概念，即基于信息技術(shù)和工業(yè)技術(shù)相互融合的大趨勢(shì)，積極推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、軟件與自動(dòng)化技術(shù)的綜合應(yīng)用，形成全新的智能化、個(gè)性化虛擬網(wǎng)絡(luò)。在此之后，美日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家也相繼推出了類似計(jì)劃。順應(yīng)這一趨勢(shì)，我國(guó)提出了“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略。而相較于其他發(fā)達(dá)國(guó)家，由于我國(guó)尚處于工業(yè)進(jìn)程中，因此機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)更加艱巨。就目前來(lái)看，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)中表現(xiàn)出的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面：

其一，自主創(chuàng)新能力弱，缺乏核心競(jìng)爭(zhēng)力。從2010年開(kāi)始，我國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授權(quán)的發(fā)明專利數(shù)量連續(xù)流年居于世界首位。以2016年為例，在所有授權(quán)的40.4萬(wàn)件發(fā)明專利中，超過(guò)四分之三是國(guó)內(nèi)發(fā)明專利，同比增長(zhǎng)率為14.5%，成績(jī)顯著。但從另一方面看，核心技術(shù)方面取得的突破十分有限，仍舊無(wú)法擺脫對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)以來(lái)，尤其是一些關(guān)鍵的零部件、系統(tǒng)軟件以及高端裝備需要大量的進(jìn)口?？傮w上看，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)的自主創(chuàng)新能力相對(duì)不足，以至于產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。導(dǎo)致這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是基礎(chǔ)研究投入不足，缺乏技術(shù)創(chuàng)新的條件和動(dòng)力。根據(jù)我國(guó)工信部統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來(lái)看，我國(guó)在基礎(chǔ)研究方面的投入僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的四分之一。

除此之外，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也存在落后現(xiàn)象，難以形成出口優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也導(dǎo)致“中國(guó)制造”在部分國(guó)家和地區(qū)成為低劣產(chǎn)品的代名詞。

其二，環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)重、資源利用率低。長(zhǎng)期以來(lái)，由于我國(guó)采取的是一切以經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)為中心的戰(zhàn)略模式，我國(guó)工業(yè)結(jié)構(gòu)是以重化工業(yè)為主，工業(yè)生產(chǎn)則是以獲取經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)高增速為目標(biāo)，這帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，同時(shí)工業(yè)生產(chǎn)中的資源利用率也處于較低的層次。除了國(guó)家戰(zhàn)略重心的影響外，造成如今這種局面的另一個(gè)原因就是我國(guó)環(huán)境監(jiān)管執(zhí)法不力。根據(jù)最近幾年我國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)的內(nèi)容可知，在全國(guó)地級(jí)及以上城市中，控制質(zhì)量超標(biāo)的比例在75%以上。而當(dāng)前，我國(guó)開(kāi)始從發(fā)展高速經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)為發(fā)展高質(zhì)量經(jīng)濟(jì)，工業(yè)轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行，這必然會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生影響。筆者認(rèn)為，我國(guó)下一步將推動(dòng)制造業(yè)的綠色改造升級(jí)，打造高效、清潔、低碳、循環(huán)的綠色制造體系。

其三，信息化水平依舊較低。以目前我國(guó)工業(yè)化和信息化的融合程度，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域，信息化水平依舊無(wú)法滿足“智造”的要求。在工業(yè)國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)的背景下，推動(dòng)信息技術(shù)滲透是未來(lái)我國(guó)工業(yè)發(fā)展的主要內(nèi)容，但是據(jù)我國(guó)工信部的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在基礎(chǔ)信息設(shè)施建設(shè)和應(yīng)用方面和發(fā)達(dá)國(guó)家仍舊存在一定的距離，除了多方面因素的影響，機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式和工藝流程改造過(guò)程中利用信息技術(shù)升級(jí)的意愿偏低，研發(fā)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等環(huán)節(jié)的智能化水平也相對(duì)較低。

2.2 信息背景下機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向

以目前我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，信息技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用將變得更加廣泛深入。筆者通過(guò)分析之后認(rèn)為，機(jī)電一體化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化將是機(jī)械設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。

首先，機(jī)電一體化是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化最主要的發(fā)展方向，在具體發(fā)展中需要融合信息技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感技術(shù)以及控制技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)門(mén)類，進(jìn)一步減少人工在實(shí)際加工作業(yè)中的應(yīng)用，利用計(jì)算機(jī)仿真模擬對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的組件進(jìn)行模擬分析，如此就可以判斷其實(shí)際運(yùn)行效果，或針對(duì)性的做出改進(jìn)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)效能的提升。

其次，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)的智能化發(fā)展使得在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的智能水平進(jìn)行強(qiáng)化，以模擬人工智能的方式提高機(jī)械自控技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化性能綜合、全面的提高，滿足現(xiàn)代生產(chǎn)加工的高控制標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，我國(guó)在未來(lái)應(yīng)積極推動(dòng)高階智能技術(shù)在機(jī)械和設(shè)計(jì)誒制造領(lǐng)域的應(yīng)用，確保機(jī)械設(shè)備的的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

第三，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的模塊化發(fā)展主要是為了應(yīng)對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)廠家繁多，銜接不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，設(shè)備機(jī)械接口、動(dòng)力系統(tǒng)等是需要重點(diǎn)考慮的部分，而面對(duì)繁多的廠家，設(shè)計(jì)人員很難在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出滿足所有廠家需求的機(jī)械產(chǎn)品。對(duì)此最合理的解決路徑就是采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口和動(dòng)力接口，這樣可以同時(shí)滿足不同是的設(shè)計(jì)需求。

第四，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展是指借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)展機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)營(yíng)推廣工作。具體來(lái)講，是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所擁有的信息傳輸功能對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化予以完善，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械的遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高機(jī)械運(yùn)行效率，減少人力資源的投入，簡(jiǎn)化人工操作環(huán)節(jié)，提高機(jī)械運(yùn)行的穩(wěn)定性。

第五，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的微型化發(fā)展主要針對(duì)的是機(jī)械產(chǎn)品制造和運(yùn)行成本過(guò)高的問(wèn)題。現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中采用的機(jī)械多為大型設(shè)備，運(yùn)行中會(huì)消耗巨大的能量。推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的微型化發(fā)展是為了降低機(jī)械能耗，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)化改進(jìn)也可以起到促進(jìn)作用，整體上看又可以提高行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造微型化發(fā)展的重點(diǎn)是如何在確保機(jī)械設(shè)備功能的前提下對(duì)其體型進(jìn)行壓縮。

最后，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的生態(tài)化發(fā)展是我國(guó)環(huán)境保護(hù)以及資源節(jié)約對(duì)產(chǎn)業(yè)提出的要求。根據(jù)我國(guó)相關(guān)生態(tài)化發(fā)展政策和要求，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化應(yīng)該更多的關(guān)注資源材料高效利用的問(wèn)題，基于先進(jìn)信息化技術(shù)加強(qiáng)對(duì)機(jī)械加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的污染控制，實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造。

3? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在信息技術(shù)快速創(chuàng)新發(fā)展的背景下，工業(yè)化和信息化的融合將是不可阻擋的趨勢(shì)。目前來(lái)講我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域仍舊存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致了我國(guó)機(jī)械產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。對(duì)此，我國(guó)應(yīng)進(jìn)一步推動(dòng)信息技術(shù)的滲透和應(yīng)用，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、生態(tài)化發(fā)展，為工業(yè)改革奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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