机械设计制造及自动化发展趋势

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摘要：本文对我国在于机械设计制造及其自动化领域的特点进行详细分析，并研究了其发展趋势。

关键词：机械设计；机械制造；自动化；特点；优势

机械制造是用机器为主要手段，以金属为主要原材料进行加工的工业，又称机器制造工业。它主要是为国民经济各部门提供生产技术装备的，也为人民生活提供高档耐用消费品和日用必需品，机械产品还是国际贸易中进出口的重要商品。近年来我国逐渐从制造业大国转变为制造业强国，机械设计及制造占据了相当重要的地位。不断加强机械制造的水平，尽可能高地提高生产效率，是促进我国经济飞速发展的重要保证。

1机械设计制造及其自动化的特点、优势

相对于传统的模式，机械设计并不是简单地将诸多技术叠加在一起，而是通过将多种技术融会贯通在一起，吸取了不同方法的优点，进而提高机械生产效率和生产质量。同时它有对传统的一些方法进行了改进，更方便我们进行一些特定的测试。除了固定的生产环节，它可以在最大程度上满足客户对于输出产品的生产要求。它可以根据顾客的需求进行制作。一般来说，对于传统的机械设计制造，由于生产周期和制造周期较长，往往不能迅速大批量的生产替代产品来满足客户的需求。其所采用的自动化技术以及信息处理等诸多创新性新技术，都大大提高了机械制造的智能化以及自动化水平，可以在短时间内，根据客户的需求制造和生产产品，为企业带来可观的效益。总之，智能制造技术进一步地提高了该行业的发展和生产产品的精确性以及生产效率等，为该领域带来大量的收益。该技术也因此被广泛用于我国的各项生产领域当中。机械设计自动化、智能化具有的优势如下：首先是它具有安全性。在传统的机械制造过程中，基本上所有流程都是按照人工来完成的。其中不乏涉及到一些庞大而笨重的任务。这类任务非常容易使生产者受到伤害，甚至会受到生命危险，也因此传统意义上的机械制造逐渐被人所抛弃。机械工程的智能化、自动化则可以在大部分生产过程中，完全或部分替代人工，减小生产者的压力和难度，进而解放生产力来进行操作环境的优化和改进，从而提高生产效率。与传统机械制造相比较，自动化的程度大大提高，因此生产效率也大大提高。尤其是对于当今这个互联网时代，各个行业都在追求效率和速度，机械制造自动化则满足了社会的需求。尤其是最新的设备，通过添加PLC或柔性制造等一些技术，可以同时操作多台机器进行多种不同产品的生产。这些技术的应用，极大地推进了机械专业的发展。通知这些操作更是可以在短时间内降低成本，同时又提高生产效率。相比于传统的制造领域，添加了智能控制系统。一旦某个环节出现了问题，可以自动上传到控制台，专业人员可以及时进行维修保养等操作，不至于出现传统行业中机器出现故障，却没有人发现最后影响工期的问题或者找不到故障发生部件等诸多问题。其优势在于可以快速的进行机械内部检查，不仅能够迅速反映出现故障的原因，还可以自动检测出现故障的零部件。这些都大大减小了操作人员的难度和工作强度，进而减小了人力资源的浪费，极大地提高了生产效率。物联网成为互联网之后又一个产业竞争制高点，生态构建和产业布局正在全球加速展开。国际企业利用自身优势加快互机械设计制造及其自动化的特点、优势及发展趋势文/刘永平（宁夏东方钽业股份有限公司宁夏回族自治区石嘴山市753000）联网服务、整机设备、核心芯片、操作系统、传感器件等产业链布局，操作系统与云平台一体化成为掌控生态主导权的重要手段，工业制造、车联网和智能家居成为产业竞争的重点领域。我国电信、互联网和制造企业也加大力度整合平台服务和产品制造等资源，积极构建产业生态体系。到2020年，具有国际竞争力的物联网产业体系将基本形成，包含感知制造、网络传输、智能信息服务在内的总体产业规模突破1.5万亿元，智能信息服务的比重大幅提升。推进物联网感知设施规划布局，公众网络M2M连接数突破17亿。物联网规模应用在机械工程、机械制造领域内不断拓展，泛在安全的物联网体系基本成型。满足了设备需求、操作更加简易、方便，界面更加人性化。机械设备被制造出来的最终目的是方便人们的生活，满足需求，不同的产品会因为需求的差异其核心功能也会完全不同，例如吊车的主要工作就是起重与紧急救援。因此，在进行机械制造业使用自动化技术时，-定要充分考虑使用人群的需求,有针对性地制造产品，可以满足人群的不同需求。一般来说，传统的机械设备大多比较笨重，而且操作比较困难且繁琐，缺少人性化设计，需要进行系统化地学习。而该方向则将面对不同的人群，将不同的技术结合在一起，操纵简单作用，非常容易学习上手。功能相对较多，能极大满足大家的需求。传统意义上的机械设计制造，虽然也有自动化控制组成，但其中包含较多的手工操作部分。总的来说手工操作十分依赖操作工人自身的专业水平，所以无法保证产品的一致性。而自动化操作则可以保证生产的产品水平较高且精度较高，不会存在较大的误差。相对于手工操作来说，自动化操作可以不分昼夜的进行加工生产，效率远高于传统生产水平，大大地降低生产成本。

2机械设计制造及其自动化的发展趋势

2.1智能化。随着社会的不断发展，人工智能已经大规模投入应用，人工智能应用已经成为大势所趋。本世纪初，机械制造及其自动化已经有了较大的进步，自动化水平大幅度提高，但是相对于智能化来说还是远远不够。机械制造领域的智能化，就是对各种工业生产过程进行实时监控，尽可能地减少各环节资源浪费，进而优化生产模式，最终极大地提高生产效率和减小资源的使用。智能化的出现，可以使我国从劳动密集型产业向高科技产业进行转化。近年来，计算机技术的应用越来越广泛，也是实现智能化的重要工具。它有效地推动了产业的发展，使得工业生产的自动化、智能化水平越来越高。其在实际应用中最为突出的特点就是，深刻的改变了以往的工作模式，推动机械制造向着自动化、信息化的方向迈进，可以说，两者的结合为我国机械产业的发展提供了新的契机，对于推动我国经济的整体发展发挥了极为重要的作用。2.2网络化。互联网经过数十年的发展，已经逐步从军事领域走进了我们千家万户，极大的改变了我们的生活方式。机械设计制造也可以利用互联网的优势，通过互联网对各个生产流程进行实时监控，搜集实时数据，从而可以及时地发现生产流程中存在的各种问题，迅速作出反应。传统的机械出现问题通常都需要专业人员进行维修，维修过程复杂，一旦进行网络化操作，即使没有专业人员在场，也可以通过互联网远程操作。2.3数字化。当今社会已经进入数字化时代。网络上各种关于数据的创新性概念不断出现，例如大数据、云计算等这些概念都已经为我们大众所熟悉。数字成了整个社会发展的新动力。机械行业相应的系统都需要相应的数据来进行处理，进而在对产品进行模拟以及后期的制造。一般机械产品在设计生产过程中，通常都是纸质图纸进行设计，最后再运用CAD制图软件进行处理。这一套流程十分浪费时间，且没有意义。因此在产品设计过程中通过数字进行虚拟化设计，不断简化设计流程和缩短工期，并设法提高产品的生产和加工质量。先进的应用在各行各业都有体现，较为常见的是设计中心将图纸设计完成后，经专人审核通过远传的方式直接下达制造指令给生产机械，整个过程没有纸质图纸的传递，而生产机械则是无人值守、无人操作，全流程自动化。现阶段，我国还有很大部分机械的控制系统落后，虽然相对于改革开放前的设备来说，先进水平已经有所提升，但仍需不断的进行优化。因此我们的技术也要与时俱进、不断更新，不断在设备中添加最新的技术。5G的商用，赋予机械智能化无限发展的空间。2.4绿色化。我国的经济虽然在近些年取得了极速发展，但同时也产生了较大问题。因为我国生产模式比较落后，资源大量浪费，也产生了大量的污染。尤其是制造业，更是受到环保部门关注。在我国近年的环境整顿中，频繁出现生产过程中产生大量的灰尘或者噪音污染，这些都极大的影响了周围环境和员工的身心健康，必然要求机械制造向着绿色化和环保化方向发展。如今我国经济、文化、生产和发展都是以可持续化为基本战略,械设计制造及其自动化发展也正在实现可持续化，以适应我国发展的整体趋势。机械设计制造的可持续发展在于提高生产效率和降低生产材料的消耗,减少生产对环境的破坏，树立绿色可持续发展观,高效地解决机械设计制造存在的问题,以提升机械设计制造及自动化技术的水平。2.5人性化。随着社会的发展，人们除了在积极追求经济效益和提高效率之外，更多的开始关注舒适性质和人性化设计。产品设计要求符合人体结构，在紧张工作的同时也给人带来更舒适的体验感。不至于使人在长时间的劳动下产生疲惫感和职业病，进而可以提高员工的积极性，从而提高经济效益。2.6低能耗。随着工业的不断发展，社会资源在不断的消耗，低能耗也成了社会不断追求的目标。一方面是因为资源不断枯竭，另一方面也是为了追求绿色环保。在设计上既要考虑材料的问题，也要考虑高效利用的问题。在传统生产中，机械制造只考虑应用问题，仅仅为生产产品进行设计，能耗偏大。现阶段机械设计的发展方向则要求在实现功能的同时，低功耗、轻量化，节能环保。未来机械工程领域重点研究低功耗处理器技术和面向物联网应用的集成电路设计工艺，开展面向重点领域的高性能、低成本、微型化、低功耗智能传感器技术和产品研发,提升智能传感器设计、制造、封装与集成、多传感器集成与数据融合及可靠性领域技术水平；研究面向服务的物联网网络体系架构、通信技术及组网等智能传输技术，加快发展NB-IoT等低功耗广域网技术和网络虚拟化技术；研究物联网感知数据与知识表达、智能决策、跨平台和能力开放处理、开放式公共数据服务等智能信息处理技术，支持物联网操作系统、数据共享服务平台的研发和产业化，进一步完善基础功能组件、应用开发环境和外围模块。2.7多元化。现阶段，各种产业都不仅局限于某一学科，逐步出现学科交叉。学科交叉是“学科际”或“跨学科”研究活动，其结果导致的知识体系构成了交叉科学。学科交叉点往往就是科学新的生长点、新的科学前沿，这里最有可能产生重大的科学突破，使科学发生革命性的变化。同时，交叉科学是综合性、跨学科的产物，因而有利于解决人类面临的重大复杂科学问题、社会问题和全球性问题。机械设计领域也不应局限于机械结构，要适应多门学科的应用，实现真正意义的机电一体化。这样不仅可以极大地减小错误率，提高产品在社会生产中的竞争力，进而推动我国机械行业和整个制造业加速发展。我国十三五规划里提出要大力发展物联网与制造业融合应用，围绕重点行业制造单元、生产线、车间、工厂建设等关键环节进行数字化、网络化、智能化改造，推动生产制造全过程、全产业链、产品全生命周期的深度感知、动态监控、数据汇聚和智能决策。

3结束语

机械制造及其自动化这门学科虽然现阶段不如计算机技术等行业更受人关注，但毕竟它属于一门基础性学科，在中国制造2025计划中，其重要性是其它学科所无法替代的。智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式，工业物联网的部署实施为智能制造提供基石。智能制造将结合工业物联网，合理调配供应链资源以提升生产和服务效率，实现制造业的智能化管理模式创新。现阶段，5G商用对机械设计自动化融入万物互联提供了条件，发展空间无限。

参考文献

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作者:刘永平 单位:宁夏东方钽业股份有限公司