浅议机械设计制造及自动化的发展方向

摘 要：社会经济的高速发展离不开基础建设，而基础设施的建设又离不开工业机械这一重要工具，故国民经济建设对工业机械的设计制造水平及自动化水平提出高标准和进一步的要求。本文简单阐述了机械设计制造及自动化的基本含义及特征，分析当前机械设计制造业的现状和不足，对机械设计制造及自动化的发展方向及趋势进行探讨。

关键词：机械设计制造；自动化；发展方向

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.017

0 引言

传统机械设计制造业属于劳动力密集型产业，生产成本一直居高不下，生产效率也较低下，难以满足当前社会高速发展的需求。而将自动化技术应用于机械工程中，以提高机械设备加工生产的效率和效益，是机械工程行业未来的发展方向。自动化技术不能局限于重复的机械动作，应该通过设定相关程序来使机械智能化，能在系统出现问题时自我诊断和维护，根据实际情况调整操作以准确完成任务。

1 机械自动化基本含义及特征

1.1 含义

机械自动化，顾名思义是指利用自动化技术使机械制造企业，能够连续性自动生产和优化改进加工流程，是机械设计制造业的新兴技术。机械自动化广泛应用于工程机械、数控机床、发电设备等多个领域，通过自动控制系统，让机器装置以机械方式实现自动化控制过程，真正的将工人从高强度劳动中解放出来，实现大工业生产，大幅度提升劳动效率。机械自动化技术能促进各个行业的发展，稳定机械设备结构的同时提升其性能，以满足机器设备技术的智能化和人性化发展需求。

1.2 特征

传统机械自动化技术主要是结合多种技术，赋予设备系统更为全面、丰富的功能，技术层面仅限于简单的技术叠加。而未来的机械自动化技术，本质上就不同于传统机械自动化技术，是多项技术整体上的结合与统一，机器的可靠性和稳定性较强，确保设备稳定运行以实现机械制造的自动化和智能化。系统自动化控制流程能满足各行业、各领域功能日益增加的需求，利用系统控制过程实现输入端控制输出，以满足个性化生产目标，大幅度提高工作效率和工作质量。可见，机械自动化不仅是将若干种技术综合起来的一个概念，还是一个多种技术有机结合的系统和整体，以全面、强大的功能满足客户复杂需求。

2 传统机械设计制造的不足

2.1 工作环境差

传统工业设计制造属于劳动密集型产业，需要雇佣大量工人，为节省成本会最大限度压缩生产场地，使得生产线布置的过于紧凑。数量庞大的工人汇聚在一起生产加工，车间噪音污染和粉尘污染难以得到有效控制，对生产人员的身心造成巨大伤害。同时，车间管理属于粗放式管理，各项规章制度和安全操作规程不能严格执行，存在巨大的安全隐患。一旦出现火灾或爆炸等险情，工作人员难以快速、安全的疏散，易发生踩踏事件。

2.2 生产效率低

传统机械设计制造主要由人力完成，每种产品部件安排相应的技术工种操作，再将各部件焊接、组装成整体。操作环节越多，标准就越难得到统一，零配件之间出现匹配误差的几率就越大。而且人的精力是有限的，经过长时间、高负荷的体力劳动后，劳动效率和工作质量都不可避免的下降，使得整体生产效率低下。

2.3 产品质量不高

从操作精准和尺寸精度来说，人力是无法和机器相比较的。精细产品的生产需要严格控制全过程，所有操作必须精准，这就对生产工人的操作技术提出了高要求，而人类受多种因素影响而不稳定性较强，存在技术失误的可能。且随着工作时间的增加，工人操作失误的可能性变大，直接影响操作质量，生产出来的产品质量难以得到保障。

3 机械自动化的发展趋势

3.1 微型化

从实用性能考虑出发，机械设备应具备灵活便利、小体积和低能耗的特点，可缩减储存和摆放空间，减轻机械转运和人力搬运时的劳动强度。可见，微型化是机械设备未来发展的方向之一。从节约生产成本来说，机械企业投入资金改造大型、操作不便的设备，可大大节省生产资源，降低生产、运输、安装等过程的费用。同时，机械设备微型化拓宽了应用范围，为机械制造业的发展提供新的思路。为了最大限度缩小设备体积，降低生产和运输过程的能耗，必须寻求生产全过程的更高技术支持，提升原有设备的操作精度。

3.2 虚拟化

传统机械设备新产品的开发流程通常如下，先设计出图纸，然后多重筛选、整合方案，进行小范围试验等，这样开发周期较长，不利于企业设备技术的升级换代，阻碍资金的优化及合理配置。而随着信息时代的高速发展，计算机技术在人们日常工作与生活中应用越来越广泛，尤其是在机械制造方面可突显自动化技术。通过计算机模拟试验从理论上验证设计方案的可行性，这大大简化了试验流程，节省大量设计时间和人力劳动，提升设计效率的同时促成了企业经济效益最大化。此外，网络通信技术的普及也为机械自动化技术提供便利，技术人员可通过网络共享和传导数据资料，帮助设计双方实现异地无障碍沟通交流，大大缩短设计过程的耗时，为尽早完善设计方案提供技术支持。

3.3 模块化

机械设计制造行业目前没有适用性较广的国际标准，不同生产厂家的产品会有不同规格和标准，呈现出产品的多样性。因此，我国单独规范标准机各类接口的产品单元很难，但该项研究意义重大。如通过研究统一的动力单元，将智能减速、电动机和集减速集合起来，实现控制单元的测距识别功能和视觉图像处理功能，有利于扩大新产品的开发和研制规模，促进机械设计制造企业的规模壮大。

3.4 网络化

计算机技术发展至今，网络技术在各行各业都广泛应用，加强互联网技术的应用，促进机械制造自动化技术与网络技术的融合，实现“互联网+”是未来机电设备一体化发展的必然要求。我国机械自动化产品为拓宽销路，提高核心竞争力，就必须顺应时代潮流，充分利用网络资源，逐渐实现网络化发展。利用互联网渠道便捷的优势，拓宽高效、节能和优质机械设备的销路。机械设备的设计和生产环节，可以借助网络监测管理与远程控制技术，不断解决机械设计过程的问题，提高设计性能和使用性能。

3.5 绿色化

经济发展与资源浪费和环境污染的冲突日益尖锐，人们逐渐意识到可持续发展的重要性，呼吁国土资源、生态环境与经济建设的协调发展，大力倡导绿色环保产品的研发。绿色产品的出发点是尽可能保护生态环境和人类健康，旨在减少资源浪费和生态环境污染，以有限的资源开发出更多的产品。绿色机械自动化产品是符合社会发展趋势和人们建设需求的，产品开发过程节省了资源，报废后还可回收充分利用，符合生态经济可持续发展的理念。

3.6 人格化

机械自动化是未来的发展趋势，如何协调好人机关系是机械设计制造的重点研究方向，即赋予自动化机械人格化。机械的服务对象是人，故赋予机械设备智能和情感，对机械进行生物机理的模仿，可大大提高设备的可操作性和服务舒适性，进一步扩展机械的应用范围。

4 结束语

综上所述，机械设计制造自动化的未来发展重点是微型化、虚拟化、模块化、网络化、绿色化和人格化，着重解决传统机械设计制造的工作环境差、生产效率低和产品质量低等突出缺点。发展方向就是更多利用计算机技术、现代管理技术和网络技术等手段。传统机械制造业结合计算机技术，可实现设计、生产、管理和销售全过程的流程控制。同时，也要结合现实情况研制出符合国情的高标准机械产品，大力提升产品自动化的水平，将工作人员从高强度劳动中解放出来，提高劳动效率和工作质量。为响应国家可持续发展战略和集约型社会建设方针，一定要在生产、运输过程中降低能耗，减少资源的浪费，实现绿色化产品的长远发展。

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