机械设计及其自动化发展方向解析

刘胜男

中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所（北京 100095）

机械设计及其自动化发展方向解析

刘胜男

中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所（北京 100095）

目前我国机械设计存在的主要问题有：生产效率低、对设计进度无法更好的控制、设计的产品质量低、设计手段和手法落后等等，要解决这些问题，就要大力发展机械设计自动化，并要遵循客观规律，研究出期发展的方向。本文探讨了机械设计及其自动化发展方向，具有一定的参考价值。

机械设计 自动化 发展方向

我国现代机械设计业的发展历史较短，因此同发达国家相比有一定的差距，目前我国机械设计存在的主要问题有：生产效率低、对设计进度无法更好的控制、设计的产品质量低、设计手段和手法落后等等，要解决这些问题，就要大力发展机械设计自动化，并要遵循客观规律，研究出期发展的方向。

1 自动化的发展方向

机械技术的自动化发展是一大必然趋势，科技发展特别是计算机信息技术的发展推动了自动化的普及，自动化的发展表现在制造技术中的系统技术、集成技术、人机一体化制造等各个环节中，符合现代机械发展要求的人性化、科技化、有序化以及运行功能一体化的要求。

自动化的运用在机械设计中产生的优势主要有以下几点：

（1）机械自动化产品在生产的过程中基本都是可以实现信息、控制的自动化，降低了人工操作中出现的失误几率，给生产的效率和产品的质量提供了可靠保证，大大促进了机械行业的快速发展。

（2）机械设计的自动化能够使产品由单一性功能水平向集合多种功能的高水平转变，既有利于节约生产的成本又提高了产品的运用灵活性，拓宽了机械产品的应用领域。

（3）传统的机械设计过程往往是根据任务和目标，做出不同的方案，然后反复试验，这样不仅耗时耗力，还易造成资源的浪费。随着机械产品的自动化水平不断提高，自动化操作可以降低人力、物力等资源在机械制造中的投入，有利于节约有限的资源，有助于革新我国机械制造业的发展模式。

（4）由于机械设计自动化所涉及的技术范围十分广泛，提高机械设计中的自动化水平，势必会促进相关产业的共同发展，还会有利于原有的产业结构进行优化调整。例如机械设计技术向来和计算机技术相辅相成，计算机技术的发展为机械设计制造的发展提供物质基础，机械设计技术的提高也会促进整个计算机行业在工业技术性方面的发展。

2 模块化的发展方向

模块化这项工程是非常艰巨和关键的。因为机械自动化产品的生产企业与类别都是非常多的，研发具备环境接口、动力接口、电气接口、机械接口的机械自动化产品单元是非常关键和复杂的事情。比如，研发和制造具备测距、识别、图形处理、视觉等作用的控制单元，集电动机、智能减速、减速为一个整体的动力单元，以及一系列可以实现典型操作的机械设备。如此，新产品的研发能够通过各种标准单元来实施，与此同时，能够使得生产的规模扩大。很明显，产品的系列化和标准化能够产生巨大的优势，我们能够肯定的是，模块化能够有效地推动机械自动化企业的迅速发展。

3 网络化的发展方向

在上个世纪的九十年代，网络技术得以进步和发展。网络技术的迅速发展不但影响着人们的日常生活，而且还影响着教育、军事、政治、科学技术，以及工业生产。世界的生产和经济发展在网络的影响下连为一体，企业之间的竞争演变为世界性的竞争。倘若研发和制造出机械自动化的新型产品，凡是质量稳定和可靠，那么就能够迅速地走向世界。在网络化的影响下，以网络作为依托的一系列远程监测与控制技术得以发展，而机械自动化产品就是远程终端设施。局域网技术与场地总线技术促进了网络的应用与普及，使用户可以体会到新技术的便捷和愉悦感。因此机械自动化产品的网络化发展是一种趋势。

4 绿色化的发展方向

在国民经济不断发展的影响下，环境的破坏和污染日益严重，资源越来越少，人们开始提倡保护环境与资源，提倡环保和绿色，绿色产品得以出现，这也是社会经济发展的一种趋势，表明了人们是非常注重环保的。绿色产品的视角是人类的健康与环境的保护，提倡环保和绿色的观念，目的是为了减少环境破坏与污染，更加有效地应用资源。机械自动化产品的绿色化方向发展，跟社会经济发展的要求是相符合的，对保护环境是有益的，报废的产品能够加以回收和应用，减少了资源的浪费，这是一种可持续发展的思想。

5 虚拟化的发展方向

以往，全球的机械制造企业在设计产品的过程中，首先需要设计图纸，再结合图纸试验成品，只有如此，才能够有效地设计产品。这种方式的不足是会浪费不少时间，与此同时，在试验成品的过程中，会消耗一些财力、物力和人力，特别是消耗大量的财力。在如今科技不断进步的影响下，网络通讯与计算机技术日益发展，通过发达的电子计算机设施，人们就可以对一些工作进行模拟操作，通过网络，可以及时地传输数据，进而使得在不同地方的人们可以顺利地实施合作，交流和沟通。为此，虚拟化是机械自动化技术的必然发展方向。

6 数字化的发展方向

机械制造技术发展的中心就是数字化。数字化是管理科学跟网络技术、计算机技术、制造技术相互融合和共同发展的结果。针对制造企业来讲，一系列的信息，包括技能、知识、数据和图形等都是数字的形式，在企业内借助网络进行传递，通过数字化技术对信息资料进行收集，在多媒体、数据库和虚拟现实的等一系列数字化技术的帮助下，分析、重组和规划信息，以仿真产品的功能与产品的设计、仿真生产组织过程与加工过程，或者是制造原型，进而迅速地重组生产过程和响应市场，以实现客户的需要。针对世界上的制造企业来讲，用户通过网络对信息进行发布，企业借助网络，并且结合自身的需要，通过电子商务，互补优势，形成联盟，在第一时间研制出机械产品，数字化是机械制造的一个必然发展趋势。

7 微型化的发展方向

在上个世纪的八十年代末，微型化兴起，机械自动化向微观发展的一种必然趋势就是微型化。微型化又被叫做微机械自动化系统或者是微电子机械，指的是机械自动化产品的尺寸在1 cm以下，且日益发展为微米和纳米。微机械技术是微机械自动化发展的关键，通过精细加工技术，也就是超精密技术（蚀刻技术与光刻技术）来加工微机械自动化的产品。

8 智能化的发展方向

在新的世纪，机械自动化的一个必然发展方向就是智能化。智能化指的是描述机器行为，在控制理论的前提条件下，吸收混沌动力学、生理学、心理学、模糊数学、计算机科学、运筹学、人工智能等的新方法、新思想，对人类的智能进行模拟，让机械具备独立决策、逻辑推理、思维判断的能力，以实现更加理想的控制目的。显然，让机械自动化产品具备人类的一部分职能或者是低级的智能，这是非常有必要的，也是可以实现的。

总而言之，在机械设计当中应用一系列的技术，促使着机械设计制作及其自动化向多元化的方向发展。设计人员需要明确机械设计制造及其自动化的发展方向，不断地引进新的技术，并且要充当新技术产业化的创造者，以促进机械技术的发展。

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