机械设计制造及其自动化的发展趋势研究

于文博,兰佩文（西安石油大学机械工程学院,西安　710300）

机械设计制造及其自动化的发展趋势研究

于文博,兰佩文
（西安石油大学机械工程学院,西安710300）

摘要：纵观世界经济发展历程，可以发现机械工程的发展与世界经济是紧密联系的，机械行业在很大程度上可以反映国家的发展水平。本文对机械设计制造及其自动化的发展趋势进行了多方面研究，从中可以反映中国的未来科技及经济发展趋势，这对于国计民生是十分有意义的。总而言之，机械设计制造及其自动化近年发展迅猛，未来前景巨大，研究价值极高。

关键词：机械设计制造；自动化；发展趋势

1　前言

要想了解机械设计制造及其自动化（以下简称机自）的发展，首先要先了解概念。机械工程就是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合在生产实践中积累的技术经验，研究和解决在开发设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的理论和实际问题的一门应用学科[1]。而当今单纯机械设备的发展已经到了瓶颈，机、电、计算机的结合设备则获得了长远的发展，取得了巨大的进步。各大高校也在本科阶段将单纯的机械制造专业、自动化专业等发展成为今天的机械设计制造及其自动化专业、机械电子工程专业等。从中可以看出教育也紧跟机械的发展洪流，希望可以培养出顶尖的工程人才。

机自涉及的范围颇广，天上飞的、地上跑的、水里游的无一没有机自的身影，而机械的发展又在很大程度上决定了国家的军事及工业发展，甚至关乎国家的安全性，因此也得到了国家及人民的广泛关注。中国的机自发展中，机械制造已经达到了国际领先水平，但在关键技术上还是与国外有较大差距，在创新方面稍显不足，因此研究机自的发展对于牢牢把握世界机械发展有很大的意义。只有良好的预测未来发展，才能抢占先机，获得主动权。

2　机械设计制造及其自动化发展趋势

2.1机电深化结合

日本20世纪70年代初开始使用“机电一体化”这一新名词。它是随着生产和技术的发展，在以机械、电子技术为主的多学科相互渗透、相互结合的过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘学科[2]。它包括机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术等。机电的结合已经有了较大发展，未来面临的是深入的发展，使两者相辅相成，不可分离。机电结合不仅体现在产品方面，在制造行业也有了很大的应用，数控机床的兴起时间很短，但发展速度却很快，这在很大程度上推进了机械行业的发展。

2.2绿色环保

十八届四中全会中强调了环保的重要性，它不再只是关乎生活中的环保，更向工业环保方向不断延伸。中国的雾霾问题严重，经济快速发展带来的是环境的恶化，国家因此也越来越注重“绿色长期发展”。当今许多产品都打着“绿色”的宣传，市场的反映也体现了绿色环保的产品更能获得消费者的青睐。机械设计过程中也尽量降低废品率、拆卸性、包装性、运输污染性等，

在工业发展中，也越来越重视环保问题，例如国家重罚石油石化行业，只有把减排达到了标准才能继续生产。机自面临的也是绿色的发展方向，这点从国家的创新项目中可以体现。此外，在广大高校中，关于机自环保方向的比赛也屡见不鲜，足以看出此方向的重要性。在未来的几年内，国家对于环保的要求会趋于严格、严谨，相关法规也会更加完善，要想取得长期的发展，环保是永恒的主题。

2.3纳米级制造

近年来，微型制造的优势逐渐显现，它有加工精度更高，机械结构精细，应用范围广，占据空间小等优点。纳米加工是指可以加工精度为1nm的的制造技术的总称，这么微小的精度几乎是人类宏观制造的极限，因此也更具有神秘性，勾起了人们的好奇，对于纳米级制造的探索也在不断进步，不断完善。

微型制造在各方面的应用激励着世界各国向微观世界不断探进。比如美国将微型机械制成“窃听蚊子”，用于取得情报和监听。正是由于纳米制造在产品、材料、制造方面都趋于微小化，相应也带动了相关学科（例如表面张力学、静力学等）的发展。它不但要求专业的综合化，同时还要有一定的广度，因此具有一定的难度。

2.4虚拟化

学者J.Lаniаr最早提出了虚拟现实的概念，看似矛盾的概念却蕴含着很深的意义。我们可这样认为：用计算机虚拟一个无限接近真实世界的环境，在这个环境下进行运作，达到我们的目的。产品投入生产前，要根据图纸做出样品，试验后投产，这个过程会消耗不少时间与金钱[3]，虚拟制造可以在设计阶段帮助我们减少后期修改的频率，甚至增加经济性、柔性及生产效率。而在这样一个虚拟的环境内，我们甚至拥有五感，更加贴近真实，达到事半功倍的效果。

虚拟制造在未来将会有广泛的应用，对未来机自也会产生深远的影响，而以它作为基础的相关学科也会不断迸发，相互交融，集合制造系统五大要素，获得更广大的空间。

2.5工程国际化

中国的机自发展在很大程度上还是跟着外国在走，而为了更好的吸取发达国家的经验，也需要大量的国家顶尖工程人才。在大背景下，拥有一定的专业技能，能更好的处理国际环境的变化，例如国家重点推出的“卓越工程师”项目，就是为了将机自等工程学科推向国际，培养顶尖的国家工程师，以推动本国机自行业快速而健康的发展。西安石油大学的机自卓越工程师在培养中加入了石油特色，针对国家石油机械行业的情况，进行良好的培养，取得了一定的成绩。

2.6生命化

机自所对应的制造是一些没有生命的零件，在发散思维下，机自也趋于向自然科学方向深度混杂，它将与生命科学、计算机、信息及材料等结合起来，制造出一些仿生部件。从被动加工延伸到类似于细胞生长的自加工。而在未来，更多的仿生机器将具有更高的智慧，与生物科学的融合也会更加深入。

3　结语

机械设计制造及其自动化的发展是一个循序渐进的过程，它的发展受国际因素、人文环境、科技水平等多方面的影响，只有科学预测才能把握它的发展方向，并更好推动机自的发展。

参考文献：

[1]谢黎明.机械工程与技术创新[M].北京:化学工业出版社,2005:1-4.

[2]蔡兰.机械工程概论[M].武汉:武汉理工大学出版社,2004:36-38.

[3]宋军保.关于机械设计制造及其自动化的发展趋势探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2013(23).