机械制造及其自动化发展浅析

摘 要：近些年来，随着科技不断进步，传统机械制造已经无法满足现代制造的需要，特别是随着工业4.0时代的到来，现代制造对智能化的要求越来越高，利用自动化技术、网络技术、人工智能技术将传统机械制造进行升级，达到高效，绿色、省事，省料目的，不断满足生产多元化需求。本文结合当前机械制造发展水平，对其未来发展方向进行分析和预测。

关键词：机械设计；自动化；发展方向

1971年日本提出机械一体化概念，描述了利用机械和电气结合实现自动化制造的愿景；1984年美国机械工程师协会提出现代机械的概念，指出利用计算机信息网络完成机械、运动等动力学任务；20世纪90年代国际机器与机构理论联合会把机电一体会视为机械工程和电子控制在产品设计和制造过程中的融合；近些年来在全球范围内掀起了智能制造的浪潮，将传统制造与人工智能相结合，使人类进入前所未有的智能化、定制化时代[1]。

在科技是第一生产力时代，要用科技解决机械制造面临的各种问题，相关研究人员对机械设计及其自动化进行不断创新，在解决问题的同时，提出了新的技术门类，这些技术相互融合相互渗透，正在努力突破当前技术壁垒，为未来发展寻求方向[2]。需要强调的是，机械制造自动化是多种技术的融合而非简单组合和拼凑，必须具备智能化特征。本文分析了机械制造自动化的特点，对当前国内发展现状进行剖析，最后对其未来发展方向做出预测。

1 机械制造自动化技术的特点

机械制造结合制造技术、计算机技术、信息技术、传感器技术、电子技术、人工智能技术等众多技术为一体，在准确、可靠、高质的基础上实现绿色、高效、清洁生产，让整个生产链处于最佳水平，由此可见，机械制造及其自动化技术是一门复杂技术，要实现不同类型产品输入和输出，必须具备一些显著特征。

1.1 机械制造技术的系统性

网络技术、制造技术、自动化技术、新材料技术等多项技术和多个领域共同发展才能造就机械制造自动化这项系统工程。机械制造不在是简单的生产和加工，而是集设计，管理，制造，销售，售后为一体。新技术的加入让传统制造变得有活力，并成为高新产业，同时制造技术的发展有大大促进的新技术的更新换代[3]。

1.2 机械制造技术的创新性

创新促进发展，机械制造技术也不例外。总管机械制造的发展过程，每一次技术的进步都是针对当前遇到的问题进行改良和创新。为了满足当前和未来人类生产和生活多样化需求，制造必须创新。特别是最近国内提出的“中国制造2025”，在这中背景下制造业要审时度势，抓住创新的机遇，促进机械制造迈向智能制造[4]。

1.3 机械制造技术的市场性

制造产品最终是要面向市场，提高生产效率也就意味这提高了市场竞争力，在经济全球化步伐加快的今天，要提高制造业的市场主体地位，不仅要提高生产效率，同时要考虑时间、成本、质量三重标准；同时用市场这个过滤器，淘汰一批技术落后、耗能高的制造技术，从而促进制造技术的更新换代[5]。

2 国内外制造技术的发展现状

国内制造业由于起步晚，底子薄等原因，与工业发达的欧美和日本国家相比存在很大差距，具体表现为：

第一，制造业体系制度不成熟。美国等老牌资本主义国家工业化进程超过100年，制造制度相当完善，已经形成了一套系统化理论并代代相传；而我国制造企业有些处于起步摸索阶段，有些完全盲目照搬西方制度，只有少数企业运用现代化制度进行管理和生产。

第二，制造工艺水平不高。目前国内制造企业虽然在制造工艺上有所改进，但是相对于西方国家有一定差距。西方国家已经广泛采用的高精度加工技术、电磁加工技术、新型焊接技术、纳米技术等诸多技术，在国内的普及率并不高，国内的制造大部分仍然使用传统工艺。

第三，自动化程度低。随着计算机技术的发展，国外早就利用数控机床和先进制造系统进行加工，甚至实现制造的智能化、柔性化和人性化，进一步刺激了制造技术的发展；但是国内制造技术大多处于半自动化，刚醒自动化阶段。

第四，企业管理水平低。信息时代，科技分发展不仅可以运用到生产制造领域，也可以运用到管理方面，国外利用计算机技术和信息技术，实现高效生产、准时生产、精确生产；而国内利用信息技术进行管理才刚刚起步[6]。

3 机械制造自动化未来发展方向

3.1 智能化

“工业制造4.0”，“中国制造2015”等口号提出预示着制造的最终归宿是智能制造，也就是说智能化是机械制造发展方向，其实，智能化对制造提出的要求很高，到目前为止即使是工业发达的国家业也不能说已经实现了智能化，首先，智能是根据人的需要而言，是相对的，其次，智能化要求制造过程是主动的，让机器自己根据认知能力对生产做出判断和选择，这就要求机器本身要具备较高的学习能力，在某种意义上机器就等于人，目前的技术水平是有难度的。无论技术上实现智能化是否有难度，至少对机械制造自动化的发展指明了道路。其实，机械智能已经取得了很多重要进展，也得到各国的重视，在未来势必会推动制造业的大发展。

3.2 机电一体化

机械如果离开电气或者电子就变成简单的人力工具，其功能势必会大打折扣；而电气离开机械就无法进行能量的转移或者变化，其威力也会被隐藏，因此随着机械、电子、电气的发展，如今的机械制造是机电一体化技术，是机和电结合的一门技术，对传统机械设备更新换代走机电一体化道路是未来机械工业发展必经之路。

3.3 虚拟化

机械制造的虚拟化主要是利用现代计算机仿真功能对产品设计、制造、功能进行虚拟化演示，克服产品在不具备条件下无法进行真实性能测试缺陷。未来的虚拟化要实现设计就是产品功能，设计过程中能实现的功能无需等到产品制造之后进行测试即可投入生产，这样不但可以节约产品投入市场的时间，同时可以降低产品性能测試带来的不确定风险。

3.4 网络化

网络化在制造过程最经典例子是远程监控，例如在工厂内部安装SCADA系统对制造过程的设备状态、设备运行参数等进行监控，监控室根据监控的信息对生产过程进行指导，从而将人类从繁重的工作解放出来，同时利用计算机对设备的监控还可以对设备是否发生故障进行预测，提前进行修复，不但提高生产效率，而且能够让机械制造更加准确和精细。

3.5 微型化

传统的机械设备体积比较大，不但占用大量空间，而且给安装带来不便，因此未来机械制造会朝着体积微型化，制造精度化方向发展。体积小、能耗低、方便生产的设备会给用户带来很高的体验感，同时体积小带来的成本下降会有利于机械设备的推广和应用，特别是对于高精尖的产品，如果使用体积庞大笨重的设备进行生产势必会限制机械制造自动化技术的发展[7]。

3.6 绿色化

制造过程中会消耗能量，特别是工业制造过程中大量能量消耗对周围环境带来影响。发展的目的不是破坏环境，对于機械制造行业要做到对周围环境的影响降到最低，要做到绿色生产，首先，从设计方面使用新型材料或者科学设计严格控制能耗比；其次，采用绿色环保技术，淘汰落后高耗能技术。对于环保日益重视的今天，机械制造自动化技术实施绿色化发展体现了时代的需要和人与自然和谐相处的内涵，是未来可持续发展的方向之一。

4 结语

机械制造自动化技术不断创新是制造行业发展的趋势，也是未来智能制造的关键所在。针对目前制造技术存在的不足，我们要找到差距，利用发展的思维进行技术创新，使制造技术朝着智能化、微型化、网络化、绿色化、机电一体化和虚拟化的方向发展。只有这样才能缩小与发达国家差距，在竞争中处于有利地位，才能促进制造自动化技术的不断更新和发展。

参考文献：

[1]曾繁路.机械制造自动化技术发展历程特点及发展趋势[J].山海经：故事，2017（4）.

[2]冯霞.机械制造自动化技术发展趋势探究[J].科技资讯，2017，15（30）.

[3]刘睿，金英俊，王志远.浅析机械制造自动化技术发展趋势[J].南方农机，2017，48（3）：113114.

[4]刘明伟.机械制造自动化技术发展趋势研究[J].科技展望，2016，26（23）.

[5]杨瑞明.机械制造自动化技术发展现状及未来发展趋势研究[J].城市建设理论研究：电子版，2015（9）.

[6]梁喜佳，张洪伟.浅析机械设计制造及其自动化的特点与优势及发展趋势[J].山东工业技术，2016（24）：126.

[7]孙嫔.机械制造自动化技术特点与发展[J].黑龙江科技信息，2015，42（33）：26.

作者简介：栗鹏飞（1987），男，河南漯河人，硕士，助教，主要研究方向：机械系统优化与仿真。