机械设计制造及其自动化特点和优势及发展趋势

司徒有兴

（江苏师范大学科文学院，江苏 徐州 221132）

机械结构是人类文明进步的标志，也是人类用来改造自然，提升生产力的重要工具。从最早的石器时代的简单机械工具到如今智能工具，计算机零件等精密复杂机械结构，人类的文明伴随机械的复杂程度而不断改变与提升。机械的应用极大方便了人类的生活，人们应用机械不断提升社会发展的速率，提升人类生活的质量，在获取更多的资源和信息的同时，建立了一个有秩序的人类世界。因此，机械对于人类文明的发展至关重要，也是未来发展和改进的重要领域，在机械设计制造领域，技术不断更新，内容不断调整，才能不断适应未来不可预测的变化。计算机自动化技术的应用，让机械设计制造摆脱传统的模式，变得更加高效和精确，这是自动化机械设计与制造业未来的趋势，也是最大的优势。

1 机械设计制造及其自动化的概念

机械设计制造包括设计与制造两个方面，经过精确设计的规格和尺寸，再进行有效的机械制造，最终形成合格的机械产品。设计的过程中，需要针对应用功能进行分解，根据实际的需求来完成相关形态和尺寸的确定。传统的机械设计与制造是分开的，设计完成后在经过机床加工形成最终的机械产品，但是自动化的概念就是将设计与制造融为了一体，并且由计算机软件进行精确的调整和把控，从设计到制造，能够形成无缝衔接，机械制造的精度更高，减少了因为设计和制造之间不衔接而产生的误差。这对于现阶段发展精密机械仪器，提升机械制造水平无疑是一个重大优势。

综上所述，机械设计制造的基础是机械设计，通过有效的设计来完成最终的机械制造，是现代工业和技术综合而成的行业，而自动化技术是在传统的机械设计与制造理论的基础上，应用了现阶段的计算机和智能化的技术，用于解决现代自动化机械工程，实现机械产品智能化发展的综合性学科领域。

2 机械设计制造及其自动化的现代性特点

2.1 信息自动记录存储共享

当前是信息时代，也是信息社会，很多领域中成功的关键就是依靠信息的掌握与及时共享。作为机械设计制造及其自动化，信息不仅能够得到记录还能得到妥善的保存与共享，为今后同样类型的机械设计与制造提供可使用的参数。机械设计制造在信息技术上不断推陈出新，其自动化技术能够利用储存记录的信息完成完全自动化的设计与制造，并且这样的生产模式可以依靠信息的共享而摆脱设计与制造的空间限制，实现不同地方也可设计制造同样精度的产品。现代化机械设计制造及其自动化，开创了全自动的生产模式，通过高效的辅助设计和信息管理软件系统，实现对于设计数据的收集和储存，不仅对设计制造的产品参数有储存和记录，对于整个制造的流程与环节可以做到精准化的信息共享，使得机械设计制造变得相对容易，更容易实现产品的量产化，便于企业规模的扩大。

2.2 物流和整体机械组装系统化

机械设计及制造往往是单一零部件的制造，然后经过物流运输和系统组装，最终实现某一项特定功能。这样就要求机械在设计制造过程中，形成系统化，部件间的联合以及匹配程度要足够精确，甚至在物流运输的过程中，如果能够做到机械部件的系统化，将能够更加节约时间，实现最终组装产品的功能，提升整体的效率。而作为机械设计及制造及其自动化，本身能够通过自动化的控制，完成物流供需系统使各部分连接在一起，做到从设计制造到最终运输组装过程中的全过程细节跟踪，这样就能够做到更加精细化的操作，提高了工作效率和生产制造运作的连贯性。并且，在制造使用原材料方面，也能发挥机械设计制造及其自动化的这一特点，使得原材料的物流与制造过程相匹配，节省中间不必要的时间与金钱的浪费。

2.3 网络化实现整体机械设计与制造的规模化

传统的机械设计制造领域的技术壁垒较高，设计与生产缺少网络化和标准化，受地域影响很大，很难实现机械设计与制造的规模化和标准化。而机械设计制造及其自动化的特点恰巧能够解决传统机械设计及制造过程中的这一不足。自动化的机械设计制造，能够通过网络和大数据的形式，完成技术参数传输与远程控制，这样就解决了地域限制，通过网络化，实现整个机械设计与制造的标准化与系统化，依靠较为成熟的自动化加工系统，以此作为核心，通过稳定高效的网络传输功能，实现远程控制，甚至是跨国控制。通过网络传输指令，通过控制系统不断对机械发出各种命令，不断监督和数据监控，做到整个流水线上产品质量的把控与监督，降低因地域和规模扩大而带来的风险因素，降低人为操作带来的风险，有效保障了生产任务的质量以及制造的工期，是现代化机械设计与制造能够大规模开展的前提。

2.3.1 实现装配的精密化自动装配

产品最终的装配成型才能发挥其整体的作用，任何一个装配环节出现问题，都会导致最终产品的失败。因此在装配上需要十分高的精度和技术。传统人工装配的精密度相对较低，并且装配的优良取决于装配工人的技术和能力，熟练度不同的技术工人，装配的机械产品的质量差距较大。但是，自动化装配系统代替了人工，依据自动化系统，可以消除因为人工熟练度不同而带来的装配质量的差距，并且即使最熟练的技术工人在技术与效率上也无法与自动装配系统相比较。机械设计与制造及其自动化，能够简化装配线的流程，做好全过程的质量监督，保障所有的环节都能够在最精密的可控范围内，实现装配的标准化，提升企业效率，降低企业风险。

2.3.2 自动抽检检查保证产品质量

机械设计与制造过程中，对于其中的各个环节都要进行品质的把控。传统机械设计与制造行业人工的把控主要对中间产品进行抽检和强度尺寸的检测，受人为主观因素的干扰很大，很容易出现不合格产品。而自动化技术的应用，能够有效解决人的主观因素带来的缺陷，通过系统控制，参数设置，可以对整个制造线上的所有产品进行实时监测，不符合标准的产品会很容易被识别出来，最终保证整个生产过程的产品的质量，做到自动抽检，减少人为干扰。特别是在一些新材料的加工上，人工的抽检往往很难发现材料中存在的问题，但是自动化系统就能轻易完成相关的检测工作，才能从源头上保证整个设计制造的质量。

3 机械设计制造及其自动化的应用现状及问题

机械设计制造及其自动化因为其良好的技术性，在现代经济社会全球范围内有着较为广泛的应用。随着时代的不断进步，在今后的技术发展过程中，机械设计制造及其自动化程度还会进一步加深。从当前的主流应用内容和现状来看，机械设计制造整体上的自动化程度普遍提升，我国在这方面的研究也是投入了大量的资金和技术支持，但是在一些较为落后和不发达的地区，机械设计制造自动化程度还不高，不能达到当前社会的标准和要求，有些虽然实现了初步的机械设计制造的机械化，但是整体上，自动化程度不高或者自动化的技术较为陈旧落后。这些都是当前我国机械设计制造自动化的应用现状，在这些应用过程和升级研究过程中，存在一些具体的问题需要解决，主要存在的问题有如下几个方面：

3.1 技术含量和科技含量有待加强

自动化技术与机械设计制造相结合是一项全新的技术，这就要求在自动化和机械设计制造方面能够有效结合，才能实现二者的完美融合，最终实现机械设计制造的自动化，享受自动化带来的最终成果。但是，从目前我国机械设计制造自动化技术应用上看，可上升和改进的空间还有很大。虽然整体上，我国在机械设计制造自动化上有了本质的突破与进步，但是在个别精尖技术方面，旧不够专业和成熟，这方面的改变，不是一朝一夕可以改变的，需要不断持续的投入研发资本，吸引科研人员，很多技术是国外已经淘汰的技术，我国自主研发的动力和创新成果还不足，与发达国家的相关领域还存在一定的差距。因此，在机械设计制造及其自动化上，科技含量和技术含量还有待加强。

3.2 重视程度和推广程度不足

好的技术需要国家和地方层面的支持与推广，特别是一些涉及到行业变革和进步的技术，更是需要国家更大力的推广和支持。在传统机械设计制造业上，我国秉持传统生产理念根深蒂固，国家和地方层面，对于机械设计制造及其自动化方面缺少引领和推广，特别是一些地方政府，工作的重点不在机械设计制造自动化推广上。虽然近些年，我国逐渐开始重视该领域的技术变革和技术推广，但是从整体上，这种推广需要一定的时间与过程，只有这样，才能实现行业的突破，实现产业的最终升级，让我国的机械设计制造领域能够实现更加优质的突破，符合我国高质量发展的基本国策。在政策扶持和基本推广上，我国与国外发达国家还存在一定的差距，一些大企业虽然应用了自动化技术，但是缺少核心技术，很多技术是向国外购买的，这样就很容易受到别人的限制，而一些小企业因为缺少资金和市场，对于技术理解不够深刻，因此在自动化的技术投入上也不足。这就导致机械设计制造自动化的技术整体上没有进行很好的推广。

3.3 缺少复合型的机械设计制造自动化人才

行业的关键在于人员，特别是高科技行业领域，人才对于技术的突破与应用起到至关重要的作用。作为机械设计制造自动化来说，需要复合型的人才，才能完成技术和产业的升级。这样的人才既要懂得机械设计制造的原理还要是自动化设计方面的专业人员，因此，复合型的人才是机械设计制造及其自动化领域最需要的人才。从目前我国培养人才的模式和内容上来看，对于这种复合型人才的培养人数很少，开设相关专业的学校不多，这就导致在机械设计制造及自动化领域形成了人才缺口，不利于行业的整体发展。

4 机械设计制造及其自动化的应用未来发展趋势及措施

4.1 通过以上的论述，可看到机械设计制造自动化相比于传统的机械设计制造有着明显的优势，也是未来各国在该领域上竞争和发展的必然趋势。针对以上我国在机械设计制造及其自动化上存在的各种问题，要立足未来发展趋势和实际需求，积极探索改善机械设计制造及其自动化的改进措施，让我国在该领域上的技术持续不断发展，促进我国企业的核心竞争力的培养，通过多措并举，营造技术创新的良好氛围与环境，为我国未来机械设计制造领域打下良好的基础。

4.2 加大资金投入，提升技术水平

技术的升级需要匹配的资金投入，只有加大资金的投入才能提升技术水平。国家层面要加强机械设计制造自动化技术方面研发经费，设置专项的研发资金和研发项目，保证技术的提升；企业方面要加大技术改造和升级方面的资金投入，特别是具有自主知识产权技术的保护与研发，这样才能从整体上提升自动化水平，提升企业的竞争力与国家的竞争力。

4.3 持续进行技术推广

机械设计制造自动化技术有着很大的优势，由于自动化技术的运用，能减少人工，这样能够促进企业生产的安全，减少企业出现人身安全事故。因此要全方位推广机械设计制造技术优势，转变思维，对自动化技术引起足够的重视。

4.4 制定切实可行的人才培养策略

国家层面在高校和职业院校开展机械设计制造自动化的相关课程，培养行业的专业人才，为行业提供更多的人才。企业方面，增加人才待遇，加强企业内部员工的培训，通过吸引人才和自主培训人才，完成人才的引进与培养，最终为机械设计制造的自动化发展服务。

5 结束语

未来机械设计制造一定是自动化占据主流，并且随着时代技术的发展与进步，机械设计制造及其自动化的程度会进一步加深，技术更新更快，应用范围更广。因此，要做好当前行业的技术推广，在技术创新上不断持续加大投入，培育行业尖端人才，为我国未来制造业的高质量发展打下坚实基础，也为机械设计制造及其自动化提供必要的保障。