“中国智造”时代来临对机械设计及其自动化技术的影响浅析

袁伟

摘要：我国作为全球制造业大国，制造业在国民经济中占据着举足轻重的地位，而机械设计的智能化则是其中的重中之重，本文着重对“中国智造”背景下机械设计及其自动化在实际应用中的优势和不足，以及未来的技术开发要点和发展方向进行探讨。

关键词：中国智造;机械设计及其自动化;创新

0  引言

在互联网+和智能制造大发展的背景下，我们已经逐渐进入了工业生产的第四个重要阶段，即智能制造时代。在智能化、信息化的发展趋势下，机械设计制造这个重要行业也发生了翻天覆地的变化，只有不断地将人工智能、5G信息通信、云计算等最新的技术融入到机械自动化设计中，才能不断地提高机械制造业的创新与发展，提升产业竞争力。

1  机械设计及自动化技术的应用现状分析

当今时代国际竞争日趋激烈，而经济的发展也越来越依赖于科技的进步，因此，不论对于机械工业行业整体，还是全国的经济发展来说，机械科技的进步都有着举足轻重的重大意义。

从数据上来讲，过去的2019年我国的机械工业增加值为5.1%，低于2018年的6.3%，全行业营收仅增加了2.5%，利润下降了4.5%。行业分化明显，出口贸易中竞争压力较大，这就对整个行业的技术提升提出了更高的要求。

机械设计及其自动化技术不仅要满足基本的制造需求，还要有信息和能量转换的功能，从最初的设计阶段到制造过程中，都要促使设备与技术进行有机的融合，从而实现完善的自动化系统。目前市场上的机械设备都有不同的优势，但在当前越来越激烈的市场竞争环境中，我国对自主研发，拥有自主知识产权的的技术设备投入持续增加，机械设备的功能也逐渐丰富。

人工智能是近些年来的行业提升热点，而自动化技术就是人工智能技术在机械设计制造中的具体应用。为了不断地提高机械设计和制造生产过程中的生产效率和产品质量，在机械行业的设计、制造过程中不断融入和改进自动化技术，以便推动整个行业的智能化和自动化水平。只要通过不断地创新与融合，才能在发展中发现问题，从而改进和提高，以满足经济发展的要求，提高产品的核心竞争力。在过去的发展中，自动化的技术已经广泛的应用于机械工程的各个领域，而在未来的发展中，我们要不断地提高自动化水平，这样做不但能提高机械工业生产的效率和质量，还能节约成本，提高产业竞争力，满足经济发展对机械设计行业的发展要求。

2  行业发展中的一些问题

虽然近年来我国的机械工业水平飞速发展，已经成为了全球的制造业大国，但是由于工业发展起步较晚，在技术的积累方面还相对薄弱，在新技术的研发和生产相对于国外发达国家仍然有着较大的差距，仍存在着大而不强的行业现状，部分零部件和设备对国外依赖程度较大，对经济安全造成一定威胁。以芯片制造为例，在2018年我国的芯片进口额已经超过了3000亿美元，对外依存较大，并且在不断加剧的贸易摩擦中对经济发展造成严重威胁。在设计软件方面的发展水平也较低，行业发展中存在着重硬件轻软件的现象，导致软件上对外依存度较大，制约着行业的技术发展。

3  “中国智造”背景下机械设计中自动化行业的发展要素

要想解决行业发展中面临的问题，我们在今后的发展中要着重于以下几个方面：

3.1 融入创新思维

创新思维是机械行业发展进步的前提和基础，中国智造的实现也离不开创新思维，在行业的发展中，创新思维更加被从业人员所重视，与此同时，产业的提升、产品的改良也要求整个行业要不断地创新才能紧紧跟上发展的脚步，但是创新也并不是一定要把所有的设计推倒重来，而是在成熟的设计中进行取舍，并加入新的技术融合，或者是利用新的技术来不断完善之前设计中存在的缺点和不足之处。这样才符合技术的发展脚步，从而能够达到事半功倍的效果。

3.2 云计算技术、5G信息通讯技术和人工智能技术是“中国智造”的强大推动力

人工智能技术是近年来工业行业的技术提升热点，属于计算机科学的新型重要技术分支，可以以人类的思维方式和意识形态来模拟和仿真制作而成的智能设备，它包括了仿真模拟技术、语音识别技术、虚拟现实技术等多种研究方向，属于多学科多行业交叉的综合性的新型技术。在人工智能的初级阶段时，已经在部分领域有了一些应用，但是还没有实现普及，所发挥的作用也比较有限，而现在在“中国智造”的大背景下，电子信息工程技术已经取得了飞速发展，人们已经越来越重视人工智能在机械制造行业的重要作用。机械自動化的发展进程中离不开人工智能技术的提高，如生产线上的机器人在人工智能技术的帮助下，能够适应多种多样的生产需求，不断地提高生产效率，降低成本，提升质量。随着机器人的智能化程度越来越高，对机器人与设计人员的自动控制要求也逐步提高，人工智能的发展和机械设备的自动化进程密切相关，自动化在其帮助下可以适应越来越复杂的工作场景。

在机械设计和自动化应用过程中，通过网络技术的应用，可以使机械行业的工作方式得到升级和优化，使得沟通和通信成本得以降低，提升工作效率，并使操作人员可以进行远程操作，这样就可以在机械设备生产过程得到精准及时的控制和监测，再通过信息化的传输系统可以保证设备的生产流程传送到数据中心，操作人员可以对生产流程进行数据分析，这样就可以预判可能出现的问题，并提出解决方案，在网络技术的帮助下可以使机械设备的生产方式更加高效灵活。而5G通讯技术的发展以及互联网的逐渐普及将极大地提高机器与人，甚至机器之间的沟通效率，并且，“互联互通”还涵盖了生产线、供应商、产品和客户等几乎所有的环节，将智能控制、嵌入式终端和和多种设备进行低延迟、无缝隙连接，组成一套完整的智能化网络化自动控制体系，真正实现“中国智造”，从而使多种自动化控制和生产方式得以取得颠覆性的创新成果。不仅如此，在云计算技术的帮助下，生产线上的机器人可以在更短的时间内及时分析和处理海量的信息和数据，从而能够精准的预判在生产制造中所面临的多种复杂场景，并及时的进行干预和处理。

3.3 “中国智造”时代的工业标准化之路

“中国智造”未来发展的关键之一就是工业标准化的制定与推广。标准化的实施，就是通过对工业企业进行一系列的标准化推广活动，从而极大地提高工业企业在设计、生产、制造过程中的工作效率，促进科技进步，提高企业管理水平。

标准化的对象既可以是产品、设备和材料等实物的标准化，也可以是技术、通讯模块、工作流程的标准化。整个行业都执行一套成体系的标准，既要做到“车同轨，书同文”，又要鼓励“百家争鸣，百花齐放”，两者看似矛盾，实则相辅相成，只要做到标准化，就能够极大地促进整个行业的长远发展。

3.4 节能与环保是机械行业的发展趋势

随着近些年我国经济发展的不断提升和工业化水平的逐渐加深，使得对生态环境的影响越来越大，并且因为我国制造业水平的提高，对资源的消耗也逐渐增大，有些稀有的非可再生资源甚至面临着耗尽的巨大风险。近年来，我们越来越重视经济发展与环境保护的关系，而我们在进行机械自动化设计的时候，也要越来越多的考虑到节能环保的设计方案。而机械设计制造的智能化也可以减少生产材料和能源的投入，从而使得产品的经济成本得以降低，并且，在应用了仿真技术、3D打印等智能化技术手段后，还可以提升设备的生茶精度，减少材料的使用，避免能源浪费现场。同时，要想能够满足节能环保的要求还需要从几方面下手：

首先，要增强对环保节能的新材料、新工艺的研发力度，材料上选择污染轻，耗能少的制作材料和耗材，按照可持续发展的原则选择材料，精简工艺，减少耗材的浪费，尽可能使用可再生资源;其次，在机械自动化的研发过程中，需要对产品的可回收性进行开发，并提高重复利用率，尽量减少无法重复利用的零部件数量，并且把设备对环境的影响进行评估，减少污染;最后，积极开发具备多种功能延展性和适用性的新型机械设备，改善机械性能，丰富使用功能，同时延长设备的使用寿命，提高耐用度。

近年来，随着人工智能和计算机技术的不断发展，我们可以依据所设计的数据对整个机械设计生产的流程进行模拟演算，从而可以构建一个机械设计制造的数据共享中心。智能化机械设计制造中，在选择材料时，可以重点结合材料的使用特点，以当前的使用环境为基础，对机械设备的生产周期和所需材料进行预测，从而能够更加精确的选择出清洁，节约的材料，使得资源的利用率更加高效合理。

3.5 学习引进先进自动化技术

机械自动化设计中，我们要主动学习并引进先进的智能自动化技术。机械自动化设计的开始阶段，设计人员要分析整个生产线的流程，并将技术领先的自动化设计理念融入到整个生产线中，比如在设计自动化系统的过程中，要充分引入生产企业对整个生产线进行整体分析，推演生产流程，全面检测机械设备，精确分析机械设备的功能，并对照每项功能逐项分析引入新技术可能带来的改进，是否可以满足生产要求甚至超出预期。

4  结语

通过以上的表述得出，在“中国智造”的大背景下，国内科学技术和思想理念的不断创新和发展，机械设计制造及自动化这个专业已经成为了我国制造业转型升级过程中的重要动力引擎之一。机械设计制造及自动化行业的发展不仅体现在内部的提升，更加影响到经济发展的各个方面，为其它行业的提升和发展建立了坚实的基础。所以，我们在设计过程中，要不断融入创新思维，重视引入先进技术，并将云计算技术、5G信息通讯技术和人工智能技术等融入到传统的机械自动化设计中，同时不断地提高行业的标准化程度，提升标准化水平。在选择材料和生产流程中，重视对环保节能材料的使用，尽量减少对环境的不良影响。在我们的不断努力下，使机械设计及自动化技术在促进经济发展和提高人民生活质量的过程中发挥出越来越大的积极作用。

参考文献：

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