机械设计制造及其自动化技术的特点分析

机械设计制造及其自动化技术的特点分析

摘要：随着科技的不断发展，人们的生活越来越便利，与此同时，对也为我国的企事业单位的发展有一定的推动作用。对于工业产业的发展来说，机械设计的制造技术已经步入了改革时期。想要实现与时俱进的发展目的，机械设计得制造技术自动化是工业企业发展必需重视的一个问题，对于其进行研究势在必行。

关键词：机械设计；制造；自动化设计分析

1导言

我国正在处于工业化的进程中，从历史的角度来说，工业作为我国发展的根本基础，不仅支撑了国家经济更是作为现代化核心而存在，是我国现代工业化社会由传统社会过渡的具体展现形式。相关专业人员将先进科学技术与实际相结合，有力的推动工业化进程，作为我国综合能力提升的坚强后盾。

2机械自动化的涵义

自动化是指机械在无人干预的情况下，按预定的指令或程序进行自动控制和操作的过程，机械自动化是指机械设备通过机械方式实现自动化控制的过程。一般情况下，机械设自动化是机械技术和电子技术的组成部分。机械自动化可分为半自动化和全自动化，全自动化是指无人值守操作，在运行前只需按下电源按钮，直到运行结束按下关闭电源，只需要通过开闭电源，即可完成自动化的生产。

3机械设计制造及其自动化技术的特点分析

主要表现在以下几点：①节能性特点。在现代化技术改革的影响下，节能性是该技术发展的主要特征之一。现阶段，节能是世界范围内跑一边关注的一个问题，对于未来生产技术的要求也体现在节能化方面。利用机械设计的制造和自动化技术本身的节能性特点，能够合理地运用资源，并实现发展效率的最大化；②广泛性。因为对于网络技术的应用，机械设计的制造和自动化技术在发展中得到了大范围地应用。该特点和很多用户的需求是相符合的，利用新技术，能够促进生产效率的提高，并与用户广泛性相符合；③高效性。在社会发展的影响下，需要进行整体性地高效改革，不管是在工作效率上或者是生产效率方面，需要实现高效发展。因为在以往技术发展的过程中自动化改革已经实现，所以，机械设计与制造中，追求的主要目标就是高质量和高效率，这是我国工业产业发展的技术保障。

4机械设计制造及自动化技术的设计原则

主要表现在两个方面：①需要和机器功能要求相满足。考虑到人本身的需求很多产品应运而生。或者可以说，所有的产品都是具备特殊的功能的，因此，所产品本身的功能也就存在很大的差异。根据输入物质和信息与能量输出过程中具备的需求特征和信息与能量。因此，机械自动化的需求需要和上述要求相满足；②加强对先进技术的影响。以往的工科专业当中，非常重要的一种及时机械设计，有助于我国经济的不断发展以及社会的进步。随着社会的不断发展，时代在变迁，我国科技得到了进一步发展以及完善，现阶段处于快速发展和更新的阶段。同样，机械设计制造一直在发展和更新的过程中。因为外部经济因素的影响，机械设计的制造在发展过程中受到很多问题的影响。所以，需要进一步更新与发展，就要加强对于先进技术的应用。

所以，在实际工作的开展中，需要加强对于先进技术的重视。

5机械设计制造及其自动化的发展现状及发展趋势

5.1机械设计制造及其自动化的发展现状分析

从经济层面上来看，我国正处于经济的工业化阶段。

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因此在经济发展的同时，机械设计制造及其自动化也在随之发展，并且相互推动促进。为了经济工业化的完成，我国在机械设计制造产业需要进一步的发展，这样在技术与应用上就有了新的挑战，而突破口就是创新。从历史方面来看，我国当今的机械产品制造基本能够满足市场需求，再生产产品的质量以及效率上也都能达到相应标准。

5.2机械设计制造及其自动化的发展趋势分析

5.2.1人工智能技术不断提升并不断应用于各项传统产业的实际工作中，机械设计制造以及自动化也被普遍应用。在智能化的优势下，建立完善的制造体系，使机械生产流程更加高效化、统一化、多元化。在未来，智能电脑程序直接管理机械生产，针对特定的问题，电脑程序一一自行解决补救，完全解放出多余的劳动力投入到其他市场。例如，由专门的团队开发一种能够自动生产的程序，让电脑完成简单的工作，解放出劳动力到新兴产业去，促进社会的发展。

5.2.2网络化趋势。由于通讯信息技术的发展，今后的机械设计制造业将会更加有效率的生产。所有的工作区域都由网络连接起来。员工在办公室就能监管到整个生产制造流程，进行全面的监控。每当有地方出现问题，员工就能及时发现，并采取相应的措施解决问题，从而对重大伤亡事故进行有效避免。例如当某一环节出现问题，被检测员工检查到，就可以通过网络告知修理人员前来修理。

5.2.3虚拟化趋势。机械设计制造及其自动化发展必然是朝向虚拟化，它真实度较高，并且降低了能源的浪费，有助于实现各个企业的可持续发展。在未来，一切机械设计在电脑上完成，并且可以通过全息技术投影出来，让合作者看到更真实的成品，这样不仅可以降低生产成本，也为企业的全面机械生产自动化奠定了基础，并提高机械自动化额效率。

5.2.4微型化趋势。机械设计制造及其自动化发展另外一种趋势当属微型化莫属。在自动化技术的调节下，能够针对各处细节进行计算，保障能源和成本的节约，对于机械设计制造及其自动化未来发展中微型化是必然展现形式。

5.2.5数字化趋势。在信息技术高度发达的当代，机械设计制造及其自动化越来越像数字化进行发展。其具体表现为在制作过程中，制造技术与计算机技术相结合，以数字技术为核心，通过高性能的电脑进行数字化的综合信息设计处理工作。在数字化的设计工作下，企业能够提高设计的整体效率以及产品自身品质，这样就能满足当代用户多样的需求，刺激人们进行高消费，从而达到促进经济增长的目的。

5.2.6机电一体化趋势。随着电脑技术的发展，机电一体化发展会成为必然趋势。在机电一体化模式中，数控设备高效率的结合了电子信息和机械生产，实现了生产更加便捷的目的。

中国信通院周倩：我国医药制造企业数字化转型发展探析

当前生物科技前沿技术不断取得重大突破，生物科技创新及进一步发展已离不开大数据与人工智能等新一代信息技术的深度融合。在自动化、物联网、人工智能、大数据等数字技术加持下，全球医药制造企业持续创新发展，数字化转型成为医药制造企业提升创新研发能力、提高产品质量、降低运营成本、打造竞争优势的必经之路。

一、我国医药制造企业数字化转型发展现状及问题

医药制造业是我国国民经济的重要组成部分，在整个消费市场中有着举足轻重的地位。进入21世纪以来，我国医药制造业发展迅速，目前已成为全球第二大医药市场，原料药生产出口稳居世界第一。2007-2017年，我国医药制造业规模以上企业的主营业务收入从5967亿元增长至28200亿元，复合增长率达到16.8%，远高于同期GDP增长率。不过，我国医药制造业创新能力弱、竞争能力不强等问题突出，产品仍“以仿为主”，创新药欠缺，药品质量和疗效等都有待进一步提高。另外，随着近几年药品“带量采购”“两票制”等政策的实施，对药企运营与成本控制提出更高要求和挑战，再加上疫情冲击，我国医药制造企业的收入和利润受到较大影响，规模以上企业的主营业务收入近几年一度出现下滑。在以上背景下，推动医药制造企业数字化转型是推进我国药企向创新型技术型转型升级、提升自身竞争力的有效手段。

当前，我国医药制造企业数字化与智能化水平还有较大提升空间，据统计，我国有超过一半的医药制造企业处于单点信息化、数字化覆盖状态，系统间集成度较低；另外，仍有26%的医药制造企业处于数字化起步阶段[1]。具体而言，我国医药制造企业数字化、信息化主要存在如下问题：

一是新药研发能力普遍偏低，研发阶段信息化支撑手段缺乏。 当前医药研发需要强大的平台及人工智能、大数据分析等手段支撑，我国医药企业特别是中小企业仍处于传统医药研发阶段，缺乏信息化手段及数据的支撑，导致药物研发耗时耗力，且成功率低。

二是医药生产阶段信息化及自动化大部分处于单点覆盖阶段，未形成端到端集成。 一方面部分生产环节还未实现自动化[2]，这在中成药制造企业中较为常见，如药材预处理、药物提取、环境控制等环节，仍需要大量人工参与。另一方面，医药企业信息化与自动化大部分互相分离[3]，生产过程中的数据没有得到实时收集以用于研发、生产过程的控制及管理。

三是企业营销流通、产业链协同等环节信息化水平普遍偏低。 我国医药制造企业对药品营销渠道管理、营销数据的实时跟踪及数据分析能力普遍不足。同时，当前药企普遍缺乏互联网营销及用户服务类平台，基于线上的创新发展观念薄弱。另外，医药制造企业利用信息化平台打通产业链上下游企业，实现上下游企业数据同步、资源及业务协同等方面还存在较大短板。

二、我国医药制造企业开展数字化转型推进创新发展建议

基于我国医药制造企业数字化、自动化现状及问题，为推进我国医药制造企业运营升级、产品及服务模式创新，提升行业在国际的综合竞争力，企业应根据自身实际情况进一步提升研发、生产、营销流通、用户服务等环节智能化、数字化水平，同时推进企业各环节系统间集成及数据共享流通，最终实现智能化研发、智能化生产制造、智能化企业管理等全新生产运营模式的构建，具体建议如下。

1、研发环节数字化

医药研发环节数字化是目前我国医药制造企业存在的最大短板，也是企业加强创新药开发力度的关键一步。研发环节数字化建议从以下几方面开展。

一是企业内部要构建统一的研发基础数据库， 如电子实验记录、仪器原始数据、化合物/生物样品数据、生物活性数据库等，实现研发过程中各类数据电子化、标准化，并实现基础数据库在企业内部的数据共享[4]。

二是完善企业级的研发信息管理系统实现研发流程集成。 构建医药研发平台，建立标准化的研发流程，基于研发平台实现研发流程集成。基于研发平台推进研发数据的整合和开发利用，实现对研发进程和研发质量的管理和控制，提高实验效率，加快药物研发进程[4]。

三是充分利用大数据、人工智能等新一代信息技术辅助研发创新。 医药制造企业应和专注于大数据、人工智能的信息技术服务企业开展广泛合作，共同探索人工智能、大数据等技术在药物研发、临床试验过程中的应用，以降低研发成本、缩短研发周期。例如运用人工智能、大数据等技术在药物研发、临床试验等阶段进行大批量文本分析及预测、虚拟药物筛选、病例分析及临床匹配、晶型预测、发掘药物新适应症等工作，以提高药物研发效率[5]。

2、生产环节数字化

医药生产环节应重点推进生产过程自动化、智能化水平，加强各环节智能化系统的整合，逐步形成贯穿整个生产过程的智能化、自动化控制体系。由于化药、生物药、中药生产数字化基础存在较大差异，建议企业在数字化转型过程中，根据自身情况选择具体方案。具体建议如下。

一是中小企业首先提升药品生产关键环节的自动化、智能化水平。 推进智能装备、智能传感器等智能设备的普及，加强提取、浓缩、醇化、干燥、灭菌等关键环节自动化控制系统的部署，逐步实现各个环节工艺参数和质量控制参数（如温度、流量、压力、液位、质量、浓度等）的自动采集、监测、分析、集中显示、报警和控制，简化生产流程，减少人工干预。

二是逐步形成贯穿全生产过程的智能化控制体系。 在关键环节自动化系统部署基础上，推进各环节自动化控制系统的整合，形成贯穿整个生产过程的智能化、自动化控制体系，强化生产制造各类参数数据汇聚与分析，实现信息和数据的快速、合理、准确传递与共享，全面提高生产制造过程信息化管理能力[6]。

三是完善企业生产类信息化系统建设及综合集成。 完善生产执行（MES）、环境监测、药品质量监管、仓储管理等生产信息化系统建设，实现生产自动化、智能化设备数据、物料、能耗等数据接入到生产信息化系统中，实现数据的实时监测及分析应用。推进生产信息化系统间集成及数据共享流通，形成集管控、优化、调度、执行和经营于一体的生产新模式[7]-[9]。

3、营销流通及用户服务环节数字化

营销流通及用户服务环节数字化是传统医药制造企业较为欠缺环节，随着“互联网+”在医药及医疗领域的渗透，营销流通及用户服务环节数字化成为医药企业进行精准营销、开展服务化转型的关键。具体建议如下。

一是搭建精准营销平台。 医药制造企业应联合医药流通企业打造面向基层医疗市场的数字化精准营销平台，重点探索医药产品精准营销方式，提高资源投放有效性。一方面基于精准营销平台整合下游终端客户资源，汇聚营销数据和客户数据，掌握药品流向动态，对渠道终端（如医院、药店等）营销数据进行实时动态管理以辅助差异化营销科学决策制定、渠道优化、终端覆盖等。另一方面基于新媒体环境，通过大数据分析手段分析医生社交网络、发表论文阅读量和转发量、医学信息浏览记录等线上数据，挖掘医生使用偏好，实现有的放矢、精准营销。

二是打造线上线下融合的医药新零售、健康服务平台。 医药制造企业应探索建设B2B、B2C电子商务平台或与大型医药电商平台进行合作，实现营销渠道下沉，推进线下线上全面融合。另外，有实力的医药制造企业可探索建设企业数字化服务平台，并和线下医院、体检中心、理疗中心、药店等实体机构进行密切合作，将数字化服务平台向线下机构及个人用户延伸，基于平台开展药事个性化远程咨询、疗效数字化评估、远程审方、健康监测、健康管理等。同时基于平台沉淀消费者疾病谱变化、健康需求和消费习惯等数据信息，开展C2M反向定制化研发生产。另外，医药制造企业应积极与数字化诊疗平台、互联网医院等平台类企业合作，联合推出慢病管理、术后跟踪等服务，包括在线诊断、药品购买配送、用药跟踪等，形成“医+药”闭环，延伸大健康服务半径，创新开展营销模式。

4、企业运营管理数字化

企业运营管理数字化是医药制造企业实现内部运营升级的重要手段，通常包括企业人财物的数字化综合管理、企业数据汇聚及综合分析、企业智能决策等。具体建议如下。

一是推进企业运营管理数字化升级。 针对中小企业，建议通过实地部署或采购SaaS服务等方式，推广办公自动化、企业资源管理、客户关系管理、供应链管理等运营管理类信息系统的使用，加强企业管理精准管控能力。对于有实力的大型企业，建议推进运营管理类系统与药品研发、生产制造、营销流通、用户服务等环节信息化系统的整合，实现研发、生产、营销、用户服务、企业运营管理相关流程及数据的融合贯通。

二是提升企业大数据创新应用水平。 建议有实力的医药制造企业打造企业数据中台，盘活企业全量数据，实现企业各环节数据的汇聚整合、提纯加工、数据分析、数据应用服务等，形成基于大数据分析与反馈的工艺优化、流程优化、设备维护与事故风险预警、精准营销及用户服务能力，实现企业生产与运营管理的智能决策和深度优化[10]。

三是推动产业链上下游信息化协同。 加强医药制造企业与上下游产业链企业的协作，通过系统整合、流程打通等推进上下游企业生产要素互通共享，逐步实现产业链互联、平台协同、要素融通，推动产业链企业生产和服务资源优化配置。

三、推进医药制造企业数字化转型政策建议

医药制造企业数字化转型主体是企业本身，不过鉴于我国中小型医药制造企业数量较多，企业对于数字化转型的理解、企业资金以及相应的人才储备等存在较多限制，一定程度阻碍了企业数字化转型进度。因此，地方政府部门应结合本地医药制造行业现状，制定相应保障及扶持措施，以推进本地医药制造企业加快数字化转型进程。具体建议如下。

一是 地方政府应引导布局医药研发制造公共技术服务平台，充分利用市场化运作模式，搭建涵盖公共信息服务、研发、生产、检测等全生命周期的公共技术服务平台，助力医药制造企业特别是中小企业创新发展。二是 整合产业链上下游转型发展需求，培育或引入工业互联网运营企业，构建具有本土特色的生物医药行业工业互联网平台，为区域内医药制造企业提供设备在线监测、设备健康维护、生产管理优化、产品质量监测等应用。三是 积极对接一批知名数字化转型、智能制造咨询服务机构或国家级智库，推进数字化转型咨询服务机构对接区域内有数字化转型需求的医药制造企业，为企业数字化现状进行评估诊断，并为下一步数字化转型提供发展建议或解决方案。四是 充分发挥当地产业联盟、行业协会等协同聚合优势，定期组织医药产学研等机构交流活动，举办数字化转型、新模式新业态培育、技术创新等专题的专业培训，加强信息共享及技术交流。

【参考文献】

[1]两化融合服务联盟，国家工业信息安全发展研究中心.中国两化融合发展数据地图[Ｒ],2018.

[2]梁秀璟．制药行业实现智能制造，任重道远［J］.自动化博览，2016,33(8):42－46．

[3]汤继亮．脚踏实地探索制药行业“智能化”方向［J］.自动化博览，2016，33(1):38－41．

[4]刘婷婷，于坤千.数据到知识的沉淀—以信息化的手段驱动药物研发的新一轮创新[J].科研信息化技术与应用,2016, 7(1):44–52.

[5]金耀辉，邱梦娟.中国人工智能医疗白皮书[Ｒ].2019.

[6]刘泊伟.制药企业的自动化及信息化发展展望[J].南方农机，2019，244

[7]饶忠炜，邵扬，马杰，等.制造执行系统在医药行业信息化中的应用[J].机械制造，2017，55（633）：105-108.

[8]蒋翔宇.制药工业智能化现状及互联网技术的应用[J].现代制造技术与装备，2020,（2）：185-186.

[9]臧振中，管咏梅，杨明，等.传感器技术在中药智能制造中的应用研究[J].中国医药工业杂志，2017，48(10)：1534-1538.

[10]王振，冯变玲.制药行业智能化发展现状趋势及建议[J].医药导报，2017，36(9):1072-1075.

作者简介

周倩， 中国信息通信研究院产业与规划研究所高级工程师，主要从事数字经济规划、企业信息化规划、产业数字化转型、大数据及“互联网+”在各行业的应用等领域研究工作。

联系方式： zhouqian@caict.ac.cn

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