浅谈对机械学科认识

浅谈对机械学科认识

摘要：通过老师上课的教导与自己下来的思考,并通过网上查阅资料，写出我对机械

学科现状的认识与对机械学科未来的展望并与自己对机械学科的反省认识

前言:机械工程学科是以数学、力学等为代表的相关自然科学和以设计学、材料 学、制造学为代表的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、运用和维修各种机械中理论和实际问题的应用学科。通常机械工程科学可划分为机械学和机械制造工程学两个学科, 它们分别对应于机械系统从构思到实现所经历的设计和制造两个阶段。机械工程是现代工业发展的基础和支撑,为科学技术、工业技术、国防建设、人民生活和社会发展提供装备和产品，并形成具有时代特征的机械设计理论、机械制造理论、系统集成方法以及相关的技术和装备,它既有其自身的理论体系和规律又是多学科交集、融合的学科，机械学科飞速发展.它集科学、技术及管理等领域的成就于一体，是国民经济的基础．机械工程与自动化技术，已成为当代国际科技竞争的重点，其水平高低,在很大程度上反映了一个国家工业发展的水平。

一 、机械学科现状

（一）制造业现状

总体上来看，我国制造业发展十分迅猛,产业基础越做越大,但总体科技含量不高，军工上不了解,但民用这一方面明显偏于中低端，虽然我国的开放性是许多国家无法比拟的，但是却依然没能引进有巨大国际市场竞争力的核心技术,反而还付出了高昂的代价，现在我国已经很少能找到地道的民族高端制造企业。反而让自己的自主创新落后了极大一节． (二）机械业现状

现在谈谈制造中最重要的一个部分—-机械制造方面。机器的制造称为制造的制造,目前虽然很多设备可以国产了，但比其品质,稳定性，扩展性上看和国外相比,还有差距。像我现在搞的精密模具,要用的加工中心就是纯进口，现在我国的机械制造这一方面缺少高端技术人才,我国每年几万博士毕业,但是只有极少部分的是机械学科，并且每年都有很多高级人才因为某些原因未选择在国内就业，这是我国的高端研发型人才极度匮乏。并且现在我国出现一个情况便是机械类专业（也是工科普遍现状):读书艰难，读硕读博都困难且累，但是出去在国企就业的工资与本科毕业差的不是太多,并且可能读硕读博这几年过后出去薪水不如当时毕业就上的同学,这应该是导致国内企业机械研发设计的高端人才匮乏的重要原因。

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同时,我国的一线工人普遍水平不高,缺乏一线高级技工,这降低我国现在普遍轻视技术类职业学校以及企业一线工人的低薪工资与现在我国越来越昂贵的生活消费是分不开的,同时现在很多加工型制造企业缺乏有效的培训，致使安全性与制造效率普遍低下。 (三) 机械学科现状 机械学科现在已经成为了多学科融合的学科: 制造技艺→制造技术→制造科学

制造活动的社会性、制造系统的开放性→制造科学综合性

同时机械学科已经不能在孤立、封闭的状态下发展,现在随着科技的进步,对制造业的要求越来越高,作为制造类中的顶梁柱学科,机械学科也必须了解且擅长各种其他学科，机械学科必然走兼采百家之长、交叉融合的道路,这当然代表我们机械学科需要学习更多也更艰苦，但这同时也说明以后的我们懂得更多会的更多.

机械学科现在比以往任何时候更紧密地依赖诸如数学、物理、化学、微电子、计算机、系统论、信息论、控制论及管理学等学科的发展,不断丰富着现代机械学科的内涵和外延。逐渐在向一个综合性的高级工程学科靠近.

同时我国现在机械学科存在这种现状:许多高技术我国尚未掌握,许多重大装备我国不能自主设计制造，缺乏自主创新能力: １、是制造大国，不是制造强国。

2、发电设备、机床、汽车、电子制造等产品产量居世界前列，却没有一家装备制造企业能跻身世界500强。

３、关键装备大多依赖进口 -光电子制造设备的100% -IC制造装备的85％ —高档数控机床的70％

基础研究相对薄弱，创新性缺失,原创性的技术和成果缺乏,企业的核心竞争力不足。 这些可以看出我国机械学科自主创新上巨大问题,我国无法自主掌握自己的机械技术命脉，这是一个巨大的隐患。

二、机械学科发展趋势

在2１ 世纪中, 随着电子、信息等高新技术的不断发展, 随着市场需求的个性化与多样化， 未来机械工程和以此为基础的制造业将以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。同时也要注意绿色设计与制造.总结就是四个字“绿”

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“快”“省\"“效＂。其中“效”是发展的追求,争取个性化大生产、大规模定制,快速响应市场需求的应有推论与含义,最终达到生产效率提高￫生产力发展￫社会进步的好结果。 制造方式的发展也可以归结于五个字：“数\"“自”“集\"“网\"“智”

“数\":机械学科现在的发展核心——数字化,现在数字自动化无可厚非的成为了机械学科的最终目的，最终将全由机器来实现制造工业，人的实际操作作用不断下降,这也是要求了机械精细化，我国的机械学科现状离此距离还较大。并且信息化”的核心是“数字化”,而且数字制造是制造技术与信息技术(包含计算机技术、网络技术）等交叉、发展与应用的结果，并且数字化设计、数字化控制、数字化管理以及贯穿始终的“虚拟”技术这些都将是以后机械学科必不可少的一部分,它必将导致制造技术的重大发展与变革。

“自”:自动化是机械学科发展的必要条件,它是强化、延伸甚至取代人的劳动（体力、脑力）的技术或手段，也是机械学科发展的必须,它将进一步解放劳动力,更好平衡社会各方面的劳动力分配,将会由自动控制、自动调节、自动补偿、自动辨识等发展到自学习、自组织、自维护、自修复等更高水平的自动化。

“集”:这是发展的方法，随着机械学科的发展,自动化与数字化的发展,集成化是必不可缺的,技术集成、管理集成、技术与管理集成，这一系列集成将大大节省资源、空间与人力,这是随着科技发展的一个必然,它的本质：知识和信息集成，集成也包含了“交叉”，而现在机械学科的发展是离不开“集成”和“交叉”的。

“网”：网络化-—这是发展的道路,它是现代新型制造模式实施的基础设施，现代制造企业生产活动必不可少运行环境,机械学科的自动化、数字化、集成化所必不可少的,它是实现机械自动控制的必须媒介,并且网络化既是制造企业信息化、集成化的基础,又是企业信息化、集成化的进一步发展,而且在全球化是现在世界的一个必然趋势，网络化将机械制造业走向全球化、整体化、有序化。

“智”:这是发展的前景,制造智能—－制造系统／单元/装备适应环境变化的能力，处理海量信息、不完整信息、不确定信息、错误信息的能力，自诊断、自修复能力,自组织、自重构能力，主动协调和协同能力,非逻辑处理能力,这是机械学科的现阶段最终趋向,也是各行各业发展的趋向,如：智能车辆、智能机器、智能仪表、智能控制、智能材料,智能大厦、智能交通、……那时候将更大幅度的解放生产力并大量减少人们的体力劳动。

具体的发展主要为以下三点: 1. 机械工程信息化。

信息化是当今社会进步的趋势。信息技术向机械制造技术注入和融合, 促进着制造技

术的不断发展。信息技术促进着设计技术的现代化, 加工制造的精密化、快速化， 自动化

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技术的柔性化、智能化, 整个制造过程的网络化、全球化。各种先进生产模式的发展, 也无不以信息技术的发展为支撑. 2. 机械工程设计技术现代化

机械工程设计技术现代化的主要发展趋势如下:

（ １) 设计手段智能化在实现了计算机计算、绘图的基础上, 当前突出反映在数值仿真或

虚拟现实技术在设计中的应用以及现代产品建模理论的发展上,并且向智能化设计方向发展。

( 2) 新的设计思想和方法不断出现如并行设计、面向“X”的设计、健壮设计、优化设计、

虚拟设计、反求工程技术等。

( 3） 向全寿命周期设计发展传统的设计只限于产品设计, 全寿命周期设计则由简单的、具

体的、细节的设计转向复杂的总体的设计和决策, 要通盘考虑包括设计、制造、检测、销售、使用、维修、报废等阶段的产品的整个生命周期.

( ４) 设计过程的全方位发展设计过程由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济和社会

因素, 设计不只是单纯追求某项性能指标的先进和高低, 而是注意考虑市场、价格、美学、资源、环境等方面影响。 3. 先进制造生产模式不断发展

制造业在经历了少品种、小批量-少品种、大批量—多品种、小批量生产模式的过渡后， 2０ 世纪７0~8０ 年代开始采用计算机集成制造系统进行制造的柔性生产模式, 并逐步向智能制造技术和智能制造系统的方向发展。精益生产、灵捷制造等先进制造模式相继出现。２1 世纪, 先进制造模式必将获得不断发展。 4. 紧紧围绕中国装备制造业的薄弱环节

中国机械学科的发展战略还应该把注意力放到中国装备制造业的薄弱环节上,这些薄弱环节主要集中在近年来中国从国外引进的批量较大的一些产品和一些有迫切引进需求的产品上。可归纳为以下几个方面: (１） 技术难度较大的重大型机械装备

制造技术难度较大的大型能源设备:特大型汽轮发电机组、特大型水轮机、核电站中的大型设备、大型燃气轮机、煤液化设备等;制造技术难度较大的重化工设备(化肥和化纤厂的大型设备)：大型离心压缩机、大型容器等;此外还有大型高精度加工中心和数控设备以及成套设备和一些规模较大的生产线等. (2) 精微产品的加工

芯片加工技术与设备等。例如：精密仪器与设备，芯片加工设备，纳米材料加工设备,

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精密医疗机械和设备,微型机械和微型机器人等. （3) 高大精尖的军工产品和设备

如军用战机与军用运输机,包括隐形战机等;高精度导弹系统；航空母舰；核潜艇;高技术性能坦克。

（4） 与这些设备配套的电子产品及其控制系统及设备

机床数控系统，高精度电子设备,机器人控制系统，机器状态监测与智能诊断设备,医疗设备的智能控制系统,以及高技术性能的激光加工系统. (三）对现在机械学科的反省与认识

以机械制造为代表的先进制造技术,对一个国家的技术经济发展起着至关重要的作用,决定着一个国家特别是发展中国家实现现代化和民族复兴的进程。决定各国的综合国力以及在全球经济中的竞争与合作能力,是现代企业竞争力的最重要决定因素，也是提高产品自主开发能力和技术创新能力、提高产品质量的技术基础。 但现在机械学科专业教育存在几个问题:

1、“创新性”缺失，人才的整体素质距离自主创新要求还有明显差距，自主学习能力尤其是创新能力比较弱，与本学科快速发展的实际需求还存在较大差距.

2、“工程性”缺失,工程意识和实践能力较弱，学生毕业后往往需要在企业工作3－４年才能胜任工作.

3、人才培养还不能适应本学科发展的需要,本学科快速发展所需的知识体系和能力要求未能充分融合和体现、人才和知识储备不能适应产业结构升级需要等。

而展望未来,中国机械工程学科既面临挑战更面对难得的发展机遇。制造业已经成长为带动中国经济持续增长的最重要产业之一,面对从制造业大国走向制造业强国的迫切需要,国家把先进制造技术列为重点发展的技术领域，并提出了建设创新型国家的任务，对人才的要求越来越高，所以这也需要机械学科专业教育进行改革,需要:开放式高等教育,专业边界再设计,专业教育中宏思维能力培养.

未来的我们将大有作为，机械学科的发展势头会越来越猛，机械学科将会迎来大有作为的重要战略机遇期．

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