机械学科的现状与发展趋势
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
❖ 机械学科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。
4
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
机械学科的发展现状
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
16
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 制造方法：“数”“自”“集”“网”“智”
“集”是发展的方法——集成化
❖ 技术集成、管理集成、技术与管理集成 ❖ 本质：知识和信息集成，集成也包含了“交叉” ❖ 现代机械学科的发展离不开“集成”和“交叉”
17
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
❖ MEMS技术和产品是典型极端、极限技术和产品。
9
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 机械产品：“精”“极”“文”
“文”是发展的新义——人文化
❖ 工业产品， “实用” ，物质层面； ❖ 艺术产品，（人文）文化含量高， “物美” ，精
神层面，环境协调，爽心悦目，经得起“看”，经 得起“想”——“工业设计” ❖ 制造过程、制造方法——“文明化”生产。
是制造大国，不是制造强国
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
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
5
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
机械学科的现状及其发展趋势
华中科技大学 吴波 2009年8月10日
1
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
目录
一、机械学科的发展现状 二、机械学科的发展趋势 三、问题与思考
2
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
二、机械学科的发展趋势
6
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
机械学科的发展趋势
❖ 机械产品： “精”“极”“文”
❖ 制造过程： “绿”“快”“省”“效”
❖ 制造方法： “数”“自”“集”“网”“智”
7
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 ——
14
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 制造方法：“数”“自”“集”“网”“智”
“数”是发展的核心——数字化
❖ “信息化”的核心是“数字化” ❖ 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 ❖ 数字化设计、数字化控制、数字化管理以及贯穿
发展趋势 —— 制造方法：“数Hale Waihona Puke Baidu“自”“集”“网”“智”
“网”是发展的道路——网络化
❖ 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
❖ 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
❖ 网络化将机械制造业走向全球化、整体化、有序化
济可持续发展的重要条件。
11
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 制造过程：“绿”“快”“省”“效”
“快”是发展的动力——快速
❖ 对市场的快速响应 ❖ 对生产的快速重组 生产模式：高度柔性与高度敏捷性 推动着制造技术的进步与制造方法的发展
12
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
机械产品：“精”“极”“文”
“精”是发展的关键——精确化
❖ 加工精度精密化 – 人造卫星的仪表轴承，其圆度、圆柱度、表面 粗糙度等均达纳米级；
❖ 操作尺度细微化 – 基因操作机械，其移动距离为纳米级，移动精 度为0.1纳米级
❖ 理化性能精确化 ＿物理性能、化学性能、生化性能等等
❖ 控制要求纳米化
8
发展趋势 —— 制造过程：“绿”“快”“省”“效”
“省”是发展的原则——节省
❖ 市场经济必然的要求 ❖ 制造过程必须节省、节约、节俭
制造过程的优化 制造资源的优化配置
13
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 制造过程：“绿”“快”“省”“效”
“效”是发展的追求 ——效率 ❖ 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 ❖ 生产效率提高￫生产力发展￫社会进步
始终的“虚拟”技术 ❖ 数字化技术必将导致制造技术的重大发展与变革
15
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 制造方法：“数”“自”“集”“网”“智”
“自”是发展的条件——自动化
❖ 自动化是强化、延伸甚至取代人的劳动（体力、 脑力）的技术或手段
❖ 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
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 机械产品：“精”“极”“文”
“极”是发展的焦点——极端、极限
❖ 几何形体上，极大、极小、极厚、极薄、极平、极 柔、极圆、极方、奇形怪状；
❖ 在物理性能上，极高硬度、极高塑性、极大弹性、 极大脆性、极强磁性、极强辐射性、极强腐蚀性， 奇性怪能；
10
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 制造过程：“绿”“快”“省”“效”
“绿”是发展的必然——绿色
❖ “天人合一” ； ❖ 制造各阶段都必须充分计及环境保护：自然环境，
社会环境、生产环境、生产者的身心健康； ❖ 制造必然要走向“绿色”制造，这是实现国民经
一、机械学科的发展现状
3
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
机械学科的发展现状
机械学科已成为多学科融合的学科
❖ 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；
❖ 机械学科已不可能在孤立、封闭的状态下发展，必 然走兼采百家之长、交叉融合的道路；
4
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
机械学科的发展现状
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
16
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 制造方法：“数”“自”“集”“网”“智”
“集”是发展的方法——集成化
❖ 技术集成、管理集成、技术与管理集成 ❖ 本质：知识和信息集成，集成也包含了“交叉” ❖ 现代机械学科的发展离不开“集成”和“交叉”
17
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
❖ MEMS技术和产品是典型极端、极限技术和产品。
9
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 机械产品：“精”“极”“文”
“文”是发展的新义——人文化
❖ 工业产品， “实用” ，物质层面； ❖ 艺术产品，（人文）文化含量高， “物美” ，精
神层面，环境协调，爽心悦目，经得起“看”，经 得起“想”——“工业设计” ❖ 制造过程、制造方法——“文明化”生产。
是制造大国，不是制造强国
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
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
5
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
机械学科的现状及其发展趋势
华中科技大学 吴波 2009年8月10日
1
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
目录
一、机械学科的发展现状 二、机械学科的发展趋势 三、问题与思考
2
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
二、机械学科的发展趋势
6
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
机械学科的发展趋势
❖ 机械产品： “精”“极”“文”
❖ 制造过程： “绿”“快”“省”“效”
❖ 制造方法： “数”“自”“集”“网”“智”
7
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 ——
14
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 制造方法：“数”“自”“集”“网”“智”
“数”是发展的核心——数字化
❖ “信息化”的核心是“数字化” ❖ 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 ❖ 数字化设计、数字化控制、数字化管理以及贯穿
发展趋势 —— 制造方法：“数Hale Waihona Puke Baidu“自”“集”“网”“智”
“网”是发展的道路——网络化
❖ 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
❖ 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
❖ 网络化将机械制造业走向全球化、整体化、有序化
济可持续发展的重要条件。
11
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 制造过程：“绿”“快”“省”“效”
“快”是发展的动力——快速
❖ 对市场的快速响应 ❖ 对生产的快速重组 生产模式：高度柔性与高度敏捷性 推动着制造技术的进步与制造方法的发展
12
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
机械产品：“精”“极”“文”
“精”是发展的关键——精确化
❖ 加工精度精密化 – 人造卫星的仪表轴承，其圆度、圆柱度、表面 粗糙度等均达纳米级；
❖ 操作尺度细微化 – 基因操作机械，其移动距离为纳米级，移动精 度为0.1纳米级
❖ 理化性能精确化 ＿物理性能、化学性能、生化性能等等
❖ 控制要求纳米化
8
发展趋势 —— 制造过程：“绿”“快”“省”“效”
“省”是发展的原则——节省
❖ 市场经济必然的要求 ❖ 制造过程必须节省、节约、节俭
制造过程的优化 制造资源的优化配置
13
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 制造过程：“绿”“快”“省”“效”
“效”是发展的追求 ——效率 ❖ 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 ❖ 生产效率提高￫生产力发展￫社会进步
始终的“虚拟”技术 ❖ 数字化技术必将导致制造技术的重大发展与变革
15
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 制造方法：“数”“自”“集”“网”“智”
“自”是发展的条件——自动化
❖ 自动化是强化、延伸甚至取代人的劳动（体力、 脑力）的技术或手段
❖ 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
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 机械产品：“精”“极”“文”
“极”是发展的焦点——极端、极限
❖ 几何形体上，极大、极小、极厚、极薄、极平、极 柔、极圆、极方、奇形怪状；
❖ 在物理性能上，极高硬度、极高塑性、极大弹性、 极大脆性、极强磁性、极强辐射性、极强腐蚀性， 奇性怪能；
10
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
发展趋势 —— 制造过程：“绿”“快”“省”“效”
“绿”是发展的必然——绿色
❖ “天人合一” ； ❖ 制造各阶段都必须充分计及环境保护：自然环境，
社会环境、生产环境、生产者的身心健康； ❖ 制造必然要走向“绿色”制造，这是实现国民经
一、机械学科的发展现状
3
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
机械学科的发展现状
机械学科已成为多学科融合的学科
❖ 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；
❖ 机械学科已不可能在孤立、封闭的状态下发展，必 然走兼采百家之长、交叉融合的道路；