机械概论

机械工程专业的社会作用与发展方向黄磊学号2011010478（清华大学精密仪器与机械学系，北京100084）摘要：主要介绍了机械工程专业的社会作用和未来发展方向。

关键词：社会作用，未来发展，人工智能1引言在我的印象里，机械总是与不停转动的齿轮联系在一起，通过机械概论课的学习，我对机械这个学科的了解加深了。

在这里，我谈谈机械工程的重要作用以及它的未来发展方向。

2.机械工程的定义机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。

3社会作用随着生产的不断发展，各种各样的机械越来越多地进入社会的各个领域，减轻了人们的劳动强度，提高了生产率。

机械工程所处理的，是把能量及物料转化成可使用的物品。

从宏观的角度来看，我们生活中所接触的每一件物件，其制造过程均可说与机械工程有关。

机械工程是众多工程学科中范围最广的一科。

从业员需拥有富创造性的智力，充份明了各科学理论的原理，及对不同物品的需求和特点有充份认识。

此外，他更须备有力求追上最新科技发展的意向。

机械工程人员可从事不同行业的工作，包括制造、屋宇设备工程、发电站、海事、交通、环境保护、公共服务及学术机构等等。

任何现代产业和工程领域都需要应用机械，例如农业、林业、矿山等需要农业机械、林业机械、矿山机械；冶金和化学工业需要冶金机械、化工机械；纺织和食品加工工业需要纺织机械、食品加工机械；房屋建筑和道路、桥梁、水利等工程需要工程机械；电力工业需要动力机械；交通运输业需要各种车辆、船舶、飞机等；各种商品的计量、包装、储存、装卸需要各种相应的工作机械。

就是人们的日常生活，也越来越多地应用各种机械了，如汽车、自行车、缝纫机、钟表、照相机、洗衣机、冰箱、冷气、吸尘器，等等。

机械工程是以有关的自然科学和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、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的一门应用学科。

3.1分类1)机器制造：生产作为生产资料的机械产品。

如农业机械中的拖拉机；工业机电设备中的轧钢机、炼油厂成套设备、发电机组、各种机床等；交通运输机械设备中的汽车等；建筑设备中的推土机、搅拌机等；民用消费资料的机电产品，如各种家用电器、自行车、缝纫机等；还有各种仪器、仪表。

2)金属制品制造：生产生产资料中的各种配件、备品、工具、容器等，也生产消费资料中日用金属制，如铝制品、铁丝、标准件、剪刀等。

3)修理：即对机电设备和金属制品的修理。

如对船舶、汽车、农业机械以及各种家用设备等的3.2服务领域。

1)研制和提供能量转换机械，包括将热能、化学能、原子能、电能、流体压力能和天然机械能转换为适合于应用的机械能的各种动力机械，以及将机械能转换为所需要的其他能量（电能、热能、流体压力能、势能等）的能量变换机械。

2)研制和提供用以生产各种产品的机械，包括应用于第一产业的农、林、牧、渔业机械和矿山设备，以及应用于第二产业的各种重工业机械和轻工业机械。

3)研制和提供从事各种服务的机械，包括交通运输机械、物料搬运机械、办公机械、医疗器械、通风、采暖和空调设备、除尘、净化、消声等环境保护设备等。

4)研制和提供家庭和个人生活中应用的机械，如洗衣机、冰箱、钟表、照相机、运动器械等。

5)研制和提供各种机械武器。

3.3工作内容1)建立和发展可以实际地和直接地应用于机械工程的工程理论基础。

这方面主要有：研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属材料的性能及其应用的工程材料学；研究材料工程力学在外力作用下的应力、应变等的材料力学；研究热能的产生、传导和转换的燃烧学、传热学和热力学；研究摩擦、磨损和润滑的摩擦学；研究机械中各构件间的相对运动的机构学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等。

2)研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的需要。

这方面包括：调研和预测社会对机械产品的新的要求；探索应用机械工程和其他工程技术中出现的新理论、新技术、新材料、新工艺，进行必要的新产品试验、试制、改进、评价、鉴定和定型；分析正在试用的和正式使用的机械存在的缺点、问题和失效情况，并寻求解决措施。

3)机械产品的生产。

包括：生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。

4)机械制造企业的经营和管理。

机械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品，生产批量有单件和小批，也有中批、大批，直至大量生产，销售对象遍及全部产业和个人、家庭，而且销售量在社会经济状况的影响下可能出现很大的波动。

因此，机械制造企业的管理和经营特别复杂和困难。

企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。

生产工程、工业工程等在成为独立学科之前，都曾是机械工程的分支。

5)机械产品的应用。

这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。

6)研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染和自然资源过度耗费方面的问题及其处理措施。

这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。

4.未来发展4.1人工智能机械工程是传统的工程技术。

机械可以完成人用双手和双目以及双足双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。

现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。

新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。

这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。

人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系。

过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制。

人工智能消除了这个限制。

机械工程可以充分利用这个新出现的巨大可能性。

计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。

4.2行业转型智能装备制造业是一个比较大的范畴。

在这一范畴内获得重点扶持的是这样几个子行业：智能仪器仪表与控制系统、关键零部件及红星部件、智能专用装备、高档数控机床与基础制造装备、自动化成套生产线等。

而这一领域的市场规模也极为庞大，这也是智能制造装备被列为首批资金补贴项目的重要原因之一。

随着首批9.5亿元资金的落实，业界人士普遍认为，在推动我国工业转型升级方面，我国又迈出具有实质性意义的一步。

10月30日，张相木曾在亚洲制造业论坛上表示，“十二五”期间发展高端装备制造业，是我国工业转型升级和战略性新兴产业发展的迫切需求。

我国希望通过重点发展智能制造、绿色制造和服务性制造，做大做强航空装备和卫星及应用产业，提升轨道交通装备水平，加快培育发展海洋工程装备，把高端装备制造业培育成为国民经济的支柱产业，实现我国装备制造业由大到强的转变。

很显然，高端装备制造业是高端制造业的主要部分，是产业链的核心环节，大力培育发展高端装备制造业是实现“中国制造”向“中国创造”转变的重要途径。

众所周知，虽然我国在设备制造领域已经在世界范围内占据重要地位，但在高端产品领域，与国外领先技术相比，我国产品的研发、制造实力仍有一定差距。

以智能装备为例，据《中国证券报》调查，目前我国智能装备的产业规模约为3000亿元，国内市场多被国外厂商所占据。

其中，国内厂商在智能仪器仪表与控制系统的占有率为10%，工业机器人与专用装备为20%，中档数控机床为20%，高档数控机床为1%。

目前，我国已经提出，力争到2020年，高端装备制造业销售产值占装备制造业销售产值的30%以上，国内市场满足率超过25%。

此前有关部门明确，要加大对新兴产业的税收支持力度，高端装备制造业也在其中，具体税收优惠政策将在高端装备制造业“十二五”规划下发后予以明确。

4.3趋势机械工业的发展速度、规模和产品质量水平决定一个国家工业发展的水平，是国民经济各部门的技术基础。

因此在一个工业发达的国家中，机械工业在整个工业中是超前增长的。

近年来，机械工业的技术水平提高很快，大型化、成套化、节能化、精密化和机械电子一体化，已成为机械产品的发展趋势。

目前，不论是单项产品、系统产品还是整套技术装备的设计，都已从单一的技术性内容——计算、绘图，渗入了社会的——能源、环保、安全、人机关系、美学等和经济的——价值工程和周期费用等因素，加上设计进程和管理的复杂化，从而使现代机械设计活动实际上构成了一个系统工程。

5.特点5.1行业特点1)机械工业是典型的离散型制造业，生产过程具有加工—装配性质。

加工过程基本上是把原材料分割成离散的毛坯，然后逐一经过冷、热加工，部件装配，最后装配成整机出厂。

2)机械工业有多种生产经营模式：为用户订单设计（ETO）、为订单生产（MTO）、为订单装配（ATO）和按市场预测的为库存生产（MTS），相应组织生产的模式有单件生产、多品种/小批量和重复大批量生产等多种方式。

3)离散型制造业产品结构复杂，制造工艺复杂，生产过程所需机器设备和工装夹具种类繁多。

而且各个时期生产的产品构成随市场需求变化，从而要用到的设备资源也随之变化。

由于产品中各部件制造周期长短不一和产品加工工艺路线的不确定性，造成管理对象动态多变，因此为了保证产品成套、按期交货，又要尽可能减少在制品积压，导致生产物资管理工作十分复杂，需要从每一产品的交货期倒推，周密安排各部件、零件、毛坯的投入/产出数量和时间。

4)由于机械制造业产品结构复杂、工艺复杂，因此工程设计任务很重，不仅新产品开发要重新设计，而且生产过程中也有大量的变型设计和工艺设计任务，设计版本在不断更改。

为了不断推出知识含量高且价格能被用户接受的新产品，机械制造企业必须具备强有力的新产品开发能力。

因此，工程设计分系统是机械制造业CIMS中不可缺少的重要分系统。

5)为了适应产品结构的不断变化，机械制造业的底层加工设备应具有足够的柔性，不断以数控机床代替普通机床，以加工中心代替专用工种机床是发展的趋势。

6)由于机械产品设计与制造涉及多学科、多种技术，在当今全球化市场竞争的形势下，靠一家企业单打一的局面已缺乏竞争力，目前主机厂与零件制造厂（又称中场企业）的分离，组织跨地区的企业动态联盟已成为机械制造业产业结构调整的必然趋势。

因此，机械制造企业CIMS还应具备对联盟企业资源的动态管理能力和质量控制能力。