機(jī)械學(xué)科的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)華中科技大學(xué)吳波

2009年8月10日1機(jī)械學(xué)科的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)華中科技大學(xué)吳波1目錄一、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀二、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)三、問(wèn)題與思考2目錄一、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀2一、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀3一、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀3機(jī)械學(xué)科已成為多學(xué)科融合的學(xué)科制造技藝→制造技術(shù)→制造科學(xué)；制造活動(dòng)的社會(huì)性、制造系統(tǒng)的開(kāi)放性→制造科學(xué)綜合性；機(jī)械學(xué)科已不可能在孤立、封閉的狀態(tài)下發(fā)展，必然走兼采百家之長(zhǎng)、交叉融合的道路；機(jī)械學(xué)科比以往任何時(shí)候更緊密地依賴諸如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、微電子、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)論、信息論、控制論及管理學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，不斷豐富著現(xiàn)代機(jī)械學(xué)科的內(nèi)涵和外延。機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀4機(jī)械學(xué)科已成為多學(xué)科融合的學(xué)科機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀4許多高技術(shù)我國(guó)尚未掌握，許多重大裝備我國(guó)不能自主設(shè)計(jì)制造，缺乏自主創(chuàng)新能力是制造大國(guó)，不是制造強(qiáng)國(guó)發(fā)電設(shè)備、機(jī)床、汽車(chē)、電子制造等產(chǎn)品產(chǎn)量居世界前列，卻沒(méi)有一家裝備制造企業(yè)能躋身世界500強(qiáng)關(guān)鍵裝備大多依賴進(jìn)口光電子制造設(shè)備的100%IC制造裝備的85%高檔數(shù)控機(jī)床的70%機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀基礎(chǔ)研究相對(duì)薄弱，創(chuàng)新性缺失，原創(chuàng)性的技術(shù)和成果缺乏，企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力不足5許多高技術(shù)我國(guó)尚未掌握，許多重大裝備我國(guó)不能自主設(shè)計(jì)制造，缺二、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)6二、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)6機(jī)械學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)械產(chǎn)品：“精”“極”“文”制造過(guò)程：“綠”“快”“省”“效”制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智”7機(jī)械學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)械產(chǎn)品：7“精”是發(fā)展的關(guān)鍵——精確化

加工精度精密化人造衛(wèi)星的儀表軸承，其圓度、圓柱度、表面粗糙度等均達(dá)納米級(jí)；操作尺度細(xì)微化基因操作機(jī)械，其移動(dòng)距離為納米級(jí)，移動(dòng)精度為0.1納米級(jí)理化性能精確化＿物理性能、化學(xué)性能、生化性能等等控制要求納米化發(fā)展趨勢(shì)——

機(jī)械產(chǎn)品：“精”“極”“文”

8“精”是發(fā)展的關(guān)鍵——精確化發(fā)展趨勢(shì)——

機(jī)械產(chǎn)品“極”是發(fā)展的焦點(diǎn)——極端、極限幾何形體上，極大、極小、極厚、極薄、極平、極柔、極圓、極方、奇形怪狀；在物理性能上，極高硬度、極高塑性、極大彈性、極大脆性、極強(qiáng)磁性、極強(qiáng)輻射性、極強(qiáng)腐蝕性，奇性怪能；MEMS技術(shù)和產(chǎn)品是典型極端、極限技術(shù)和產(chǎn)品。發(fā)展趨勢(shì)——

機(jī)械產(chǎn)品：“精”“極”“文”

9“極”是發(fā)展的焦點(diǎn)——極端、極限幾何形體上，極大、極小、極厚“文”是發(fā)展的新義——人文化工業(yè)產(chǎn)品，“實(shí)用”，物質(zhì)層面；藝術(shù)產(chǎn)品，（人文）文化含量高，“物美”，精神層面，環(huán)境協(xié)調(diào)，爽心悅目，經(jīng)得起“看”，經(jīng)得起“想”——“工業(yè)設(shè)計(jì)”制造過(guò)程、制造方法——“文明化”生產(chǎn)。發(fā)展趨勢(shì)——

機(jī)械產(chǎn)品：“精”“極”“文”

10“文”是發(fā)展的新義——人文化發(fā)展趨勢(shì)——

機(jī)械產(chǎn)品“綠”是發(fā)展的必然——綠色“天人合一”；制造各階段都必須充分計(jì)及環(huán)境保護(hù)：自然環(huán)境，社會(huì)環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)者的身心健康；制造必然要走向“綠色”制造，這是實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要條件。發(fā)展趨勢(shì)——

制造過(guò)程：“綠”“快”“省”“效”

11“綠”是發(fā)展的必然——綠色發(fā)展趨勢(shì)——

制造過(guò)程：““快”是發(fā)展的動(dòng)力——快速對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)對(duì)生產(chǎn)的快速重組生產(chǎn)模式：高度柔性與高度敏捷性推動(dòng)著制造技術(shù)的進(jìn)步與制造方法的發(fā)展發(fā)展趨勢(shì)——

制造過(guò)程：“綠”“快”“省”“效”

12“快”是發(fā)展的動(dòng)力——快速發(fā)展趨勢(shì)——

制造過(guò)程：““省”是發(fā)展的原則——節(jié)省市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)必然的要求制造過(guò)程必須節(jié)省、節(jié)約、節(jié)儉制造過(guò)程的優(yōu)化制造資源的優(yōu)化配置發(fā)展趨勢(shì)——

制造過(guò)程：“綠”“快”“省”“效”

13“省”是發(fā)展的原則——節(jié)省市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)必然的要求發(fā)展趨勢(shì)“效”是發(fā)展的追求——效率個(gè)性化大生產(chǎn)、大規(guī)模定制快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的應(yīng)有推論與含義生產(chǎn)效率提高?生產(chǎn)力發(fā)展?社會(huì)進(jìn)步發(fā)展趨勢(shì)——

制造過(guò)程：“綠”“快”“省”“效”

14“效”是發(fā)展的追求——效率個(gè)性化大生產(chǎn)、大規(guī)模定制發(fā)展趨勢(shì)“數(shù)”是發(fā)展的核心——數(shù)字化

“信息化”的核心是“數(shù)字化”數(shù)字制造是制造技術(shù)與信息技術(shù)（包含計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）等交叉、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化控制、數(shù)字化管理以及貫穿始終的“虛擬”技術(shù)數(shù)字化技術(shù)必將導(dǎo)致制造技術(shù)的重大發(fā)展與變革發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智”

15“數(shù)”是發(fā)展的核心——數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“自”是發(fā)展的條件——自動(dòng)化自動(dòng)化是強(qiáng)化、延伸甚至取代人的勞動(dòng)（體力、腦力）的技術(shù)或手段自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)辨識(shí)等發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護(hù)、自修復(fù)等更高水平的自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智”

16“自”是發(fā)展的條件——自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“集”是發(fā)展的方法——集成化

技術(shù)集成、管理集成、技術(shù)與管理集成本質(zhì)：知識(shí)和信息集成，集成也包含了“交叉”現(xiàn)代機(jī)械學(xué)科的發(fā)展離不開(kāi)“集成”和“交叉”發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智”

17“集”是發(fā)展的方法——集成化發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“網(wǎng)”是發(fā)展的道路——網(wǎng)絡(luò)化

現(xiàn)代新型制造模式實(shí)施的基礎(chǔ)設(shè)施，現(xiàn)代制造企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)必不可少運(yùn)行環(huán)境網(wǎng)絡(luò)化既是制造企業(yè)信息化、集成化的基礎(chǔ)，又是企業(yè)信息化、集成化的進(jìn)一步發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化將機(jī)械制造業(yè)走向全球化、整體化、有序化發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智”

18“網(wǎng)”是發(fā)展的道路——網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法“智”是發(fā)展的前景——智能化制造智能——制造系統(tǒng)/單元/裝備適應(yīng)環(huán)境變化的能力，處理海量信息、不完整信息、不確定信息、錯(cuò)誤信息的能力，自診斷、自修復(fù)能力，自組織、自重構(gòu)能力，主動(dòng)協(xié)調(diào)和協(xié)同能力，非邏輯處理能力等智能化——各行各業(yè)發(fā)展的趨向，如：智能車(chē)輛、智能機(jī)器、智能儀表、智能控制、智能材料，智能大廈、智能交通、……人機(jī)一體化智能系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智”

19“智”是發(fā)展的前景——智能化制造智能——制造系統(tǒng)/單元/裝備三、問(wèn)題與思考20三、問(wèn)題與思考20問(wèn)題與思考機(jī)械學(xué)科專業(yè)教育存在的主要問(wèn)題“創(chuàng)新性”缺失人才的整體素質(zhì)距離自主創(chuàng)新要求還有明顯差距，自主學(xué)習(xí)能力尤其是創(chuàng)新能力比較弱，與本學(xué)科快速發(fā)展的實(shí)際需求還存在較大差距?！肮こ绦浴比笔Чこ桃庾R(shí)和實(shí)踐能力較弱，學(xué)生畢業(yè)后往往需要在企業(yè)工作3－4年才能勝任工作。人才培養(yǎng)還不能適應(yīng)本學(xué)科發(fā)展的需要本學(xué)科快速發(fā)展所需的知識(shí)體系和能力要求未能充分融合和體現(xiàn)、人才和知識(shí)儲(chǔ)備不能適應(yīng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)需要等。21問(wèn)題與思考機(jī)械學(xué)科專業(yè)教育存在的主要問(wèn)題“創(chuàng)新性”缺失人才的問(wèn)題與思考機(jī)械學(xué)科專業(yè)教育進(jìn)一步改革的方向李培根：開(kāi)放式高等教育專業(yè)邊界再設(shè)計(jì)專業(yè)教育中宏思維能力培養(yǎng)22問(wèn)題與思考機(jī)械學(xué)科專業(yè)教育進(jìn)一步改革的方向李培根：22敬請(qǐng)批評(píng)指正！

謝謝！23敬請(qǐng)批評(píng)指正！

謝謝！23機(jī)械學(xué)科的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)華中科技大學(xué)吳波

2009年8月10日24機(jī)械學(xué)科的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)華中科技大學(xué)吳波1目錄一、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀二、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)三、問(wèn)題與思考25目錄一、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀2一、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀26一、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀3機(jī)械學(xué)科已成為多學(xué)科融合的學(xué)科制造技藝→制造技術(shù)→制造科學(xué)；制造活動(dòng)的社會(huì)性、制造系統(tǒng)的開(kāi)放性→制造科學(xué)綜合性；機(jī)械學(xué)科已不可能在孤立、封閉的狀態(tài)下發(fā)展，必然走兼采百家之長(zhǎng)、交叉融合的道路；機(jī)械學(xué)科比以往任何時(shí)候更緊密地依賴諸如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、微電子、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)論、信息論、控制論及管理學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，不斷豐富著現(xiàn)代機(jī)械學(xué)科的內(nèi)涵和外延。機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀27機(jī)械學(xué)科已成為多學(xué)科融合的學(xué)科機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀4許多高技術(shù)我國(guó)尚未掌握，許多重大裝備我國(guó)不能自主設(shè)計(jì)制造，缺乏自主創(chuàng)新能力是制造大國(guó)，不是制造強(qiáng)國(guó)發(fā)電設(shè)備、機(jī)床、汽車(chē)、電子制造等產(chǎn)品產(chǎn)量居世界前列，卻沒(méi)有一家裝備制造企業(yè)能躋身世界500強(qiáng)關(guān)鍵裝備大多依賴進(jìn)口光電子制造設(shè)備的100%IC制造裝備的85%高檔數(shù)控機(jī)床的70%機(jī)械學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀基礎(chǔ)研究相對(duì)薄弱，創(chuàng)新性缺失，原創(chuàng)性的技術(shù)和成果缺乏，企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力不足28許多高技術(shù)我國(guó)尚未掌握，許多重大裝備我國(guó)不能自主設(shè)計(jì)制造，缺二、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)29二、機(jī)械學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)6機(jī)械學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)械產(chǎn)品：“精”“極”“文”制造過(guò)程：“綠”“快”“省”“效”制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智”30機(jī)械學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)械產(chǎn)品：7“精”是發(fā)展的關(guān)鍵——精確化

加工精度精密化人造衛(wèi)星的儀表軸承，其圓度、圓柱度、表面粗糙度等均達(dá)納米級(jí)；操作尺度細(xì)微化基因操作機(jī)械，其移動(dòng)距離為納米級(jí)，移動(dòng)精度為0.1納米級(jí)理化性能精確化＿物理性能、化學(xué)性能、生化性能等等控制要求納米化發(fā)展趨勢(shì)——

機(jī)械產(chǎn)品：“精”“極”“文”

31“精”是發(fā)展的關(guān)鍵——精確化發(fā)展趨勢(shì)——

機(jī)械產(chǎn)品“極”是發(fā)展的焦點(diǎn)——極端、極限幾何形體上，極大、極小、極厚、極薄、極平、極柔、極圓、極方、奇形怪狀；在物理性能上，極高硬度、極高塑性、極大彈性、極大脆性、極強(qiáng)磁性、極強(qiáng)輻射性、極強(qiáng)腐蝕性，奇性怪能；MEMS技術(shù)和產(chǎn)品是典型極端、極限技術(shù)和產(chǎn)品。發(fā)展趨勢(shì)——

機(jī)械產(chǎn)品：“精”“極”“文”

32“極”是發(fā)展的焦點(diǎn)——極端、極限幾何形體上，極大、極小、極厚“文”是發(fā)展的新義——人文化工業(yè)產(chǎn)品，“實(shí)用”，物質(zhì)層面；藝術(shù)產(chǎn)品，（人文）文化含量高，“物美”，精神層面，環(huán)境協(xié)調(diào)，爽心悅目，經(jīng)得起“看”，經(jīng)得起“想”——“工業(yè)設(shè)計(jì)”制造過(guò)程、制造方法——“文明化”生產(chǎn)。發(fā)展趨勢(shì)——

機(jī)械產(chǎn)品：“精”“極”“文”

33“文”是發(fā)展的新義——人文化發(fā)展趨勢(shì)——

機(jī)械產(chǎn)品“綠”是發(fā)展的必然——綠色“天人合一”；制造各階段都必須充分計(jì)及環(huán)境保護(hù)：自然環(huán)境，社會(huì)環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)者的身心健康；制造必然要走向“綠色”制造，這是實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要條件。發(fā)展趨勢(shì)——

制造過(guò)程：“綠”“快”“省”“效”

34“綠”是發(fā)展的必然——綠色發(fā)展趨勢(shì)——

制造過(guò)程：““快”是發(fā)展的動(dòng)力——快速對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)對(duì)生產(chǎn)的快速重組生產(chǎn)模式：高度柔性與高度敏捷性推動(dòng)著制造技術(shù)的進(jìn)步與制造方法的發(fā)展發(fā)展趨勢(shì)——

制造過(guò)程：“綠”“快”“省”“效”

35“快”是發(fā)展的動(dòng)力——快速發(fā)展趨勢(shì)——

制造過(guò)程：““省”是發(fā)展的原則——節(jié)省市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)必然的要求制造過(guò)程必須節(jié)省、節(jié)約、節(jié)儉制造過(guò)程的優(yōu)化制造資源的優(yōu)化配置發(fā)展趨勢(shì)——

制造過(guò)程：“綠”“快”“省”“效”

36“省”是發(fā)展的原則——節(jié)省市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)必然的要求發(fā)展趨勢(shì)“效”是發(fā)展的追求——效率個(gè)性化大生產(chǎn)、大規(guī)模定制快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的應(yīng)有推論與含義生產(chǎn)效率提高?生產(chǎn)力發(fā)展?社會(huì)進(jìn)步發(fā)展趨勢(shì)——

制造過(guò)程：“綠”“快”“省”“效”

37“效”是發(fā)展的追求——效率個(gè)性化大生產(chǎn)、大規(guī)模定制發(fā)展趨勢(shì)“數(shù)”是發(fā)展的核心——數(shù)字化

“信息化”的核心是“數(shù)字化”數(shù)字制造是制造技術(shù)與信息技術(shù)（包含計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）等交叉、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化控制、數(shù)字化管理以及貫穿始終的“虛擬”技術(shù)數(shù)字化技術(shù)必將導(dǎo)致制造技術(shù)的重大發(fā)展與變革發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智”

38“數(shù)”是發(fā)展的核心——數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“自”是發(fā)展的條件——自動(dòng)化自動(dòng)化是強(qiáng)化、延伸甚至取代人的勞動(dòng)（體力、腦力）的技術(shù)或手段自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)辨識(shí)等發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護(hù)、自修復(fù)等更高水平的自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智”

39“自”是發(fā)展的條件——自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“集”是發(fā)展的方法——集成化

技術(shù)集成、管理集成、技術(shù)與管理集成本質(zhì)：知識(shí)和信息集成，集成也包含了“交叉”現(xiàn)代機(jī)械學(xué)科的發(fā)展離不開(kāi)“集成”和“交叉”發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智”

40“集”是發(fā)展的方法——集成化發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“網(wǎng)”是發(fā)展的道路——網(wǎng)絡(luò)化

現(xiàn)代新型制造模式實(shí)施的基礎(chǔ)設(shè)施，現(xiàn)代制造企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)必不可少運(yùn)行環(huán)境網(wǎng)絡(luò)化既是制造企業(yè)信息化、集成化的基礎(chǔ)，又是企業(yè)信息化、集成化的進(jìn)一步發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化將機(jī)械制造業(yè)走向全球化、整體化、有序化發(fā)展趨勢(shì)——

制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智”

41“網(wǎng)”是發(fā)展的道路——網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)—