1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2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3一、机械学科的发展现状4机械学科已成为多学科融合的学科制造技艺制造技艺制造技术制造技术制造科学；制造科学；制造活动的社会性、制造系统的开放性制造活动的社会性、制造系统的开放性制造科学综合性；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、交叉融合的发展，必然走兼采百家之长、交叉融合的道路；道路；机械学科比以往任何时候更紧密地依赖诸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、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的发展，不断丰富着现代机械学科的内涵和外延。和外延。机械学科的发展现状5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% 机械学科的发展现状基础研究相对薄弱，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6二、机械学科的发展趋势7机械学科的发展趋势机械产品：机械产品： “精精”“”“极极”“”“文文” 制造过程：制造过程： “绿绿”“快快”“”“省省”“”“效效”制造方法：制造方法： “数数”“”“自自”“集集”“”“网网”“”“智智”8“精”是发展的关键精确化 加工精度精密化加工精度精密化 人造卫星的仪表轴承，其圆度、圆柱度、表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；面粗糙度等均达纳米级；操作尺度细微化操作尺度细微化 基因操作机械，其移动距离为纳米级，移动基因操作机械，其移动距离为纳米级，移动精度为精度为0.10.1纳米级纳米级 理化性能精确化理化性能精确化物理性能、化学性能、生化性能等等物理性能、化学性能、生化性能等等控制要求纳米化控制要求纳米化发展趋势发展趋势 机械产品：产品：“精精”“极极”“”“文文” 9“极”是发展的焦点极端、极限vv几何形体上，极大、极小、极厚、极薄、极平、极柔、极圆、极方、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；奇形怪状；vv在物理性能上，极高硬度、极高塑性、极大弹性、极大脆性、极强在物理性能上，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；磁性、极强辐射性、极强腐蚀性，奇性怪能；vvMEMSMEMS技术和产品是典型极端、极限技术和产品技术和产品是典型极端、极限技术和产品。发展趋势发展趋势 机械产品：机械产品：“精精”“极极”“文文” 10“文”是发展的新义人文化 工业产品，工业产品， “ “实用实用” ” ，物质层面；，物质层面；艺术产品，（人文）文化含量高，艺术产品，（人文）文化含量高， “ “物物美美” ” ，精神层面，环境协调，爽心悦目，精神层面，环境协调，爽心悦目，经得起经得起“ “看看” ”，经得起，经得起“ “想想” ”“工业设工业设计计” ” 制造过程、制造方法制造过程、制造方法“文明化文明化” ”生产。生产。 发展趋势发展趋势 机械产品：机械产品：“精精”“”“极极”“文文” 11“绿”是发展的必然绿色“ “天人合一天人合一” ” ； 制造各阶段都必须充分计及环境保护：自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、生产者的然环境，社会环境、生产环境、生产者的身心健康；身心健康；制造必然要走向制造必然要走向“ “绿色绿色” ”制造，这是实现制造，这是实现国民经济可持续发展的重要条件。国民经济可持续发展的重要条件。发展趋势发展趋势 制造过程：制造过程：“绿绿”“快快”“”“省省”“”“效效” 12“快”是发展的动力快速对市场的快速响应对市场的快速响应对生产的快速重组对生产的快速重组生产模式：高度柔性与高度敏捷性生产模式：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推动着制造技术的进步与制造方法的发展 发展趋势发展趋势 制造过程：制造过程：“绿绿”“快快”“省省”“”“效效” 13“省”是发展的原则节省 vv市场经济必然的要求市场经济必然的要求vv制造过程必须节省、节约、节俭制造过程必须节省、节约、节俭 FF制造过程的优化制造过程的优化FF制造资源的优化配置制造资源的优化配置发展趋势发展趋势 制造过程：制造过程：“绿绿”“”“快快”“省省”“效效” 14“效”是发展的追求 效率vv个性化大生产、大规模定制个性化大生产、大规模定制vv快速响应市场需求的应有推论与含义快速响应市场需求的应有推论与含义vv生产效率提高生产效率提高 生产力发展生产力发展 社会进步社会进步发展趋势发展趋势 制造过程：制造过程：“绿绿”“”“快快”“”“省省”“效效” 15“数”是发展的核心数字化 “ “信息化信息化” ”的核心是的核心是“ “数字化数字化” ”数字制造是制造技术与信息技术（包含计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、发展与应算机技术、网络技术）等交叉、发展与应用的结果用的结果数字化设计、数字化控制、数字化管理以数字化设计、数字化控制、数字化管理以及贯穿始终的及贯穿始终的“ “虚拟虚拟” ”技术技术数字化技术必将导致制造技术的重大发展数字化技术必将导致制造技术的重大发展与变革与变革发展趋势发展趋势 制造方法：制造方法：“数数”“自自”“”“集集”“”“网网”“”“智智” 16“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（体力、脑力）的技术或手段自动控制、自动调节、自动补偿、自动自动控制、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、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自修复等更高水平的自动化发展趋势发展趋势 制造方法：制造方法：“数数”“自自”“集集”“”“网网”“”“智智” 17“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”发展趋势发展趋势 制造方法：制造方法：“数数”“”“自自”“集集”“网网”“”“智智” 18“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、集成化的进一步发础，又是企业信息化、集成化的进一步发展展网络化将机械制造业走向全球化、整体化、网络化将机械制造业走向全球化、整体化、有序化有序化发展趋势发展趋势 制造方法：制造方法：“数数”“”“自自”“”“集集”“网网”“智智” 19“智”是发展的前景智能化制造智能制造系统/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，非逻辑处理能力等智能化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、人机一体化智能系统发展趋势发展趋势 制造方法：制造方法：“数数”“”“自自”“”“集集”“”“网网”“智智” 20三、问题与思考21问题与思考n n机械学科专业教育存在的主要问题机械学科专业教育存在的主要问题vv“ “创新性创新性” ”缺失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。在较大差距。vv“ “工程性工程性” ”缺失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 34 4年才能胜任工作。年才能胜任工作。vv人才培养还不能适应本学科发展的需要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。体现、人才和知识储备不能适应产业结构升级需要等。22问题与思考n n机械学科专业教育进一步改革的方向机械学科专业教育进一步改革的方向李培根李培根： 开放式高等教育开放式高等教育 专业边界再设计专业边界再设计 专业教育中宏思维能力培养专业教育中宏思维能力培养 23敬请批评指正！谢谢！