电子工程概述.doc

一、电子工程发展的背景 二、电子工程的涵义及分类 三、电子工程的特点 四、电子工程的创新应用 五、电子工程所涉及的专业人员 六、电子工程的发展趋势 七、电子工程仍存在的问题 一、 电子工程发展的背景随着人类社会的发展进步，人们越来越离不开电子相关产业，电子产品得到了广泛的应用，电子信息技术当前已渗透到国民经济各个领域，成为经济社会发展的驱动力。进入21世纪以来，随着互联网技术的成熟以及物联网、云计算等新兴技术的崛起，电子科学技术对经济发展、社会发展所具有的推动作用日益明显。我国在党的十七大提出要“大力推进信息化与工业化融合”，就是”将电子信息技术广泛应用到工业生产的各个环节，信息化进程和工业化进程不再相互独立进行，不再是单方的带动和促进关系，而是两者在技术、产品、管理等各个层面相互交融，彼此不可分割，并催生工业电子、工业软件、工业信息服务业等新产业，其中工业电子包括机械电子、汽车电子、船舶电子、航空电子等”。新催生的工业电子产业必将带动电子工程的新一轮的发展。李克强总理在2015年5月8日提出了中国制造2025，文中指出全球制造业格局面临重大调整：“新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。各国都在加大科技创新力度，推动三维（3D）打印、移动互联网、云计算、大数据、生物工程、新能源、新材料等领域取得新突破。基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革；网络众包、协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理、全生命周期管理、电子商务等正在重塑产业价值链体系；可穿戴智能产品、智能家电、智能汽车等智能终端产品不断拓展制造业新领域。我国制造业转型升级、创新发展迎来重大机遇。”制造业的转型升级也给电子信息产业的发展带来新的推动力，电子工程及电子工程相关产业的重要性也开始日益突出出来。二、 电子工程的涵义及分类电子工程作为一门独立的学科，按照传统的定义，是指提供电子产品制造所需环境的工程，和以电子产品构成的应用系统为主体的建设或改造工程。电子工程主要包括电子工业工程和电子系统工程两大部分。简单的说电子工程分两类，一类是电子产品的制造相关工程属于电子工业工程；另一类是电子产品的应用系统工程属于电子系统工程（一）电子工业工程的内容我国电子信息产品制造业持续保持高速增长态势，产业体系进一步完善，产业规模迅速壮大，创新能力和国际竞争力进一步提高，产品产量居世界首位的种类不断增多，已成为全球重要的电子信息产品制造基地，而电子工业工程建设则是电子信息产品制造业发展的重要基础。电子工业工程是指针对电子产品进行的科研、试验、生产、测试、物流等，以及完成上述工作所需的工艺环境或系统（含洁净、防微振、微波暗室、电磁兼容、防静电、纯水系统、废水废气处理系统、大宗气体系统、特种气体系统、化学品配送系统等等）及厂房建筑和配套公用工程。特别需要说明一下对电子产品进行的科研、试验、生产、测试、物流所需的工艺环境或系统包含如下内容：洁净、防微振、微波暗室、电磁兼容、防静电、纯水系统、废水废气处理系统、大宗气体系统、特种气体系统、化学品配送系统等等，这些都属于电子工程的内容。电子产品具体的范围如下表所示：电子产品分为：电子整机产品、电子基础产品、微纳电子产品、显示器件、其他电子产品，具体的电子整机产品是什么呢？表1 电子产品的范围电子产品电子整机产品雷达及导航设备、计算机及外部设备、计算机软件、通信系统及设备、仪器仪表、电子应用设备及产品、家用电子等等。电子基础产品电子组件、电子器件、电子元件、电子材料、光纤产品、光伏产品、电子专用设备、电子机电产品等等。微纳电子产品集成电路、半导体器件、光电子器件等等。显示器件产品显像管、显示器、新型显示器件（液晶、等离子、有机发光二极管）等等。其他电子产品电子新能源、新型电池、废弃电子产品等等。（二）电子系统工程的内容随着我国经济的迅速发展，电子工业也处在高速发展时期，电子技术和产品已经普遍应用到国民经济的各个领域，电子技术的应用成为经济增长最快的行业。近年来电子系统工程在我国建设项目中所占的比例越来越大，电子系统工程已经成为许多大、中型建设项目的重要组成部分，电子系统性能与其安装、使用环境建设的关系越来越密切。电子系统工程是指以电子设备及其相关技术构成的为各行业服务的应用系统工程，包括对电子系统进行咨询、设计、采购、集成、安装、调试等服务。电子系统工程具体包括：雷达、导航及天线系统工程；计算机网络工程；信息综合业务网络工程；监控系统工程；自动化控制系统；安全技术防范系统；智能化系统工程；应急指挥系统；射频识别应用系统；智能卡系统；收费系统；电子声像工程；数据中心、电子机房工程；以及其他电子系统工程。三、电子工程的特点（一）电子工业工程的特点电子工业工程就是电子产品制造的相关工程电子工业工程除了具有国家有关房屋建筑和工业建筑相关专业的特点外，还具有一些电子行业特有的技术要求，如工艺环境技术、净化空调技术、高纯水技术、高纯气及大宗气体技术、防微振技术等。电子产品按照产业链进行分类，从下游到上游，还可分为：电子整机产品、电子零部件、电子元器件、电子材料。根据生产产品的不同，电子工业工程具有的工程特点也不尽相同。1、电子整机产品及其生产特点电子整机产品一般是指具有独立使用功能的电子产品，例如：雷达及导航设备、计算机及外部设备、计算机软件、通信系统及设备、仪器仪表、电子应用设备及产品我们日常使用的电视、手机、电脑、血压仪等，还有当下非常流行的可穿戴设备均属于电子整机产品。它们的生产特点是（1）批量大、标准化、规模化；（2）根据自身特点的不同，对生产环境有特殊的要求；（3）系统化，电子整机产品根据其特殊的功能要求，生产时要与软件或其他产品结合在一起；（4）有模拟应用、检测的要求；（5）生产方式多元化，例如大组件装配等。2、电子零部件及其生产特点电子零部件是指为电子整机服务的单体，本身可能没有独立的使用功能，例如，板机产品、电子板件、专门为电子产品服务的电子塑壳等产品均属于电子零部件。电子零部件的生产环境（洁净、废气、动力等）一般比电子整机产品的生产环境要求高。3、电子元器件及其生产特点电子元器件是电子元件和电子器件的总称，其本身常由若干零件构成，可以在同类产品中通用。电子元器件包括：电阻、电容器、电位器、电子管、散热器、机电元件、连接器、半导体分立器件、电声器件、激光器件、电子显示器件、光电器件、传感器、电源、开关、微特电机、电子变压器、继电器、印制电路板、集成电路、各类电路、压电、晶体、石英、陶瓷磁性材料、印刷电路用基材基板、电子功能工艺专用材料、电子胶（带）制品、电子化学材料及部品等。电子元器件发展史其实就是一部浓缩的电子发展史。电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。第一代电子产品以电子管为核心。四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。电子元器件生产特点：（1）生产环境比生产电子零部件的环境更为严格，要求极高；（2）对洁净、动力、能源有特殊要求。4、电子材料及其生产特点电子材料是指在电子技术和微电子技术中使用的材料，包括介电材料、半导体材料、压电与铁电材料、导电金属及其合金材料、磁性材料、光电子材料、电磁波屏蔽材料以及其他相关材料。电子材料是现代电子工业和科学技术发展的物质基础，同时又是科技领域中技术密集型学科。它涉及到电子技术、物理化学、固体物理学和工艺基础等多学科知识。根据材料的不同用途分类， 电子专用材料包括电子元件材料、电真空材料、半导体材料、信息化学品材料等，每一类材料中又包括非常多的品种，现将具有代表性的电子材料简述如下：A电子元件材料：包括纸绝缘板、覆铜板、电容器用铝箔材料、聚丙烯膜、压电材料等；B电真空材料：包括钨制品、钼制品、镍基合金、复合金属电子材料、电子网板、液晶材料等；C半导体材料：包括半导体单晶、半导体片材、石英制品、塑封材料、引线框架等；D信息化学品材料：包括荧光粉、消气剂、光刻胶等。电子材料与有色、冶金、化工、机械等行业均有交集，与其他行业的材料制造相比，电子材料制造的规模较小，但纯净度等要求很高。其生产特点如下：（1）种类繁多；（2）生产环境的净化要求非常高，是电子产品生产环节中要求最高的一个；（3）对生产设施稳定性要求很高；（4）环保方面的要求高，对废水、废气的排放都有严格的要求。（二）电子系统工程的特点与电子工业工程不同，电子系统工程是电子产品的应用系统工程电子系统建设工程的重点是保证电子系统良好的使用状态。电子系统工程不同于单个整机的应用，它需要有外部环境、设施环境的配合，如需要场地、动力环境、空调、安全、电磁屏蔽等方面的配合，只有与应用对象相结合，才能更好地发挥电子产品的功能。从工程技术角度讲，不同的电子系统或设备因其自身的特点，对其安装、使用的环境有特定的技术要求。由于电子系统工程各专业特点差别较大，在此就不一一列举了。四、 电子工程的创新应用在科学技术日益发达、不断融合的今天，单一化的电子产品生产和电子系统的建设已不能满足高技术条件下的社会发展，电子工程已渗透到国民经济各个领域，成为推动国民经济各行业技术发展的重要动力。李克强总理在中国制造2025中指出全球制造业格局面临重大调整：“新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。从现阶段来看，电子工程尤其是电子系统工程作为高新技术的代表已开始出现产业链分化，多行业交叉的现象已成为主流，例如智慧城市；道路交通的监控系统；轨道交通信号控制；建筑智能化；物流行业中的自动传输及分拣系统；医院的自动排队叫号系统和药房自动化系统；五、 电子工程所涉及的专业人员电子工程由于其自身特点，所涉及专业广泛，既需要建筑、结构、给排水、暖通空调、电气等建筑专业人才，更需要电子行业的电子工艺相关专业人才，电子工艺相关专业有如下五个类别：这五个类别我们参照国务院教育主管部门2012年公布的“普通高等学校本科专业目录”学科门类中的：电子信息类、自动化类、计算机类、机械类、材料类。进行设置表二电子工艺相关专业表电子信息类包括电子信息工程、电子科学与技术、通信工程、微电子科学与工程、光电信息科学与工程、信息工程、广播电视工程、水声工程、电子封装技术、集成电路设计与集成系统、医学信息工程、电磁场与无线技术、电波传播与天线、电子信息科学与技术、电信工程及管理、应用电子技术教育等相关或相近的专业。自动化类包括自动化、轨道交通信号与控制等相关或相近的专业。计算机类包括计算机科学与技术、软件工程、网络工程、信息安全、物联网工程、数字媒体技术、智能科学与技术、空间信息与数字技术、电子与计算机工程等相关或相近的专业。机械类包括机械工程、机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、机械电子工程、工业设计、过程装备与控制工程、车辆工程、汽车服务工程、机械工艺技术、微机电系统工程、机电技术教育、汽车维修工程教育等相关或相近的专业。材料类包括材料科学与工程、材料物理、材料化学、冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、复合材料与工程、粉体材料科学与工程、宝石及材料工艺学、焊接技术与工程、功能材料、纳米材料与技术、新能源材料与器件等相关或相近的专业。六、电子工程的发展趋势现代科技发展的大趋势，决定了我国目前已进入发展电子工程科学技术的关键时期，为了我国能更好地与发达国家接轨，提升综合国力，就必须大力发展电子工程。要研究电子工程的发展趋势，就必须先了解电子产品的发展趋势，因为电子产品是电子工程的核心。电子产品向小型化、智能化、个性化、互联化、绿色节能等方向发展，从而决定了电子工程的发展趋势。在这里将电子工程的部分发展趋势总结如下：（一）电子产品的小型化对制造和装配环境要求越来越高电子产品携带的便利性是人们选购产品考虑的重要因素之一，整机的小型化、超薄化要求零部件、元器件生产制造和装配越来越精细，因此对生产制造和装配环境的要求越来越高，例如对洁净、防微震、防电磁屏蔽等方面的要求。（二）以人工为主的生产环境过渡到以机器为主的生产环境随着人们消费心理的日趋成熟，人们越来越不满足于标准化的电子产品，越来越追求定制化、个性化的产品，但这与制造业的标准化、规模化发展趋势是矛盾的，这就需要引入全自动机械化的生产方式，可以根据用户的需求随时改变生产程序。同时，引入机械化生产还可以降低人力成本。例如富士康就提出了“百万机器人”计划，虽然这项计划进展并不是很顺利，但不能否定的全自动化生产将是一个重要的发展趋势。由以人工为主的生产环境过渡到以机器为主的生产环境，也对工程设计提出了新的要求。（三）绿色电子是未来发展的趋势电子产品给人们带来便利生活的同时，也带来了电子垃圾、环境污染、能源消耗速度过快等问题，电子产业污染日益引起人们的关注。电子信息制造业“十二五”发展规划中提到要“积极推进绿色制造，实现产业持续健康发展”，“建设产业绿色发展技术支持和公共服务平台，加强节能清洁生产技术和工艺的研发”。从长远看，绿色电子必将是未来的发展趋势。这给电子工程也提出了新的要求，怎样在生产过程中做到节能减排是亟需研究的课题。（四）与互联网结合更多，需要有高质的网络环境李克强总理在2015年政府工作报告中首次提出“互联网+”行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合，给电子产业带来了发展的新契机。无论是电子制造过程还是系统工程应用，互联网都成为不可或缺的一部分，同时也对网络环境提出了很高的要求。（五）智能化是电子工程发展的必然趋势在现今这个快速发展的社会中，传统的电子工程技术已不能满足人们的需要，将智能化技术运用到电子工程中是必然趋势。在2015年发布的中国制造2025中也提到“以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，开展基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革”，文中还提到“推进制造过程智能化。在重点领域试点建设智能工厂、数字化车间，加快人机智能交互、工业机器人、智能物流管理、增材制造等技术和装备在生产过程中的应用，促进制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制”，因此，制造环境的智能化也是必不可少的。在电子系统工程方面，智能化技术运用对于系统和设备的故障排查有着很好的效果，同时智能化技术的运用还实现了企业人力资源的优化配置，降低系统操作人员的操作难度，更重要的是提高了系统的可靠性，加快了电子工程在各行各业中的普及发展。（六）大系统集成是重要的发展方向电子工程的大系统集成，就是将电子工程中的各种软、硬件以及技术、信息等进行组合，使其用于系统问题的解决与处理。系统集成市场越来越规范化、专用化，目前仍以传统的以电子产品为中心、提供项目解决方案的产品系统集成为主，除此之外，系统集成衍生出两个新的发展方向：一是为用户提供项目咨询（项目可行性评估、项目投资评估、应用系统模式、具体技术解决方案）和项目管理（全过程管理、承包和分包），二是与用户合作共同规划设计应用系统模型，并完成应用软件系统的设计开发，为用户提供全面系统解决方案。大系统集成更侧重于为用户提供整体解决方案，这是电子工程发展的重要趋势。（七）多产业融合发展是大势所趋随着网络技术、电子产品的不断发展，电子工程能够在很多领域发挥较大的作用，导致各产业之间的界限逐渐模糊，而业务融合和产业链的分化越来越明显，因此多产业融合发展是大势所趋。例如，建筑智能化就是电子工程在建筑领域的应用；而电子工程在交通领域的应用表现为道路监控系统、自动计费系统等；还有医疗领域的各种检测设备、工业领域的自动生产线、教育领域的多媒体电教系统、农业领域的自动喷灌系统等都是多产业融合发展很好的例证。七、电子工程仍存在的问题（一）缺乏创新型和复合型人才电子工程在我国的发展历程短暂，起步较晚，近年来，国家大力发展电子工程技术，但电子工程的发展仍面临着一些问题。我国对于培养与管理人才方面的经验还是