对机械工程的认识

我对机械工程的结识

通过对于机械工程概论这么课程的学习，我对与机械工程也有了一个初步的结识。机械

是人类生产和生活的基本要素之•，是人类物质文明最重要的组成部分。机械的发明是人类

区别其他动物的•项重要标志，机械技术在整个技术体系中占有基础和核心地位。机械技术

与人类社会的历史同样是源远流长，它对人类社会生产和经济的发展起着及其重要的作用，

是推动人类社会进步的重要因素。中国的机械工程技术不仅历史悠久，并且成就十分辉煌，

不仅对中国的物质文化和社会经济的发展起到了重要的促进作用，并且对世界技术文明的进

步做出了重大奉献。机械工业是为国民经济提供技术装备和为人民生活提供耐用消费品的装

备产业。国民经济各部门生产技术的进步和经济效益的高低，在很大限度上取决于它所采用

机械装备的性能和质量，机械工业的技术水平是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标

志之一。

制造是一个输入输出系统，其输入是生产要素，输出是具有离散特性的产品。这是“广

义”制造的概念。按照这样的理解，制造应涉及从市场分析、经营决策、工程设计、加工装

配、质量控制、销售运送直至售后服务的全过程。通常机械制造及制造过程被理解为从原材

料的准备、运送和保存，生产的准备，毛坯的制造，毛坯半成品经加工、热解决成为零件，

零件、部件经装配后形成最终产品的具体操作过程，涉及毛坯制作、零件加工、检查、装配

实验、调试、喷漆、包装运送等，这是“狭义”制造的概念，按照这种理解方式，制造过程

重要考虑公司内部生产过程中的物质流，而较少涉及生产过程中的信息流。在人类社会的发

展中，制造技术不断发展。从人类使用天然工具到制造工具,从简朴的手工制造到简易机床的

出现，人们一直为搜寻更有效更迅捷的制造技术而努力。机械制造技术是研究产品设计、生

产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科，是以提高质量、

效益、竞争力为目的，包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。

机械工程学是以机构和机器为基本对象的科学，各类和各种不同机械均属机械工程技术

的范畴。机械的种类繁多，可根据部分机械在某些方面的类同特性或特性化分类别。如希罗

将简朴机械分为五类：轮与轴，杠杆，滑车，尖劈，螺旋。按马克思对机器系统的分类，机

械可分为发动机、传动机构和工作机。刘仙洲在《中国机械工程发明史（第一编）》中将机

械分为七类，即：简朴机械、发动机或原动机、工作机、传动机、仪表、仅用发动机原理的

机械、发电机与电动机。

按机械的使用功能则可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分

为农业机械、矿山机械、纺织机械、运送机械和化工机械等；按工作原理又可分为热力机械、

流体机械、往复机械和仿生机械等。

从动态观点看，机械工程又是一个技术过程。它包含了人类的重要技术活动：（1）发明

与革新；（2）设计与测试；（3）制造（加工与制作）（4）使用与维修。因此各种机械的发明、

设计、加工与制造以及使用与维修均属机械工程技术的范畴。发明和设计包含「更多的智力

因素和思想与知识内涵。制造和使用则包含了更多的体力因素和经验与实践的内容。机械加

工与制作的对象以及加工制作过程无疑属于机械工程技术的基本内容，因此，某些通过机械

加工获得的技术产品，尽管不能看作是机构和机器，也经常被认为属于机械工程的范畴。

机械制造业是否已成为“夕阳工业”答案是完全否认的。历史证明，哪个国家忽视机械

制造业的发展，都必然影响其国民经济的发展，受到历史的处罚。美国在“二战”后，机械

制造业是世界最先进的，工业产品大量出口成为工业的霸主。但是，70年代以后，美国忽

视了机械制造业的提高与发展，工业生产走下坡路，不仅出口锐减，并且还需大量进口国外

工业产品。例如汽车工业，美国过去是汽车出口国，但1987年进口汽车在美国销售量达成

31机1967〜1987年的2023间，汽车贸易逆差达600亿美元。微电子工业是美国发明的，

但到1987年，美国的半导体生产只占世界总产量的40%某些重要的集成电路，FI本产品

已占世界市场的75机电视机、录像机等家用电器也是美国先发展的，但现在美国市场都被

日本等国外产品所占领。

美国关于工业竞争的总统委员会的报告中，检讨“美国在重要而又高速增长的技术市场

中败北的一个重要因素，是没有把自己的技术应用到制造'业上”。美国麻省理工学院（MI

T）的16位专家对美国工业的衰退问题进行了系统调查研究，写成《美国制造业的衰退及

对策一一今回生产优势》（美国1990年十大畅销书之一），指出必须重视发展机械制造工业。

最近美国、日本、德国等工业发达国家都把发展先进制造技术列为工业、科技的重点发展技

术。由于近年来美国对机械工业的重视，汽车、机床、微电子工、业等又获得较大发展。

美国知识经济的发展应当说是走在世界各国的前面，但由于已接受历史教训，美国在目

前知识经济条件下，仍然十分重视对传统制造业的调整和改造，积极发展先进制造技术。其

实，正如工业革命到来并未导致农业的消亡同样，知识经济的兴起也决不会导致工业（涉及

制造业）的消失，而是对传统工业或制造业进行更加合理地调整和改造,使之成为高、新技

术产业，以适应知识经济的形势和需要。80年代中期以来，以CIMS（计算机集成制造系

统）为标志的综合生产自动化，日渐成为制造工业的热点。CIMS是在自动化技术、信息

技术、现代管理技术以及制造技术的基础上，通过计算机网络及其数据库技术，将制造公司

所有生产活动有关的信息集成起来，并适应多品种、中小批量生产的总体高效率、高柔性的

制造系统。CIMS是一种管理公司及生产的新的哲理，是在新的生产组织原理和概念指导

下形成的一种新型生产模式，是从系统工程的整体优化观点出发，通盘考虑市场需求、公司

经营目的、技术支撑条件和人的因素，以达成全局性的优化目的。在目前知识经济条件卜，

cIMS已成为现代制造业的典型代表，许多发达国家以此作为本国制造业的发展战略。

在欧美各国和日本的各项高技术发展计划中，C1MS都是优先发展的关键项目之一，

它必将成为21世纪占主导地位的新型生产方式。现代机械制造业发展趋势鉴于剧烈的市场

竞争和发展尖端国防工业的急需，对提高加工生产技术提出了迫切的规定。因此，现在世界

各国都把发展先进制造技术放在发展国民经济中的极重要的位置，投入大量人力物力进行这

方面的开发研究和生产技术的更新发展。在知识经济时代，仍然不可忽视机械制造业的发展，

而应在知识经济条件下，对传统工.业或制造业进行调整和改造，形成现代先进制造技术，以

适应知识经济的形势和需要。

通过50数年的发展，机械工业已经成为我国工业中具有相称规模和一定技术基础的最

大产业之一。2023年我国机械工业总产值达90740亿元，其中工业增长值超过2.2万亿元。

2023年重要机械产品产量再创历史新高。在列入快报记录的109种重要产品中，创历史新

高的有75种，占所有品种的68.8%。其中，大中型拖拉机产量超21万台，同比增长12.8%；

发电设备产量超过1.3亿千瓦，再创历史新高；汽车全年累计生产934.55万辆，销售938.05

万辆，分别增长5.14%和6.70%.2023年我国机械产品进出口总值达4373亿美元，同

比增长20.91%；其中出口2425亿美元，增长25.7%,外贸顺差477亿美元，比上年净

增235亿美元，增长97.46%。2023年我国机械产品自给率已超过80%,对全国工业产值、

利润增长的奉献率分别达18.49%和63.93%,对全国外贸出口增长的奉献率达23.55%,

较好地发挥了支柱产业的作用，为国民经济发展和建设做出了应有奉献。

尽管机械工业的综合技术水平近几年有了大幅度提高，但与工业发达国家相比，仍存在

着阶段性的差距。重要问题在于:

1.科技进步对机械工业增长的奉献率目前仅为34%,先进国家高达70%以上。

2.产品设计技术、制造工艺及装备、制造过程自动化技术、管理技术落后，是制约机

械产品水平的重要因素。

3.机械产品技术水平不高，达成80年代末、90年代初国际先进水平的仅占18%,达成

80年代中期国际水平的占27%,其余产品均在80年代以前的水平线上。

从总体上看，机械工业技术开发能力和技术基础薄弱，发展后劲局限性；技术来源重要

依靠引进国外技术，对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化吸取仍停留在掌握已有技

术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。

随着社会的发展，人们对产品的规定也发生J.很大变化,要满足人们越来越高的规定，就

必须采用先进的机械制造技术。

一、先进制造技术的特点

（-）是面向21世纪的技术

先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了

过去制造技术中的有效要素，又要不断吸取各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领

域及其所有过程。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群，它是具

有明确范畴的新的技术领域，是面向21世纪的技术。

（-）是面向工业应用的技术

先进制造技术并不限于制造过程自身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、

生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整

体。先进制造技术的应用特别注意产生最佳的实际效果，其FI的是为了提高公司竞争和促进

国家经济和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。

（三）是驾驭生产过程的系统工程

先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和

现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要

不断吸取各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质

流、能量流和信息流的系统工程。

（四）是面向全球竞争的技术

20世纪80年代以来，市场的全球化有了进一步的发展，发达国家通过金融、经济、

科技手段争夺市场，倾销产品，输出资本。随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越

剧烈，先进制造技术正是为适应这种剧烈的巾场竞争而出现的。因此，一个国家的先进制造

技术，它的主体应当具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。

（五）是市场竞争三要素的统一

在20世纪70年代以前，产品的技术相对比较简朴，一个新产品上市，不久就会有相

同功能的产品跟着上市。因此，市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以

后，制造业要赢得市场竞争的重要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、

成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛危有机结合起来,使三者达成了统一。

二、我国先进机械制造技术的发展趋势

（一）全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越剧烈，例如在机械制造业中，

国内外已有不少公司，甚至是知名度很高的公司，在这种无情的竞争中纷纷落败，有的倒闭,

有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的公司，不得不扩展新的市场；另一方面，

网络通讯技术的快速发展推动了公司向着既竞争又合作的方向发展，这种发展进一步激化了

国际间市场的竞争。这两个因素的互相作用，已成为全球化制造业发展的动力，全球化制造

的第一个技术基础是网络化，网络通讯技术使制造的全球化得以实现

（-）网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及，给公司的生产和经营活动带来了革

命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界

进行。此外，网络通讯技术的快速发展，加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营

管理的学习，推动了公司向着既竞争又合作的方向发展。

（三）虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检查。检查产品

的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期

和最低成本为目的，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和

仿真。虚拟化的核心是计分机仿真，通过仿真软件来模拟真实系统，以保证产品设计和产品

工艺的合理性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。

（四）自动化。自动化是一个动态概念，目前它的研究重要表现在制造系统中的集成技

术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技

术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造

灵敏化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。

（五）绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿

色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色解决后加以回

收运用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响，同时使原材料和能源的运

用效率达成最高。

三、我国机械自动化的现状

机械自动化技术从上个世纪2023代开始发展应用以来，已经得到了迅速的发展，特别

是近年来计算机的高度集成化，开始采用了计算机集成制造系统，大大加快了机械自动化的

发展，但我国仍处在初级操作阶段的自动化。目前，世界各国的机械自动化水准除少数工业

发达国家的某些生产部门外，大多数还处在操作阶段的目动化。我国也不例外，我国的产业

结构层次低。我国机械制造.业目前有11.4万个公司，发展很不平衡，有大量落后于现代水

准的产、业，大部分公司还比较落后，手工劳动占有相称的比重，我国能独立开发现代机械自

动化技术的公司可以说没有；我国机械制造业公司中自动化装备少、水准低，不仅在数量上

同世界先进国家有较大差强，并且在品种上、质量上、住用上，同世界先进水准也存在阶段

性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程，不也许一蹴而就。需要循序渐进，不

断努力，发明条件，向自动化的高级抱负阶段迈进。当前，我国还处在社会主义初级阶段，

经济、财力、生产力水准、国民素质等，与世界重要国家的差距是很大的；我国有丰富的劳

动力资源，每年城乡新增就业人口达两千多万，且此后每年的就业人数还会增长。机械自动

化最大限度地提高劳动生产率，劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。

四、我国机械自动化发展之路探索

（-）结合生产实际发展机械自动化技术

先进制造技术的所有真谛在于应用。发展机械自动化技术，应以公司的生产和技术发展

的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产，

才干收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术，应结合实际，注

重实用，即对国民经济产生实际效益。那种盲H搞自动化、搞自动线的做法，全年生产任务

只需1〜2个月就完毕的低负荷率生产也要犒的倾向应当纠正，对国民经济不产生显著促进、

效率低下的要缓搞。我们要的是效益，而不单纯是速度。国产造型生产线因产品质量差、可

靠性低、实用性差，开工率一般仅在50%〜60%。而能在生产中长期服役的主力生产线很

少，像第一汽车制造厂的01线、第二汽车制造厂的BMD线等具有全年开工业绩的线更是风

毛麟角。这种现象不属偶尔或局部，而是带有普遍性。据调查，我国引进的弧焊机器人，完

全正常运转、充足发挥效益的只占1/3；此外1/3处在负荷不满或不能完全正常运转状态；

尚有1/3不能正常使用，直接影响了用户使用更多机器人的信心。

（-）发展投资少、见效快的低成本自动化技术

发展低成本自动化技术，潜力大，前景广，投资省，见效快，提高自动化限度，可以收

到事半功倍的经济效果，适合我国现阶段的发展需要和国情。美国麻省理工学院提出的精节

生产LP模式，就是以最小的投入，取得最大的产出的具体表现。日本丰田公司采用适时生

产JIT、全面质量管理TQC和成组技术GT、弹性作业人数和尊重人性为支柱的精节生产方式,

使自幼化限度不高的工厂取得了良好的效益。芬兰NUKUAData机_L厂的组装车间内挑自一

条能制造286、386和486微机的灵活生产线，它并不完全由自动化设备组成，中间穿插着

借助计算机指导的人工参与，将高新技术与原有工艺基础巧妙灵活地结合在一起，从而使这

种生产线的造价较低，