对机械关键工程的认识

我对机械工程的结识

通过对于机械工程概论这样课程的I学习，我对马机械工程也有了一种初步MJ结识。机械

是人类生产和生活［向基本要素之一，是人类物质文明最重要的构成部分。机械的发明是人类

区别其她动物H勺一项重要标志，机械技术在整个技术体系中占有基本和核心地位。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I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增进作用，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条和为人民生活提供耐用消费品日勺装

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

机械装备B勺性能和质最,机械工业的技术水平是衡最一种国家科技水平和经济实力H勺重要标

志之一。

制造是一种输入输出系统，其输入是生产要素，输出是具有离散特性口勺产品。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、质显控制、销售运送宜至售后服务日勺全过程。一般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后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11勺概念，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，而较少波及生产过程中的信息流。在人类社会日勺发

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"勺手工制造到简易机床U勺

浮现，人们始终为搜寻更有效更迅捷口勺制造技术而努力。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U勺整个过程U勺工程学科，是以提高质量、

效益、竞争力为目的，涉及物质流、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，各类和多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II勺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，机械工程又是一种技术过程。它涉及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。因此多种机械的发明、

设计、加工与制造以及使用与维修均属机械工程技术口勺范畴。发明和设计涉及了更多的智力

因素和思想与知识内涵。制造和使用则涉及了更多U勺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口勺基本内容，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，也常常被觉得属于机械工程的范畴。

机械制造业与否已成为“夕阳工业”答案是完全否认的J。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，受到历史的惩罚。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日勺霸主。但是，70年代后来，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到

31%：1967~1987年口勺间，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，日本产品已占世界市

场的75机电视机、录像机等家用电器也是美国先发展的，但目前美国市场都被F1本等国外

产品所占领。

美国有关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

中败北的一种重要因素，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

对策一一夺回生产优势》（美国1990年十大畅俏书之一），指出必须注重发展机械制造工业。

近来美国、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J注重，汽车、机床、微电子工业等又获得较大发展。

美国知识经济日勺发展应当说是走在世界各国的前面，但由于己接受历史教训I,美国在目

前知识经济条件下，仍然十分注重对老式制造业U勺调节和改造，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J消灭同样，知识经济口勺兴起也决不会导致工业（涉及

制造业）的消失，而是对老式工业或制造业进行更加合理地调节和改造,使之成为高、新技

术产业，以适应知识经济时形势和需要。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本上，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口勺哲理，是在新口勺生产组织原理和概念指引

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，以达到全局性的优化目的J。在目前知识经济条件下，

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筹划中，CIMS都是优先发展的核心项目之一，

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日勺规定。因此，目前世界

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

方面的开发研窕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，对老式工业或制造业进行调节和改造，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近年的发展，机械工业已经成为国内工业中具有相称规模和一定技术基本口勺最

大产业之一。国内机械工业总产值达90740亿元，其中工业增长值超过2.2万亿元。重要

机械产品产量再创历史新高。在列入快报记录的109种豆要产品中，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；汽车全年合计生产934.55万辆，销售938.05万

辆，分别增长5.14%和6.70%。国内机械产品进出口总值达4373亿美元，同比增长20.51%；

其中出口2425亿美元，埴长25.7%,外贸顺差477亿美元，比上年净增235亿美元，增

长97.46%。国内机械产品自给率已超过80%,对全国工业产值、利润增长II勺奉献率分别

达18.49%和63.93%,对全国外贸出口增长口勺奉献率达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。

尽管机械工业口勺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3舞，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，达到80年代末、90年代初国际先进水平的仅占18除达到

80年代中期国际水平的占27%,其他产品均在80年代此前日勺水平线上。

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

依托引进国外技术，对国外技术日勺依存度较高，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。

随着社会日勺发展，人们对产品的规定也发生了很大变化,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，是由老式的J制造技术发展起来的J,既保持了

过去制造技术中口勺有效要素，又要不断吸取多种高新技术成果，并渗入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种完整的技术群，它是具

有明确范畴的新口勺技术领域，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，它波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•种有机日勺整

体。先进制造技术的应用特别注意产生最佳的实际效果，其目口勺是为了提高公司竞争和增进

国家经济和综合实力的增长。目11勺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

不断吸取多种高新技术成果与老式制造技术相结合，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J全球化有了进一步的I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R勺市场竞争而浮现的。因此，一种国家的先进制造

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年代此前，产品的技术相对比较简朴，一种新产品上市，不久就会有相

似功能的产品跟着上市。因此，市场竞争日勺核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代后

来，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盾有机结合起来,使三者达到了统一。

二、国内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口勺竞争越来越剧烈，例如在机械制造业中,

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

有的被兼并。不少临时还在国内市场上占有份额的公司，不得不扩展新H勺市场；另一方面,

网络通讯技术口勺迅速发展推动了公司向着既竞争又合伙的方向发展，这种发展进一步激化了

国际间市场日勺竞争。这两个因素的互相作用，已成为全球化制造业发展11勺动力，全球化制造

的第一种技术基本是网络化，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II勺迅速发展，加速技术信息的交流、加强产品开发的合伙和经营

管理的学习，推动了公司向着既竞争又合伙的方向发展.

（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、加工措施和工艺的合理性，以优化产品日勺制造工艺、保证产品质量、生产周期

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

仿真。虚拟化依J核心是计算机仿真，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。自动化是一种动态概念，目前它的研究重要表目前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、制造过程的筹划和调度、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

敏捷化、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，产品使用完后来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日勺负面影响，同步使原材料和能源口勺运

用效率达到最高。

三、国内机械自动化的现状

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

来计算机aJ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，

但国内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自动化。国内也不例外，国内的产业构造层

次低。国内机械制造业目前有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，国内能独立开发现代机械自动化技

术的公司可以说没有；国内机械制造业公司中自动化妆备少、水准低，不仅在数量上同世界

先进国家有较大差距，并且在品种上、质量上、使用上，同世界先进水准也存在阶段性差距。

实现国内机械自动化技术是一种长期的过程，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II勺高喈抱负阶段迈进。FI前，国内近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；国内有丰富日勺劳动力资源,

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J转移就是一种现实问题。

四、国内机械自动化发展之路摸索

（一）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。国内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。那种盲目搞自动化、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搞的倾向应当纠正，对国民经济不产生明显增进、

效率低下时要缓搞。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，动工率一般仅在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线等具有全年动工业绩的线更是凤

毛麟角。这种现象不属偶尔或局部，而是带有普遍性。据调查，国内引进的弧焊机器人，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，直接影响了顾客使用更多机器人的信心。

（二）发展投资少、见效快R勺低成本自动化技术

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，适合国内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，获得最大的产出的具体体现。FI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,

使自动化限度不高口勺工厂获得了良好日勺效益。芬兰NOKOAData机工厂的组装车间内排有一

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构成，中间穿插着

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

种生产线的造价较低，同步却具有柔性制造系统的性能。事实上精节生产自