机械工程未来展望(终板)

1、机械工程学科制造的未来展望名称：雪河学号：科目：机械工程学科科学技术的前沿2013-12-15目录摘要11.引言22.概述2先进的技术变革制造44.“绿色制造”是未来发展的必然趋势134.1海外现状144.2国内研究的基础154.3技术趋势(6茄子方面)154.3.1全球化164.3.2社会化164.3.3集成174.3.4并行度174.3.5智能17机械工程学科发展趋势18摘要展望未来机械工程学科科学发展的一般趋势将是交叉、综合化。灵活性、集成智能、数字化、精密、小型化；高效清洁。这是21世纪知识经济新时代制造业的趋势，同时预示着其未来的可持续发展方向全球化、信息化和智能化。高新技术的制造业

2、变化是全面而持续的变化，包括制造业未来的发展方向、中心领域、技术前沿、核心要素等。制造业的产品要从构思到设计阶段、制造阶段、销售阶段、使用和维修阶段，到回收阶段、再生产阶段，充分计算环境保护。也就是说，要充分考虑可持续发展，考虑环境文明。制造必须走向“绿色”制造。关键词：机械工程，高技术制造，“绿色”制造。1.引言21世纪，人类发明和发展了数以千计的机械产品，包括汽车、机械、机器人、飞机、火箭、筹码、电脑和电视机，大大改变了人类的生产方式和生活方式展望未来，21世纪将更加伟大，更加辉煌。制造业会创造更多意想不到的奇迹。生产的汽车不仅能跑，还能飞。制造的飞机会更快更安全。高速列车和磁悬浮列车将在

3、祖国的原野上飞驰。智能仪器设备和智能机器人将根据人们的要求高效高质量地制造产品。微型机器人可以进入血管，清除垃圾，修复心脏。人们可以利用分子组装技术组假装理想性能的微型装置。手持工具可以是电脑、烫伤电话、电视、音频、网络集成等。未来机械工程学科科学发展的总趋势将是交叉、综合化。灵活性、集成智能、数字化、精密、小型化；高效清洁。智能机器人和仪器设备、微机械系统、高效灵活的智能自动化制造技术将日益成熟，并被市场接受。可重构制造系统的理论和技术以及适合我国的制造模式将得到改进和发展。在机器学、摩擦工程学科、生物工程学科机器、仿生制造等领域，我国将进入世界先进行列。我国科学家获得诺贝尔奖不会是荒谬的。

4、制造业将在制造科学技术的武装下全面现代化，国家将因制造业创造的财富而更加繁荣。人民的生活将更加富裕和潇洒。资讯科学、材料科学、生命科学、纳米科学、管理科学和制造科学将成为改变21世纪的主流科学，结果高新技术和产业将改变世界。与上述领域交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机器和纳米制造科学、仿生机器和仿生制造学、制造管理科学、可重构制造系统等是21世纪机械工程科学的重要前沿。半个世纪以来，我国的机械工程科学取得了很大的发展，我们已经建立了比较完善的科系体系，在学科的前沿、技术创新、工程学科应用方面取得了突出的成果。在制造业中应用新技术，被称为“夕阳产业”的机械制造业不断抱有新的希望，带来新的活力

5、。起初，从“规模型”、“成本型”到“质量型”、到目前为止的“快速应对型”都表现出适应市场竞争、追求生存和追求发展的生机。围绕以满足个性需求为宗旨的新产品开发和竞争，以大制造、全过程、多学科为特征的新制造业革命正在激烈展开。这是21世纪知识经济新时代制造业的趋势，同时预示着其未来的可持续发展方向全球化、信息化和智能化。2.概述最近中国机械工程学会编制，中国科学技术出版社出版的中国机械工程技术路线图牙齿在北京隆重上市。牙齿书在一年多的编写过程中，倾注了包括19名两院院士在内的100多名专家的心血，跨越了中国机械工程技术11个领域。它的出版预计将在未来20年内引导我国机械制造技术实现自主创新、重点跨

6、越、全面发展。当今世界科技创新日新月异，信息化、知识化、现代化、全球化的发展不可接受，新兴发展中国家的迅速崛起，世界经济和财力处于对比、大变革、大革新、大发展的时期，我国制造业也将面临新发展战略的机遇和挑战。三十多年的改革开放取得了举世瞩目的成就，国家面貌和人民生活发生了很大的变化。2010年我国国民生产总值已达到39.8亿元，居世界第二位。2010年全国进出口总额达2009亿美元，工业进出口总额占一般贸易出口额的比重达93.1%，机械工业的销售量也已跃居世界前列，已成为世界经济大国和制造大国。但是目前我国的发展模式仍然比较粗劣，技术创新薄弱，产品附加值低，发展也要付出巨大的能源资源消耗和生态

7、环境污染的代价，这表明我国还不是制造强国。到2020年，我国将全面建设小康社会，实现基本建设创新型国家的目标，向建设富强民主文明化社会主义现代化国家前进，在今后20年我国制造业保持强劲发展势头的基础上，进一步优化产业结构，提高发展方式，提高自主创新能力，基本实现从制造大国向制造强国的转变。要实现制造强国的转换，必须先进行机械制造，从模仿到创新，从跟踪到引导。预测和展望了未来20年机械工程学科技术的发展，明确提出了2030年机械工程学科技术发展的五大趋势和八大技术。五大趋势包括绿色、智能、超常、融合、服务。八大技术包括复杂机械系统的设想、建模、模拟和最优化设计技术、零件精密整形技术、大型框架整形

8、技术、高速精密加工技术、微型或零件和系统、智能制造设备、智能集成传动技术、数字工程等八茄子技术。牙齿技术对未来装备制造业的发展有重大影响，立足于中国装备技术发展的实际，把握了国际装备技术的发展趋势。他们的突破将提高我国重大装备发展的基础、核心核心技术创新和重大集成创新能力，提高我国制造业的国际竞争力和在国际分工中的地位，对我国制造业未来的发展方向产生深远的影响。装备制造业是为国民经济发展和国防建设提供技术装备的基础性、支柱性、战略产业，也是一个国家综合国力和国防力量的集中表现。纵览当今世界强国不是装备制造业的强国。大国和大国的根本区别在于以技术创新能力为核心的综合国力的构成。其具体实施之一在于

9、设备制造业的发展水平。先进的技术变革制造当今日新月异的科学技术发展显示出更多的科学发现和技术发明前景。信息技术、生命科学、生命技术、纳米技术的飞跃和相互交织的影响成为新技术革命的重要标志。高新技术的迅猛发展对制造业的发展也起到了促进、提升、改造的作用。高新技术的制造业变化是包括制造业未来发展方向、中心领域、技术前沿、核心要素等在内的全面而持续的，这里有几个茄子重大方向问题的说明。3.1高新技术技术变革制造业规模下调尺度向下扩大，促进制造业重点向前转移。在人类文明的几千年历史中，人们以认知周围世界为基础，制造行为的范围大致在米上下三级(即从公里到毫米)之间，几乎相当于数千年来人类创造的必然王国向

10、自然王国的范围。也是人类“制造”活动的范围。随着20世纪科学技术的发展，人类对客观世界的认识和把握进一步向下扩展，进入微米、纳米、原子分子级范畴，相应发展的高新技术和产业化的需求促进和带动了精密、精细制造技术的发展。随着微电子学技术的发展，制造业领域迅速发展到微米、亚微米领域，被推到纳米制造领域。高新技术，第一，信息技术和生命技术对制造技术向下扩张的势头非常巨大，迅猛，世界装备制造业的前沿积极转向微纳制造的趋势明显。制造业的中心尺度向下延伸，把研发的前沿变成微观或制造的意义也在“小”的深化作用中。理解“小”是理解物质自然规律、解释物理化学现象、掌握物质行为机制、创造新产品新原理的必由之路。制造

11、业未来的核心技术、难点、高附加值潜力越来越小。大型设备的技术竞争往往归结为核心部件的竞争，因此反映在专用筹码、控制装置、微传感器、智能控制、新材料等方面。有远见的企业将生产制造中尺度和大规模机械产品的同时，改善生产方式，持续提高产品水平的未来寄托在微型或技术上。使用“微技术”开发“主要产品”，充分反映了高新技术开发对机械制造业发展的重大而深远的影响。3.2高科技技术变革制造业产品智能功能仿生、拟人智能化预示着新一代机械产品的诞生。先进技术为机电一体化注入了新的意义和活力，将第一个机电一体化升级为先进技术，将机械集成机电一体化产品升级为先进技术。生物工程正在成为制造技术的重要组成部分。为生物加工

12、和生命技术提供仪器设备成为制造业的重要组成部分，生物体、挠性体的处置加工成为加工金属体及刚性体等普遍的制造方式。生物学领域的巨大发现和生物工程的应用极大地加快了制造产品领域的仿生技术、拟人技术的开发应用。例如蜘蛛网等自然材料将成为纳米技术合作影响制造领域的重要生物工程产品。(约翰肯尼迪，美国电视电视剧)增长型制造的比重在迅速提高。在分子增长领域，高新技术的成果将促进微制造领域“自下而上”制造方式的开发掌握和合理应用，使传统制造模式发生不可预测的变化。纳米技术和生物技术的结合使生物物理学家能够模仿生命过程的所有部分，制造各种目的的纳米机器人。(约翰肯尼迪，美国电视电视剧)国外有一个高级安全车(A

13、SVAdvanced Safety Vehicle)计划，旨在利用电子技术等高级技术进一步提高汽车安全能源，实现汽车的高度智能。其中主要包括安全预防技术和事故回避技术两个茄子主要部分。牙齿中，困倦警报系统计划利用先进的技术，在车辆离开车道上显示的行车路线时发出警报(仪表板上的相机监视司机的面部表情、睁眼程度、眼皮闪烁频率，在打盹初期识别，发出警报或释放薄荷醇味和空调冷气后自动启动制动系统)。还包括轮胎气压过低的报警系统、夜间目标检测和报警系统、汽车引导系统、车辆距离报警系统、减震系统、行人保护系统、碰撞识别通知系统(自动呼叫救援调度中心和资料传输)。牙齿的一切都是基于高科技应用。高科技正在使机

14、器人技术发生重大变化。随着信息技术的全面应用，机器人的遥控器和完全自主操作成为现实，机器人的使用面日益扩大。3.3高新技术技术变革制造业扩大跨度服务高级化发展了数百年的以产品为中心的制造业正在向服务方向扩张。纯物质形式的制造业产品越来越向无形形式的服务方向发展。这是历史的巨大发展，也是制造业的巨大发展和进步。在世界制造业发展规律中，提高服务比重是制造业走向高级化的主要标志，高新技术的应用为制造业服务内容的扩展和水平的提高开拓了广阔的天地。一个茄子启示性的例子是美国通用电气公司的新业务模式销售“推进服务”而不是喷气发动机。General Electric Company(通用电气公司)向航空公司

15、销售保证飞机飞行的所有服务，包括部件、维修、备用引擎、融资等，在一定时间内保证引擎正常运行时间。牙齿服务从几年前开始实现了累计200亿美元的营业额。同样，IBM从电脑销售发展到“计算能力”销售。从机械销售部件销售到销售功能销售服务，相应的制造业结构从产品中心向服务中心移动，制造业主体增值部分从设备、工程、套、钥匙传递扩展到计划设计、管理维护、咨询服务、战略分析、概念创意等无形高级服务、知识库服务，制造业结构和内涵发生了根本性的变化。制造业扩张服务内容表现为产业结构的变化和产品方向的扩大。以机器人为例，生产型机器人是未来制造业的重要组成部分，服务型机器人注定具有更广阔的发展潜力。从技术角度来看，

16、工业机器人大部分是执行重复性任务的固定机器人(如生产线上的焊接机器人)，而服务机器人则扩展为更多的“移动”机器人，成为服务型机器人。据相关专家预测，机器人产业将与全球汽车产业一样大，日本预测，到2025年机器人产值将达到8亿日元，但是牙齿突破必须以高新技术发展为基础。因为移动机器人大部分是在非正规条件下工作的。也就是说，他们工作的条件往往是在字典设计中没有预料到的。典型的例子是病人护理。患者的突然咳嗽会使一般的机器人惊慌失措，做出错误的反应。为此，科学家们利用美国科学家研究的“Senskin”等微传感方面的尖端技术成果，利用基于数据处理技术、新材料技术、微传感技术集成生成的所谓“敏感皮肤”，通

17、过复盖机器人全身的敏感皮肤，各种服务型智能机器人实际上成为可能。高科技应用带来的服务高级化将为制造业开拓巨大的新领域。现代物流系统的普遍采用、射频识别技术的普及应用、高速网络与设备系统的结合、通信技术与工程项目的结合，设备制造业将走向更广阔的世界。3.4高技术技术变革制造业材料基础多样化材料领域的新技术将给制造业带来翻天覆地的变化。高科技的应用可以实现人们生活和生产中几年的梦想：玻璃不脏，皮鞋超强度，超韧性，“枪不进”，“绝对不磨损”.相应地，机器速度更高，重量更轻，体积更小。今天应用于赛车、火箭、高尔夫球杆的新材料将应用于越来越多的产品。传统机械设计中使用的数据、公式、常数、系数也必须发生根本性的变化。新型陶瓷材料成为越来越重要的工业制造材料。现代航空发动机用热障陶瓷涂层(TBC)允许发动机进