对机械工程的认识

我对机械工程的认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认识。机械是人类生产和生活的基本要素之一，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一项主要标志，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一样是源远流长，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但历史悠久，而且成就十分辉煌，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，而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献。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，在很大程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，输出是具有离散特征的产品。这是“广义”制造的概念。按照这样的理解， 制造应包括从市场分析、 经营决策、工程设计、加工装配、质量控制、销售运输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、运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，毛坯半成品经加工、热处理成为零件，零件、部件经装配后形成最终产品的具体操作过程，包括毛坯制作、零件加工、检验、装配试验、调试、喷漆、包装运输等，这是“狭义”制造的概念，按照这种理解方式，制造过程主要考虑企业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,从简单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、竞争力为目标,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征化分类别。如希罗将简单机械分为五类：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：简单机械、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。页8共页1第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、运输机械和化工机械等；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。它包含了人类的主要技术活动：（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。发明和设计包含了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，也常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”答案是完全否定的。 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，而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年的20年间，汽车贸易逆差达600亿美元。微电子工业是美国创造的，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%。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失利的一个重要因素，是没有把自己的技术应用到制造业上”。美国麻省理工学院（ＭＩＴ）的16位教授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——夺回生产优势》（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该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一样，知识经济的兴起也决不会导致工业（包括制造业）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、信息页8共页2第技术、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，将制造企业全部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是一种管理企业及生产的新的哲理，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、企业经营目标、技术支撑条件和人的因素，以达到全局性的优化目的。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计划中，ＣＩＭＳ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要求。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。经过50多年的发展，机械工业已经成为我国工业中具有相当规模和一定技术基础的最大产业之一。2008年我国机械工业总产值达90740亿元，其中工业增加值超过2．2万亿元。2008年重要机械产品产量再创历史新高。在列入快报统计的109种主要产品中，创历史新高的有75种，占全部品种的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％。2008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％。2008年我国机械产品自给率已超过80％，对全国工业产值、利润增长的贡献率分别达18．49％和63．93％，对全国外贸出口增长的贡献率达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贡献。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。主要问题在于：1．科技进步对机械工业增长的贡献率目前仅为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主要因素。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%，达到 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。页8共页3第从总体上看，机械工业技术开发能力和技术基础薄弱，发展后劲不足；技术来源主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收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,人们对产品的要求也发生了很大变化,要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。一、先进制造技术的特点（一）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，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。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。（二）是面向工业应用的技术先进制造技术并不限于制造过程本身，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好的实际效果，其目标是为了提高企业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。它要不断吸收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激烈，先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此，一个国家的先进制造技术，它的主体应该具有世界先进水平，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单，一个新产品上市，很快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主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、页8共页4第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、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激烈，例如在机械制造业中，国内外已有不少企业，甚至是知名度很高的企业，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企业，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企业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。这两个原因的相互作用，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（二）网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及，给企业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，推动了企业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验。检验产品的可加工性、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标，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。自动化是一个动态概念，目前它的研究主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，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。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利用效率达到最高。三、我国机械自动化的现状机械自动化技术从上个世纪20年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，但我国仍处于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，大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外，我国的产业页8共页5第结构层次低。我国机械制造业目前有11.4万个企业，发展很不平衡，有大量落后于现代水准的产业，大部分企业还比较落后，手工劳动占有相当的比重，我国能独立开发现代机械自动化技术的企业可以说没有；我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低，不仅在数量上同世界先进国家有较大差距，而且在品种上、质量上、使用上，同世界先进水准也存在阶段性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程，不可能一蹴而就。需要循序渐进，不断努力，创造条件，向自动化的高级理想阶段迈进。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，与世界主要国家的差距是很大的；我国有丰富的劳动力资源，每年城镇新增就业人口达两千多万，且今后每年的就业人数还会增加。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（一）结合生产实际发展机械自动化技术先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术，应以企业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，才能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个月就完成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凤毛麟角。这种现象不属偶然或局部，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、充分发挥效益的只占1/3；另外1/3处于负荷不满或不能完全正常运转状态；还有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。（二）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，提高自动化程度，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，使自动化程度不高的工厂取得了良好的效益。芬兰NOKOAData机工厂的组装车间内拥有一条能制造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，从而使这页8共页6第种生产线的造价较低，同时却具有柔性制造系统的性能。实际上精节生产本身就意味着从国情和企业实际情况出发，借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验是有益的。我国机械制造业各企业有大量的通用设备，在发展现代机械自动化技术时，若以原有的设备为主，合理调整机床布局，添加少量的数控设备，引入CAD／CAM技术，就能充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性，共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统，为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、