機械工程科學前沿和優(yōu)先領域的初步構想

賀正邦

摘 要：文章主要把現(xiàn)代機械工程學科所涉及到的信息、管理、計算機、自動化等學科融合在一起，結合現(xiàn)代機械工程的另一大特征創(chuàng)造性解決現(xiàn)代機械工程中關鍵學科的問題。文章詳細解讀現(xiàn)代機械工程學科的發(fā)展和前沿問題，進而展望機械工程科學在有限領域的構想，發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。

關鍵詞：機械工程科學；進展；初步構想；展望

伴隨納米技術、智能技術、微細工程以及重大機械工程技術的快速發(fā)展，機械工程學科的體系和內容也將獲得快速擴大、完善以及充實。并且伴隨我國工業(yè)和市場經濟的完善，工業(yè)應用開發(fā)與應用基礎研究之間、工程與科學技術之間互相依存、相互促進的關系越來越明顯。隨著21世紀的到來，機械工程科學未來的發(fā)展方向勢必是數(shù)字化、集成化、綜合化、微型化、清潔化，其表現(xiàn)出來的特點可歸結為以下五點：智能、柔性、交叉、精密、高效。

1 機械工程科學的進展

1.1 機械工程科學在學術研究方面的進展

建國之后，國內的機械工程科學通過短短半個世紀的發(fā)展取得的成是飛躍式的。從學術研究方面來看，大體理論成就包括以下幾個方面：電接觸可靠性、圓弧齒輪強度分析、空間并聯(lián)機構、計量型原子力顯微鏡、彈性流體潤滑、機床震顫非線性和超塑擠壓變形規(guī)律等已經躋身世界先進水平[1]。

1.2 機械工程科學在技術創(chuàng)新方面的進展

近些年，依靠電子信息科學、管理科學和生命科學與機械工程科學的結合，讓原來的機械工程科學有了長足的進展。以下幾項技術創(chuàng)新都已經獲得國際上的認可，有些則得到了相關的發(fā)明獎項，比如說：高溫材料力學性能測試裝置、超精密加工表面微觀形貌在位檢測儀、SiC陶瓷刀具、等角速度萬向聯(lián)軸器、高溫密柵云紋法、稀土化合物摩擦學特性、型MIG焊接電弧控制法、微機化現(xiàn)場動平衡儀和磁盤精密沙袋研拋機理等[2]。

另外，多方面的新學科研究方向也已經形成，比如說：智能機械系統(tǒng)和智能結構、快速成形制造、仿生制造、制造模式和制造系統(tǒng)、仿生機械和微型機電系統(tǒng)等方面。

1.3 機械工程科學在工程醫(yī)用方面的進展

部分技術的發(fā)明創(chuàng)造使我國不少科學家獲得諾貝爾獎，由于這些研究已經轉化為生產力，也給我國的制造業(yè)創(chuàng)造了數(shù)量眾多的科學財富和社會財富，直接提升人民的生活水平。具體研究如下：鍛壓設備數(shù)控技術、飛機安全可靠性研究、光纖干涉絕對測量、機器人離線編程系統(tǒng)。

面對以上機械工程科學取得的驚人成就，可以說我國在建國后的機械工程科學方面取得了喜人的成就。

2 現(xiàn)代工程科學前沿的初步探討

2.1 機械工程科學的特征

有別于一般的基礎科學前沿，工程科學前沿有著以下幾個方面的重要特征：首先，有明確的應用保障，不可能出現(xiàn)做完研究之后拿出的成品卻只是用來觀賞的現(xiàn)象。其次，涵蓋實際工程中遇到的關鍵技術問題。最后一方面，技術成果有市場競爭力，由于研究方向以及研究目的的存在，必然使科技進步，或許包括節(jié)能，或許提高功效，總之技術在進步[3]。自從我國加入世貿組織之后，國內的機械裝備、汽車和儀表儀器等制造企業(yè)面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，這就需要國內的企業(yè)積極參與研發(fā)，產品的質量、創(chuàng)新、交貨期、成本、售后包括適應工作環(huán)境的能力都必須引起足夠重視。

2.2 機械工程科學的重要前沿

目前的科學界百花齊放，主流學科包括生命科學、管理科學、納米科學、材料科學、信息科學以及制造科學，這些學科的交叉發(fā)展形成的制造信息學、仿生制造和仿生機械學、納米制造和納米機械學、可重構制造系統(tǒng)和制造管理科學等都是當今機械工程科學的前沿。但是，不能被混亂的交叉迷惑雙眼，要學會甄別什么可以做、什么不可以做。也就是說在可交叉領域多放精力，不可交叉領域盡可能少放甚至不放精力。這樣才能合理利用有限的生命，合理利用有限的資源。

2.3 機械科學某些領域的前沿動態(tài)

從最近幾年來看，申報的基金項目大部分并沒有達到理想的目標。比如說：并聯(lián)軸機床研究，國內外都有不少，但是多數(shù)人做的是無用功，屬于重復研究；動力學、機構學和傳動領域的情況更加糟糕，從未見到突破性的成果，研究資金都如石沉大海；另外一個項目“虛擬制造”，僅僅完成初階段工作；設計和制造過程中的三維數(shù)值模擬已經有了不少的成果，但是在物理模擬方面卻從來沒有得到應有的重視。現(xiàn)階段，國內的研究與國際上的研究有差距拉大的趨勢，所以某些領域應引起研究人員的足夠重視，投入更多的精力、財力、物力，從而縮短與世界的差距。在國家規(guī)定的為數(shù)眾多的重點項目里，多數(shù)都是通過國家遴選的優(yōu)先領域，基本上代表了國家的資助方向，其中共同具備以下五大特點：先導性、前瞻性、交叉性、應用性和基礎性。此外，機械工程科學還先后針對測試、超聲機電、零件精密軋制等多個領域召開了研討會。

3 機械工程科學優(yōu)先領域的初步構想

首先應選擇對我國技術、經濟的發(fā)展能夠產生重要影響的方向，而且目前我國已經有了科研成果的優(yōu)勢，通過努力有望觸及世界先進行列。之后就是我國尚不能穩(wěn)定大量生產的亞微米制造技術，還有處于極小規(guī)模試探階段的納米技術。所以綜上所述，應優(yōu)先資助的領域應包括：①機械系統(tǒng)、產品性能及設計理念和方法；②制造單元與制造系統(tǒng)。只有優(yōu)先資助才能引起足夠的重視，重視上來了，才能快速的產生理論上的創(chuàng)新以及可以應用的技術成果。

4 結束語

面對即將到來的機械工程科學的快速發(fā)展，微型機電系統(tǒng)、儀器設備、智能自動化、高效柔性制造技術日益成熟，也將越來越受到重視，也必將被市場所認同。這其中的重構制造系統(tǒng)更加適合我國已有的制造模式，不論是理論還是技術；另一方面，在摩擦學、仿生制造、機構學和仿生機械等各個領域里，我國也必將躋身世界先進行列；在制造科學技術的支持下，制造業(yè)將全面實現(xiàn)現(xiàn)代化。綜上所述，機械工程科學的發(fā)展必將能夠極大的改變人類的生活水平以及生產方式。

參考文獻

[1]雷源忠.我國機械工程研究進展與展望[J].機械工程學報，2009（05）.

[2]雷源忠，黎明.機械工程學科“十五”優(yōu)先領域構想[J].機械工程師，2009（12）.

[3]吳永久.機械工程科學前沿和優(yōu)先領域的初步構想[J].山東工業(yè)技術，2013（8）.