機械工程設計中的創新與發展

史 勝

（江西省宜春市林業產業發展管理局，宜春 336000）

機械工程設計中的創新與發展

史 勝

（江西省宜春市林業產業發展管理局，宜春 336000）

本文從海外機械設備管理與維護出發，介紹了機械設備管理的現狀和不足，并提出相應措施，以期為我國機械工程設計的創新與發展提供借鑒。

機械工程 設備管理與維護 創新 發展

1 機械創新和發展的重要性與緊迫性

在知識經濟不斷發展的今天，機械設計的創新和發展成為國民經濟可持續發展的基礎。社會的發展進步有賴于科技與經濟的發展，而科技與經濟的發展歸根結底是創造力的發展。對國家、對民族，特別是對處于社會主義初級階段的中國而言，擁有持續的機械創新能力，有利于提高國家核心競爭力。從目前我國機械設計現狀來看，加強機械創新設計，挖掘創造性思維尤為重要。

1.1 機械創新發展是迎合國家“一帶一路”的戰略需求

2013年，中共中央提出建設“新絲綢之路經濟帶”和“21世紀海上絲綢之路”的戰略構想，即“一帶一路”的戰略部署。這項理念和倡議是中國旨在主動發展與“新絲綢之路”沿線國家的經濟合作伙伴關系，積極打造政治互信、經濟融合、文化互補的利益、命運、責任共同體。“一帶一路”戰略部署的提出，為工程機械行業在國際市場的發展提供了良好的發展機遇。如何維護海外經銷網絡，鞏固海外機械市場，加強機械設計創新和發展，搭上“一帶一路”的順風車成為當前的緊迫問題。要完成“一帶一路”的戰略構想，我國必將通過與沿線國家的合作或投資推動其基礎設施建設，從而帶動國內機械制造業的出口和發展。而要想加強相關基礎設施的工程建設，必須要加強機械設計的創新與發展。因此，加強機械創新，是迎合國家“一帶一路”戰略發展的需要。

1.2 機械創新發展是“中國制造2025”的需要

制造業是國民經濟的主體，也是國家發展興盛的基石，打造具有國際競爭力的制造業是提升我國綜合國力，保證國家安全，實現“中國夢”的必由之路。2015年5月18日，國務院正式發布了《中國制造2025》規劃，這是中國版“工業4.0計劃”，也是我國實施制造強國戰略第一個十年行動綱領。隨著新型工業化、信息化、農業現代化、城鄉一體化等戰略的同步推進，我國制造業的發展有了更廣闊的提升空間，但同時，一直以來以勞動力消耗的制造模式和規模擴張型的粗放發展模式給制造業的發展帶來了極大挑戰。調整產業結構、促進經濟轉型升級最主要的方法就是不斷激發制造業的發展活力，提高機械制造的創造力和經濟增長新動力，以促進制造業的轉型升級。經過改革開放這幾十年的發展，我國制造業的規模已一躍成為世界之首，已經構建為門類齊全、完整獨立的制造體系。但與歐美一些發達國家相比，雖然規模龐大，但自主創新能力較弱，關鍵技術和產品零件仍依靠國外進口，信息工業化水平也較低。因此，為了完成國家“制造2025”的戰略規劃，必須加強統籌規劃，突出機械設計的創新驅動，動用全社會的力量，挖掘機械創新人才，完成從“制造大國”向“創造大國”的轉變。

2 海外機械設備管理現狀與不足

筆者在海外工作承接的主要工作是建筑項目工程建設，接觸的機械主要為土建設備（挖掘機、推土機、平地機、裝載機、自卸車）及大型攪拌站（混凝土及瀝青混凝土攪拌站）等。由于工程合同規定，項目的主要成員都是在當地直接招聘的工人，管理較為困難；同時，斯里蘭卡、剛果金、肯尼亞等國家的機械賣場較少，機械設備更換困難，故障維修效率低下，存在很多不足，具體有以下幾方面。

2.1 機械設備管理體制不健全

由于海外工程項目的獨有特點，筆者所屬項目部都是非常設機構，施工企業大多只片面追求經濟效益，因此，對機械設備管理與維護的重視程度明顯不夠，導致缺乏健全的管理班子和管理體系，設備管理人員嚴重不足。此外，管理人員的職責和義務不明確，大多數人員的管理積極性不高，嚴重阻礙了機械設備管理進程。設備管理制度是提高管理水平與設備質量的重要手段，但實際上，管理人員對設備的選型、采購、使用、維護、保養、回收等各個方面都沒有建立一個完善的、可操作性強的管理制度，且缺乏完善的考核制度，設備管理人員的不作為現象較為嚴重。

2.2 設備種類型號繁雜，采購具有盲目性

由于建筑項目的不確定性和機電設備的混亂標準，很多機電項目進行后才發現設備與施工要求不匹配，或是在實際施工中設備發生故障導致項目不能如期進行，嚴重影響施工進度，增加了項目成本。同時，海外的項目管理人員面對市場上龐大的設備庫無從下手，沒有經過詳細調查就盲目購買自認為合適的設備或型號，最后導致設備無法滿足項目的施工要求，從而造成巨大損失。

2.3 機械設備配件儲備不足，供應周期長

由于筆者涉足的海外國家大多是經濟欠發達地區，機械工程技術較低，工程項目中使用的機械設備大多由國內設計生產的品牌。出于對成本的考慮，工程伊始對設備零部件的儲備嚴重不足，一旦機器發生故障，零件損壞，缺少合適的零部件與之匹配。而從國內運送零部件既受當地政策約束，又要受距離、成本的限制。如筆者工作過的剛果金，與我國時差相差7個多小時，距離較遠，海運運輸時間長，項目只能被迫延遲，造成巨大經濟損失，若采用空運，成本過高，得不償失。

2.4 當地施工人員專業水平低，管理難度較大

浙江工業大學的禹鑫燚、蘇州大學的王振華等人先后提出了一種利用氣缸進行軸向柔順控制的主動恒力法蘭，如圖8所示[9-12]；美國德克薩斯州立大學的Erlbacher等提出了一種氣動式力控末端執行器，以重力信號和壓力信號作為反饋信號，結合所測姿態和接觸力信息，利用氣缸實現軸向的精確恒力控制；美國德州PushCorp、奧地利FerRobotics、ATI和RAD等公司對氣動式主動恒力控制末端操作器進行了商品化，形成了系列產品，但該類操作器僅具有徑向或軸向的單自由度柔順控制功能，如圖9至圖11所示[13-15]。

由于工程合同的規定，項目主要成員都是直接招聘的當地工人，不僅語言不通，交流困難，對管理也造成極大困擾。同時，大多數施工人員專業水平較低，操作能力不足，且人員流動性較大。此外，還存在多數員工操作不合理，不注意保養設備的現象，在設備的維護管理工作上敷衍了是，缺乏職業道德。

3 加強機械設備管理與維護的措施

3.1 健全機械設備管理制度，明確管理人員責任

健全設備管理制度是提高管理水平與設備質量的重要手段，首先，完善對設備的選型、采購、使用、維護、保養、回收等各個方面的流程。建立可操作性強的管理制度，完善嚴格執行完成設備運行狀況、維修保養、使用年限等方面的制度。定時檢查設備，及時解決設備出現的相關問題。有條件的工程項目部還可以根據工程實際情況，預先制定設備的維護保養計劃書，嚴格按照維護要求對設備進行日常保養。此外，還需明確設備管理人員的權利和責任，完善相關考核制度，杜絕設備管理人員不作為的現象，將機械設備管理與維護工作落到實處。

3.2 加強當地員工的技能培訓，完善考核制度

工程項目管理部應定期或不定期地組織當地員工進行在崗技能培訓與考核，果斷淘汰培訓后考核不合格的員工，完善競爭上崗機制，確保工作人員按照設備操作守則進行操作。培訓時，可以采取必要的實物示范，加深員工的印象，在提高員工專業素質的同時培養其職業素養。也可以通過舉辦文體娛樂活動，增強管理者與當地員工的感情，營造良好的集體氛圍，調動員工工作的積極性。

3.3 合理選用機械設備，完善配件儲備替換管理

首先，設備采購人員應充分考慮項目工程的各項實施條件，選擇合適的機械設備和型號，避免在實際運作時發現設備與施工要求不匹配，導致影響施工進度，增加項目成本。其次，在設備選擇上，應盡量選擇在當地即可配置更換零部件的設備，避免因零部件損壞缺乏合適配件而產生的延誤工程的現象，此外，還要增加部分零部件的儲備量。最后，嚴格落實機械設備的更新換代工作，果斷報廢超過使用年限或污染指標的機械設備，避免工程事故的發生，還要加強對儲備設備或零部件的保養和維護。

完善的方法體系是建筑工程質量和進度的有力保障，是建筑、機電企業科學合理的施工技術的統一標準。因此，必須加強員工對原則性規范標準的學習，提高施工人員的執行力，對違反規范的人員，工程負責人要按照規定予以查處。對作業過程中高負荷、高污染、高沖擊的機械設備要及時進行技術保養，防止機械故障擴大而影響工程效率和社會效益。同時，重視微小故障，盡可能地降低事故發生率。

4 機械設備設計與管理的創新方向

4.1 標準化

機械設備的標準化生產是現代化生產的必要條件，也是調整產業結構、擴大市場需要的重要條件。機械標準化的過程就是通過規范機械生產中的行為來獲得最佳社會效益的過程，也是行業加強設備管理的重要方法和手段。機械設備、生產的標準化不僅有利于生產過程的安全化控制，也有利于機械設備零件的更換，從而提高工程項目運行效率。

4.2 智能化

機器設備的智能化是大勢所趨，也是機械工程設計創新的一個重要發展方向。運用計算機、微電子等智能設備賦予機器自動化、控制化的能力，有助于加強機械設備的管理維護。機械設備可以通過自查與自修來完成管理維護工作，大大提高了設備管理效率，減輕了管理人員負擔。

4.3 模塊化

機械設備的模塊化對零部件的替代更換有重要意義，主要是因為這種生產方式不僅擴大了機械設備的生產規模，其生產出來的機械設備或裝置都是標準化、系列化的產品，從而使在海外機械設備零部件的替代與更換變得更為簡單，不需要再專門從國內運輸裝配，提高了工程項目的完成效率，降低了項目成本。

4.4 人性化

操作人員操作機械設備時，容易出現損傷，這主要是由于員工不適應機器設備的操作。因此，未來機械設備設計創新的一個重要方向就是注重人機交互的關系，只有讓人習慣操作機械設備，才能在最大程度上減少不規范行為的發生。

5 結語

在知識經濟引領時代發展的今天，機械設計的創新和發展是國家國民經濟可持續發展的基礎，擁有持續的機械創新能力就意味著國家核心競爭力的提高，而機械工程的施工在極大程度上依賴于機電設備的正常運行和與項目要求的符合程度。首先，對設備型號要求較高。由于建筑項目的不確定性和機電設備的混亂標準，很多機電項目進行后，才發現設備與施工要求不匹配，或在實際施工中設備發生故障導致項目不能如期進行，嚴重影響施工進度，增加成本。因此，加強機械設備的管理與維護十分重要。在對海外機械設備系管理工作的總結中，筆者得出只有健全機械設備管理制度，加強當地員工的技能培訓，完善配件儲備替換管理及合理維護管理機械設備，才能在最大程度上滿足海外工程項目的管理需要。

[1]馬超，徐柳，張曉麗，等.機械工程實踐課程的創新與發展[J].考試周刊，2015，（4）：170-170，171.

[2]毛華軍.淺談機械設計的發展與創新[J].城市建設理論研究：電子版，2013，(20).

[3]《機器人技術與應用》記者.廣泛研討，深入交流，推動技術創新與發展 記2012年中國機器人技術與應用高峰論壇暨卓越工程師培養研討會[J].機器人技術與應用，2012，（5）：1-4.

Innovation and Development in Mechanical Engineering Design

SHI Sheng
(Forestry industry development and Management Bureau of Yi chun City, Jiangxi Province, Yichun 336000)

The author has long been engaged in the management of mechanical equipment in the construction engineering, so this paper introduces the present si tuation and problems of the m achinery and equipment management, and puts forward the corresponding measures, in order to provide reference for the innovation and development of China's mechanical engineering design.

mechanical engineering, equipment management and maintenance, innovation, development