福建省機械工程學科發展報告
1 前言
機械工程科學包含機械學和制造工程科學兩大分支。機械學是研究機械結構、機械系統的性能及其設計理論與方法的科學;制造工程科學是研究優質低耗、高效適時、潔凈地制造出適應市場需求的產品的過程科學和系統科學。以機械制造為代表的先進制造技術,對一個國家的技術經濟發展起著至關重要的作用,決定著一個國家特別是發展中國家實現現代化和民族復興的進程。制造業發展水平高低在很大程度上反映一個國家的工業發展水平,決定各國的綜合國力以及在全球經濟中的競爭與合作能力,是現代企業競爭力的最重要決定因素,也是提高產品自主開發能力和技術創新能力、提高產品質量的技術基礎。
2 國內外機械工程學科的發展現狀與趨勢
2.1 機械工程學科的基本任務與發展特征
制造技術先后經歷了手工制造、機械化生產、自動化生產以及現在的柔性自動化、計算機集成化制造、敏捷制造、可重構制造和智能制造等發展階段。近30年來,制造業和制造學科正逐步發展成為跨多種學科的大制造業和大制造學科。機械工程學科的基本任務是:有機融合并綜合應用機械科學、信息科學、材料科學、管理科學和近代數學、物理、化學等現代科學理論與方法,對機械結構、機械系統、制造系統及其制造工程進行深入的研究,建立相應的數學模型和物理模型,進行模擬仿真、研究優化設計、先進制造和最佳控制,以滿足科學技術研究與工程應用領域的需求,推進學科前沿的發展,為機械工程提供新理論、新技術和新方法,同時發展和完善機械工程科學的學科體系。
現代機械工程學科前沿的顯著特征主要體現在:(1)與信息技術、材料科學、生命科學和管理科學相交叉;(2)學科本身在創造性地解決機械工程關鍵科學問題的過程中得到發展。21世紀將是數字化制造的時代,通過對設計與制造過程的數字化理論與技術的研究,實現在高度交互、高度仿真的虛擬現實環境下的新一代虛擬設計、虛擬制造和網絡制造,這將會使制造技術和制造產業發生革命性的變化。高精、高效、高可靠性是制造技術發展的永恒主題。
2.2 機械工程學科的重點發展領域
1999年5月國家自然科學基金委員會召開的“21世紀制造科學”研討會已論證了5個優先領域,即制造系統理論與信息化制造、材料/零件制備制造一體化和加工新技術基礎、機械仿生與仿生制造、微系統及微制造技術和流程制造與綠色制造技術。與以上領域相交叉發展的制造系統和制造信息學、納米機械和納米制造科學、仿生機械和仿生制造學、制造管理科學和可重構制造系統等均是21世紀機械工程科學的重要前沿科學。
中國機械工程學會組織相關領域的知名專家撰寫的《2006~2007機械工程學科發展報告》,重點對建設社會主義和諧社會具有重要作用的機械工程的熱點問題和前沿領域進行了探討。報告分為數字制造、智能制造、精密制造、微納米制造、生物制造和綠色制造6個專題,既有獨立內涵,又相互聯系、交織滲透。從機械工程的整體觀出發來
廓清機械工程的邏輯系統,進一步進行剖析、提煉,歸納出了機械工程學科的4個發展走向,即:從代替體力的機械制造向代替腦力的機械制造發展、從宏觀機械制造向微觀機械制造發展、從無生命制造向有生命制造發展、從非生態化制造向生態化制造發展。這4個走向是基于學術創新和提升工程實踐能力而提出的,預示機械工程將進入嶄新的時期。機械工程各分支學科均需在這4個學科走向中探索。
2.3 我國機械工程學科的發展現狀
20世紀是全球機械工程學科快速發展的世紀,在科學技術與經濟、社會以及自然界的協調發展中,機械工程學科的發展漸入佳境。我國的機械工程科學也得到了很大的發展,已經建立了較完善的學科體系,在學科前沿、技術創新和工程應用諸方面取得了突出成就。
在市場需求的驅動下,在計算機技術(數字技術)、網絡技術等多學科綜合集成的支持下,在人類與自然界的和諧發展中,機械工程學科正向數字化、智能化、精密化、微型化、生命化、生態化方向發展。制造系統的理論與技術和適合中國國情的制造模式正逐漸完善和發展,在機構學、摩擦學、仿生機械和仿生制造等研究領域,我國將進入世界先進行列。然而,與國外機械工程學科的發展現狀相比,中國在高端數控裝備和大型重載裝備的獨立制造能力上明顯不足,中檔及以上數控系統市場被FANUC、西門子等國外品牌壟斷。2004年我國高檔數控機床的進口比例高達90%。據估計,我國的數控與數字裝備技術大約落后世界先進水平10~15年。在智能制造技術與系統方面的絕大多數研究工作中,中國仍處于探討人工智能在制造領域中應用的階段。在理論、方法和單元技術方面與國外先進水平基本保持同步與跟蹤態勢,但在應用上有較大的差距,智能化裝備技術或智能機器大約落后5~10年。我國在制造過程,特別是加工制造過程的模擬研究方面起步較晚,精密成形和精密/超精密加工技術水平整體落后于工業發達國家10~15年,個別技術甚至落后30年。
中國雖然已崛起成為全球第三制造大國,但是國內制造業在高性能復雜產品的制造能力較弱,突出表現在產品制造精度低、生產效率低、資源消耗高、污染排放嚴重、自主創新能力薄弱、區域產業結構趨同、服務增值率低、高水平人才短缺等亟待解決的問題。這是當前“中國制造”與“世界制造”的顯著差距,科技創新已成為中國機械工程學科發展的關鍵制約因素。隨著一些國際標準化組織和許多發達國家紛紛推出再制造與綠色制造技術方面的標準、政策和法律,逐步形成當前國際市場的貿易和技術壁壘。制定相應的標準、政策、法律和規范,重視綠色制造基礎研究、定量化研究和支持工具開發等舉措勢在必行。這不僅有利于提高我國制造企業的核心競爭力和發展空間,而且也將推動我國制造業實現從勞動力價格優勢向創造力和服務增值優勢的歷史性轉變。
3 福建省機械工程學科的發展現狀與關鍵技術
3.1 福建省裝備制造業的發展現狀
21世紀的制造業仍是影響國民經濟發展、提高人民生活水平的主要產業。當今世界各國經濟的競爭主要是制造技術的競爭,正在推行以微電子帶動的第三次產業革命,重點就是發展先進制造技術。
50多年來,特別是改革開放后的20多年,福建省實行“走外向、靠引進、創特色、爭單項、提素質、促聯合、爭效益”的發展戰略,機械制造業從小到大迅速發展,初步形成我國海峽西岸具有區域比較優勢和特色的制造業體系,并在福建省的國民經濟中發揮重要作用,成為福建工業的三大支柱之一。2006年全省機械工業規模以上企業2154家,共完成工業總產值1554億元;全行業完成總產值約2000億元,從業人員約60萬人。福建機械工業年銷售收入位于中國各省市的第14位,出口交貨值列第7位。
福建省的工程機械、電工電器、大中型客車、汽車零部件、環保機械等制造業和飛機維修業、船舶修造業等在全國具有一定優勢或特色。2004年,輪式裝載機產量居全國各省市第一位,全國市場占有率在40%以上;“金龍牌”“金旅牌”大客車產銷量居全國大客車第一位;“ABB”開關柜在全國高檔開關柜市場占有率約50%,中壓開關柜、真空斷路器兩個產品的銷量居全國第一位;中小型電機產量及出口居全國第一位;關節軸承國內市場占有率約70%,居第一位;民用飛機維修與改裝規模與技術水平居全國第一位;輪胎定型硫化機、電除塵器產銷量居全國前二位;龍凈環保公司環保產品產銷量在全國同行中居第一位,呈現了良好發展態勢。,網站源碼下載
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