机械工程学科的现状与发展趋势

HuazhongUniv.ofSci.&Tech.1第一讲机械制造学科的地位、现状与发展趋势《学科（专业）概论》HuazhongUniv.ofSci.&Tech.2党十七大报告“发展现代产业体系，大力推进信息化与工业化融合，促进工业由大变强，振兴装备制造业，淘汰落后生产能力。”十二五规划建议：四、发展现代产业体系，提高产业核心竞争力（12）改造提升制造业（发展先进装备制造业，促进制造业由大变强），（13）培育发展战略创新型产业（高端装备制造业），（14），（15），（16），（17）HuazhongUniv.ofSci.&Tech.3目录一、制造的战略地位二、制造的发展简史三、制造的发展现状四、制造的发展趋势（上）五、制造的发展趋势（下）六、制造的发展战略HuazhongUniv.ofSci.&Tech.4满庭芳·赞“华中数控”2009.10.5武汉10月3日上午，李军旗来访，谈及他所在的深圳富士康公司所生产的SuperTG-I五轴数控刀具磨床采用了“华中数控高档五轴联动数控系统”。此类五轴数控系统为巴黎统筹条款对我国禁运战略核心技术，凡涉及我国，均拒售。有关情况我早已知。我校数控系统研制，始于1958年，迨至80年代后期，才在黄树槐、经周济至今陈吉红一大批人员不懈努力下，成了“气候”，“华中数控”为国内外公认。喜而赋此。磨石成刀，冶金为锄，全凭工具扬眉。发明机器，孰与比高低。电脑神通广大，内存好，逻辑思维；巧软件，中枢操纵，人世上天梯。堪卑！编造了反华条款，禁运巴黎；妄扼杀，神州展翅飞蹄。数控机床系统，严封锁，已化凄凄。垂青史，华中名品，天下究谁归？！HuazhongUniv.ofSci.&Tech.5一、制造的战略地位HuazhongUniv.ofSci.&Tech.6战略地位（1）制造是人类文明的物质支柱之一直立和劳动创造了人类，而劳动是从制造工具开始的。——恩格斯《自然辩证法》人类社会发展所依赖的物质文明支柱除了材料、能源、信息外，还应包括“制造”。没有制造，就没有人类。没有制造的发展，就没有人类社会的发展。制造是“永远不落的太阳”。战略性新兴产业：新一代信息技术、节能环保、新能源、生物医药、高端装备制造、新材料、新能源汽车等产业。HuazhongUniv.ofSci.&Tech.7贺新郎读史1964年春人猿相揖别。只几个石头磨过，小儿时节。铜铁炉中翻火焰，为问何时猜得，不过（是）几千寒热。人世难逢开口笑，上彊场，彼此弯弓月，流遍了，郊原血。（上阕）HuazhongUniv.ofSci.&Tech.8物质财富是人类社会生存和发展的基础，制造是人类创造物质财富最基本、最重要的手段直接创造国民生产总值的1/3制造业对国民经济的贡献占整个工业生产的4/5为国家财政提供1/3以上的收入对出口总额的贡献率90%战略地位（2）HuazhongUniv.ofSci.&Tech.9制造业是全面建设小康社会第一位的支柱产业2001年制造业占中国社会经济活动门类的比例大类的33%中类的46%小类的64%全部就业人数的11.1%工业就业人数的90.5%2001年制造业就业人数所占的比例工业税收的78.93%总税收的28.74%2001年全国制造业的税收05101520平均GDP增长工业增长制造业增长平均GDP增长率工业增加值年均增长率制造业增加值年均增长率7.8%11.9%17.6%1953至1998年战略地位（3）HuazhongUniv.ofSci.&Tech.10装备制造业是国民经济发展的基础，担负着为国民经济各行业提供装备的重要任务大工业必须掌握这一特有的生产资料，即机器的本身，必须用机器生产机器，这样，大工业才能建立起与自己相应的技术基础，才得以自立。——马克思《资本论》战略地位（4）“振兴装备制造业”——中国共产党第十六、十七次全国代表大会报告高端装备制造的高端：技术链高端，价值链高端，产业链核心。HuazhongUniv.ofSci.&Tech.11宇航生物工程微电子光电子信息技术核技术空间技术制造业是国家高技术产业的基础和载体制造业战略地位（5）HuazhongUniv.ofSci.&Tech.12制造业是国家安全的重要保障现代武器装备是先进制造技术的载体；尖端制造技术和装备一直是西方国家技术封锁和限制的重点；保证就业率稳定，缓解就业压力，保障社会稳定。例：①东芝事件(1982.12～1983.6)②《考克斯报告》(90年代)③《控制高技术机床出口》(2000)战略地位（6）HuazhongUniv.ofSci.&Tech.13综上所述——制造业是国家的战略性产业高度发达的制造业，是实现工业化的必备条件高度发达的制造业，是衡量国家国际竞争力的重要标志高度发达的制造业，是决定国家在经济全球化进程中国际分工地位的关键因素战略地位（7）美国：“再工业化”战略HuazhongUniv.ofSci.&Tech.14二、制造的发展简史HuazhongUniv.ofSci.&Tech.15发展简史（1）人体（手、足）人脑加工对象人的感官干扰产品需求原始制造工艺系统材料能量信息HuazhongUniv.ofSci.&Tech.16发展简史（2）材料的发展、金属工具的出现公元前3000年：美索不达米亚、埃及，青铜器公元前2800年：中国甘肃马家窑文化，锡青铜公元前1400年：中国河北叶城、北京平谷，热锻铁器小亚细亚赫第王国，铁器公元前1000年：中国，铁犁公元前476年：中国河北易县，淬火钢公元前113年：中国河北满城，渗碳钢………公元1898年：美国，泰勒、怀特，高速钢公元1932年：德国，施勒特尔，硬质合金公元1938年：德国，德古萨公司，陶瓷刀具………HuazhongUniv.ofSci.&Tech.17发展简史（2）机构机器人脑加工对象人的感官干扰产品需求材料的发展、金属工具的出现（续）体力材料能量信息HuazhongUniv.ofSci.&Tech.18发展简史（3）动力机械的发展公元前100年：罗马，水车；中国，水轮机雏形公元1世纪：亚力山大，希罗，反动式汽轮机雏形公元25-221年：中国，杜诗，冶铸鼓风用水排公元265-420年：中国，杜预，水轮驱动的水转连磨公元700年：波斯，风车1127年：中国，水转纺车1131年：中国，燃汽机雏形1629年：意大利，冲动式汽轮机雏形1698年：意大利，萨弗里，首次将蒸汽用于工业动力1705年：英国，纽科门，活塞式蒸汽机1769年：英国，瓦特，实用蒸汽机专利1838年：俄国，雅可比，直流电动机1897年：美国，西屋公司，两相交流感应电动机HuazhongUniv.ofSci.&Tech.19发展简史（3）动力机械、加工设备的发展（续）加工设备人脑加工对象检测装置干扰产品需求干扰材料能量信息HuazhongUniv.ofSci.&Tech.20发展简史（4）加工设备的发展公元前2000年：埃及，树木车床公元1395年：法国，杆棒车床公元前400年：我国，公输班，磨…,…,…,…,1774年：英国，威尔金森，炮筒镗床1790年：英国，边沁，刨床、铣床、钻床1797年：英国，莫效，螺纹车床1807年：英国，步律内尔，圆锯机1817年：美国，惠特尼，卧式镗床1820年：英国，怀特，（圆柱、圆锥）齿轮加工机床1835年：英国，惠特沃斯，滚齿机1842年：英国，内史密斯，蒸汽锤1845年：英国，菲奇，六角车床HuazhongUniv.ofSci.&Tech.21发展简史（4）信息检测与控制技术的发展加工设备控制器加工对象检测装置干扰产品指令干扰材料能量信息（如1873年，美国斯潘塞，单轴多轴自动机床）HuazhongUniv.ofSci.&Tech.22发展简史（5）信息检测与控制技术发展（计算机的应用）加工设备计算机加工对象检测装置干扰产品指令干扰材料能量信息（如1952年，美国，帕森斯，数控机床）HuazhongUniv.ofSci.&Tech.23发展简史（6）信息检测与控制技术发展（设备状态与制造过程的监测）加工设备计算机加工对象监测系统干扰产品指令干扰材料能量信息（如1976年，日本，柔性制造单元,1974年，美国，哈林顿，CIMS)HuazhongUniv.ofSci.&Tech.24发展历史（7）信息（特别是计算机、网络）技术的发展一台设备一条生产线一个车间一个工厂一个企业跨企业、跨地区CIMS(ComputerintergratedManufacturingS.)CIMS(ContemporaryIntegratedManuf.S.)HuazhongUniv.ofSci.&Tech.25制造内涵本质未变；内涵更丰富、深刻、系统。前端：构思、决策、规划、设计等等；前端—先天，前提。先天失误，一切皆空；中端：加工、装配、包装等等；中端—后天，关键。后天失误，先天作废；后端：营销、服务、咨询、维修、使用等等；后端—目的，根本。根本失误，前功尽弃。HuazhongUniv.ofSci.&Tech.26制造内涵检验、测量、检查、考核，无处不在——保证；管理，“三分技术，七分管理”，神经中枢——灵魂。HuazhongUniv.ofSci.&Tech.27三、制造的发展现状HuazhongUniv.ofSci.&Tech.28制造科学已成为多学科交叉的学科制造技艺→制造技术→制造科学；制造活动的社会性、制造系统的开放性→制造科学综合性；制造科学是技术科学。技术科学的基本特征：1、中介性与独立性；2、基础性与应用性；3、纵深性与广谱性；4、科学性与人文性。发展现状（1）HuazhongUniv.ofSci.&Tech.29发展现状（2）先进制造技术是工业发达国家的国家级关键技术和优先发展领域国别/地区科技计划美国先进制造技术计划关键技术(制造)计划敏捷制造使能技术计划日本智能制造技术国际合作计划欧共体尤里卡计划信息技术研究发展战略计划韩国高级先进技术国家计划HuazhongUniv.ofSci.&Tech.30许多高技术我国尚未掌握，许多重大装备我国不能自主制造，缺乏自主创新能力是制造大国，不是制造强国，更不是创造强国关键装备大多依赖进口–光电子制造设备的100%–IC制造装备的85%–石油制造装备的80%–高档数控机床的70%发展现状（3）原创性的技术和成果缺乏，企业的核心竞争力不足，制造科学基础研究相对薄弱HuazhongUniv.ofSci.&Tech.31发展现状（4）制造数据制造实践科学实验科学计算理论研究各种资源制造信息制造知识制造基础知识制造科学HuazhongUniv.ofSci.&Tech.32国家中长期科学和技术发展规划纲要一、序言二、指导方针、发展目标和总体部署三、重点领域及其优先主题四、重大专项五、前沿技术六、基础研究七、科技体制改革与国家创新体系建设八、若干重要政策和措施九、科技投入与科技基础条件平台十、人才队伍建设HuazhongUniv.ofSci.&Tech.33(共12个领域，62项以上主题)5.制造业(共8项主题)(26)基础件和通用部件(27)数字化和智能化设计制造(28)流程工业的绿色化、自动化及装备(29)可循环钢铁流程工艺与装备(30)大型海洋工程技术与装备(31)基础原材料(32)新一代信息功能材料及器件(33)军工配套关键材料及工程化三、重点领域及其优先主题HuazhongUniv.ofSci.&Tech.34五、前沿技术（共8项技术，22小项以上）4.先进制造技术（共3小项）(12)极端制造技术(13)智能服务机器人(14)重大产品和重大设施寿命预测技术HuazhongUniv.ofSci.&Tech.35六、基础研究（共4大项，24小项）3.面向国家重大战略需求的基础研究（共10小项）(8)极端环境条件下制造的科学基础HuazhongUniv.ofSci.&