機械工程科學前沿和優先領域的初步構想

賀正邦

摘 要：文章主要把現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，結合現代機械工程的另一大特征創造性解決現代機械工程中關鍵學科的問題。文章詳細解讀現代機械工程學科的發展和前沿問題，進而展望機械工程科學在有限領域的構想，發現問題并解決問題。

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。并且伴隨我國工業和市場經濟的完善，工業應用開發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展方向勢必是數字化、集成化、綜合化、微型化、清潔化，其表現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。以下幾項技術創新都已經獲得國際上的認可，有些則得到了相關的發明獎項，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：智能機械系統和智能結構、快速成形制造、仿生制造、制造模式和制造系統、仿生機械和微型機電系統等方面。

1.3 機械工程科學在工程醫用方面的進展

部分技術的發明創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，也給我國的制造業創造了數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。

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，不可能出現做完研究之后拿出的成品卻只是用來觀賞的現象。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面臨嚴峻的挑戰，這就需要國內的企業積極參與研發，產品的質量、創新、交貨期、成本、售后包括適應工作環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

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：并聯軸機床研究，國內外都有不少，但是多數人做的是無用功，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。在國家規定的為數眾多的重點項目里，多數都是通過國家遴選的優先領域，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 機械工程科學優先領域的初步構想

首先應選擇對我國技術、經濟的發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定大量生產的亞微米制造技術，還有處于極小規模試探階段的納米技術。所以綜上所述，應優先資助的領域應包括：①機械系統、產品性能及設計理念和方法；②制造單元與制造系統。只有優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展，微型機電系統、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，制造業將全面實現現代化。綜上所述，機械工程科學的發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先領域的初步構想[J].山東工業技術，2013（8）.