机械工程科学前沿和优先领域的初步构想

贺正邦

摘 要：文章主要把现代机械工程学科所涉及到的信息、管理、计算机、自动化等学科融合在一起，结合现代机械工程的另一大特征创造性解决现代机械工程中关键学科的问题。文章详细解读现代机械工程学科的发展和前沿问题，进而展望机械工程科学在有限领域的构想，发现问题并解决问题。

关键词：机械工程科学；进展；初步构想；展望

伴随纳米技术、智能技术、微细工程以及重大机械工程技术的快速发展，机械工程学科的体系和内容也将获得快速扩大、完善以及充实。并且伴随我国工业和市场经济的完善，工业应用开发与应用基础研究之间、工程与科学技术之间互相依存、相互促进的关系越来越明显。随着21世纪的到来，机械工程科学未来的发展方向势必是数字化、集成化、综合化、微型化、清洁化，其表现出来的特点可归结为以下五点：智能、柔性、交叉、精密、高效。

1 机械工程科学的进展

1.1 机械工程科学在学术研究方面的进展

建国之后，国内的机械工程科学通过短短半个世纪的发展取得的成是飞跃式的。从学术研究方面来看，大体理论成就包括以下几个方面：电接触可靠性、圆弧齿轮强度分析、空间并联机构、计量型原子力显微镜、弹性流体润滑、机床震颤非线性和超塑挤压变形规律等已经跻身世界先进水平[1]。

1.2 机械工程科学在技术创新方面的进展

近些年，依靠电子信息科学、管理科学和生命科学与机械工程科学的结合，让原来的机械工程科学有了长足的进展。以下几项技术创新都已经获得国际上的认可，有些则得到了相关的发明奖项，比如说：高温材料力学性能测试装置、超精密加工表面微观形貌在位检测仪、SiC陶瓷刀具、等角速度万向联轴器、高温密栅云纹法、稀土化合物摩擦学特性、型MIG焊接电弧控制法、微机化现场动平衡仪和磁盘精密沙袋研抛机理等[2]。

另外，多方面的新学科研究方向也已经形成，比如说：智能机械系统和智能结构、快速成形制造、仿生制造、制造模式和制造系统、仿生机械和微型机电系统等方面。

1.3 机械工程科学在工程医用方面的进展

部分技术的发明创造使我国不少科学家获得诺贝尔奖，由于这些研究已经转化为生产力，也给我国的制造业创造了数量众多的科学财富和社会财富，直接提升人民的生活水平。具体研究如下：锻压设备数控技术、飞机安全可靠性研究、光纤干涉绝对测量、机器人离线编程系统。

面对以上机械工程科学取得的惊人成就，可以说我国在建国后的机械工程科学方面取得了喜人的成就。

2 现代工程科学前沿的初步探讨

2.1 机械工程科学的特征

有别于一般的基础科学前沿，工程科学前沿有着以下几个方面的重要特征：首先，有明确的应用保障，不可能出现做完研究之后拿出的成品却只是用来观赏的现象。其次，涵盖实际工程中遇到的关键技术问题。最后一方面，技术成果有市场竞争力，由于研究方向以及研究目的的存在，必然使科技进步，或许包括节能，或许提高功效，总之技术在进步[3]。自从我国加入世贸组织之后，国内的机械装备、汽车和仪表仪器等制造企业面临严峻的挑战，这就需要国内的企业积极参与研发，产品的质量、创新、交货期、成本、售后包括适应工作环境的能力都必须引起足够重视。

2.2 机械工程科学的重要前沿

目前的科学界百花齐放，主流学科包括生命科学、管理科学、纳米科学、材料科学、信息科学以及制造科学，这些学科的交叉发展形成的制造信息学、仿生制造和仿生机械学、纳米制造和纳米机械学、可重构制造系统和制造管理科学等都是当今机械工程科学的前沿。但是，不能被混乱的交叉迷惑双眼，要学会甄别什么可以做、什么不可以做。也就是说在可交叉领域多放精力，不可交叉领域尽可能少放甚至不放精力。这样才能合理利用有限的生命，合理利用有限的资源。

2.3 机械科学某些领域的前沿动态

从最近几年来看，申报的基金项目大部分并没有达到理想的目标。比如说：并联轴机床研究，国内外都有不少，但是多数人做的是无用功，属于重复研究；动力学、机构学和传动领域的情况更加糟糕，从未见到突破性的成果，研究资金都如石沉大海；另外一个项目“虚拟制造”，仅仅完成初阶段工作；设计和制造过程中的三维数值模拟已经有了不少的成果，但是在物理模拟方面却从来没有得到应有的重视。现阶段，国内的研究与国际上的研究有差距拉大的趋势，所以某些领域应引起研究人员的足够重视，投入更多的精力、财力、物力，从而缩短与世界的差距。在国家规定的为数众多的重点项目里，多数都是通过国家遴选的优先领域，基本上代表了国家的资助方向，其中共同具备以下五大特点：先导性、前瞻性、交叉性、应用性和基础性。此外，机械工程科学还先后针对测试、超声机电、零件精密轧制等多个领域召开了研讨会。

3 机械工程科学优先领域的初步构想

首先应选择对我国技术、经济的发展能够产生重要影响的方向，而且目前我国已经有了科研成果的优势，通过努力有望触及世界先进行列。之后就是我国尚不能稳定大量生产的亚微米制造技术，还有处于极小规模试探阶段的纳米技术。所以综上所述，应优先资助的领域应包括：①机械系统、产品性能及设计理念和方法；②制造单元与制造系统。只有优先资助才能引起足够的重视，重视上来了，才能快速的产生理论上的创新以及可以应用的技术成果。

4 结束语

面对即将到来的机械工程科学的快速发展，微型机电系统、仪器设备、智能自动化、高效柔性制造技术日益成熟，也将越来越受到重视，也必将被市场所认同。这其中的重构制造系统更加适合我国已有的制造模式，不论是理论还是技术；另一方面，在摩擦学、仿生制造、机构学和仿生机械等各个领域里，我国也必将跻身世界先进行列；在制造科学技术的支持下，制造业将全面实现现代化。综上所述，机械工程科学的发展必将能够极大的改变人类的生活水平以及生产方式。

参考文献

[1]雷源忠.我国机械工程研究进展与展望[J].机械工程学报，2009（05）.

[2]雷源忠，黎明.机械工程学科“十五”优先领域构想[J].机械工程師，2009（12）.

[3]吴永久.机械工程科学前沿和优先领域的初步构想[J].山东工业技术，2013（8）.