機械工程科學(xué)前沿和優(yōu)先領(lǐng)域的初步構(gòu)想

吳永久

（西鋼集團 燈塔礦業(yè)有限公司，遼寧 燈塔111300）

隨著納米技術(shù)、微細(xì)工程（如微型機械）、智能技術(shù)及重大機械工程技術(shù)的發(fā)展, 機械工程科學(xué)體系和內(nèi)容將得到進(jìn)一步擴大、充實和完善。隨著我國工業(yè)的發(fā)展和市場經(jīng)濟的完善,應(yīng)用基礎(chǔ)研究與工業(yè)應(yīng)用開發(fā)之間、科學(xué)技術(shù)與工程之間相互依存、互相促進(jìn)的關(guān)系將日趨明顯。我們正邁向新世紀(jì)的大門。未來機械工程科學(xué)發(fā)展的總趨勢將是交叉、綜合化；柔性、集成化；智能、數(shù)字化；精密、微型化；高效、清潔化。

1 機械工程科學(xué)的進(jìn)展

1.1 機械工程科學(xué)在學(xué)術(shù)研究方面的進(jìn)展

半個多世紀(jì)以來，我國的機械工程科學(xué)已經(jīng)取得了飛躍式的發(fā)展。在學(xué)術(shù)研究方面，機床顫振非線性理論、電接觸可靠性理論、超塑擠壓變形規(guī)律、7R 空間機構(gòu)位移分析、圓弧齒輪強度分析理論不但獲得了國家的自然科學(xué)獎，而且已經(jīng)躋身于國際先進(jìn)行列。與此同時，空間并聯(lián)機構(gòu)理論、農(nóng)機仿生減阻脫附機理、彈性流體潤滑理論、計量型原子力顯微鏡等方面的研究也具有國際先進(jìn)水平。

1.2 機械工程科學(xué)在技術(shù)創(chuàng)新方面的進(jìn)展

由于學(xué)科交叉，特別是信息科學(xué)、生命科學(xué)和管理科學(xué)與機械工程科學(xué)的交叉結(jié)合，使原有的機械工程科學(xué)體系得到很大擴展，型MIG 焊接電弧控制法、稀土化合物摩擦學(xué)特性、微機化現(xiàn)場動平衡儀、磁盤精密沙袋研拋機理、等角速萬向聯(lián)軸器、SiC 陶瓷刀具、超精密加工表面微觀形貌在位檢測儀、高溫密柵云紋法、高溫下材料力學(xué)性能測量裝置、這些技術(shù)創(chuàng)新都已經(jīng)在國際上得到了發(fā)明的獎項。

此外，智能結(jié)構(gòu)和智能機械系統(tǒng)、快速成形制造、制造系統(tǒng)和制造模式、微型機電系統(tǒng)、仿生機械和仿生制造等方面已形成了新的學(xué)科研究方向。

1.3 機械工程科學(xué)在工程醫(yī)用方面的進(jìn)展

飛機安全可靠性研究、阿依24 發(fā)動機振動故障研究、大型汽輪機組軸承系統(tǒng)的摩擦學(xué)設(shè)計、 精輥精鍛復(fù)合工藝、精加工刀具后角的研究、光纖干涉絕對測量、鍛壓設(shè)備數(shù)控技術(shù)、機器人離線編程系統(tǒng)HOLPS 及其應(yīng)用，這些都是獲得國家科技進(jìn)步獎的系列，這些已經(jīng)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，為國家和企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，這些技術(shù)發(fā)明使我國的科學(xué)家在諾貝爾獎方面不再是空缺，更是為我國的創(chuàng)造業(yè)創(chuàng)造了更多更厚的社會財富和科學(xué)財富，人民的生活也得到了質(zhì)的提高與飛躍。

2 現(xiàn)代工程科學(xué)前言的初步探討

2.1 機械工程科學(xué)的特征

工程科學(xué)前沿區(qū)別于一般基礎(chǔ)科學(xué)前沿的重要特征是它涵蓋了工程實際中出現(xiàn)的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，工程科學(xué)的又一特征是具有明確的應(yīng)用前景，其技術(shù)成果應(yīng)具有潛在的市場競爭力。特別是我國加入WTO 以后,我國汽車、機械裝備和儀器儀表等制造業(yè)將面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此產(chǎn)品的創(chuàng)新性、質(zhì)量、成本、交貨期、售后服務(wù)以及環(huán)境適應(yīng)性等問題更應(yīng)引起足夠的重視。再比如，高速鐵路輪軌的波浪形磨損是國內(nèi)外均未解決的工程技術(shù)難題，對此問題的解決不但會產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益，而且其理論方法一定可以豐富學(xué)科的內(nèi)涵，推動學(xué)科的發(fā)展。

2.2 機械工程科學(xué)的重要前沿

21 世紀(jì)的主流科學(xué)是信息科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、納米科學(xué)、管理科學(xué)和制造科學(xué)，他們將會改變世界、改變高新技術(shù)的發(fā)展，而與以上領(lǐng)域交叉發(fā)展的制造系統(tǒng)和制造信息學(xué)、納米機械和納米制造科學(xué)、仿生機械和仿生制造學(xué)、制造管理科學(xué)和可重構(gòu)制造系統(tǒng)等是21 世紀(jì)機械工程科學(xué)的重要前沿?？茖W(xué)前沿的研究要求本著“有所為、有所不為”的方針,有優(yōu)勢和特色的前沿領(lǐng)域為之；不具備條件的領(lǐng)域暫不為之。機械仿生、納米摩擦學(xué)、并聯(lián)機構(gòu)、虛擬儀器等領(lǐng)域我們已有一定優(yōu)勢和特色,如堅持下去,可能會有大的突破。

2.3 機械科學(xué)某些領(lǐng)域的前沿動態(tài)

幾年來申報的基金項目來看,機構(gòu)學(xué)、動力學(xué)和傳動領(lǐng)域幾乎未見帶突破性的理論和創(chuàng)新成果； 并聯(lián)軸機床國內(nèi)外研究不少，但多數(shù)為重復(fù)性研究，而其剛度、精度等關(guān)鍵技術(shù)已成為國際性難題；虛擬制造剛剛開始,現(xiàn)在國內(nèi)做的所謂“虛擬制造”實際上多半是“仿真模擬”，而“仿真模擬”僅是虛擬制造的初級階段工作；設(shè)計和制造過程的三維數(shù)值模擬已有不少成果，但物理模擬卻未得到應(yīng)有的重視和發(fā)展。這些領(lǐng)域的研究動態(tài)都受到了不同程度的阻礙，有的領(lǐng)域甚至與國際科學(xué)相比有拉大的趨勢，所以在這些領(lǐng)域中，研究人員更要投入更大的精力、物力、財力，以此縮短逐漸拉大的趨勢。

3 機械工程科學(xué)優(yōu)先領(lǐng)域的初步構(gòu)想

3.1 機械工程科學(xué)優(yōu)先資助領(lǐng)域的設(shè)想

優(yōu)先資助領(lǐng)域的遴選出學(xué)科的前沿，期也是未來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向，對我國經(jīng)濟、技術(shù)的發(fā)展有重要影響，并且我國已有一定科學(xué)研究成果積累和優(yōu)勢，經(jīng)努力可望達(dá)到國際先進(jìn)水平的領(lǐng)域。我國尚不能穩(wěn)定地在批量生產(chǎn)中實現(xiàn)亞微米制造，而納米技術(shù)尚處于極小規(guī)模的試探階段。此外，在超高速切削、磨削以及難加工材料（如工程陶瓷）的加工技術(shù)和理論方面，國外正在大力研究并有長足的發(fā)展。所以這些領(lǐng)域包括：（1）跨世紀(jì)制造系統(tǒng)與制造單元；（2）機械系統(tǒng)、產(chǎn)品性能及其設(shè)計理論與方法。只有對這些設(shè)想的優(yōu)先資助領(lǐng)域足夠的重視，才能真正意義上取得學(xué)術(shù)上的創(chuàng)新和應(yīng)用技術(shù)的成果。

3.2 “十五”優(yōu)先領(lǐng)域的初步構(gòu)想

在國家規(guī)定的20 個重點項目中，要這些項目中多數(shù)是通過優(yōu)先領(lǐng)域的遴選,公布指南、自由申請、專家評議、平等競爭立項的，基本上代表了機械工程科學(xué)的資助方向，具有前瞻性、交叉性、先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性、應(yīng)用性五大特點。“十五”優(yōu)先領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)選擇有優(yōu)勢和特色的學(xué)科前沿； 選擇國民經(jīng)濟和機械工程中的重要關(guān)鍵科學(xué)問題；對“九五”已經(jīng)立過重點項目并可能取得新突破的少數(shù)前沿領(lǐng)域, 應(yīng)當(dāng)選擇新的內(nèi)容和關(guān)鍵科學(xué)問題繼續(xù)支持；現(xiàn)代的項目研究已經(jīng)看出發(fā)展苗頭或者已經(jīng)聚集了力量和基礎(chǔ)的前沿新領(lǐng)域，也可作為優(yōu)先領(lǐng)域立項。此外，機械學(xué)科今年還先后在測試、計量科學(xué)及儀器、超聲電機、仿生機械和制造、零件精確軋制、并聯(lián)軸機床、摩擦學(xué)領(lǐng)域召開了研討會。這些研討會提出的重要課題和研究方向?qū)閷W(xué)科“十五”優(yōu)先領(lǐng)域的遴選工作起到重要的作用。

4 結(jié)語

在未來的機械工程科學(xué)的發(fā)展中，儀器設(shè)備、微型機電系統(tǒng)、高效柔性、智能自動化制造技術(shù)將日趨成熟越來越受到重視，并逐漸被市場所接受。重構(gòu)制造系統(tǒng)的理論與技術(shù)和適合我國的制造模式得到了完善和發(fā)展；在機構(gòu)學(xué)、摩擦學(xué)、 仿生機械和仿生制造等領(lǐng)域我國將進(jìn)入世界先進(jìn)行列；制造業(yè)在制造科學(xué)技術(shù)的武裝下將全面現(xiàn)代化，所以，機械工程科學(xué)的發(fā)將會極大的改變類的生產(chǎn)方式和生活方式。

［1］雷源忠,黎明,王雪.機械工程科學(xué)前沿和優(yōu)先領(lǐng)域的初步構(gòu)想[J].中國機械工程,2007,11(2)：18-20.