工程技術的發展在提高人類物質文明和生活水平的同時,也對自然環境起了破壞作用。20世紀中期以來,暴露出來的嚴(yan) 重問題有兩(liang) 個(ge) 方麵:資源(其中最嚴(yan) 重的是能源)的大量消耗和環境的嚴(yan) 重汙染。能源方麵,在改進核裂變動力裝置、發展太陽能、地熱、潮汐能、海水溫差能等,可以減少對非再生的化石能源的依賴。從(cong) 長遠的觀點看,核聚變是很有希望的和幾乎無窮盡的未來能源。以核物理學將來的成就為(wei) 基礎,機械工程與(yu) 其他工程技術一起,在21世紀中完成核聚變動力裝置的開發和推廣可能徹底解決(jue) 世界的能源問題。使用這種新能源可同時減少對大氣的二氧化碳排放。
地殼中和海水中的金屬礦藏的蘊藏量極為(wei) 豐(feng) 富。隻要改進采礦和選礦的工藝和提高采、選礦機械的性能,以降低可以經濟利用的礦石品位,並充分回收金屬廢料,在有足夠的能量供應的條件下,金屬材料資源不愁匱乏。在煤、石油、天然氣等不再被大量地用作燃料而主要作為(wei) 合成材料的原料之後,非金屬材料的供應也可得到長遠的保證。
化學工程、冶金工程等生產(chan) 流程中所產(chan) 生的廢氣、廢水等環境汙染源,通過改進流程、增加淨化機械和設施並提高其淨化效率,在技術上是能夠加以消除的。
機械工程是傳(chuan) 統的工科專(zhuan) 業(ye) 。機械可以完成人用雙手和雙目以及雙足雙耳直接完成和不能直接完成的工作,而且完成得更快、更好。現代機械工程創造出越來越精巧和越來越複雜的機械和機械裝置,使過去的許多幻想成為(wei) 現實。人類已能上遊天空和宇宙,下潛大洋深層,遠窺百億(yi) 光年,近察細胞和分子。新興(xing) 的電子計算機硬、軟件科學使人類開始有了加強並部分代替人腦的科技手段,這就是人工智能。這一新的發展已經顯示出巨大的影響,而在未來年代它還將不斷地創造出人們(men) 無法想象的奇跡。
人類智慧的增長並不減少雙手的作用,相反地卻要求手作更多、更精巧、更複雜的工作,從(cong) 而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個(ge) 進化過程中,以及在每個(ge) 人的成長過程中,腦與(yu) 手是互相促進和平行進化的。人工智能與(yu) 機械工程之間的關(guan) 係近似於(yu) 腦與(yu) 手之間的關(guan) 係。其區別僅(jin) 在於(yu) 人工智能的硬件還需要利用機械製造出來。過去,各種機械離不開人的操作和控製,其反應速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經係統的限製。人工智能消除了這個(ge) 限製。機械工程可以充分利用這個(ge) 新出現的巨大可能性。計算機科學與(yu) 機械工程之間的互相促進,平行前進,將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發展。
專(zhuan) 業(ye) 綜合化
19世紀時,機械工程的知識總量還很有限,在歐洲的大學院校中它一般還與(yu) 土木工程綜合為(wei) 一個(ge) 學科,被稱為(wei) 民用工程,19世紀下半葉才逐漸成為(wei) 一個(ge) 獨立學科。進入20世紀,隨著機械工程技術的發展和 知識總量的增長,機械工程開始分解,陸續出現了專(zhuan) 業(ye) 化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期,即在第二次世界大戰結束的前後期間達到了最高峰。由於(yu) 機械工程的知識總量已擴大到遠 非一個(ge) 人所能全部掌握,一定的專(zhuan) 業(ye) 化是必不可少的。但是過度的專(zhuan) 業(ye) 化造成知識過分分割,視 野狹窄,不能統觀和統籌稍大規模的工程的全貌和全局,並且縮小技術交流的範圍,阻礙新技術的出現和技術整體(ti) 的進步,對外界條件變化(新技術、新材料和新產(chan) 品的出現、新的環境保護法規、原材料和能源供應及價(jia) 格的變動,以及個(ge) 人的工作調動、職務提升等)的適應能力很差。封閉性專(zhuan) 業(ye) 的專(zhuan) 家們(men) 掌握的 知識過狹,考慮問題過專(zhuan) ,在協同工作時配合協調困難,也不 利於(yu) 繼續自學提高。因此自20世紀中、後期開始,又出現了綜合的趨勢。人們(men) 更多地注意了基礎理論,拓寬專(zhuan) 業(ye) 領域,合並分化過細的專(zhuan) 業(ye) 。
綜合-專(zhuan) 業(ye) 分化-再綜合的反複循環,是知識發展的合理的和必經的過程。但是,綜合的恢複,不能是現有專(zhuan) 業(ye) 的簡單合並,而是在更高一級上的綜合,其目的是為(wei) 了能更好地發揮專(zhuan) 業(ye) 知識作用。不同專(zhuan) 業(ye) 的專(zhuan) 家們(men) 各具有精湛的專(zhuan) 業(ye) 知識,又具有足夠的綜合知識來認識、理解其他學科的問題和工程整體(ti) 的麵貌,才能形成互相協同工作的有力集體(ti) 。正確地而不是教條主義(yi) 地處理知識的綜合與(yu) 專(zhuan) 業(ye) 的關(guan) 係,是新的技術革命時代中培養(yang) 機械工程人才的主要課題。綜合與(yu) 專(zhuan) 業(ye) 是多層次的。在機械工程內(nei) 部有綜合與(yu) 專(zhuan) 業(ye) 的矛盾;在全麵的工程技術中也同樣有綜合和專(zhuan) 業(ye) 問題。在人類的全部知識中,包括社會(hui) 科學、自然科學和工程技術,也有處於(yu) 更高一層、更宏觀的綜合與(yu) 專(zhuan) 業(ye) 問題。
機電一體(ti) 化
機電一體(ti) 化技術和機電一體(ti) 化產(chan) 品的統稱,是在機電產(chan) 品中引入微電子元器件和技術之後形成的。機電一體(ti) 化技術又稱機械微電子技術,是機械工程、微電子技術、信息處理技術等多種技術融合成的一種係統技術。機電一體(ti) 化產(chan) 品是運用機電一體(ti) 化技術設計、生產(chan) 的一種帶有軟、硬件係統的多功能的單機或成套裝置,通常由機械本體(ti) 、微電子裝置、傳(chuan) 感器和執行機構等組成。機電一體(ti) 化技術涉及的學科有機械工程(如機構學、機械加工和精密技術等)、電工與(yu) 電子技術(如電磁學、計算機技術和電子電路等)、共性技術(如係統技術、控製技術和傳(chuan) 感器技術等)。機電一體(ti) 化產(chan) 品主要有商品生產(chan) 用(如機器人、自動生產(chan) 線和工廠等)、商品流通用(如數控包裝機械及係統、微機控製交通運輸機具和數控工程機械設備等)、商品貯存銷售用(如自動倉(cang) 庫、自動稱量和銷售及現金處理係統等)、社會(hui) 服務性(如自動化辦公機械和醫療及環保等自動化設施等)和家庭、科研、農(nong) 林牧漁、航空航天及國防等用的機電一體(ti) 化產(chan) 品。機電一體(ti) 化使機械工業(ye) 的技術結構、產(chan) 品結構、功能和構成、生產(chan) 方式和管理體(ti) 係等發生巨大變化。
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