第一篇：人機工程技術(shù)研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

人機工程技術(shù)研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

作者：北京城市學院信息學部 劉偉

摘要：本文首先介紹了人機工程學的概念，回顧了人機工程技術(shù)國內(nèi)外的研究狀況，指出了人機工程技術(shù)研究的應用領域；其次通過對人機界面技術(shù)及視覺-目標拾取認知技術(shù)研究的規(guī)律研究的分析，對當前人機工程技術(shù)研究的發(fā)展趨勢進行了探討；最后對人機工程技術(shù)的應用前景進行了分析。

關(guān)鍵詞：人機工程；人機界面；視覺；目標拾取。

一、讓技術(shù)人性化的科學--人機工程學

1什么是人機工程學

人機工程學是研究“人—機—環(huán)境”系統(tǒng)中人、機、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系，為解決系統(tǒng)中人的效能、健康問題提供理論與方法的科學。

人機工程學研究在設計人機系統(tǒng)時如何考慮人的特性和能力，以及人受機器、作業(yè)和環(huán)境條件的限制。人機工程學還研究人的訓練，人機系統(tǒng)設計和開發(fā)，以及同人機系統(tǒng)有關(guān)的生物學或醫(yī)學問題。對于這些研究，在美國有人稱之為人類工程學“HUMAN ENGINEERING”，人因（素）工程學“HUMAN FACTORS(ENGINEERING)”，在歐洲有人稱之為“ERGONOMICS”，生物工藝學，工程心理學，應用實驗心理學以及人體狀態(tài)學等等。日本稱之為“人間工學”，我國目前除使用上述名稱外，還有譯成工效學、宜人學、人體工程學、人機學、運行工程學、機構(gòu)設備利用學、人機控制學等。人體工程不同的命名已經(jīng)充分體現(xiàn)了該學科是“人體科學”與“工程技術(shù)”的結(jié)合，實際上，這一學科就是人體科學，環(huán)境科學不斷向工程科學滲透和交叉的產(chǎn)物，它是以人體科學中的人類學、生物學、心理學、衛(wèi)生學、解剖學、生物力學、人體測量學等為“一肢”；以環(huán)境科學中的環(huán)境保護學、環(huán)境醫(yī)學、環(huán)境衛(wèi)生學、環(huán)境心理學、環(huán)境監(jiān)測技術(shù)等學科為“另一肢”，而以技術(shù)科學中的工業(yè)設計、工業(yè)經(jīng)濟、系統(tǒng)工程、交通工程、企業(yè)管理等學科為“軀干”，形象地構(gòu)成了本學科的體系，從人機工程學的構(gòu)成體系來看就是一門綜合性的邊緣學科，其研究的領域是多方面的，大致包括電話、電傳、計算機控制臺、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、高速公路信號、汽車、航空、航海、現(xiàn)代化醫(yī)院、環(huán)境保護、教育、互聯(lián)網(wǎng)等，人機工程學甚至可用于大規(guī)模社會系統(tǒng)，因此可以說與國民經(jīng)濟的各個部門都有密切的關(guān)系。

2人機工程學的國內(nèi)外發(fā)展狀況

人機工程技術(shù)是21世紀信息領域需要解決的重大課題。美國21世紀信息技術(shù)計劃中的基礎研究內(nèi)容為4項：軟件、人機交互、網(wǎng)絡、高性能計算機。其中，人機建模研究在信息技術(shù)中被列為與軟件技術(shù)和計算機技術(shù)等并列的六項國家關(guān)鍵技術(shù)之一，并被認為“對于計算機工業(yè)有著突出的重要性，對其它工業(yè)也很重要”。美國國防關(guān)鍵技術(shù)計劃不僅把人機交互列為軟件技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容之一，而且還專門增加了與軟件技術(shù)并列的人機界面這項內(nèi)容。日本也提出了FPIEND21計劃（Future Personalized Information Environment Development），其目標就是要開發(fā)21世紀個性化的信息環(huán)境。我國973、S-863、十五計劃及未來的十一五計劃均將人機交互列為主要內(nèi)容。

在中國，人機工程學的研究在20世紀30年代開始即有少量和零星的開展，但系統(tǒng)和深入的開展則在“文革”以后。1980年4月，國家標準局成立了全國人類工效學標準化技術(shù)委員會，統(tǒng)一規(guī)劃、研究和審議全國有關(guān)人類工效學的基礎標準的制定。1984年，國防科工委成立了國家軍用人－機－環(huán)境系統(tǒng)工程標準化技術(shù)委員會。這兩個技術(shù)委員會的建立，有力地推動了我國人機工程學研究的發(fā)展。此后在1989年又成立了中國人類工效學學會，再在1995年9月創(chuàng)刊了學會會刊《人類工效學》季刊。20世紀90年代初，北京航空航天大學首先成立了我國該專業(yè)的第一個博士學科點，隨后南京航空航天大學、西北工大、北京理工大學、北大醫(yī)學部等大學也先后成立了相應的專業(yè)。當前，隨著我國科技和經(jīng)濟的發(fā)展，人們對工作條件、生活品質(zhì)的要求正逐步提高，對產(chǎn)品的人機工程特性也會日益重視。一些廠商把“以人為本”、“人體工學”的設計作為產(chǎn)品的賣點，也正是出于對這種新的需求取向的意識。

3人機工程的應用領域

（1）事故、健康與安全：包括事故與安全、事故調(diào)查、事故改造、健康與安全、健康人機工程、危險分析、健康與安全課題、健康與安全規(guī)則的應用、工業(yè)工作壓力、機器防護、安全文化與安全管理、安全文化評價與改進、警示與提醒技術(shù)、安全概率分析；

（2）人體工作行為解剖學和人體測量：解剖學、人體測量、人體測量和工作空間設計、生物力學、殘疾人設計、姿勢和生物力學負荷研究、工作中的滑倒、差錯研究、背部疼痛、聽覺障礙研究；

（3）認知工效學和復雜任務：認知技能和決策研究、法律人機工程、團隊工作、過程研究；

（4）計算機軟件人機工程 ：軟件設計、軟件發(fā)展、軟件人機工程、執(zhí)行和可用性；

（5）計算機終端：設計與布局：計算機產(chǎn)品和外設的設計與布局、計算機終端工作站、顯示屏設備與規(guī)則、顯示屏健康與安全、辦公環(huán)境人機工程研究；

（6）顯示與控制布局設計：顯示與控制信息的選擇與設計；

（7）控制室設計：控制臺和控制室的布局設計、控制室人機工程；

（8）環(huán)境人機工程：環(huán)境狀況和因素分析、噪音測量、工作中的聽力損失、熱環(huán)境、可視性與照明、工作環(huán)境人機工程、振動；

（9）專家論證：多工作環(huán)境 ：專家論證調(diào)查研究、法律人機工程、工作賠償申訴、傷害訴訟、傷害原因、訴訟支持；

（10）人機界面設計與評價：人機界面的設計與發(fā)展、知識系統(tǒng)、人機界面形式、HCI/MMI原型、GUI原型；

（11）人的可靠性：人的失誤和可靠性研究、人的失誤分析、人因?qū)彶?、人因整合、人的可靠性評價；

（12）工業(yè)設計應用“信息設計、市場/用戶研究、醫(yī)療設備、座椅的設計與舒適性研究、座椅設計與分類、家具分類與選擇；

（13）工業(yè)/商業(yè)工作空間設計：工業(yè)工作空間設計、工業(yè)人機工程、工作設計與組織、人體測量學與工作空間設計、工作空間設計與工作站設計、警告、標簽與說明、工作負荷分析；

（14）管理與人機工程：變化管理、成本-利益分析、突發(fā)事故應變研究、人機戰(zhàn)略實施、操作效能、操作負荷分析、標準化研究、人力資源管理、工作程序、人機規(guī)則和實踐；

（15）手工操作負荷，安全與培訓：手工操作評價與培訓、手工操作與舉力、手工操作負荷；

（16）辦公室人機工程與設計：辦公自動化、辦公室和辦公設備設計、辦公室設計人機工

程；

（17）生理學方面和醫(yī)學人機工程：生理學、生理能力、醫(yī)學人機工程、醫(yī)學設備、心理生理學、行為期望、行為標準；

（18）產(chǎn)品設計與顧客：人機工程銷售與市場、產(chǎn)品設計與測試、產(chǎn)品中人機工程、產(chǎn)品發(fā)展、產(chǎn)品可靠性與安全性、產(chǎn)品缺陷、產(chǎn)品材質(zhì)、服裝人機工程；

（19）風險評估：多種工作狀況：風險與成本-利益分析、風險評估與風險管理、風險預測、總體骨骼、肌肉風險研究；

（20）社會技術(shù)系統(tǒng)與人機工程：組織行為、組織變化、組織心理學、人機工程戰(zhàn)略、社會技術(shù)系統(tǒng)、暴力評估與動機；

（21）系統(tǒng)分析：系統(tǒng)分析與設計、系統(tǒng)整合、系統(tǒng)需求、電信系統(tǒng)與產(chǎn)品、人機系統(tǒng)、人員配備研究、三維人體模型、實驗設計、系統(tǒng)設計標準與類別、通信分析；

（22）任務分析：任務分析與工作設計、任務分析與綜合、團隊協(xié)作；

（23）管理培訓與人員培訓：人機工程培訓、整體培訓、認知技能/決策分析、工程師培訓、STUDIO中的訓練、訓練模型、培訓需求分析；

（24）可用性評估：可用性評估與測試、可用性審核、可用性評估、可用性培訓、試驗與驗證、仿真與試驗、仿真研究、仿真與原型；

（25）用戶需求與用戶指導：用戶文檔、用戶指導、用戶手冊與說明、用戶界面設計與原型、用戶需求分析與類別、用戶實驗管理；

（26）車輛與交通人機工程：航空人機工程、頭盔顯示、乘客環(huán)境、鐵路車輛與系統(tǒng)、交通設計、車輛設計、車輛人機工程、車輛安全性 ；

（27）其它特殊的人機工程應用：原子能、軍隊人機工程、過程控制、文化調(diào)查、調(diào)查與研究方法、自動語音識別。

二、當前人機工程技術(shù)研究的發(fā)展趨勢

1人機界面技術(shù)研究

在人機工程學中人機界面是最重要的一個研究分支，它是指人機間相互施加影響的區(qū)域，凡參與人機信息交流的一切領域都屬于人機界面?？蓪⒃O計界面定義為設計中所面對、所分析的一切信息交互的總和，它反映著人一物之間的關(guān)系。

廣義的人機界面：在人機系統(tǒng)模型中，人與機之間存在一個相互作用的“面”，稱為人-機界面，人與機之間的信息交流和控制活動都發(fā)生在人機界面上。機器的各種顯示都“作用”于人，實現(xiàn)機-人信息傳遞；人通過視覺和聽覺等感官接受來自機器的信息，經(jīng)過腦的加工、決策，然后作出反應，實現(xiàn)人-機的信息傳遞。人機界面的設計直接關(guān)系到人機關(guān)系的合理性。研究人機界面主要針對兩個問題： 顯示和控制。

狹義的人機界面是指計算機系統(tǒng)中的人機界面。人機界面（Human-Computer Interface），又稱人機接口、用戶界面（User Interface）、人機交互（Human-Computer Interaction），是計算機科學中最年輕的分支科學之一。它是計算機科學和認知心理學兩大科學相結(jié)合的產(chǎn)物，同時也吸收了語言學、人機工程學和社會學等科學的研究成果。通過30余年的發(fā)展，已經(jīng)成為一門以研究用戶及其與計算機的關(guān)系為特征的主要學科之一。尤其80年代以來，隨著軟件工程學的迅速發(fā)展和新一代計算機技術(shù)研究的推動，人機界面設計和開發(fā)已成為國際計算機界最為活躍的研究方向。隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，人機界面學的發(fā)展，會朝著以下幾個方向發(fā)展：

（1）高科技化

信息技術(shù)的革命，帶來了計算機業(yè)的巨大變革。計算機越來越趨向平面化、超薄型化；便捷式、袖珍型電腦的應用，大大改變了辦公模式；輸入方式已經(jīng)由單一的鍵盤、鼠標輸入，朝著多通道輸入化發(fā)展。追蹤球、觸模屏、光筆、語音輸入等競相登場；多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實及強有力的視覺工作站提供真實、動態(tài)的影像和刺激靈感的用戶界面，在計算機系統(tǒng)中，各顯其能，使產(chǎn)品的造型設計更加豐富多彩，變化紛呈。

（2）自然化

早期的人機界面很簡單，人機對話都是機器語言。由于硬件技術(shù)的發(fā)展以及計算機圖形學、軟件工程、人工智能、窗口系統(tǒng)等軟件技術(shù)的進步，圖形用戶界面(Graphic User Interface)、直觀操作(Direct Manipulation)、“所見即所得”(What you see is what you get)等交互原理和方法相繼產(chǎn)生并得到了廣泛應用，取代了舊有“鍵入命令”式的操作方式，推動人機界面自然化向前邁進了一大步。然而，人們不僅僅滿足于通過屏幕顯示或打印輸出信息，進一步要求能夠通過視覺、聽覺、嗅覺、觸覺以及形體、手勢或口令，更自然地“進入”到環(huán)境空間中去，形成人機“直接對話”，從而取得“身臨其境”的體驗。

（3）人性化

現(xiàn)代設計的風格已經(jīng)從功能主義逐步走向了多元化和人性化。今天的消費者紛紛要求表現(xiàn)自我意識、個人風格和審美情趣，反映在設計上亦使產(chǎn)品越來越豐富、細化，體現(xiàn)一種人情味和個性。一方面要求產(chǎn)品功能齊全、高效，適于人的操作使用，另一方面又要滿足人們的審美和認知精神需要?，F(xiàn)代電腦設計，已經(jīng)擺脫了舊有的四方殼純機器味的淡漠。堅銳的棱角被圓滑、單一的米色不再一統(tǒng)天下；機器更加緊湊、完美，被賦予了人的感情。軟界面中顏色、圖標的使用，屏幕布局的條理性，軟件操作間的連貫性和共通性，都充分考慮了人的因素，使之操作更簡單、友好。目前，人機交互正朝著從精確向模糊，從單通道向多通道以及從二維交互向三維交互的轉(zhuǎn)變，發(fā)展用戶與計算機之間快捷、低耗的多通道界面。

（4）和諧的人機環(huán)境

今后計算機應能聽、能看、能說，而且應能“善解人意”，即理解和適應人的情緒或心情。未來計算機的發(fā)展是以人為中心，必須使計算機易用好用，使人以語言、文字、圖像、手勢、表情等自然方式與計算機打交道。

國外一些大公司如IBM、微軟等在中國國內(nèi)建立的研究院大多以人機接口為主要研究任務，尤其是在漢語語音、漢字識別等方面，如漢語識別與自然語言理解，虛擬現(xiàn)實技術(shù)，文字識別，手勢識別，表情識別等。我們應該在人機交互方式技術(shù)競爭中，特別是在人機界面的優(yōu)化設計、視覺-目標拾取認知技術(shù)等方面取得主動權(quán)。

2視覺-目標拾取認知技術(shù)研究

眼睛是心靈的窗戶，透過這個窗口我們可了解人的許多心理活動。人類的信息加工在很大程度上依賴于視覺，來自外界的的信息有80～90％是通過人的眼睛獲得的。眼動的各種模式一直與人的心理變化相關(guān)，對于眼球運動即眼動的研究被認為是視覺信息加工研究中最有效的手段，吸引了神經(jīng)科學、心理學、工效學、計算機科學、臨床醫(yī)學、運動學等領域?qū)＜业钠毡榕d趣，其研究成果在工業(yè)，軍事，商業(yè)等領域得到廣泛應用。

在視覺-目標拾取認知技術(shù)科學研究中最為重要的問題就是人對信息流的獲?。ㄝ斎耄┖托畔⒘鞯目刂疲ㄝ敵觯┻@兩個問題。據(jù)研究人對外部信息流的獲取有80%是通過視覺獲得的，由于視覺的重要性，有關(guān)視覺-眼動系統(tǒng)的研究始終是科學界關(guān)注的問題之一，其中有關(guān)人眼的搜索機制早就引起了神經(jīng)病學家、眼科學家、生理學家、解剖學家以及工程師們的極大興趣，特別是近年來，世界各國對視覺-眼動系統(tǒng)的研究越來越多：NASA、哈佛、麻省、劍橋、牛津等著名科研機構(gòu)或大學都設有專門的視覺-眼動系統(tǒng)研究部門。而人對外部信息流的控制主要是通過手、腳、口等效應器官進行的，其中研究人的目標拾取運動這一基本、重要的作業(yè)運動形式，可以為人機界面系統(tǒng)的設計、評估、操作提供量化的理論依據(jù)和理論指導，因此，該研究具有很好的工程應用價值，并一直是工效學、心理學、生理學等學科的研究熱點。近年來，隨著計算機及人機界面技術(shù)的發(fā)展，眼動儀在人機界面設計上受到高度重視。美國空軍最早在新的人機交互設計中運用視覺追蹤技術(shù)，最初的主要目的是要把視覺追蹤用于戰(zhàn)斗機座艙的設計。這一領域的深入研究表明，視覺追蹤技術(shù)不但可以用于戰(zhàn)斗機座艙的設計，而且還可以運用視覺追蹤技術(shù)，把人眼作為計算機的一種輸入工具，形成視覺輸入人機界面。另外，日本的ATR通訊系統(tǒng)研究實驗室和東京工業(yè)大學已將眼動測量用于對虛擬現(xiàn)實的研究，有效地解決了大的視場和高精度的圖象顯示之間的矛盾。隨著高性能攝像機的出現(xiàn)和圖象處理技術(shù)的發(fā)展，眼動儀將朝著高精度、高實用性和低成本的方向發(fā)展。

國內(nèi)對視覺測量的研究起步始于七十年代末、八十年代初。一般都是引進了國外設備作實驗研究，西安電子科技大學在自主開發(fā)研制眼動儀樣機方面做了很多工作。北京航空航天大學人機環(huán)境工程研究所九十年代末開展了飛機座艙人機界面評價實驗臺的研制，利用視覺與眼動系統(tǒng)分析控制面板儀表布局是研究內(nèi)容之一。

由于人是人-機-環(huán)境系統(tǒng)的主體，只有深刻認識人在系統(tǒng)中的作業(yè)特性，才能研制出最大程度地發(fā)揮人及人機系統(tǒng)的整體能力的優(yōu)質(zhì)高效系統(tǒng)。人的目標拾取運動作為人的一種輸出形式，具有速度—精確度的折衷關(guān)系，即目標拾取運動的完成時間與命中目標的精確度成反比。這種特性廣泛存在于人的各種輸出和其他控制系統(tǒng)中。所以如何建立人的目標拾取運動過程中實用、精確的速度—精確度折衷關(guān)系理論模型就成了研究的主要任務。

三、前景展望

現(xiàn)代人機系統(tǒng)中，作業(yè)人員是在特定環(huán)境中操作和管理復雜系統(tǒng)和各種數(shù)字化設備，當人在這種環(huán)境中工作時，既要靠眼睛來觀察環(huán)境，又要靠細致的注視來完成精確的控制動作，通過人機工程技術(shù)分析，就可知道人在操作時如何分配注意力、體力，同時了解儀表、屏幕以及外視景如何設計和合理分配才能獲得最好的人機交互，既減輕操作人員的工作負荷又避免出錯，切實提高人機工效。這對于計算機系統(tǒng)、自動化控制、交通運輸、工業(yè)設計、軍事領域以及社會系統(tǒng)中重大事變（戰(zhàn)爭、自然災害、金融危機等）的應急指揮和組織系統(tǒng)、復雜工業(yè)系統(tǒng)中的故障快速處理、系統(tǒng)重構(gòu)與修復、復雜壞境中仿人機器人的設計與制造等問題的解決都有著重要的參考價值。

第二篇：先進制造技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

先進制造技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

摘要：機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，關(guān)系到一個國家的綜合國力。本文論述了先進制造技術(shù)的概念，先進制造技術(shù)的重要地位，以及我國先進制造業(yè)的發(fā)展狀況，與發(fā)達國家存在的差距，并展望了先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：先進制造技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

Abstract：the mechanical manufacturing industry is the pillar industry of national economy，the relationship between a country's comprehensive national strength．This paper discusses the conception of advanced manufacturing technology，advanced manufacturing technology in the important position，as well as China's advanced manufacturing industry development status，the gap with developed countries，and looks forward to the development trend of advanced manufacturing technology．

Key words：Advanced manufacturing technology Present situation Development trend 隨著社會發(fā)展和人類文明進程的加快，與人類生產(chǎn)生活息息相關(guān)的各項實踐活動正發(fā)生深刻的變革。制造業(yè)的發(fā)展尤為明顯，從石器時代，經(jīng)歷青銅器和鐵器時代，到蒸汽機時代，再到內(nèi)燃機的發(fā)明，每一次生產(chǎn)的技術(shù)變革都對人類的文明起到極大的推動作用。特別是到了近現(xiàn)代，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，電子計算機和集成電路的出現(xiàn)，以及運籌學、現(xiàn)代控制理論、系統(tǒng)工程等軟件科學的產(chǎn)生和發(fā)展，制造業(yè)又產(chǎn)生一次新的飛躍。制造已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上簡單地將原材料變?yōu)槌善返倪^程，而是在先進工程技術(shù)的基礎上，集成包括信息技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)等各項新興技術(shù)在內(nèi)的生產(chǎn)活動，而且越來越多地融入先進制造哲理、先進管理技 術(shù)以及先進生產(chǎn)模式。在近50年的發(fā)展過程中，逐漸形成了先進制造技術(shù)。

一、先進制造技術(shù)概述

先進制造技術(shù)首先由美國于20世紀80年代提出，但是直到現(xiàn)在仍然沒有一個明確的、一致公認的定義。它是一個相對的、動態(tài)的概念，是為了適應現(xiàn)代生產(chǎn)要求，對制造技術(shù)不斷優(yōu)化所形成的。但經(jīng)過對其內(nèi)涵和特征的分析研究，可以定義為：“先進制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收機械、電子、信息(計算機與通信、控制理論、人工智能等)、能源及現(xiàn)代化管理等方面的成果，并將其綜合應用于產(chǎn)品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)、提高對動態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應能力和競爭能力的制造技術(shù)總稱?！?/p>

二、我國先進制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

自建國以來，尤其是改革開放20多年來，我國機械制造業(yè)得到了迅速地發(fā)展。國家有計劃地部署了一系列國家級重點科技項目，有力地促進了我國先進制造與自動化技術(shù)的研究與應用推廣，如：科技部組織實施的 863計劃以CIMS和智能機器人為主題：“九五”國家科技攻關(guān)計劃的CAD應用工程、精密制造技術(shù)開發(fā)與應用、數(shù)控技術(shù)與裝備應用、現(xiàn)場總線控制技術(shù)開發(fā)與應用、工業(yè)機器人應用、激光技術(shù)應用等等2O多個重點項目；總裝備部(原國防科工委)在“九五”期 間，組織實施了我國武器裝備先進制造技術(shù)的發(fā)展項目；航空、航天、兵器和機械等許多行業(yè)和部門在“九五”期間組織實施了行業(yè)先進制造技術(shù)項目；國家計委、經(jīng)貿(mào)委等推動的用高技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的一系列計劃。據(jù)統(tǒng)計，“九五”國家科技攻關(guān)計劃制造業(yè)信息化技術(shù)方面有10多個相關(guān)重點項目完成了任務，并通過了驗收。各項目共開發(fā)裝備、裝置100多個，建設中的試生產(chǎn)線、示范(試驗)點300 多個，獲得新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)、新材料等科技成果800多項(其中，獲國家科技進步獎8項，省、部級獎

41項，申請專利89項)，發(fā)表和編寫論文、報告1000多篇，產(chǎn)生綜合經(jīng)濟效益數(shù)百億元人民幣，節(jié)匯創(chuàng)匯4.5億美元。為我國制造業(yè)的技術(shù)升級和高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化做出了重要貢獻。上述計劃和項目極大地推動了我國先進制造與自動化技術(shù)的發(fā)展。例如：以我國數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)為例，通過“七五”引進、消化、吸收，“八五”攻關(guān)和“九五”產(chǎn)業(yè)化，取得了很大的進展，基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)，也帶動了機電控制與傳動控制技術(shù)的發(fā)展。但同時我們也應該清楚地看到我們與工業(yè)發(fā)達國家相比還存在著明顯的差距。

三、我國制造業(yè)與發(fā)達工業(yè)國家的差距

1．企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力較差，產(chǎn)品開發(fā)周期較長

在我國，中小型企業(yè)以及大型企業(yè)走的還是低成本工業(yè)控制自動化的道路。我國的汽車工業(yè)，在轎車上基本無自己的品牌。在機床制造業(yè)上，精密機床、數(shù)控機床大多依賴進口，在國際投標中基本上無競爭力。據(jù)報道：我國機械工業(yè)主導產(chǎn)品達到20世紀90年代國際水平的占30％，達到20世 紀80年代國際水平的占40％，達到20世紀60—70年代國際水平的占30％；大中型企業(yè)生產(chǎn)的2000多種主導產(chǎn)品的平均生命周期為10.5 年，是美國機械工業(yè)產(chǎn)品平均生命周期的3.5倍；美國制造業(yè)的新產(chǎn)品貢獻率已達到國內(nèi)生產(chǎn)總值的52％左右(1995年)．而我國僅為5.9％(1997年)；美國、西歐諸國、日本的機械工業(yè)企業(yè)的專業(yè)化水平為75％—95％，而中國僅為15％—30％；我國有80％以上的企業(yè)生產(chǎn)能力處用不足或嚴重不足。

2．制造工藝設備相對落后，生產(chǎn)自動化程度較低

目前我國大多數(shù)企業(yè)還采用較落后的制造工藝與技術(shù)裝備進行生產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)高效低耗工藝 的普及率不足10％，數(shù)控機床、精密設備不足5％，配有國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的中檔數(shù)控機床不超過25％，高檔數(shù)控機床的90％以上依賴進口；在大型成套裝備技術(shù)方面嚴重落后，而且高檔、大型儀器設備大多依賴進口。中檔產(chǎn)品以及許多關(guān)鍵零部件，國外產(chǎn)品占有我國市場 60％以上的份額等等。

3．企業(yè)專業(yè)化管理水平低，國際市場開拓能力弱

我國多數(shù)企業(yè)管理粗放，專業(yè)化管理水平低?，F(xiàn)階段機械工業(yè)的專業(yè)化水平僅為15％～30％，而美國、西歐諸國、日本企業(yè)的專業(yè)化水平已經(jīng)達到75％一95％，經(jīng)過20多年的努力 我國出口商品占世界市場份額由原來的0.5 ％提高到目前的3.5％，根據(jù)近3年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，高附加值和高技術(shù)含量的出口商品僅占我國出口商品總量的10％左右。

4．高精尖技術(shù)的開發(fā)相對薄弱

高精尖技術(shù)在未來的國際競爭中具有重大的作用。比如：用于海洋資源開發(fā)的水下作業(yè)裝備；用于高精尖設備制造的超精密加工裝備，面向IT等產(chǎn)業(yè)的集成電路制造關(guān)鍵裝備；微機電系統(tǒng)(MEMS)以及集高技術(shù)于一身的仿人形機器人等；由于國外的技術(shù)封鎖，只能引進一般設備和一般技術(shù)，核心技術(shù)很難引進，只能靠自己的研究才能掌握，只有自力更生才能發(fā)展。

綜上所述，我國的制造業(yè)在體制和技術(shù)上均不能適應市場經(jīng)濟和參與國際競爭的需要。面對如此嚴峻的挑戰(zhàn)，我國制造業(yè)應盡快加大技術(shù)升級的步伐，提高企業(yè)綜合競爭能力。充分掌握先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

四、先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

先進制造技術(shù)具有傳統(tǒng)制造技術(shù)無法比擬的優(yōu)越性，其發(fā)展更是日新月異。為適應新世紀、新技術(shù)革命浪潮的沖擊，迎接信息時代、制造全球化、貿(mào)易自由化、新型消費觀念的挑戰(zhàn)，先進制造技術(shù)必將朝著集成化、柔性化、網(wǎng)絡化、信息化、虛擬化、智能化、綠色化、制造全球化等方向發(fā)展。

1．集成化

以計算機技術(shù)為基礎，綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等，將企業(yè)全部生產(chǎn)活動中的信息流與物質(zhì)流有機集成，并實現(xiàn)最優(yōu)化。它特別強調(diào)信息的集成和信息的共享，通過網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫使企業(yè)的所有生產(chǎn)活動緊密地聯(lián)系在一起，充分發(fā)揮技術(shù)、管理和人的作用，全面提高企業(yè)的管理水平、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益。

2．柔性化

制造自動化系統(tǒng)發(fā)展大致過程是“剛性自動化——可編程自動化——綜合自動化”，制造系統(tǒng)的柔性隨著這個過程也變得越來越大。進一步的發(fā)展要求能快速實現(xiàn)制造系統(tǒng)的重組(包括企業(yè)內(nèi)部制造設備與工具系統(tǒng)重組，以及企業(yè)間的重組)。模塊化設計是提高企業(yè)制造自動化系統(tǒng)柔性的重要策略和方法，它可以有效改善設計工作柔性和制造系統(tǒng)柔性，并能夠根據(jù)需要迅速實現(xiàn)制造系統(tǒng)的重組。

3．網(wǎng)絡化

網(wǎng)絡通信技術(shù)的迅速發(fā)展和普及給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營活動帶來革命性的變革，實現(xiàn)市場開發(fā)、產(chǎn)品設計、物料選擇、零件加工和產(chǎn)品銷售等生產(chǎn)活動的異地和跨國界進行，極大地加快技術(shù)信息的交流，加強企業(yè)之間產(chǎn)品開發(fā)的生產(chǎn)合作，促進企業(yè)之間的優(yōu)化和重組，大 大縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的市場競爭力。

4．信息化

在信 息技術(shù)條件下，將分布于世界各地的產(chǎn)品、設備、人員、資金、市場等企業(yè)資源有效地集成起來，采用各種類型的合作形式，建立以網(wǎng)絡技術(shù)為基礎的、高素質(zhì)員工系統(tǒng)為核心的敏捷制造企業(yè)運作模式，打破小單位和行業(yè)的局限，深入開發(fā)、廣泛利用信息資源，建立敏捷制造網(wǎng)絡化工程，加速制造業(yè)數(shù)字化與網(wǎng)絡化。這不僅對于制造業(yè)本身的改造、地區(qū)信息港的建設有十分重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義，而且有利于在近年內(nèi)開展異地設計與制造、網(wǎng)絡服務、網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)上培訓等預期目標的實現(xiàn)，必將推進企業(yè)信息化進程。

5．虛擬化

虛擬化指設計過程中的擬實技術(shù)和制造過程中的虛擬技術(shù)，它可以大大加快產(chǎn)品的開發(fā)速度和減少開發(fā)的風險。產(chǎn)品設計中的擬實技術(shù)是面向產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能，以優(yōu)化產(chǎn)品性能和降低成本為目標，包括產(chǎn)品的動力學分析、運動仿真、造型設計、強度和剛度的有限元計算等。制造過程中的虛擬技術(shù)是面向產(chǎn)品生產(chǎn)過程的模擬，檢驗產(chǎn)品的可加工性和加工工藝的合理性，并進行生產(chǎn)過程計劃、組織管理、車間調(diào)度等活動的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真，通過仿真來模擬真實系統(tǒng)，及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設計開發(fā)制造過程中的缺陷，以保證產(chǎn)品設計開發(fā)制造的合理性，并盡可能使其達到最佳。

6．智能化

智能制造系統(tǒng)的特點是具有極強的適應性和友好性。對于人，強調(diào)安全性和友好性；對于環(huán)境，要做到無污染、省能源、資源回收和再利用；對于社會，則提倡合理的協(xié)作和競爭。智能制造的主要策略是綜合利用各個學科、各種先進技術(shù)和方法(人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊控制、計算機技術(shù)、人類學、信息科學、管理科學等)解決和處理制造系統(tǒng)中的各種問題。

7．綠色化

日趨嚴酷的環(huán)境與資源約束，使綠色制造業(yè)顯得越來越重要，綠色制造技術(shù)也將得到快速發(fā)展，主要包括綠色產(chǎn)品設計技術(shù)、綠色制造技術(shù)、產(chǎn)品的回收和循環(huán)再造制造，使產(chǎn)品在生命周期符合環(huán)保、人類健康、能耗低、資源利用率高的要求，以及在制造過程中達到對環(huán)境負面影響小、廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小等要求。

8．制造全球化

目前世界經(jīng)濟已經(jīng)步入全球化經(jīng)濟的時代，一方面國際和國內(nèi)市場競爭越來越激烈，另

一方面國內(nèi)外企業(yè)間的合作也在不斷加強，這就形成企業(yè)之間既合作又競爭的局面。上述兩方面的相互作用，己成為全球化制造業(yè)發(fā)展的強大動力。制造業(yè)和制造技術(shù)的全球化，是21世紀最重要的發(fā)展趨勢之一。

五、結(jié)論

當前，全球經(jīng)濟正處于一個根本性的變革時期，人類社會正在由工業(yè)經(jīng)濟時代步入了知識經(jīng)濟時代。在以高新技術(shù)為主要產(chǎn)業(yè)支柱，以智力資源為主要依托的知識經(jīng)濟條件下，高科技的知識經(jīng)濟促使制造業(yè)發(fā)生了革命性的變化。先進制造技術(shù)正是為了適應這一時代的要求，在不斷吸收高新技術(shù)的最新成果，對傳統(tǒng)制造技術(shù)進行更新改造中逐漸形成的一個技術(shù)體系。它是一個不斷發(fā)展，不斷更新的技術(shù)體系，是決定一個國家制造業(yè)發(fā)展水平的關(guān)鍵。因此，研究和探討它的內(nèi)涵、特點和發(fā)展趨勢就顯得尤為重要。

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第三篇：我國的先進制造技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

中國先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著科學技術(shù)的進步以及新的管理思想、管理模式和生產(chǎn)模式的引進，近年來，先進制造技術(shù)在機械加工領域中的應用越來越廣泛，越來越深入。機械制造技術(shù)是研究產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質(zhì)量、效益、競爭力為目標,包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。改革開放以來，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展和市場競爭日益激烈，越來越多的制造企業(yè)開始將大量的人力、財力和物力投入到先進的制造技術(shù)和先進的制造模式的研究和實施策略之中，我國制造科學技術(shù)有日新月異的變化和發(fā)展，但與先進的國家相比仍有一定差距，為了迎接新的挑戰(zhàn)，必須認清制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，縮短與先進國家的差距，使我國的產(chǎn)品上質(zhì)量、上效率、上品種和上水平，以增強市場競爭力，因此，對制造技術(shù)及制造模式的研究和實施是擺在我們面前刻不容緩的重要任務，以實現(xiàn)我國機械制造業(yè)跨入世界先進行列。

一先進制造技術(shù)概述

（1）先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及分類

先進制造技術(shù)是系統(tǒng)的工程技術(shù)，可以劃分為三個層次和四個大類。

三個層次：一是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的基礎制造技術(shù)。這一層次的技術(shù)是先進制造技術(shù)的核心，主要由生產(chǎn)中大量采用的鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護、機械加工等基礎工藝優(yōu)化而成。二是新型的制造單元技術(shù)。這是制造技術(shù)與高技術(shù)結(jié)合而成的嶄新制造技術(shù)。如制造業(yè)自動化單元技術(shù)、極限加工技術(shù)、質(zhì)量與可靠性技術(shù)、新材料成型與加工技術(shù)、激光與高密度能源加工技術(shù)、清潔生產(chǎn)技術(shù)等。三是先進制造的集成技術(shù)。這是運用信息技術(shù)和系統(tǒng)管理技術(shù)，對上述兩個層次進行技術(shù)集成的結(jié)果，系統(tǒng)駕馭生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流、能量流和信息流。如成組技術(shù)（CT）、系統(tǒng)集成技術(shù)（SIT）、獨立制造島（AMI）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）等。

四個大類：一是現(xiàn)代設計技術(shù)，是根據(jù)產(chǎn)品功能要求，應用現(xiàn)代技術(shù)和科學知識，制定方案并使方案付諸實施的技術(shù)。它是門多學科、多專業(yè)相互交叉的綜合性很強的基礎技術(shù)?，F(xiàn)代設計技術(shù)主要包括：現(xiàn)代設計方法，設計自動化技術(shù)，工業(yè)設計技術(shù)等；二是先進制造工藝技術(shù)，主要包括精密和超精密加工技術(shù)、精密成型技術(shù)、特種加工技術(shù)、表而改性、制模和涂層技術(shù)；三是制造自動化技術(shù)，其中包括數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)、柔性制造技術(shù)、計算機集成制造技術(shù)、傳感技術(shù)、自動檢測及信號識別技術(shù)和過程設備工況監(jiān)測與控制技術(shù)等；四是系統(tǒng)管理技術(shù)，包括工程管理、質(zhì)量管理、管理信息系統(tǒng)等，以及現(xiàn)代制造模式（如精益生產(chǎn)、CIMS、敏捷制造、智能制造等）、集成化的管理技術(shù)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與虛擬公司等生產(chǎn)組織方法。

（2）先進制造技術(shù)的特點

先進性：作為先進技術(shù)的基礎——制造技術(shù)，必須是經(jīng)過優(yōu)化的先進工藝。因此，先進制造技術(shù)的核心和基礎必須是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的工藝。它從傳統(tǒng)工藝發(fā)展起來，并與新技術(shù)實現(xiàn)了局部或系統(tǒng)集成。

通用性：先進制造技術(shù)不是單獨分割在制造過程的某一環(huán)節(jié)，它覆蓋了產(chǎn)品設計、生產(chǎn)設備、加工制造、維修服務、甚至回收再生的整個過程。

系統(tǒng)性：隨著微電子、信息技術(shù)的引入，先進制造技術(shù)能駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調(diào)整的信息流動過程。先進制造技術(shù)能駕馭生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、能源流和信息流的系統(tǒng)工程。

集成性：先進制造技術(shù)由于專業(yè)、學科間的不斷滲透、交叉、融合，界限逐漸淡化甚至消失，技術(shù)趨于系統(tǒng)化，已發(fā)展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術(shù)于一體的新興交叉學科，因此有人稱其為制造工程。技術(shù)與管理的更緊密結(jié)合對市場變化做出更敏捷的反應及對最佳經(jīng)濟效益的追求，使先進制造技術(shù)十分重視生產(chǎn)過程的合理化和最佳化。

二先進制造技術(shù)國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀

1.我國先進制造技術(shù)的現(xiàn)狀

自建國以來，尤其是改革開發(fā)20多年以來，我國機械制造業(yè)得到了迅速地發(fā)展。機械工業(yè)是我國工業(yè)中發(fā)展最快的行業(yè)之一。

20世紀70年代以前，產(chǎn)品的技術(shù)相對比較簡單，一個新產(chǎn)品上市，很快就會有相同功能的產(chǎn)品跟著上市。20世紀80年代以后，隨著市場全球化的進一步發(fā)展，市場競爭變得越來越激烈。

20世紀90年代初，隨著CIMS技術(shù)的大力推廣應用，包括有CIMS實驗工程中心和7個開放實驗室的研究環(huán)境已建成。在全國范圍內(nèi)，部署了CIMS的若干研究項目，諸如CIMS軟件工程與標準化、開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS總體與集成技術(shù)、產(chǎn)品設計自動化、工藝設計自動化、柔性制造技術(shù)、管理與決策信息系統(tǒng)、質(zhì)量保證技術(shù)、網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及系統(tǒng)理論和方法等均取得了豐碩成果，獲得不同程度的進展。但因大部分大型機械制造企業(yè)和絕大部分中小型機械制造企業(yè)主要限于CAD和管理信息系統(tǒng)，底層基礎自動化還十分薄弱，數(shù)控機床由于編程復雜，還沒有真正發(fā)揮作用。因此，與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國的制造業(yè)仍然存在一個階段性的整體上的差距。2.國外先進制造技術(shù)的現(xiàn)狀

在產(chǎn)品設計方面，普遍采用計算機輔助產(chǎn)品設計(CAD)、計算機輔助工程分析(CAE)和計算機仿真技術(shù)；在加工技術(shù)方面，已實現(xiàn)了底層(車間層)的自動化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術(shù))、自動引導小車(AGV)等．近10余年來，發(fā)達國家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)它是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎上，通過計算機及其軟件，將制造廠全部生產(chǎn)活。動所需的各種分散的自動化系統(tǒng)有機地集成起來，是適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。首先在功能上，它包含了一個工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動，即從市場預測、產(chǎn)品設計、加工工藝、制造、管理至售后服務以及報廢處理的全部活動．因此它比傳統(tǒng)的工廠自動化的范圍要大得多，是一個復雜的大系統(tǒng)，是工廠自動化的發(fā)展方向。

三我國先進制造技術(shù)目前存在的問題和解決措施

半個多世紀以來，我國機械制造業(yè)雖然從無到有，從小到大取得了較快的發(fā)展，但與西方先進工業(yè)國家相比還存在這明顯的差距，主要表現(xiàn)在如下方面：

（1）產(chǎn)品檔次低，高水平產(chǎn)品所占比例小目前我國機械工業(yè)主導產(chǎn)品達到當代國際先進水平的不到5%，達到上世紀90年代國際先進水平的占25%，答到80年代水平的占40%。

（2）創(chuàng)新開發(fā)能力差，新產(chǎn)品貢獻率低我國大中型企業(yè)生產(chǎn)的2000多種主導產(chǎn)品的平均生命周期為10.5年，而美國一般僅有3-4年。美國制造業(yè)的新產(chǎn)品的貢獻率已達到國內(nèi)生產(chǎn)總值的52%。

（3）專業(yè)化生產(chǎn)水平低我國基礎零部件、基礎工藝專業(yè)化水平與國外先進國家比較存在很大的差距。

（4）企業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)落后目前，我國大部分企業(yè)的生產(chǎn)管理依舊停留在過去計劃經(jīng)濟管理方式上，現(xiàn)金管理模式和手段未能得到實施。

目前我國制造企業(yè)的技術(shù)水平與國先進水平相比較，從總體上看差距達20年左右。結(jié)合我國基本國情，解決我國先進制造技術(shù)目前問題應：（1）提高認識，全面規(guī)劃，力促先進制造技術(shù)的發(fā)展。（2）深化科技體制改革，推動技術(shù)創(chuàng)新體系的建設。

（3）將引進消化國外先進制造技術(shù)與自主開發(fā)創(chuàng)新相結(jié)合。（4）大力發(fā)展先進高新制造技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。

（5）積極培養(yǎng)創(chuàng)造性人才，努力提高制造業(yè)的全員素質(zhì)。

四先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

行業(yè)追求的目標是：高質(zhì)量、高效率、高柔性、低成本、低勞動力、低消耗、品種多和規(guī)格全的產(chǎn)品，因此，21世紀的機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)精密化

精密加工、特種加工、超精密加工技術(shù)、微型機械是現(xiàn)代化機械制造技術(shù)發(fā)展的方向之一。精密和超精密加工技術(shù)包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復合加工(如機械化學研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領域。超精密加工技術(shù)己向納米技術(shù)發(fā)展。納米技術(shù)己在納米機械學、納米電子學和納米材料技術(shù)得到了應用。因此，它促進了機械科學、光學科學、測量科學和電子科學的發(fā)展?！熬笔恰熬芑?。它一方面是指對產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高，另一方面是指對產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來越高。有了前者，才要求有后者；有了后者，才促使前者得以發(fā)展?！熬笔侵讣庸ぞ燃捌浒l(fā)展，精密加工，細微加工，納米加工，如此等等。20世紀初，超精密加工的誤差是10微米，30年代達1微米，50年代達0.1微米，70至80年代達0.01微米，至今達0.001微米，即1納米。再由以下一組數(shù)據(jù)可以看到微電子產(chǎn)品對加工精度的依賴程度，電子元件制造誤差為，一般晶體管50微米，一般磁盤5微米，一般磁頭磁鼓0.5微米，集成電路0.05微米，超大型集成電路達0.005微米，而合成半導體為1納米。

（2）自動化

機械自動化, 主要指在機械制造業(yè)中應用自動化技術(shù), 實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn), 實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程, 加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術(shù)的應用與發(fā)展, 是機械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術(shù)水準, 不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展, 而且對國民經(jīng)濟各部門的技術(shù)進步有很大的直接影響。如何發(fā)展我國的機械自動化技術(shù), 應實事求是, 一切從我國的具體國情出發(fā), 做好各項基礎工作, 走中國的機械自動化技術(shù)發(fā)展之路（3）信息化

信息、物質(zhì)和能量是制造系統(tǒng)的三要素。產(chǎn)品制造過程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品成本的主要因素。制造過程的實質(zhì)是對制造過程中各種信息資源的采集、輸入、加工和處理過程，最終形成的產(chǎn)品可看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)，因此可以把信息看作是一種產(chǎn)業(yè)，包括在制造之中。為此一些企業(yè)開始利用網(wǎng)絡技術(shù)、計算機聯(lián)網(wǎng)、信息高速公路、衛(wèi)星傳遞數(shù)據(jù)等實現(xiàn)異地生產(chǎn)。（4）柔性化

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，促使產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，這就要求現(xiàn)代企業(yè)必須具備一定的生產(chǎn)柔性來滿足市場多變的需要。所謂柔性，是指一個制造系統(tǒng)適應各種生產(chǎn)條件變化的能力，它與系統(tǒng)方案、人員和設備有關(guān)。系統(tǒng)方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人員能保證加工任務，完成數(shù)量和時間要求的適應能力。設備柔性是指機床能在短期內(nèi)適應新零件的加工能力。（5）集成化

集成是綜合自動化的一個重要特征。集成的作用是將原來獨立運行的多個單元系統(tǒng)集成一個能協(xié)調(diào)工作的和功能更強的新系統(tǒng)。集成不是簡單的連接，是經(jīng)過統(tǒng)一規(guī)劃設計，分析原單元系統(tǒng)的作用和相互關(guān)系并進行優(yōu)化重組而實現(xiàn)的。集成化的目的是實現(xiàn)制造企業(yè)的功能集成，功能集成要借助現(xiàn)代管理技術(shù)、計算機技術(shù)、自動化技術(shù)和信息技術(shù)實現(xiàn)技術(shù)集成，同時還要強調(diào)人的集成，由于系統(tǒng)中不可能沒有人，系統(tǒng)運行的效果與企業(yè)經(jīng)營思想、運行機制、管理模式都與人有關(guān)，因此在技術(shù)上集成的同時，還應強調(diào)管理與人的集成。（6）智能化

智能化是制造技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。智能制造技術(shù)(IMT)是將人工智能融入制造過程的各個環(huán)節(jié)，在整個制造過程中貫徹智力活動，使系統(tǒng)柔性的方式集成起來，通過模擬人類專家的智能活動，取代或延伸制造系統(tǒng)中的部分腦力勞動，在制造過程中系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運行狀態(tài)，在受到外界干擾或內(nèi)部激勵能自動調(diào)整其參數(shù)，以達到最佳狀態(tài)和具備自組織能力。我國存在的差距與可實施策略

改革開放以來，通過技術(shù)改造和引進國外先進制造技術(shù)，使我國的制造工業(yè)有了長足的進步，但和先進國家相比還存在很大差距，表現(xiàn)在：技改投入相對不足，原有技術(shù)基礎和研究開發(fā)能力薄弱，制造業(yè)產(chǎn)品落后，技術(shù)水平低，信息含量少，更新?lián)Q代慢，以及市場營銷、經(jīng)營管理、人才素質(zhì)相對落后，缺乏國際競爭能力。面對這樣形勢，發(fā)展先進制造技術(shù)、實施先進的制造模式已經(jīng)到了刻不容緩的地步。為了使我國的制造業(yè)站在世界先進行列，必須采取相適應的措施和策略。

（一）人才是關(guān)鍵。發(fā)展和推廣先進的制造技術(shù)、實施先進的制造模式人才是關(guān)鍵。我國是社會主義市場經(jīng)濟體制，研究先進制造技術(shù)和先進的生產(chǎn)模式其根本目的是制造出有競爭力的產(chǎn)品去占領國內(nèi)市場和國際市場，科技人員必須強化市場意識，因此人才的培養(yǎng)要注意市場導向。要有產(chǎn)業(yè)觀念、企業(yè)觀念、信息觀念、競爭觀念和效益觀念?？萍既藛T要懂得市場營銷、經(jīng)營管理和經(jīng)濟法。要拓寬學科領域，更新教育內(nèi)容與方法，培養(yǎng)一支了解和掌握機械工程科學的前沿技術(shù)人才，加速先進制造技術(shù)的推廣和實施，為市場經(jīng)濟服務。

（二）加強政策與法規(guī)建設，建立強有力的宏觀調(diào)控機制。在市場經(jīng)濟環(huán)境下，國家仍應制訂科學的制造產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和制造技術(shù)進步的總體規(guī)劃，以及相應的法規(guī)政策。避免重復建設、重復生產(chǎn)和重復引進的事情發(fā)生，要盡可能減少和避免市場盲目競爭造成的損失。

（三）發(fā)展適應我國國情的生產(chǎn)模式。對于一些先進的制造技術(shù)和先進的制造模式，要根據(jù)我國現(xiàn)實存在的技術(shù)水平和能力向前發(fā)展，避免盲目的追求目前實施有一定困難的理想的先進科學制造技術(shù)。目前要積極發(fā)展適應我國國情的制造模式。

（四）建立與發(fā)展我國自主的 NC、MC、CAD、CAM、FMS、CAT、CIM、IMS等制造自動化單元技術(shù)，結(jié)合實際情況實現(xiàn)與現(xiàn)有成熟技術(shù)的有效結(jié)合。同時要有組織有計劃的引進先進制造技術(shù)進行消化和吸收。對于引進的并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、精良生產(chǎn)(LP)、智能制造(IM)等先進制造模式要根據(jù)它們的技術(shù)構(gòu)思和特征開發(fā)創(chuàng)新成適合我國國情的生產(chǎn)模式，(如獨立制造島)以使企業(yè)適應市場經(jīng)濟的需要[7]。

（五）提高制造業(yè)現(xiàn)代化管理水平。現(xiàn)代管理核心是信息管理、物質(zhì)管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)過程管理和市場信息管理、加強企業(yè)人才的培養(yǎng)同時與國際接軌，開展ISO9000系列管理體系認證，加快現(xiàn)代企業(yè)制度改革，為先進制造技術(shù)的發(fā)展奠定良好的基礎。

第四篇：人機工程課堂作業(yè)

1、人機工程學的定義和應用領域是什么？

答： 人機工程學是以人的生理、心理特性為依據(jù)，應用系統(tǒng)工程的觀點，分析研究人與產(chǎn)品、人與環(huán)境以及產(chǎn)品與環(huán)境之間的相互作用，為設計操作簡便省力、安全、舒適，人—機—環(huán)境的配合達到最佳狀態(tài)的工程系統(tǒng)提供理論和方法的學科。

人機工程學的應用領域有電話、電傳、計算機控制臺、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、高速公路信號、汽車、航空、航海、現(xiàn)代化醫(yī)院、環(huán)境保護、教育等，人機工程學甚至可用于大規(guī)模社會系統(tǒng)

2、我國人機工程學的研究主要集中在那些高校？主要研究方向是什么？

清華

武漢大學

中國地質(zhì)大學

武漢理工等

3、研究人機工程學的意義和作用。

人機工程學因素往往是企業(yè)提高其競爭力的手法之一。若說“人性化產(chǎn)品”是與“人”合為一體的產(chǎn)品設計，人機工程因素”則是設計工業(yè)產(chǎn)品時的人機界面所必須考慮的因素

4、簡述人機工程學的主要研究方法。

觀察法、實測法、試驗法、模擬和模型試驗法、計算機仿真法、分析法、調(diào)查分析法。

5統(tǒng)計全班同學的身高和臂長，計算其均值和方差，作出其分布圖，看是否復合正態(tài)分布，同時，分析均值和方差與全國平均值的關(guān)系，分析其產(chǎn)生差異的原因(必作）。

身高：

均值= 1720mm 方差 =4299。利用EXCEL中“數(shù)據(jù)分析”中的“描述統(tǒng)計”計算得到其均值為1720.9，方差為4299.4，與上述值相同。臂展：

均值= 1664mm 方差 =5058。利用EXCEL中“數(shù)據(jù)分析”中的“描述統(tǒng)計”計算其均值為1663.6，方差為5057.7，與上述值相同。從上兩圖及計算可以方差很大，并不能判斷是否符合正態(tài)分布。與全國平均值比較可以看出其身高和臂展的均值與方差都過大。其主要原因一方面是統(tǒng)計的人主要是學生統(tǒng)計人數(shù)有限所以其方差比較大。另一方面由于同學來自不同的地方，且分布不均勻，這就造成統(tǒng)計誤差。

6、按照人體尺寸的基本數(shù)據(jù)，說明宿舍門和雙層床的高度設計原則，測量宿舍中門和床的尺寸，給出雙層床設計中，床的高度、寬度數(shù)據(jù)和設計的依據(jù)。

床寬1000mm下床高450mm上床高1500mm 設計依據(jù)

床寬：實驗表明，人的熟睡程度與床的寬度有密切關(guān)系，狹窄的床熟睡程度就差。因此基本尺寸取男性最大肩寬數(shù)據(jù)，同時考慮側(cè)臥時胸厚及膝部突出尺寸、被子折疊尺寸和適當?shù)男?理修正量。下床高度：該尺寸主要取決于小腿加足高數(shù)據(jù)，下床太高坐著時腿部懸空，太低則起坐吃力。

7、按照人機工程學的觀點，設計你宿舍客廳的結(jié)構(gòu)和布局，說明理由。

1兩個單床長邊之間的距離1m。2兩床床頭之間的距離0.10m。3兩排床或床與墻之間的走道寬度 1.50m。

4、宿舍有儲物空間每人凈儲藏空間不宜小于0.50立方米

5、門窗和陽臺(1)宿舍門窗的選用應符合國家相關(guān)標準。(2)宿舍的外窗窗臺不應低于0.90m，當?shù)陀?.90m時應采取安全防護措施。(3)宿舍的門宜有安全防范措施，嚴寒和寒冷地區(qū)宿舍的門宜具有保溫性能。(4)宿舍陽臺進深不宜小于1.20m，頂部陽臺應設雨罩，陽臺宜做防水。

8分析石油大學、報校、成人學院50年?？姆饷?，說明如何利用視覺特性增強廣告的效果的。

首先目標與背景應有一定的對比度，人眼可看清楚其形狀。校報等封面以紅色為底，文字以藍色或白色為主，或者以白色為底，文字為紅藍，有一個很好的視覺效果，突出了其內(nèi)容

9請給出一種萬用表的表頭設計，分析其設計的技巧,繪制其三維造型圖，給出尺寸（必作）。

10分析計算機顯示器設計和布置的合理性，并說明依據(jù)

1可調(diào)分辨率，以人眼觀察最清楚為宜

2、可調(diào)亮度，亮度調(diào)節(jié)取決于作業(yè)環(huán)境，明亮的環(huán)境中可調(diào)的暗一些，反之調(diào)的亮一些 3位置適宜，屏幕在視野的正前方偏下位置比較合適，有利于工作。

11、請給出一種汽車儀表的設計簡圖，并說明儀表設計的合理性。

合理性：

1、有顏色亮度區(qū)分

2、指針長寬適宜

3、左下側(cè)對0，適合人眼

12、請說明汽車電喇叭和氣喇叭的差別和應用范圍的不同，為什么。

汽車喇叭只發(fā)出單音調(diào)，它的構(gòu)造與音響喇叭（揚聲器）是不同的。音響喇叭靠紙盤膜片振動發(fā)音，而汽車喇叭是靠金屬膜片振動發(fā)音。汽車喇叭分有電喇叭和氣喇叭兩種，電喇叭通過電磁線圈不斷的通電和斷電，使金屬膜片產(chǎn)生振動而產(chǎn)生音響，聲音悅耳。電喇叭外形多是螺旋形和盆型，廣泛應用在各種汽車上。輕型乘用車都用電喇叭。氣喇叭利用壓縮空氣的氣流使金屬膜片產(chǎn)生振動，外形多是長喇叭形（筒形），聲音大且聲調(diào)高，傳播距離遠，多用在跑長途的大、中型汽車上，城市內(nèi)是禁用的。

13給出用手操作的室內(nèi)暖氣水管閥門的設計要求，分析其原理，給出其造型設計，并分析其優(yōu)缺點（必作）。

設計要求

1、直徑小于38mm,邊上有棱

2、調(diào)節(jié)范圍大于360度，形狀為圓形或者錐形

原理：要符合人手的基本尺寸要求；可以360度旋轉(zhuǎn)，操作力要小

14、為什么女士開車不能穿高跟鞋，是性別歧視嗎？ 不是，高跟鞋影響腳對剎車、油門及離合的控制，易出現(xiàn)危險。

15、指出教室的座椅是否合適，并給出不合適的原因，給出改進的方向,按照你對石油大學同學身體尺寸測量分析的結(jié)果，設計一把學生計算機房上機用椅，并給出尺寸和造型圖（必作）

不合適。

1、材質(zhì)過硬—選用適宜的木料，或者在椅子表面裝飾一層墊子 2 移動不方便—增加使椅子可移動的裝置。

3沒有考慮同學們身高不同帶來的差異性問題，同時有的座椅位置安排得也不夠恰當。（1）確定目標：要要設計出符合成年人即大學生的身體尺寸的課桌和椅子，并提供合理的數(shù)量。

（2）分析系統(tǒng)的功能：有了以上思想的指導，根據(jù)教室大小，人數(shù)的多少，進行座椅系統(tǒng)輪廓的設計。

（3）設計條件：根據(jù)所有的桌椅設計方案，選擇出最符合實際和人機工學的設計方案。（4）系統(tǒng)設計：準備適用桌椅人機工程的數(shù)據(jù)，提出設計標準，然后對桌椅設計的具體方面進行細化。

１

6、試評價我們校講堂群的學習環(huán)境，指出可改進的地方(必做）。

1人與熱環(huán)境

對于講堂群而言，各個教室中都有風扇，夏天可以去熱。教室中還有暖氣片，可以在冬天提供暖氣，防止教室過冷。但效果效果并不好。

據(jù)統(tǒng)計，四教在冬天的溫度一般為6℃，在夏天的溫度一般為29℃，由此可知，溫度環(huán)境不符合人的學習環(huán)境，因此，我們應在教室中安裝空調(diào)，夏季降低溫度，冬季也可將溫度調(diào)至10℃左右，提高學習效率。2人與光環(huán)境

照明的目的大致可以分為以功能為主的明視照明和以舒適感為主的氣氛照明，學習場所的照明，明視性雖然重要，而環(huán)境的舒適感，心情舒暢也是非常重要的。我們得南教采光設計較好。向陽面采用了大的玻璃窗，陽光充足，當光照較強時還可以拉上窗簾阻擋，北被陽面與向陽面的距離較大，中間設計成了朗誦大廳，天窗采用了透陽的玻璃。背陽面可以從天窗中得到陽光，天窗還可以為朗誦大廳遮雨。3人與聲環(huán)境

講堂群位于學校北側(cè)環(huán)境比較吵鬧并有許多車輛經(jīng)過，所以噪聲較大，不利于學習。我覺得應設置隔音板，對上課聽課效果的影響。

17、按照合理光環(huán)境的要求，評價我校教學樓的光環(huán)境和窗簾的設計。

照明的目的大致可以分為以功能為主的明視照明和以舒適感為主的氣氛照明，學習場所的照明，明視性雖然重要，而環(huán)境的舒適感，心情舒暢也是非常重要的。要達到合理光環(huán)境，需要遵循以下幾項原則：

1、合理的照度水平，保留必要的陰影。

2、不直射眼睛，防止眩光和晃眼。

3、色調(diào)協(xié)調(diào)滿意，和環(huán)境協(xié)調(diào)。

4、合理控制成本。

南教樓的窗簾只有一層藍色的布窗簾，遮光性不是很好，當陽光較強的時候，投影儀的投影就會顯得很淡，不利于教學的進行。所以建議應在藍色布窗簾與窗戶間再加一層黑色的遮陽布，加強遮陽效果。當室內(nèi)光強度很高時，將兩層窗簾同時拉上。當室內(nèi)光強度較弱時，可以只拉藍色布窗簾，或者不拉窗簾。視情況而定。

１

8、分析我國礦難接連發(fā)生的原因和對策。

人為因素：

（1）違章操作、工人文化水平低、安全意識不強

（2）管理混亂，安全監(jiān)管不到位，相關(guān)責任人沒有具體落實，社會經(jīng)濟因素：

（1）經(jīng)濟發(fā)展水平不夠高，井下作業(yè)機械化水平低；（2）小煤窯越層越界開采

（3）安全生產(chǎn)和經(jīng)濟成本之間的矛盾

措施：加強監(jiān)管，提高工人素質(zhì)和危險意識，給與工人足夠的社會保障，責任人要保持積極負責的態(tài)度，加強教育和引導。

19、以教室課桌和椅子設計為例，說明人機系統(tǒng)設計的步驟；

以教室課桌和椅子設計為例，說明人機系統(tǒng)設計的步驟：（1）確定目標：要要設計出符合成年人即大學生的身體尺寸的課桌和椅子，并提供合理的數(shù)量，舒適的環(huán)境。

（2）分析系統(tǒng)的功能：有了以上思想的指導，根據(jù)教室大小，人數(shù)的多少，進行座椅系統(tǒng)輪廓的設計及每個桌椅的分布設計。

（3）設計條件：根據(jù)所有的桌椅設計方案，選擇出最符合實際和人機工學的設計方案。系統(tǒng)設計：準備適用桌椅人機工程的數(shù)據(jù)，提出設計標準，然后對桌椅設計的具體方面進行細化，最后，還要進行具體的修改。

第五篇：人機工程論文

淺談人機工程學在日常生活中的應用

學號： 姓名：

摘要：本文通過對人性化產(chǎn)品設計具體案例的分析來說明工業(yè)設計中所包含的人機工程學因素，并指出中國未來的產(chǎn)品設計必須符合人機工程學，使人性化的設計真正體現(xiàn)出對人的尊重和關(guān)心

關(guān)鍵詞：人機工程學，工業(yè)設計，人，舒適性

隨著科技生產(chǎn)的不斷進步，作為一門研究“人—機—環(huán)境”系統(tǒng)中人、機、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系，解決系統(tǒng)中人的效能、健康問題提供理論與方法的科學—人機工程學在我們?nèi)粘Ｉ钪袘迷絹碓綇V泛了。隨著人機工程學在我們使用的生活物品中越來越多的應用，為我們的生活帶來了很多方便，也使我們的生活更加舒適。隨著社會發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對于很多物品不僅僅只要求其功能性，逐漸地開始追求使用的舒適性方便性，所以人機工程學的研究對于未來很多事物的設計有著重要的指導意義和現(xiàn)實意義。人機工程學是采用科學的方法研究人、機、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系。將人機工程學應用于物品設計中，由于符合人的生理學和心理學規(guī)律，使我們的生活更加舒適。現(xiàn)在僅從工業(yè)設計這一范疇來看，大至宇航系統(tǒng)、城市規(guī)劃、建筑設施、自動化工廠、機械設備、交通工具，小至家具、服裝、文具以及盆、杯、碗筷之類各種生產(chǎn)與生活所創(chuàng)造的“物”，在設計和制造時都必須把“人的因素”作為一個重要的條件來考慮。若將產(chǎn)品類別區(qū)分為專業(yè)用品和一般用品的話，專業(yè)用品在人機工程上則會有更多的考慮，它比較偏重于生理學的層面；而一般性產(chǎn)品則必須兼顧心理層面的問題，需要更多的符合美學及潮流的設計，也就是應以產(chǎn)品人性化的需求為主。下面以具體例子分析說明人機工程學在產(chǎn)品中的應用；

1.座椅中的人機工程學

1.1 人們在生活和工作時，離不開座椅，特別是以坐姿進行工作的人，每天都有1/3以上的時間在與座椅打交道，因此座椅設計除了材料運用得當及造型大方美觀以外，更重要的是要符合人機工程學設計原則。根據(jù)人類工效學原理，座椅的功能、尺度與人體生理特點密切相關(guān)。由于座椅的用途不同,對座椅的功能要求也各異。這些功能要求是人們工作和休息的重要條件。不恰當?shù)墓δ?、尺度會影響人們的工作效率和身體健康。好的座椅可以減輕人的勞動，使人感到心情愉快，而好的座椅得益于正確地使用人機工程學

A

B

1.2從人機工程學原理出發(fā)考慮，一個性能優(yōu)良的座椅應當符合的基本要求如下：為人們提供一個舒適的坐姿，符合舒適坐姿的生理特性，減輕人們的肌肉酸痛和疲勞。以上A圖中的座椅符合人機工程學，B圖中的為普通座椅。A中符合人機工程學的座椅的結(jié)構(gòu)和尺寸設計使人們的脊柱形態(tài)接近于正常自然狀態(tài)，可以減少腰椎的負荷以及腰背部肌肉的負荷，座椅的設計符合壓力分布不均勻原則，讓不宜承受重壓的大腿等部微微高于可以承受重壓的坐骨結(jié)節(jié)處，可以防止人們的疲勞發(fā)生。B中的普通座椅坐墊為平面的，長時間的坐著會使人感到疼痛，而靠椅不是人們的脊柱形態(tài)的正常狀態(tài)，會使靠在上面的人感到肌肉酸痛。綜上，符合人機工程學原理的座椅比普通更加舒適。

1.3人機工程學在座椅的設計中的應用也逐漸成熟，利用人機工程學原理來進行座椅設計是座椅設計發(fā)展的必然。符合人機工程學原理的人性化設計最實在，同時也是最前沿的潮流與趨勢，是一種人文精神的體現(xiàn)，是人與座椅完美和諧的結(jié)合，使人性化的設計真正體現(xiàn)出對人的尊重與關(guān)懷。因此，我們必須加大對人機工程學原理在座椅設計中的應用研究。

2.手工工具中的人機工程學

2.1手工工具例如鉗子、簡單等是人們在日常生活和某些特定的工作中經(jīng)常要用到的一些工具。它們的主要的作用區(qū)域是手腕臂以及上肢部分，如果設計不當，給使用者帶來的累計損傷疾病是十分嚴重的。通過應用人機工程學原理對手工工具的使用方式，使用狀態(tài)以及造成累計損傷疾病原因的分析，一方面可以提高工作效率和質(zhì)量，另一方面可以提高安全性，減少疲勞和壓力，增加工作的滿意度和改善生活的質(zhì)量。

符合人機工程學

普通剪刀

2.2在上圖中左邊的剪刀屬于改進的人機工程學產(chǎn)品，它抬高了大拇指工作時的位置，使得大拇指的掌骨與腕骨之間的關(guān)節(jié)彎曲，減少了骨與骨之間的運動的摩擦，對保護手指關(guān)節(jié)是有利的，同時，它的下半部的施力處為一平面，這樣也可以減少施力時手指部位的受力，對食指，中指，無名指也起到了保護作用。右圖所示的剪刀是早期的樣式。這種剪刀的手部作用空間比較打，除了大拇指的其余四只手指受力比較均勻，但是大拇指的受力比較明顯。大拇指的遠節(jié)指骨和中節(jié)指骨間的關(guān)節(jié)伸展，長時間地保持這一姿勢對關(guān)節(jié)處的韌帶不利。其次，受力部位由手指轉(zhuǎn)移到了手掌內(nèi)側(cè)的部位，長時間作用或是高強度的作用都會對肌肉組織產(chǎn)生影響。

2.3 目前人機工程學的原理已經(jīng)應用到很多工具中了，大大的提高了人們工作時的舒適性。所以在未來的手工工具的設計時，僅僅考慮手的要求是不夠的，還要了解人體各部位的生理特點，設計適合的工具，以減少對人體的損傷，同時提高工作效率。

參考文獻

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