机械工程设计中的创新与发展

史 胜

（江西省宜春市林业产业发展管理局，宜春 336000）

机械工程设计中的创新与发展

史 胜

（江西省宜春市林业产业发展管理局，宜春 336000）

本文从海外机械设备管理与维护出发，介绍了机械设备管理的现状和不足，并提出相应措施，以期为我国机械工程设计的创新与发展提供借鉴。

机械工程 设备管理与维护 创新 发展

1 机械创新和发展的重要性与紧迫性

在知识经济不断发展的今天，机械设计的创新和发展成为国民经济可持续发展的基础。社会的发展进步有赖于科技与经济的发展，而科技与经济的发展归根结底是创造力的发展。对国家、对民族，特别是对处于社会主义初级阶段的中国而言，拥有持续的机械创新能力，有利于提高国家核心竞争力。从目前我国机械设计现状来看，加强机械创新设计，挖掘创造性思维尤为重要。

1.1 机械创新发展是迎合国家“一带一路”的战略需求

2013年，中共中央提出建设“新丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”的战略构想，即“一带一路”的战略部署。这项理念和倡议是中国旨在主动发展与“新丝绸之路”沿线国家的经济合作伙伴关系，积极打造政治互信、经济融合、文化互补的利益、命运、责任共同体。“一带一路”战略部署的提出，为工程机械行业在国际市场的发展提供了良好的发展机遇。如何维护海外经销网络，巩固海外机械市场，加强机械设计创新和发展，搭上“一带一路”的顺风车成为当前的紧迫问题。要完成“一带一路”的战略构想，我国必将通过与沿线国家的合作或投资推动其基础设施建设，从而带动国内机械制造业的出口和发展。而要想加强相关基础设施的工程建设，必须要加强机械设计的创新与发展。因此，加强机械创新，是迎合国家“一带一路”战略发展的需要。

1.2 机械创新发展是“中国制造2025”的需要

制造业是国民经济的主体，也是国家发展兴盛的基石，打造具有国际竞争力的制造业是提升我国综合国力，保证国家安全，实现“中国梦”的必由之路。2015年5月18日，国务院正式发布了《中国制造2025》规划，这是中国版“工业4.0计划”，也是我国实施制造强国战略第一个十年行动纲领。随着新型工业化、信息化、农业现代化、城乡一体化等战略的同步推进，我国制造业的发展有了更广阔的提升空间，但同时，一直以来以劳动力消耗的制造模式和规模扩张型的粗放发展模式给制造业的发展带来了极大挑战。调整产业结构、促进经济转型升级最主要的方法就是不断激发制造业的发展活力，提高机械制造的创造力和经济增长新动力，以促进制造业的转型升级。经过改革开放这几十年的发展，我国制造业的规模已一跃成为世界之首，已经构建为门类齐全、完整独立的制造体系。但与欧美一些发达国家相比，虽然规模庞大，但自主创新能力较弱，关键技术和产品零件仍依靠国外进口，信息工业化水平也较低。因此，为了完成国家“制造2025”的战略规划，必须加强统筹规划，突出机械设计的创新驱动，动用全社会的力量，挖掘机械创新人才，完成从“制造大国”向“创造大国”的转变。

2 海外机械设备管理现状与不足

笔者在海外工作承接的主要工作是建筑项目工程建设，接触的机械主要为土建设备（挖掘机、推土机、平地机、装载机、自卸车）及大型搅拌站（混凝土及沥青混凝土搅拌站）等。由于工程合同规定，项目的主要成员都是在当地直接招聘的工人，管理较为困难；同时，斯里兰卡、刚果金、肯尼亚等国家的机械卖场较少，机械设备更换困难，故障维修效率低下，存在很多不足，具体有以下几方面。

2.1 机械设备管理体制不健全

由于海外工程项目的独有特点，笔者所属项目部都是非常设机构，施工企业大多只片面追求经济效益，因此，对机械设备管理与维护的重视程度明显不够，导致缺乏健全的管理班子和管理体系，设备管理人员严重不足。此外，管理人员的职责和义务不明确，大多数人员的管理积极性不高，严重阻碍了机械设备管理进程。设备管理制度是提高管理水平与设备质量的重要手段，但实际上，管理人员对设备的选型、采购、使用、维护、保养、回收等各个方面都没有建立一个完善的、可操作性强的管理制度，且缺乏完善的考核制度，设备管理人员的不作为现象较为严重。

2.2 设备种类型号繁杂，采购具有盲目性

由于建筑项目的不确定性和机电设备的混乱标准，很多机电项目进行后才发现设备与施工要求不匹配，或是在实际施工中设备发生故障导致项目不能如期进行，严重影响施工进度，增加了项目成本。同时，海外的项目管理人员面对市场上庞大的设备库无从下手，没有经过详细调查就盲目购买自认为合适的设备或型号，最后导致设备无法满足项目的施工要求，从而造成巨大损失。

2.3 机械设备配件储备不足，供应周期长

由于笔者涉足的海外国家大多是经济欠发达地区，机械工程技术较低，工程项目中使用的机械设备大多由国内设计生产的品牌。出于对成本的考虑，工程伊始对设备零部件的储备严重不足，一旦机器发生故障，零件损坏，缺少合适的零部件与之匹配。而从国内运送零部件既受当地政策约束，又要受距离、成本的限制。如笔者工作过的刚果金，与我国时差相差7个多小时，距离较远，海运运输时间长，项目只能被迫延迟，造成巨大经济损失，若采用空运，成本过高，得不偿失。

2.4 当地施工人员专业水平低，管理难度较大

浙江工业大学的禹鑫燚、苏州大学的王振华等人先后提出了一种利用气缸进行轴向柔顺控制的主动恒力法兰，如图8所示[9-12]；美国德克萨斯州立大学的Erlbacher等提出了一种气动式力控末端执行器，以重力信号和压力信号作为反馈信号，结合所测姿态和接触力信息，利用气缸实现轴向的精确恒力控制；美国德州PushCorp、奥地利FerRobotics、ATI和RAD等公司对气动式主动恒力控制末端操作器进行了商品化，形成了系列产品，但该类操作器仅具有径向或轴向的单自由度柔顺控制功能，如图9至图11所示[13-15]。

由于工程合同的规定，项目主要成员都是直接招聘的当地工人，不仅语言不通，交流困难，对管理也造成极大困扰。同时，大多数施工人员专业水平较低，操作能力不足，且人员流动性较大。此外，还存在多数员工操作不合理，不注意保养设备的现象，在设备的维护管理工作上敷衍了是，缺乏职业道德。

3 加强机械设备管理与维护的措施

3.1 健全机械设备管理制度，明确管理人员责任

健全设备管理制度是提高管理水平与设备质量的重要手段，首先，完善对设备的选型、采购、使用、维护、保养、回收等各个方面的流程。建立可操作性强的管理制度，完善严格执行完成设备运行状况、维修保养、使用年限等方面的制度。定时检查设备，及时解决设备出现的相关问题。有条件的工程项目部还可以根据工程实际情况，预先制定设备的维护保养计划书，严格按照维护要求对设备进行日常保养。此外，还需明确设备管理人员的权利和责任，完善相关考核制度，杜绝设备管理人员不作为的现象，将机械设备管理与维护工作落到实处。

3.2 加强当地员工的技能培训，完善考核制度

工程项目管理部应定期或不定期地组织当地员工进行在岗技能培训与考核，果断淘汰培训后考核不合格的员工，完善竞争上岗机制，确保工作人员按照设备操作守则进行操作。培训时，可以采取必要的实物示范，加深员工的印象，在提高员工专业素质的同时培养其职业素养。也可以通过举办文体娱乐活动，增强管理者与当地员工的感情，营造良好的集体氛围，调动员工工作的积极性。

3.3 合理选用机械设备，完善配件储备替换管理

首先，设备采购人员应充分考虑项目工程的各项实施条件，选择合适的机械设备和型号，避免在实际运作时发现设备与施工要求不匹配，导致影响施工进度，增加项目成本。其次，在设备选择上，应尽量选择在当地即可配置更换零部件的设备，避免因零部件损坏缺乏合适配件而产生的延误工程的现象，此外，还要增加部分零部件的储备量。最后，严格落实机械设备的更新换代工作，果断报废超过使用年限或污染指标的机械设备，避免工程事故的发生，还要加强对储备设备或零部件的保养和维护。

完善的方法体系是建筑工程质量和进度的有力保障，是建筑、机电企业科学合理的施工技术的统一标准。因此，必须加强员工对原则性规范标准的学习，提高施工人员的执行力，对违反规范的人员，工程负责人要按照规定予以查处。对作业过程中高负荷、高污染、高冲击的机械设备要及时进行技术保养，防止机械故障扩大而影响工程效率和社会效益。同时，重视微小故障，尽可能地降低事故发生率。

4 机械设备设计与管理的创新方向

4.1 标准化

机械设备的标准化生产是现代化生产的必要条件，也是调整产业结构、扩大市场需要的重要条件。机械标准化的过程就是通过规范机械生产中的行为来获得最佳社会效益的过程，也是行业加强设备管理的重要方法和手段。机械设备、生产的标准化不仅有利于生产过程的安全化控制，也有利于机械设备零件的更换，从而提高工程项目运行效率。

4.2 智能化

机器设备的智能化是大势所趋，也是机械工程设计创新的一个重要发展方向。运用计算机、微电子等智能设备赋予机器自动化、控制化的能力，有助于加强机械设备的管理维护。机械设备可以通过自查与自修来完成管理维护工作，大大提高了设备管理效率，减轻了管理人员负担。

4.3 模块化

机械设备的模块化对零部件的替代更换有重要意义，主要是因为这种生产方式不仅扩大了机械设备的生产规模，其生产出来的机械设备或装置都是标准化、系列化的产品，从而使在海外机械设备零部件的替代与更换变得更为简单，不需要再专门从国内运输装配，提高了工程项目的完成效率，降低了项目成本。

4.4 人性化

操作人员操作机械设备时，容易出现损伤，这主要是由于员工不适应机器设备的操作。因此，未来机械设备设计创新的一个重要方向就是注重人机交互的关系，只有让人习惯操作机械设备，才能在最大程度上减少不规范行为的发生。

5 结语

在知识经济引领时代发展的今天，机械设计的创新和发展是国家国民经济可持续发展的基础，拥有持续的机械创新能力就意味着国家核心竞争力的提高，而机械工程的施工在极大程度上依赖于机电设备的正常运行和与项目要求的符合程度。首先，对设备型号要求较高。由于建筑项目的不确定性和机电设备的混乱标准，很多机电项目进行后，才发现设备与施工要求不匹配，或在实际施工中设备发生故障导致项目不能如期进行，严重影响施工进度，增加成本。因此，加强机械设备的管理与维护十分重要。在对海外机械设备系管理工作的总结中，笔者得出只有健全机械设备管理制度，加强当地员工的技能培训，完善配件储备替换管理及合理维护管理机械设备，才能在最大程度上满足海外工程项目的管理需要。

[1]马超，徐柳，张晓丽，等.机械工程实践课程的创新与发展[J].考试周刊，2015，（4）：170-170，171.

[2]毛华军.浅谈机械设计的发展与创新[J].城市建设理论研究：电子版，2013，(20).

[3]《机器人技术与应用》记者.广泛研讨，深入交流，推动技术创新与发展 记2012年中国机器人技术与应用高峰论坛暨卓越工程师培养研讨会[J].机器人技术与应用，2012，（5）：1-4.

Innovation and Development in Mechanical Engineering Design

SHI Sheng
(Forestry industry development and Management Bureau of Yi chun City, Jiangxi Province, Yichun 336000)

The author has long been engaged in the management of mechanical equipment in the construction engineering, so this paper introduces the present si tuation and problems of the m achinery and equipment management, and puts forward the corresponding measures, in order to provide reference for the innovation and development of China's mechanical engineering design.

mechanical engineering, equipment management and maintenance, innovation, development