現(xiàn)代制造科學(xué)的發(fā)展與創(chuàng)新人才的培養(yǎng)教材(編輯修改稿)
2025-03-02 22:11 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第 6章 現(xiàn)代制造科學(xué)的發(fā)展與創(chuàng)新人才的培養(yǎng) 技術(shù)的產(chǎn)品和工藝 (TPP)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上新的產(chǎn)品和工藝，以及技術(shù)上有重大改進(jìn)的產(chǎn)品和工藝。所謂 TPP創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)是指它被引入市場(chǎng) (產(chǎn)品創(chuàng)新 )或應(yīng)用于生產(chǎn)工藝 (工藝創(chuàng)新 )。 TPP創(chuàng)新包括科學(xué)、技術(shù)、組織、金融和商業(yè)等一系列的活動(dòng)，而且是這一系列活動(dòng)措施的綜合。因此，也可以說(shuō)，TPP創(chuàng)新依賴于科學(xué)知識(shí)、工程技術(shù)知識(shí)、管理知識(shí)和經(jīng)濟(jì)知識(shí)的積累與綜合。而科學(xué)知識(shí)和工程技術(shù)是對(duì)制造技術(shù)創(chuàng)新的首要支持。 第 6章 現(xiàn)代制造科學(xué)的發(fā)展與創(chuàng)新人才的培養(yǎng) 實(shí)現(xiàn)不同領(lǐng)域的 TPP創(chuàng)新，是以領(lǐng)域主導(dǎo)知識(shí) (或使能知識(shí) )為主，而綜合應(yīng)用眾多的領(lǐng)域輔助知識(shí)來(lái)完成的。對(duì)制造技術(shù)創(chuàng)新而言，領(lǐng)域主導(dǎo)知識(shí)是有關(guān)制造本身的機(jī)理、規(guī)律、技術(shù)、技能、裝置及系統(tǒng)等方面的知識(shí)，有量化的知識(shí)，更有眾多非量化知識(shí)，如經(jīng)驗(yàn)等。領(lǐng)域主導(dǎo)知識(shí)也是一種動(dòng)態(tài)知識(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，領(lǐng)域主導(dǎo)知識(shí)也在不斷更新。以對(duì)加工過(guò)程建模為例，傳統(tǒng)的方法已不適應(yīng)對(duì)加工過(guò)程的非線性、復(fù)雜性的描述，而基于人工智能 (AI)的建模方法，或基于 AI與解析法、數(shù)值法綜合而成的建模方法則得到了發(fā)展，對(duì)加工過(guò)程有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，充實(shí)完善了領(lǐng)域主導(dǎo)知識(shí)。有了扎實(shí)的領(lǐng)域主導(dǎo)知識(shí)背景，才有可能激發(fā)出創(chuàng)新靈感，創(chuàng)新才會(huì)有的放矢，才會(huì)有實(shí)用推廣價(jià)值。 第 6章 現(xiàn)代制造科學(xué)的發(fā)展與創(chuàng)新人才的培養(yǎng) 領(lǐng)域輔助知識(shí)面很廣 ， 如計(jì)算機(jī) 、 信息論 、 生態(tài)學(xué) 、 管理科學(xué) …… 它是為領(lǐng)域主導(dǎo)知識(shí)服務(wù)的 ， 用以促進(jìn)領(lǐng)域主導(dǎo)知識(shí)的現(xiàn)代化 ， 共同成為創(chuàng)新的資源 。 領(lǐng)域主導(dǎo)知識(shí)要做到四 “ 知道 ” ， 即知道是什么 ， 知道為什么 ， 知道怎么做和知道誰(shuí)有知識(shí) 。 而對(duì)領(lǐng)域輔助知識(shí)只要求做到三 “ 知道 ” ， 即不必知道為什么 。 技術(shù)創(chuàng)新帶有較強(qiáng)的個(gè)人行為特征，只有把握領(lǐng)域主導(dǎo)知識(shí)，掌握所需的領(lǐng)域輔助知識(shí)，領(lǐng)域內(nèi)創(chuàng)新成果才可能有深度，有應(yīng)用前景；反之，創(chuàng)新往往立不住足，這類(lèi)的事例并不罕見(jiàn)。 第 6章 現(xiàn)代制造科學(xué)的發(fā)展與創(chuàng)新人才的培養(yǎng) 數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的手段 人類(lèi)技術(shù)文明史進(jìn)入了信息時(shí)代 ， 計(jì)算機(jī)軟硬件的飛速發(fā)展給信息的普及 、 應(yīng)用提供了技術(shù)手段 。 面對(duì) 21世紀(jì)的制造技術(shù)創(chuàng)新 ， 數(shù)字化是主要手段 。 數(shù)字化的核心是離散化 ， 如何將自然界的連續(xù)物理現(xiàn)象 、 模糊的不確定現(xiàn)象 ， 以及人的經(jīng)驗(yàn)與技能等離散化 ， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化 ， 是技術(shù)創(chuàng)新成敗 、 優(yōu)劣的關(guān)鍵問(wèn)題 。 繼計(jì)算幾何 、 計(jì)算力學(xué)問(wèn)世之后 ， 計(jì)算切削工學(xué) 、 計(jì)算制造 、 數(shù)字化制造 、 新型材料零件數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造等陸續(xù)被提出 ， 明顯地看出數(shù)字化是技術(shù)創(chuàng)新的重要手段 。 第 6章 現(xiàn)代制造科學(xué)的發(fā)展與創(chuàng)新人才的培養(yǎng) 為了充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在技術(shù)創(chuàng)新中的作用，需要對(duì)領(lǐng)域主導(dǎo)知識(shí)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化處理。例如：制造過(guò)程的物理量 (力、熱、聲、振動(dòng)、速度、誤差等 )的數(shù)字化模型，它們是伴隨制造過(guò)程的幾何量而產(chǎn)生的，如何將兩者的數(shù)字化量及相互關(guān)系融合到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，尚有大量工作要做；利用社會(huì)學(xué)、心理學(xué)、人體結(jié)構(gòu)與行為科學(xué)等，更好地發(fā)揮人在企業(yè)中的作用，利用計(jì)算機(jī)仿真與人機(jī)界面技術(shù)模擬企業(yè)環(huán)境，研究人的最佳工作狀態(tài)，重視人們的滿足感與舒適感，這些都有大量數(shù)字化問(wèn)題。 第 6章 現(xiàn)代制造科學(xué)的發(fā)展與創(chuàng)新人才的培養(yǎng) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為數(shù)字化信息的傳遞、為實(shí)現(xiàn)“光速貿(mào)易”提供了技術(shù)手段。重要的是數(shù)字化全部信息，不僅要數(shù)字化技術(shù)信息，也要數(shù)字化評(píng)估信息，以便在信息冗余的當(dāng)今能選擇到有用的信息，還要數(shù)字化濾掉干擾信息和偽假信息，保證數(shù)字化信息暢通無(wú)誤。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也為實(shí)現(xiàn)全球化制造、基于網(wǎng)絡(luò)的制造提供了物理保證，這不僅有利于參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)設(shè)備資源的共享，更有利于快速獲得制造技術(shù)信息，激發(fā)創(chuàng)新靈感，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造的重要保證。 第 6章 現(xiàn)代制造科學(xué)的發(fā)展與創(chuàng)新人才的培養(yǎng) 為了改善數(shù)字化在技術(shù)創(chuàng)新中的作用，要求計(jì)算機(jī)工具盡可能早地進(jìn)入工程過(guò)程中，以允許更廣泛地探討和多方案地信息化選擇；要求人機(jī)界面向自然化接口過(guò)渡，以加快信息的流暢交換；要求計(jì)算機(jī)在實(shí)現(xiàn)自復(fù)位工程輔助作用時(shí)，由被動(dòng)變成主動(dòng)，即計(jì)算機(jī)能主動(dòng)向操作人員建議有關(guān)方案并傳送相關(guān)信息。 第 6章 現(xiàn)代制造科學(xué)的發(fā)展與創(chuàng)新人才的培養(yǎng) 可視化是制造技術(shù)創(chuàng)新的虛擬檢驗(yàn) 虛擬現(xiàn)實(shí) (VR)技術(shù)近幾年來(lái)獲得了飛速發(fā)展 ， 其虛擬環(huán)境可以表示任意三維環(huán)境 ， 不論它是現(xiàn)實(shí)的或抽象的 。 VR可以重構(gòu)人和信息技術(shù)之間的界面 ， 可以實(shí)現(xiàn)過(guò)程的可視性和思路的創(chuàng)意表述 。 21世紀(jì)中的 VR技術(shù)將對(duì)實(shí)用性技術(shù)的創(chuàng)新提供虛擬原型和技術(shù)的虛擬檢驗(yàn) 。 比如 ， 要求由一種特殊合成材料制成實(shí)用的零件 ， 選用激光選擇性燒結(jié) (SIS)工藝 ， 它可以取代冶煉 、傳統(tǒng)意義上的切削加工等工藝過(guò)程 。 試想把該零件的 SIS成形置于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中 ， 通過(guò)材料成分配比分析 ， 激光燒結(jié)過(guò)程中不同掃描路徑下的溫度場(chǎng) 、 應(yīng)力場(chǎng)顯示 ， 被燒結(jié)成形的零件在這種工藝參數(shù)組合下 ， 虛擬出原型 。 第 6章 現(xiàn)代制造科學(xué)的發(fā)展與創(chuàng)新人才的培養(yǎng) 先進(jìn)制造技術(shù)的創(chuàng)新人才培養(yǎng) 先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)創(chuàng)新人才的要求 1． 更
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