技术的现状及发展趋势

第一篇：技术的现状及发展趋势

我国职业技术教育的现状及发展趋势

职业技术教育是对受教育者在一定水平的教育基础上所进行的专业知识和技能、技巧的教育。它的特点是强调职业道德培养，着重进行适应社会发展和生产发展的实践动手能力的技术培训，是一种实用性很强的职业技术、技能教育。在国家政策的支持下，我国的高等职业技术教育取得了较快的发展;但在充分肯定成绩的同时，必须清醒地看到职业技术教育发展中还存在着很多困难和问题;从当前情况看，要办出受企业欢迎、社会认可、群众满意的职业技术教育，还有很大差距。因此，必须把职业技术教育作为国民经济发展的重要基础，作为教育事业发展的优先领域。

一、 发展职业技术教育的重要意义

纵观近代以来职业技术教育发展史，可以得出一个基本结论，这就是：职业技术教育是劳动力生产和再生产的关键环节，是教育体系与经济社会发展对接的重要枢纽，是一个国家和地区现代化的强大动力。因此，大力发展职业教育，是一种长远、积极的就业支持政策，有利于拓宽就业渠道和增加就业岗位，可以提高劳动者的就业能力和适应职业变化的能力，实现劳动力资源的重新配置和调整，促进劳动者再就业，化解社会矛盾，意义十分重大。

二、 当前职业技术教育的现状

20多年来，我国的职业技术教育事业得到了较快的发展，已初步建立起具有中国特色的初等、中等和高等职业技术学校，又有与普通高等教育、成人教育相沟通的职业教育体系。在国家政策的支持下，我国的高等职业教育取得了较快的发展。2004年高等职业教育招生达到237万人，占整个高校招生总量的53%，高职高专招生总量已经超过了本科。在这种形势下，截止到2005年，全国具备颁发学历资格的普通高职院校达到1078所。但中等职业学校的发展却不容乐观，自1999年以后高等教育招生人数的急剧增加，拉动了以升学为主的普通高中教育的发展。1998年全国普通高中招生数为359.6万人， 2004年增长到821.5万人，增幅达128.4%;而同期承担技艺型、应用型人才培养的中等职业学校，招生数由519.5万人增加到548.1万人，增幅仅有5.5%，中等职业教育招生总数的比例由占高中阶段的59.1%下降到40.0%。更令人担心的是，在全国农村高中阶段教育中，接受普通教育与职业教育的人数比例相差极大。并且，有资料显示，我国现有技术工人7000万人，其中高级技工只占3.5%，即使是全国最大工业基地上海，高级技工的比例也不足7%，与发达国家高级技工占40%的水平相比相差很远。并且现有的技工大多年龄偏大，一部分青年工人的技术水平又达不到规定的标准。而在上亿的农民工里，技术熟练的工人所占的比例很低，有受过专门技术培训的仅占12.5%。

三、 我国职业教育发展中存在的问题

从当前职业技术教育的现状的来看，发展职业教育，培养技工人才是当务之急。但是，我国职业教育发展的历史短，起点低，再加上各级政府及教育工作者对职业教育缺乏足够的认识和重视，从而造成我国职业教育仍存在很多问题。

(一)人们对职业教育的认识存在偏差

长期以来，受中国传统“精英教育”的影响，人们对职业教育的认识存在偏差，认为职业教育是低水平、低层次的教育，是上不了普通高中和普通高校的学生迫不得已的选择。在农村，农民对职业教育也没有深入的认识和理解，他们还没有真正形成依靠科技致富的意识，因此，不愿把子女送入职业学校就读，他们希望子女能够考上大学，出人头地，摆脱贫困。随着高等教育办学规模的不断扩大，社会上出现了“普高热”现象，普通高中的招生人数不断增加，而职业学校却出现招生困难的态势，特别是农村职业学校的生源更为短缺，即使招了一些学生，其生源的素质也是相对较差的，这直接影响到职业学校在社会上的声誉。

(二)职业教育投入少，办学条件差

目前，我国职业学校的经费短缺现象严重，国家财政预算内事业费只能基本保住人员经费，甚至有些学校连保工资都困难，更难以发展职业教育。由于办学经费紧张，造成许多学校连培养学生职业技能所需的最基础的设施和设备都没有。同时，由于经费紧张，不但教师没有机会出去进修，而且连学生必要的实习也无法实现，而这一情况在农村职业学校中更加突出。在教育工作上，有些领导对普通教育、职业教育和成人教育不能做到统筹兼顾、共同发展，甚至有的地方政府对农村职业教育不但不安全配套经费，而且连专项经费也很难保证。再由于部分职业学校教师的专业素质偏低，很难把先进的科技成果引入教学中，造成了职业学校开设的课程不能适应学生升学考试和就业的需要，这不但影响了职业技术人才的培养和职业学校自身办学的吸引力，而且也挫伤了广大学生和家长的入读信心。

(三)就业形势严峻

职业教育是以就业为导向的教育，目前我国高等教育已呈现大众化的趋势，大学毕业生数量迅速增长，同时，产业结构调整和国企改革，使企业向社会释放了大量的多余劳动力。据统计， 20世纪90年代后期失业人口已达1200万，过剩的失业、待岗人群挤占了职业院校毕业生的就业空间。现今毕业生就业难已经呈现出两个向下的趋势，一个是就业率降低，一个是起薪点降低。毕业生就业难折射出我国经济发展中一个深层次的问题—“资源错配”，即经济资源在一些人为因素的作用下，违背了市场经济的规律，片面流向重型产业和劳动密集型产业，而知识型服务业则处于低迷状态。特别是2001年之后，在低利率、低汇率政策扶持下，重型产业加速发展，工业对经济增长的贡献中，近3/4来自重制造业。这种产业结构失衡反映在劳动力需求结构上，就是“白领”岗位需求相对不足，而对蓝领型岗位却有着旺盛的需求。因此，才会出现大学生就业难、大学生工资不如农民工等新的“脑体倒挂”现象。

(四)职业教育改革缺乏力度

目前，虽然职业学校都在不断调整自己的办学方向和专业设置，及时适应市场对职业技术人才的需求，但仍有相当多的学校办学模式相对单一，专业结构不合理，缺少本校的办学特色和活力。有的学校领导的职业教育观念陈旧，不思变革，有的学校专业课程和教材内容不能较好地反映最新的科研成果，教师的教学方法手段相对落后，特别是青年教师的专业技能和实践操作能力不强。再者，职业学校内部缺乏沟通，专业设置重复，资源不能共享，特别是农村职业教育人才培养目标与农村经济发展的实际需要相背离，培养出来的学生，实践动手能力差，没有学到科技致富的真本领，在农村经济发展中发挥不了应有的作用。

(五)教育教学与社会需求相脱节

职业学校培养目标存在短期行为，一些学校不能随着社会的发展及时完善培养目标。不能根据市场需要及时调整专业设置，专业结构不尽合理，对市场的适应性较差。热的专业过热，供过于求;冷的专业过冷，虽社会急需，但无人问津。培养目标和课程设置之间、课程设置和岗位群的知识能力要求之间出现脱节，毕业生的岗位适应性差影响了办学的质量和声誉。同时，课程教学内容陈旧，缺乏时代特色。职业教育存在着重理论、轻实践，重知识、轻能力的现象。

四、职业技术教育的发展趋势

(一)在规范化建设方面，职业技术教育逐渐体系化

早在1985年《中共中央关于教育体制改革的决定》就要求“逐步建立起一个从初级到高级、行业配套、结构合理，又能与普通教育相互沟通的职业技术教育体系”。经过多年的改革与发展，我国的职业教育基本建成了具有中国特色的，初等、中等、高等相互衔接，专业配套，结构合理，形式多样，又与普通教育、成人教育相互沟通、协调发展的体系。

职业技术教育体系在纵向上的几个层次自行衔接，横向上又与普通教育相互沟通。

① 初等职技教育，培养熟练工、初级技术工人。

②中等职技教育，培养中级技术工人、初级的技术员、专业人员、管理人员。③高等职技教育，培养中级以上的技术人员、专业人员和管理人员、技师(或高级工)和智能型操作人员，招收高中毕业生和中职技校的毕业生。同时规范了中等和高等职业学校的名称，并体现了职业特点。职业教育的发展，既扩大了我国教育的总体规模，也使我国教育结构得到了历史性改变，特别是中等职业教育的发展，优化了高中阶段教育的结构。

(二) 在管理体制方面，在中央统一领导下，逐步加强了地方政府对职业技术教育的统筹和管理权，扩大地方政府的管理职权是教育体制改革的趋势，对职业技术教育更为重要。我国经济发展的一个重要战略趋势是发展区域经济，即要求在一个经济区域内，充分利用本地区的自然资源、经济资源和劳动力资源，以自己特定的文化、教育、科技水平，实现资源的最优配置，构建起体现本地区产业和技术特色的经济结构和管理体制，推进本地区经济的迅速发展。职业技术教育要服从并服务于区域经济的发展，必须受地区的统筹和管理。

2002年《国务院关于大力推进职业教育改革与发展的决定》明确提出要加强地方政府对职业教育的统筹和管理权，要求地方政府要统筹规划，促进本行政区域内职业教育与其他各类教育协调发展，建立多渠道筹措职业教育经费的机制，组织动员社会力量举办职业教育;要整合和充分利用现有各种职业教育资源，打破部门界限和学校类型界限，积极发挥市场机制的作用，提高办学效益，优化职业学校布局结构。

(三) 在办学体制方面，鼓励和支持民办职业教育发展，形成了职业教育多元办学的格局长期以来，我国职业教育办学体制的特征是在计划经济体制下形成的以政府包揽办学和单一计划办学。社会主义市场经济体制建立、所有制结构的变化，对职业教育办学体制的影响是直接和具体的，要求职业教育办学的主体由政府或国有经济向公有制为主、多种所有制共同参与转变，同时使公民个人、合资企业等成为办学主体的需求成为现实。办学主体多元化和办学形式多类型是办学体制改革的核心与关键，办学主体决定着办学的管理主体与投资主体。因此，深化职业教育办学体制改革，形成政府主导、依靠企业、充分发挥行业作用、社会力量积极参与的多元办学格局，逐步建立与经济多元化和办学主体多元性相适应的职业教育办学体制是职业教育办学体制改革的目标。

作为发展中的人口大国，我国公共财力有限，用于教育方面的支出更是难以满足教育发展的需求。穷国办大教育的基本国情还没有从根本上改变，这就需要调动社会力量来承担更多的任务，这也为民办教育机构的发展提供了广阔的空间。民办教育机构具有鲜活的办学理念、高效的运转管理体制和富有活力的激励机制，民办职业教育市场的开拓，是对公办职业教育的有益补充，多样化的教育供给扩大了职业教育资源，也扩大了受教育者的选择范围。为调动社会力量参与职业教育办学的积极性，政府在坚持科学引导、加强管理的同时，有责任制定一系列政策措施加以扶持、资助，政府的扶持资助将是提高社会力量办学质量的有效手段。

第二篇：环境监测技术的应用现状及发展趋势

摘要：在环境问题日益严峻和环境保护工作不断深入的今天，环境监测技术成为了影响环保工作开展的重要因素。利用现代环境监测技术对污染物进行准确、及时的监测和分析，对实现环境污染的预防和控制具有重要的现实意义。本文通过对现有研究结果的分析，总结了环境监测技术的应用现状，3S技术、生物技术、信息技术、物理化学科学技术在水、大气、土壤等环境介质的污染物监测中应用广泛。同时，本文对环境监测技术的未来发展趋势进行了探讨，将向着以有机污染物作为监测的主要目标、监控介质范围扩大、监测分析精度痕量化、分析技术快速化、实验室管理系统应用广泛化的方向发展。 关键词：环境监测;环境保护;技术;污染

Application Status and Development Trends of Environmental

Monitoring Technology Abstract：Today, environmental problems are increasingly serious and environmental protection workis deepening, and environmental monitoring technology has become an important factor affecting the environmental work to carry out. Using modern environmental monitoring technology to monitor and analyze the pollutants accurately and timely has important practical significanceto prevent and control the environmental pollution.By analyzing the results of existing studies, this paper summarizes the application status of the environmental monitoring technology. 3S technology, biotechnology, information technology, physical and chemical science and technology are widely used in the monitoring of contaminants in water, air, soil and other environmental media.At the same time, this paper discusses the development trends of environmental monitoring technology, it will be toward to regard the organic pollutants as the main monitoring targets, expand the scope of monitoring media, analyze to achieve mark quantization, analyze fast, and use the laboratory management system widely in the direction of development. Key words： Environmental monitoring;Environmental protection;Technology;Pollution

1 引言

近年来，随着经济的快速发展，环境问题日益严峻，环境问题和人民生产生活息息相关，保护环境刻不容缓。环境监测不仅是加强环境监督与管理的重要手段，也是保护环境的前提和基础。随着环境问题的不断凸显，政府及社会各界不断地提高环境保护意识，从而对环境监测技术提出了更高的要求。因此，分析总

1 结当前环境监测技术的应用现状并在此基础上探讨其未来的发展趋势是十分必要的，具有很强的现实意义和重大的战略意义。

本文简要介绍了环境监测的内涵、作用及发展历史，总结分析了环境监测技术的应用现状并对其发展趋势进行了探讨，为今后环境监测工作的开展提供了更多的分析资料，促进环境监测技术的开发与完善，对实现人类的可持续发展具有重要的意义。

2 环境监测概述

2.1 环境监测的内涵及作用

环境监测(Environmental Monitoring)是环境科学和环境工程的重要组成部分，是在环境分析的基础上发展起来的一门学科。它是指运用各种分析、测试手段，对影响环境质量因素的代表值进行测定，确定环境质量(或污染程度)及其变化趋势，从而为开展环境工作提供服务的活动。

环境监测的目的是运用现代科学方法，对人类赖以生存的环境质量进行定量描述，用监测数据来表示环境质量受损程度，准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划提供科学依据，进而保护人类正常生存与发展。具体有以下几个方面[1]：对污染物及其浓度(强度)作时间和空间方面的追踪，掌握污染物的来源、扩散、迁移、反应、转化，了解污染物对环境质量的影响程度，并在此基础上对环境污染作出预测、预报和预防;了解和评价环境质量的过去、现在和将来，掌握其变化规律;收集环境背景数据、积累长期监测资料，为制订和修订各类环境标准、实施总量控制、目标管理提供依据;实施准确可靠的污染监测，为环境执法部门提供执法依据;在深入广泛开展环境监测的同时，结合环境状况的改变和监测理论及技术的发展，不断改革和更新监测方法与手段，为实现环境保护和可持续发展提供可靠的技术保障。

环境监测在人类防治环境污染，解决现存的或潜在的环境问题，改善生活环境和生态环境，协调人类和环境的关系，最终实现人类的可持续发展的活动中，起着举足轻重的作用。

环境监测的对象大致分为以下两种：一种是自然环境，包括水源、大气、土

2 壤等;另一种是人文环境，包括固体废弃物、环境生物、噪音、放射性物质等。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。

2.2 环境监测的发展历史

20世纪50年代，针对发达国家不断发生的化学毒物造成的严重环境污染事故，对环境样品进行化学分析以确定其组成和含量的环境分析便成为这个阶段环境监测的主要特征。自20世纪60年代末开始，环境监测逐渐引入物理的、生物的手段，这一时期的监测工作以对污染源的监督性监测为主要特征。自20世纪70年代中期以来，发达国家把环境监测焦点从对污染源监控转移到环境质量监控上来，使环境监测范围发展到面源污染及区域性环境质量方面。20世纪80年代初，发达国家相继建立了自动连续监测系统和宏观生态监测系统，并借助地理信息系统技术、遥感技术和全球卫星定位系统技术，连续观察空气、水体污染状况变化及生态环境变化，预测预报未来环境质量，扩大了环境监测范围，提高了监测数据的获取、处理、传输、应用的能力，为环境监测动态监控区域环境质量乃至全球生态环境质量提供了强有力的技术保障，极大促进了环境监测的现代化发展，实现了监测的实时性、连续性和完整性。

我国环境监测起步较晚，经过30多年的发展，现已发展到物理监测、生物监测、生态监测、遥感、卫星监测，从间断性监测逐步过渡到自动连续监测。监测范围从一个断面发展到一个城市、一个区域乃至全国。一个以环境分析为基础，以物理测定为主导，以生物监测、生态监测为补充的环境监测技术体系已初步形成[2]。

3 环境监测技术的应用现状

3S技术、生物技术、信息技术、物理化学科学等现代化监测技术已被广泛应用于大气环境监测、水资源调查评价等监测工作。

3 3.1 3S技术在环境监测中的应用

3S技术是以遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)为基础，将这三种独立技术与其他高新技术有机地构成一个整体而形成的一项新的综合技术，它集信息的获取、处理和应用于一身，凸显信息获取与处理的高速、实时与应用中的高精产度、可定量化等方面的优点[3]。 3.1.1 3S技术在水资源管理中的应用

当前国内外3S的技术在水资源的调查与评价上的应用是非常广泛的。其主要应用在流域水文模拟、水资源评价、生态环境变迁分析、生态耗水变迁分析、监测水体沼泽、监测水体富营养化等等[4]。在水质遥感监测方面，近几年来，对构成水的质量的一些要素进行定量监测的研究有了一定的进步，这些要素包括浑浊度、总悬移质泥沙含量、pH值、总含氮量等等。

卫星遥感监测技术已经广泛应用于海洋环境监测，并取得良好成效。一般陆地卫星的多光谱扫描仪是用于沿海悬浮泥沙含量和其扩散状态的监测;用于工业排污与生活污水的监测。在1972—1977年间出现了3次大范围海上溢油问题，采用海洋水色成像仪与沿岸带水色扫描仪用于悬浮物浓度或者海域叶绿素的分析，实现全天24小时的海洋油污实时监测，具体监测溢油的分布范围、油膜厚度、移动扩散状况和溢油量等。 3.1.2 3S技术在湿地研究中的应用

(1)3S技术在湿地资源动态变化监测中的应用。

运用多时相、多平台的遥感动态变化监测技术及时获取湿地的动态信息，通过地理信息系统技术的空间分析功能和数据管理功能对遥感技术获取的湿地信息进行实时更新，可以获得湿地的动态变化情况[5]。

(2)3S技术在湿地制图中的应用。

迄今，中国、加拿大和爱沙尼亚等国已经出版了国家沼泽湿地图。中国运用3S技术还编制了不同比例尺的湿地景观生态图[6];完成了黄河三角洲1：5万和1：10万地图的编制[7]等。

4 3.1.3 3S技术在土壤环境监测中的应用

过土壤波谱分析，应用高光谱遥感数据能较好地探测土壤表层或浅表层的性状，并且结合相应的野外采样测量或实地观察建立起各种不同类型的分析模型，对土壤机械组成、酸碱度、水、养分含量、矿物质等参量、土肥状况等实现定量观测[8]。自2003年起，中国科学院在高光谱遥感技术的支持下对青藏高原地区2003—2010年表层土壤水分进行了成功反演[9]，从而为脆弱生态区土壤环境的监测奠定了基础。

为了保护土壤，防止土壤侵蚀面积不断扩大，美国农业部自然资源保护局运用3S技术开展全国土壤资源调查，并且进行小流域调查与制图。在此基础上，美国国家土壤侵蚀研究实验室建立了诸如土壤侵蚀方程、评价土壤侵蚀模型、水蚀预报模型、风蚀预报系统等[10]，从而为各种情况下土壤侵蚀预测和评价提供技术和方法支持。

此外，在草地、森林等生态系统相关领域的环境监测中，3S技术都在发挥着重要的作用。

3.2 生物技术在环境监测中的应用

随着生物技术的迅猛发展，以现代生物技术为代表的高新技术在环境科学中得到了越来越广泛的应用。现代生物技术是以DNA重组技术的建立为标志的多学科交叉的新兴综合性技术体系，它以分子生物学、细胞生物学、微生物学、遗传学等学科为支撑，与化学、化工、计算机、微电子和环境工程等学科紧密结合和相互渗透，极大地丰富了各学科的内涵，推动了科学理论和应用技术的发展。

现代生物技术正被利用或嫁接到环境监测领域，构成了现代生物监测技术。目前，在环境监测领域，应用比较广泛的有生物大分子标记物检测技术和PCR(多聚酶链式反应)技术，此外，当今研究和应用比较广泛的生物技术还有单细胞凝胶电泳、生物传感器、酶联免疫技术等。

5 3.2.1 生物大分子标记物检测技术

生物大分子标记物监测技术可以在分子水平阐述分子适应等生态问题的机制，具有预警性和广泛实用性的特点，有助于更好地揭示生物与环境之间的相互作用机制，为污染环境的生物修复提供理论依据。主要的生物大分子标记物及其检测技术有核酸分子损伤检测技术、报告基因标记技术、DNA芯片技术、酶分子标记物检测、金属硫蛋白的检测、抗氧化剂防御系统的检测等。 3.2.2 PCR技术

多聚酶链式反应(简称PCR)技术是在体外合成特异性DNA片段的方法，其原理类似于生物体内DNA的复制。通过选择生物的一段特异性基因进行体外扩增，再由凝胶电泳等DNA分析技术确定其种类及含量。近年来，依据PCR分析突变的相关技术进展很快，主要有[3]：寡核苷酸探针杂交;DNA直接测序;限制性内切酶图谱;变性梯度凝胶电泳等。

作为最现代的生物技术之一的PCR技术，具有快速、灵敏、准确、简便、特异性强的特点，可以针对某种或某几种致病微生物作出检测判断，因此在水环境微生物检测中应用越来越广泛。

Tay等[11]利用特异性16S rDNA 引物扩增两种甲苯降解菌。荧光定量PCR 结果显示：自养黄色杆菌和分枝杆菌在甲苯污染地区的数量比非污染地区的高，这与先前调查结果一致。但自养黄色杆菌只在污染地区夏季有相对短暂的繁盛，而分枝杆菌超过5个月时数量仍很高，表明了分枝杆菌在甲苯降解方面比想象的更为重要[12]。

Cummings等[13]通过荧光定量 PCR 技术监测了沿湖泊重金属污染浓度梯度中还原铁离子泥土杆菌家族的丰度与分布。结果表明其分布相对均匀，泥土杆菌家族的分布不受重金属离子浓度的影响。

何闪英等[14]为建立快速、准确鉴定和定量检测赤潮生物的方法，以圆海链藻为例，以其中18S rDNA序列为寻找种特异性引物的靶区域，通过分析 18S rDNA 序列，设计出适合用于荧光定量PCR的引物与探针，并通过常规PCR验证确定其特异性，进而以圆海链藻荧光定量PCR的引物和探针，建立了定量检测圆海链藻的实时荧光定量PCR检测方法。与传统的显微镜计数方法比较，两

6 者所获结果无显著性差异，证明了本方法的可行性，从而为我国沿海水域赤潮问题的研究提供了良好的技术检测途径。

变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术在微生物群落多样性和种群动态监测中得到广泛使用[15]。赵兴青[16]等从玄武湖、莫愁湖和太湖沉积物中直接提取微生物总 DNA，然后通过 DGGE技术指纹图谱来分析湖泊表层沉积物中微生物群落结构的差异性，结合条带回收、扩增、序列测定，从而了解不同湖泊和相同湖泊不同位点的微生物群落结构的多样性。 3.2.3 其他生物技术

单细胞凝胶电泳( SCGE) ，即彗星试验是一种通过检测DNA链损伤来判别遗传毒性的技术。环境中的遗传毒物浓度一般很低，而彗星试验检测低浓度遗传毒物具有高度灵敏性，所研究的细胞不需要处于有丝分裂期。同时，这种技术只需要少量细胞[17]。Mirjana Pavlica等[18]用暴露在五氯苯酚(PCP)中的淡水蚌类血细胞进行彗星试验，观察血细胞中DNA损伤程度。在进行实验室实验和原位实验后，发现高浓度的 PCP(80g/L)会引起血细胞中DNA断裂，表明用彗星试验检测DNA损伤能够监测水体中的PCP污染。

生物传感器[19]是将生物学、化学和物理学融为一体的一种新装置，可以根据生物的酶、亚细胞器以及细胞或组织对污染的反应，将其转换为电信号，通过放大系统显示，再用计算机系统处理检测信号，实现自动化监测。目前，这种生物传感器技术可以对水质的BOD进行快速监测。

3.3 信息技术在环境监测中的应用

随着计算机、网络等现代信息技术在各领域应用的不断深入，信息技术已经被广泛应用于环境监测中。 3.3.1 无线传感器网络技术

环境监测应用中无线传感器网络属于层次型的异构网络结构，最底层为部署在实际监测环境中的传感器节点。向上层依次为传输网络、基站，最终连接到网络。通过该技术能够将监测的数据传送到数据处理中心，监护人员(或用户)可以

7 通过任意一台连入网络的终端访问数据中心，或者向基站发出命令。

许妍等[20]研究的基于无线传感器网络技术的农田灌溉系统可实现对农田土壤的湿度、温度等参数的在线监测和实时控制，从而提高了农业生产效率。 3.3.2 PLC技术

可编程逻辑控制器(PLC)是集自动化技术、计算机技术和通信技术于一体的新一代工业控制装置，在结构上对耐热、防尘、防潮、抗震等都有精确考虑，在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施，非常适用于条件恶劣的户外及工业现场[21]。此外，可以用于雨水的远程监测，对于农业生产及防洪抗旱有着积极的意义，还可以对河水水位、流速、水质的测量实现远程监视。

3.4 物理化学科学在环境监测中的应用

近年来，由于高分子化学、分析化学、物理科学等科学的不断发展与完善，物理化学科学在环境监测中有了较为广泛的应用。 3.4.1 动态膜压法监测技术

动态膜压法的理论基础是Gibss用热力学的方法推导出的吸附公式，该方法不需要对水样进行预处理，不同性质、不同浓度的有机成膜分子可以得到不同的动态膜压图谱，有效地将成膜分子的状态、结构及分子间的相互作用等反应出来。并且不需要添加任何化学试剂，无二次污染，外界干扰因素小，测定速度快，灵敏度高。用此法可对受污染水体以及其他未知天然水系的微表层进行研究[22]。 3.4.2 DOAS技术

差分光学吸收光谱技术(DOAS)的工作原理是利用分子的窄带吸收光谱来辨别气体的成分，通过其吸收谱的强度推导被测气体的浓度，其理论基础是朗伯比尔定律。DOAS系统通过一系列优化的数据处理流程和环节，可以成功地监测大气中多种气体成分的浓度。

8 此外，物理化学方法如电感耦合等离子体质谱(ICP—MS)法、激光熔蚀法(LA)、氢化物发生法(HG)、偏振能量色散X射线荧光光谱法等在土壤样品分析，尤其是痕量元素的测定及分析中得到较广泛的应用[23]。

4 环境监测技术的发展趋势

环境监测技术经过几十年的发展，在实践中发挥着重要的作用。随着社会的发展，环境监测技术也在进一步的发展，从目前环境监测技术的发展来看，未来的发展趋势主要表现在以下几方面。

4.1 以有机污染物作为在线监测的主要目标

通过对大量的研究数据和结果的分析可以了解到，目前有机污染物的污染十分严峻，而且这些有机污染物都有毒有害。因此，对有机污染物进行监测已经成了当前的一项重要任务。所以，今后需要适时的、全面的、系统的开展有机污染物的监测工作，及时有效地将环境中的有机污染物监测出来。

4.2 扩展监控介质范围，对有毒有害物质进行全面监控

多环芳烃类、多氯联苯类以及某些重金属有毒污染物会在一定的外界条件影响下，在不同的环境介质如大气、水、沉积物中迁移、转化和积累，因此，需要对多种环境介质进行监控，实现对有毒有害物质的全面监测，保证人类健康和环境安全。

4.3 运用痕量分析，提高监测分析精度

环境中的许多有毒有害物质，尽管其浓度很低，但是会对人体造成巨大的伤害。因此，有必要发展和使用痕量和超痕量分析技术，进一步提高监测的精度，全面掌握受污染的状况，以便采取有效措施，预防和控制污染物对人体和环境的危害。

9 4.4 监测分析器小型化，现场快速分析技术得到普及

在环境管理的实践中，往往需要对一些污染事故的现场进行监测，包括污染物排放源和现场污染情况等，这就需要对污染进行定性和分析，及时分析出某种污染物的类别、构成或浓度，因此，有必要发展和使用现场快速分析技术，以便能够更加有效的对现场污染进行监测，而监测仪器的小型化也为其提供了物质保障。

4.5 实验室管理系统将得到广泛应用

使用实验室管理系统(LIMS)，能够进一步提高实验室的管理水平，提高实验室采集数据和分析数据的自动化程度，减少人为因素的干预，进一步确保数据的原始性和准确性。从而达到降低成本，规范数据分析的目的，促进数据分析工作的流程化。还可以加深管理人员对实验室基本情况的认识和了解，及时发现不符合规定的管理行为，并积极采取措施加以改进，从而规范实验流程，提高数据的可靠性，降低实验室的运行成本，提高工作效率。

5 小结

环境监测技术能够为环境保护提供科学合理的依据，对防治环境污染，加强环境保护有着重要的现实意义。环境监测技术的发展不是一朝一夕的事情，需要一代人甚至几代人的不断努力。只有了解环境监测技术的现状，坚持不懈地完善环境监测技术，才能保证环境监测的可靠性。在今后的工作实践中，我们需要重视环境监测技术的运用，加大资金投入，进一步规范环境监测的各项工作，提升监测技术、更新监测设备、提高监测人员的综合素质，建立健全完善的环境监测体系，推动环境监测工作的进一步发展，从而实现人类的可持续发展。

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12

第三篇：机电一体化技术的现状及发展趋势

摘要：机电一体化技术是由微电子技术、计算机技术、信息技术、机械技术及其它技术相融合构成的一门独立的交叉学科。机电一体化产品迅猛发展，几乎遍及所有制造业领域。机电一体化技术在数控技术、工业机器人、计算机集成制造系统方面都取得了一定的成果。随着科学技术的发展，国内外机电一体化将朝着绿色化、智能化、网络化、微型化、模块化方向发展，各种技术相互融合的趋势也将越来越明显。

关键词：机电一体化;发展现状;发展趋势

机电一体化是一个新兴的边缘学科，正处于发展阶段，代表着机械工业技术革命的发展方向。一般认为，机电一体化技术是一门跨学科的综合性高技术，是由微电子技术、计算机技术、信息技术、机械技术及其它技术相融合而构成的一门独立的交叉学科。

1国内机电一体化发展现状

1.1数控技术方面

我国的数控技术起步于1958 年，在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达到50%，配置国产数控系统(普及型)也达到了10%。纵观我国数控技术近50 年的发展历程，特别是经过四个五年计划的攻关，总体来看取得了很好的成绩。目前，国内已具有年产数控系统3000 多套、主轴与进给装置5000 多套的生产能力。近十年来，普通级数控机床的加工精度已由10 μm 提高到5 μm，精密级加工中心则从3～5 μm 提高到1～1.5 μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01 μm)。

1.2工业机器人方面

目前，国内相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化制造技术，解决了工业

机器人控制、驱动系统的设计技术，机器人软件的设计和编程等关键技术，还掌握弧焊、点焊及大型机器人自动生产线(工作站)与周边配套设备的开发和制备技术。现在，我国从事机器人研发的单位有200 多家，专门从事机器人产业开发的企业有50家以上，中国市场上总共拥有近万台工业机器人，其中完全国产的工业机器人(行业内规模比较大的前三家工业机器人企业)行业集中度占30%左右。

1.3计算机集成制造系统方面

我国经过多年的理论和技术准备，CIMS 已经有了较快发展。目前，已在清华大学建成国家CIMS工程研究中心，在著名高校和研究单位建立了七个CIMS 单元技术实验室和八个CIMS 培训中心。2000 年，全国已有20 多个省市、10 多个行业、200多家不同规模和类型的企业通过实施CIMS 应用示范工程，取得了巨大的经济效益。当前CIMS 的进一步试点推广应用已经扩展到机械、电子、航空、航天、轻工、纺织、冶金、石油化工等诸多领域，正得到各行各业越来越多的关注和投入。

2机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，未来机电一体化将朝着绿色化、智能化、网络化、微型化、模块化等多方向发展。

2.1绿色化

若将机械产品和制造机械产品的机械装置统称为机械系统，则机电一体化技术的功能可归结为：提高机械系统的性能，完成传统机械系统不能完成的功能;提高机械系统的智能化程度，使人在更舒适的环境中工作;提高机械系统的可回收性;降低机械系统的原材料消耗;降低机械系统的能耗;降低机械系统对环境的污染，可以看出其中至少有3 条是和环境保护有关的。因此，进入21 世纪，机电一体化技术的使命是要能提供一种高性能、高原料利用率、低能耗、低污染、环境舒适和可回收的智能化机械产品，即提供一种能满足可持续性发展的绿色产品。

2.2智能化

人工智能系统是一个知识处理系统，它包括知识表示、知识利用和知识获取三个基本问题，其最终目标是模拟人的问题求解、推理、学习。人工智能在机电一体化建设中的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类的智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。目前，专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法是机电一体化产品(系统)实现智能化的四种主要技术，它们各自独立发展又彼此相互渗透。随着制造自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动，并会对制造中出现的问题进

2.3网络化

种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到、质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(Homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(CIAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

2.4微型化

微型化兴起于20 世纪80 年代末，是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。近十余年来，微机电系统(MEMS)，作为机电一体化技术的新尖端分支而倍受重视，它泛指几何尺寸不超过1 cm3 的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，发展难点在于微机械并不是简单地将大尺寸的机械按比例缩小，由于结构的微型化，在材料、机构设计、摩擦特性、加工方法、测试与定位及驱动方式等方面都产生了一些特殊问题。

微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，可进入一般机械无法进入的空间，并易于进行精细操作，因此在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。因此在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

2.5模块化

机电一体化产品和技术可分为机械、电子和软件三大部分。模块化技术是这三者的共同技术。模块化技术可以减少产品的开发和生产成本，提高不同产品间的零部件通用化程度，提高产品的可装配性、可维修性和可扩展性等。融合机械、电子和软件三大部分的机电一体化模块代表了未来产品的发展方向，具有高度自主性、良好协调性和自组织性的特点。总之，模块化设计与制造是机电一体化系统的基本方法和发展趋势。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子(MEMS)技术的飞速发展，各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。利用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。

3结束语

随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

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第四篇：我国的先进制造技术研究现状及发展趋势

中国先进制造技术的发展趋势

随着科学技术的进步以及新的管理思想、管理模式和生产模式的引进，近年来，先进制造技术在机械加工领域中的应用越来越广泛，越来越深入。机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。改革开放以来，随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造企业开始将大量的人力、财力和物力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中，我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接新的挑战，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，因此，对制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，以实现我国机械制造业跨入世界先进行列。

一先进制造技术概述

(1)先进制造技术的体系结构及分类

先进制造技术是系统的工程技术，可以划分为三个层次和四个大类。

三个层次：一是优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术。这一层次的技术是先进制造技术的核心，主要由生产中大量采用的铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺优化而成。二是新型的制造单元技术。这是制造技术与高技术结合而成的崭新制造技术。如制造业自动化单元技术、极限加工技术、质量与可靠性技术、新材料成型与加工技术、激光与高密度能源加工技术、清洁生产技术等。三是先进制造的集成技术。这是运用信息技术和系统管理技术，对上述两个层次进行技术集成的结果，系统驾驭生产过程中的物质流、能量流和信息流。如成组技术(CT)、系统集成技术(SIT)、独立制造岛(AMI)、计算机集成制造系统(CIMS)等。

四个大类：一是现代设计技术，是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制定方案并使方案付诸实施的技术。它是门多学科、多专业相互交叉的综合性很强的基础技术。现代设计技术主要包括：现代设计方法，设计自动化技术，工业设计技术等;二是先进制造工艺技术，主要包括精密和超精密加工技术、精密成型技术、特种加工技术、表而改性、制模和涂层技术;三是制造自动化技术，其中包括数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计算机集成制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等;四是系统管理技术，包括工程管理、质量管理、管理信息系统等，以及现代制造模式(如精益生产、CIMS、敏捷制造、智能制造等)、集成化的管理技术、企业组织结构与虚拟公司等生产组织方法。

(2)先进制造技术的特点

先进性：作为先进技术的基础——制造技术，必须是经过优化的先进工艺。因此，先进制造技术的核心和基础必须是优质、高效、低耗、清洁的工艺。它从传统工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成。

通用性：先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节，它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、维修服务、甚至回收再生的整个过程。

系统性：随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术能驾驭生产过程的物质流、能源流和信息流的系统工程。

集成性：先进制造技术由于专业、学科间的不断渗透、交叉、融合，界限逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化，已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术于一体的新兴交叉学科，因此有人称其为制造工程。技术与管理的更紧密结合对市场变化做出更敏捷的反应及对最佳经济效益的追求，使先进制造技术十分重视生产过程的合理化和最佳化。

二先进制造技术国内外的发展现状

1.我国先进制造技术的现状

自建国以来，尤其是改革开发20多年以来，我国机械制造业得到了迅速地发展。机械工业是我国工业中发展最快的行业之一。

20世纪70年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。20世纪80年代以后，随着市场全球化的进一步发展，市场竞争变得越来越激烈。

20世纪90年代初，随着CIMS技术的大力推广应用，包括有CIMS实验工程中心和7个开放实验室的研究环境已建成。在全国范围内，部署了CIMS的若干研究项目，诸如CIMS软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略，CIMS总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果，获得不同程度的进展。但因大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD和管理信息系统，底层基础自动化还十分薄弱，数控机床由于编程复杂，还没有真正发挥作用。因此，与工业发达国家相比，我国的制造业仍然存在一个阶段性的整体上的差距。 2.国外先进制造技术的现状

在产品设计方面，普遍采用计算机辅助产品设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)和计算机仿真技术;在加工技术方面，已实现了底层(车间层)的自动化，包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV)等.近10余年来，发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路，提出了一系列新的制造系统它是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造厂全部生产活。动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来，是适合于多品种、中小批量生产的总体高效率、高柔性的制造系统。首先在功能上，它包含了一个工厂的全部生产经营活动，即从市场预测、产品设计、加工工艺、制造、管理至售后服务以及报废处理的全部活动.因此它比传统的工厂自动化的范围要大得多，是一个复杂的大系统，是工厂自动化的发展方向。

三我国先进制造技术目前存在的问题和解决措施

半个多世纪以来，我国机械制造业虽然从无到有，从小到大取得了较快的发展，但与西方先进工业国家相比还存在这明显的差距，主要表现在如下方面：

(1)产品档次低，高水平产品所占比例小目前我国机械工业主导产品达到当代国际先进水平的不到5%，达到上世纪90年代国际先进水平的占25%，答到80年代水平的占40%。

(2)创新开发能力差，新产品贡献率低我国大中型企业生产的2000多种主导产品的平均生命周期为10.5年，而美国一般仅有3-4年。美国制造业的新产品的贡献率已达到国内生产总值的52%。

(3)专业化生产水平低我国基础零部件、基础工艺专业化水平与国外先进国家比较存在很大的差距。

(4)企业生产管理技术落后目前，我国大部分企业的生产管理依旧停留在过去计划经济管理方式上，现金管理模式和手段未能得到实施。

目前我国制造企业的技术水平与国先进水平相比较，从总体上看差距达20年左右。结合我国基本国情，解决我国先进制造技术目前问题应： (1)提高认识，全面规划，力促先进制造技术的发展。 (2)深化科技体制改革，推动技术创新体系的建设。

(3)将引进消化国外先进制造技术与自主开发创新相结合。 (4)大力发展先进高新制造技术及其产业。

(5)积极培养创造性人才，努力提高制造业的全员素质。

四先进制造技术的发展趋势

行业追求的目标是：高质量、高效率、高柔性、低成本、低劳动力、低消耗、品种多和规格全的产品，因此， 21世纪的机械制造技术的发展趋势体现在以下几个方面： (1) 精密化

精密加工、特种加工、超精密加工技术、微型机械是现代化机械制造技术发展的方向之一。精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加工(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米技术发展。纳米技术己在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术得到了应用。因此，它促进了机械科学、光学科学、测量科学和电子科学的发展。 “精”是“精密化”。它一方面是指对产品、零件的精度要求越来越高，另一方面是指对产品、零件的加工精度要求越来越高。有了前者，才要求有后者;有了后者，才促使前者得以发展。“精”是指加工精度及其发展，精密加工，细微加工，纳米加工，如此等等。20世纪初，超精密加工的误差是10微米，30年代达1微米，50年代达0.1微米，70至80年代达0.01微米，至今达0.001微米，即1纳米。再由以下一组数据可以看到微电子产品对加工精度的依赖程度，电子元件制造误差为，一般晶体管50微米，一般磁盘5微米，一般磁头磁鼓0.5微米，集成电路0.05微米，超大型集成电路达0.005微米，而合成半导体为1纳米。

(2)自动化

机械自动化, 主要指在机械制造业中应用自动化技术, 实现加工对象的连续自动生产, 实现优化有效的自动生产过程, 加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展, 是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准, 不仅影响整个机械制造业的发展, 而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。如何发展我国的机械自动化技术, 应实事求是, 一切从我国的具体国情出发, 做好各项基础工作, 走中国的机械自动化技术发展之路 (3)信息化

信息、物质和能量是制造系统的三要素。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程，最终形成的产品可看作是信息的物质表现，因此可以把信息看作是一种产业，包括在制造之中。为此一些企业开始利用网络技术、计算机联网、信息高速公路、卫星传递数据等实现异地生产。 (4)柔性化

随着科学技术的飞速发展和人民生活水平不断提高，促使产品更新换代的速度不断加快，这就要求现代企业必须具备一定的生产柔性来满足市场多变的需要。所谓柔性，是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力，它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人员能保证加工任务，完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。 (5)集成化

集成是综合自动化的一个重要特征。集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成一个能协调工作的和功能更强的新系统。集成不是简单的连接，是经过统一规划设计，分析原单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。集成化的目的是实现制造企业的功能集成，功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术集成，同时还要强调人的集成，由于系统中不可能没有人，系统运行的效果与企业经营思想、运行机制、管理模式都与人有关，因此在技术上集成的同时，还应强调管理与人的集成。 (6)智能化

智能化是制造技术的发展趋势之一。智能制造技术(IMT)是将人工智能融入制造过程的各个环节，在整个制造过程中贯彻智力活动，使系统柔性的方式集成起来，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在受到外界干扰或内部激励能自动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。

5 我国存在的差距与可实施策略

改革开放以来，通过技术改造和引进国外先进制造技术，使我国的制造工业有了长足的进步，但和先进国家相比还存在很大差距，表现在：技改投入相对不足，原有技术基础和研究开发能力薄弱，制造业产品落后，技术水平低，信息含量少，更新换代慢，以及市场营销、经营管理、人才素质相对落后，缺乏国际竞争能力。面对这样形势，发展先进制造技术、实施先进的制造模式已经到了刻不容缓的地步。为了使我国的制造业站在世界先进行列，必须采取相适应的措施和策略。

(一)人才是关键。发展和推广先进的制造技术、实施先进的制造模式人才是关键。我国是社会主义市场经济体制，研究先进制造技术和先进的生产模式其根本目的是制造出有竞争力的产品去占领国内市场和国际市场，科技人员必须强化市场意识，因此人才的培养要注意市场导向。要有产业观念、企业观念、信息观念、竞争观念和效益观念。科技人员要懂得市场营销、经营管理和经济法。要拓宽学科领域，更新教育内容与方法，培养一支了解和掌握机械工程科学的前沿技术人才，加速先进制造技术的推广和实施，为市场经济服务。

(二)加强政策与法规建设，建立强有力的宏观调控机制。在市场经济环境下，国家仍应制订科学的制造产业规划和制造技术进步的总体规划，以及相应的法规政策。避免重复建设、重复生产和重复引进的事情发生，要尽可能减少和避免市场盲目竞争造成的损失。

(三)发展适应我国国情的生产模式。对于一些先进的制造技术和先进的制造模式，要根据我国现实存在的技术水平和能力向前发展，避免盲目的追求目前实施有一定困难的理想的先进科学制造技术。目前要积极发展适应我国国情的制造模式。

(四)建立与发展我国自主的 NC、MC、CAD、CAM、FMS、CAT、CIM、IMS等制造自动化单元技术，结合实际情况实现与现有成熟技术的有效结合。同时要有组织有计划的引进先进制造技术进行消化和吸收。对于引进的并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、精良生产(LP)、智能制造( IM)等先进制造模式要根据它们的技术构思和特征开发创新成适合我国国情的生产模式，(如独立制造岛)以使企业适应市场经济的需要[7]。

(五)提高制造业现代化管理水平。现代管理核心是信息管理、物质管理、质量管理、生产过程管理和市场信息管理、加强企业人才的培养同时与国际接轨，开展ISO9000系列管理体系认证，加快现代企业制度改革，为先进制造技术的发展奠定良好的基础。

第五篇：数控技术的发展现状及发展趋势[范文模版]

数控加工技术的现状与发展趋势

讲 义

- 1

割加工设备、数控绕线机等等。其技术范围复盖很多领域:(1)机械制造技术(2)信息处理.加工.传输技术(3)自动控制技术(4)伺服驱动技术(5)传感器技术(6)软件技术等。

3.1.2 数控机床出现的意义

以计算机为主导的数控技术在机械制造领域的应用，完全改变了制造业。制造业不但成为工业化的象征，而且由于信息技术的渗透，使传统的制造业焕发了青春，犹如朝阳产业具有广阔的发展天地。 3.1.3 数控机床的优点 3.1.3.1 加工效率高。

利用数控手段可以加工复杂的曲线和曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。数控加工中心可以使用多把刀具自动换刀加工，一次装夹即可把所有表面加工完成。再如模具制造业，现在的家用电器、航空航天、汽车等行业应用大量的模具，使用数控线切割加工、电火花加工、数控车、铣、磨等加工设备替代传统的钳工加工、普通机床加工，大大提高了加工效率。

3.1.3.2 加工精度高。

同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 3.1.3.3 劳动强度低。

由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，不象传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。 3.1.3.4 适应能力强。

数控加工系统可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。可以实现制造的柔性化，特别对于多品种、小批量的制造更加显示出其优越性，成本低，调整方便。尤其配合成组技术的运用，大幅度提高了管理效率和经济效益。 3.1.3.5 工作环境好。

数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物，对机床的

运行温度、湿度及环境都有较高的要求。 3.1.3.6 就业容易、待遇高。

由于我国处于数控加工技术的大力发展阶段，大量的数控机床、加工中心和其他先进的加工手段，需要大量熟练数控技术操作的人员。

4 数控机床的工作原理简介

4.1编制程序→计算机数控系统(数据处理)→输出信号(司服单元) →驱动装置→机床运动 具体是：

4.2 编制程序：手工或自动编程，手工编程是根据零件图纸分析图样，依据图样对零件材料、尺寸、形状、精度和热处理的要求来确定工艺方案，进行工艺处理和数值计算。在此基础上，根据数控系统规定的功能指令代码和程序格式编写出数控加工程序单。自动编程一是：经过计算机辅助设计和计算机辅助制造(CAD/CAM)处理，由计算机自动生成数控加工程序。二是：人机对话。通过数控系统显示器上的图形提示和参数确定，在数控系统中自动生成加工程序。 4.3 输入-输出装置：将编制好了的程序输入数控系统或将调试好了的加工程序通过输出设备存放或纪录在相应的控制介质上。程序输入至数控系统的方法：键盘，USB接口，通信接口，CF卡。输出装置：USB接口，通信接口，CF卡、显示器。

4.3计算机数控装置;是数控机床的核心，它接受输入装置送来的数字信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，将各种指令信息输出给司服系统，使设备按规定的动作执行。

4.4司服系统：包括司服单元、司服驱动装置(或执行机构)，是数控机床的执行部分。其作用是把来自CNC装置的脉冲信号转换成机床运动，使机床部件精确定位或按规定的轨迹做严格的相对运动，最后加工出符合图样要求的零件。有的司服系统还配备有位置测量装置，可直接或间接测量执行部件的实际位移量，并反馈给数控装置，对加工的误差进行补偿。

驱动装置：一般是步进电动机、交直流司服电动机、直线电机。

5 目前我国数控机床的技术现状

5.1 总体水平

国产数控机床目前缺乏核心技术，从高性能数控系统到关键功能部件基本都依赖进口，即使近几年有些国内制造商艰难地创出了自己的品牌，但其产品的功能、性能的可靠性仍然与国外产品有一定差距。近几年国产数控机床制造商通过技术引进、海内外并购重组以及国外采购等获得了一些先进数控技术，但缺乏对机床结构与精度、可靠性、人性化设计等基础性技术的研究，自主开发能力的培育尚不够完善，国产数控机床的技术水平、性能和质量与国外还有较大差距。从产品总体水平看，我们处于发达国家名牌产品之下，发展中国家之上的中等偏上水平，中低档产品与国外同类产品差距较小或基本持平，但生产效率却远远低于国外。而高性能、高档次的产品(高速、高精度、特高精度、低噪音等)与国外知名企业有明显差距，成为制约国产高档数控机床发展的瓶颈。同时，采用进口功能部件价格昂贵，从而使整机价格攀升，国产数控机床的价格与一些发达国家和地区的产品趋于持平。总之，我们要赶上国际先进水平，还要不断提高产品开发能力。 5.2首先是主机精度普遍不够。

只有少数几种产品达到欧洲标准定位精度。精度差距只是表面现象。其实质是基础技术差距的反映。如普遍未进行有限元分析，未做动刚度试验;大多未采用定位精度软件补偿技术、温度变形补偿技术、高速主轴系统的动平衡技术等。 5.3其次，基础材料开发方面的差距

未普及高强度密烘铸铁，在欧美已有一批先进产品采用聚合物混凝土，我国则还是空白。

5.4再次，高动、静刚度主机结构和整机性能开发的差距

高速机床主机结构设计方向是增强刚性和减轻移动部件重量，如国际普遍采用龙门式、框式、O型整体结构，箱中箱式结构，L型床身，三轴移动移出机身，侧挂箱式卧式加工中心等。我们则大多未开发。 5.5关键配套件，特别是新兴配套件差距较大。

如电主轴、高速滚珠丝杠副、直线电机、高速高精全数字式数控系统、高精度的位置检测系统等。 目前我国数控机床功能部件生产已有一定规模，电主轴、主轴单元，数控系统、滚动功能部件、数控刀架、数控转台等都有专门的制造

厂家，其中个别产品的制造水平接近国际先进水平。但从整体上看，我国功能部件生产发展缓慢，品种少，产业化程度低，从精度指标和性能指标的综合情况看还不过硬。目前，滚珠丝杠、数控刀架、数控系统、电主轴等数控机床功能部件虽已形成一定的生产规模，但仅能满足中低档数控机床的配套需要。衡量数控机床水平的高级数控系统、高速精密电主轴、刀库机械手、数控回转工作台和高速防护装置，高速滚动功能部件和数控动力刀架等主要还依赖进口。

6 我国数控机床的发展趋势

6.1数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，成为先进制造技术中的一项核心技术。计算机技术、数控系统技术的突飞猛进为数控机床的技术进步提供了条件，当今的市场，国际合作的格局逐渐形成，产品竞争日趋激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不断升级，用户的个性化要求日趋强烈，专业化、专用化、高科技的机床越来越得到用户的青睐。

6.2数控机床结构的发展趋势

数控装备及加工技术的未来，主要从机床设备硬件和加工技术应用两个方面来论述，其主要内容包括：机床床身结构形式、传动部件、伺服电机、主轴单元、控制系统及新型刀具、涂层材料技术、高速加工技术、快速成型技术、特种加工技术、CADCAM技术。

6.2.1更好更广泛的标准化

软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容，这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期;

6.2.2 更多联动轴、更快的自动换刀

数控机床的控制轴数通常指机床数控装置能够控制的进给轴数。数控机床控制轴数与数控装置的运算处理能力、运算速度及内存容量等有关。数控机床同时联动的控制轴数越多，完成的运动越多，加工能力越强，而控制系统也越复杂。加工中心刀具库种类越多，刀架自动识别刀具的能力越强，自动换刀速度越快。

6.2.3 向极端化、大型化和微型化发展

国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好的数控机床的支撑。而超精密加工技术和微纳米技术是21世纪的战略技术，需发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备，所以微型机床包括微切削加工(车、铣、磨)机床、微电加工机床、微激光加工机床和微型压力机等的需求量正在逐渐增大。大型、超大型工件的加工则依靠重型数控机床的支撑。如重型电机、重型机床制造行业的大型主轴、机座、箱体加工所用的数控加工中心、重型数控卧式车床、数控立式车床等。

6.2.4 进一步实现信息交互网络化

对于面临激烈竞争的企业来说，使数控机床具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在车间各个部门间畅通无阻是非常重要的。既可以实现网络资源共享，又能实现数控机床的远程监视、控制、管理，还可实现数控装备的数字化服务(数控机床故障的远程诊断、维护等)。例如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心配备了一个称为信息塔(e-Tower)的外部设备，包括计算机、机外和机内摄像头等，能够实现语音、图形、视像和文本的通信故障报警显示、在线帮助排除故障等功能，是独立的、自主管理的制造单元。

6.2.5 研发新型功能部件并成熟应用

为了提高数控机床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的应用成为必然。具有代表性的新型功能部件包括：

(1)高频电主轴：高频电主轴是高频电动机与主轴部件的集成，具有体积小、转速高、可无级调速等一系列优点，在各种新型数控机床中已经获得广泛的应用;

(2)直线电动机：近年来，直线电动机的应用日益广泛，虽然其价格高于传统的伺服系统，但由于负载变化扰动、热变形补偿、隔磁和防护等关键技术的应用，机械传动结构得到简化，机床的动态性能有了提高。如：西门子公司生产的1FN1系列三相交流永磁式同步直线电动机已开始广泛应用于高速铣床、加工中心、磨床、并联机床以及动态性能和运动精度要求高的机床等;德国EX-CELL-O公司的XHC卧式加工中心三向驱动均采用两个直线电动机;

(3)电滚珠丝杆：电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成，可以大大简化数控机床的结构，具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点。

6.2.6 进一步提高可靠性

数控机床与传统机床相比，增加了数控系统和相应的监控装置等，应用了大量的电气、液压和机电装置，易于导致出现失效的概率增大;工业电网电压的波动和干扰对数控机床的可靠性极为不利，而数控机床加工的零件型面较为复杂，加工周期长，要求平均无故障时间在2万小时以上。为了保证数控机床有高的可靠性，就要精心设计系统、严格制造和明确可靠性目标以及通过维修分析故障模式并找出薄弱环节。国外数控系统平均无故障时间在7～10万小时以上，国产数控系统平均无故障时间仅为1万小时左右，国外整机平均无故障工作时间达800小时以上，而国内最高只有300小时。

6.2.7加工过程绿色化

随着日趋严格的环境与资源约束，制造加工的绿色化越来越重要，而中国的资源、环境问题尤为突出。废弃的切削液是金属切削加工造成的污染之一。因此，近年来不用或少用冷却液、实现干切削、半干切削节能环保的机床不断出现，并在不断发展当中。在21世纪，绿色制造的大趋势将使各种节能环保机床加速发展，占领更多的世界市场。

6.2.8 切削加工向高速、高效方向发展

机床向高速化方向发展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。20世纪90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元(电主轴，转速15000-100000r/min)、高加/减速度进给运动部件(快移速度60～120m/min，切削进给速度高达60m/min)、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统(含监控系统)和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，为开发应用新一代高速数控机床提供了技术基础。目前，在

超高速加工中，车削和铣削的切削速度已达到5000～8000m/min以上;主轴转数在30000转/分(有的高达10万r/min)以上;工作台的移动速度(进给速度)：在分辨率为1微米时，在100m/min(有的到200m/min) 以上，在分辨率为0.1 m时，在24m/min以上;自动换刀速度在1秒以内;小线段插补进给速度达到12m/min 6.2.9 进一步提高加工精度

从精密加工发展到超精密加工，是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级(#lt;10nm)，其应用范围日趋广泛。当前，在机械加工高精度的要求下，普通级数控机床的加工精度已由±10 m提高到±5 m;精密级加工中心的加工精度则从±3～5 m，提高到±1～1.5 m，甚至更高;超精密加工精度进入纳米级(0.001m)，主轴回转精度要求达到0.01～0.05 m，加工圆度为0.1m，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。这些机床一般都采用矢量控制的变频驱动电主轴(电机与主轴一体化)，主轴径向跳动小于2 m，轴向窜动小于1 m，轴系不平衡度达到G0.4级。高速高精加工机床的进给驱动，主要有#quot;回转伺服电机加精密高速滚珠丝杠#quot;和#quot;直线电机直接驱动#quot;两种类型。

6.2.10进一步提高可靠性

随着数控机床网络化应用的发展，数控机床的高可靠性已经成为制造、使用环节追求的目标。这就要求从软件的安全性和机械结构的可靠性、电器系统的可靠性等多方面进一步加强研究，改进提高。

6.2.11加工工序进一步复合化

在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此，复合功能的机床成为近年来发展很快的机种。柔性制造范畴的机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照数控加工程序，自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂形状零件的主要工序乃至全部车、铣、钻、镗、磨、攻丝、铰孔和扩孔等多种加工工序。就棱体类零件而言，加工中心便是最典型的进行同一类工艺方法多工序复合加工的机床。事实证明，机床复合加工能提高加工精度

和加工效率，节省占地面积特别是能缩短零件的加工周期。

目前我国正以基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。