数控技术和装备发展趋势及对策 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(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。1 数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面［1～4］。1．1 高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(01μm)。在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。4 重视新技术标准、规范的建立1 关于数控系统设计开发规范如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。
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机电一体化技术的应用与发展前景 摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 关键词:机械工业;机电一体化;数控;模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。 在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电 一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的核心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处 理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下 几方面着手。 (一)机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二)传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵 敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰 有着直接的关系。为了避免电干扰,目前 有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信 息传感器来说,目前主要发展非接触型检 测技术。 (三)信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、 信息处理设备(特别是微型计算机)的普 及应用紧密相连。为进一步发展机电一体 化,必须提高信息处理设备的可靠性,包 括模/数转换设备的可靠性和分时处理 的输入输出的可靠性,进而提高处理速 度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四)驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但 在快速响应和效率等方面还存在一些问 题。目前,正在积极发展内部装有编码器 的电机以及控制专用组件-传感器-电 机三位一体的伺服驱动单元。 (五)接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据 传递的格式标准化、规格化。接口采用同 一标准规格不仅有利于信息传递和维修, 而且可以简化设计。目前,技术人员正致 力于开发低成本、高速串行的接口,来解 决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕 器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六)软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为 了减少软件的研制成本,提高生产维修的 效率,要逐步推行软件标准化,包括程序 标准化、程序模块化、软件程序的固化、推 行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一)数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40 年的发展,在结构、功能、操作和控制精度 上都有迅速提高,具体表现在: 1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即 采用多C PU、多主总线的体系结构。 2、开放性设计,即硬件体系结构和功 能模块具有层次性、兼容性、符合接口标 准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、W O P技术和智能化。系统能提供 面向车间的编程技术和实现二、三维加工 过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊 控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模 块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也 加强了C N C系统的控制功能。 5、能实现多过程、多通道控制,即具 有一台机床同时完成多个独立加工任务 或控制多台和多种机床的能力,并将刀具 破损检测、物料搬运、机械手等控制都集 成到系统中去。 6、系统的多级网络功能,加强了系统 组合及构成复杂加工系统的能力。 7、以单板、单片机作为控制机,加上专 用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二)计算机集成制造系统(CIMS) C IM S的实现不是现有各分散系统 的简单组合,而是全局动态最优综合。它 打破原有部门之间的界线,以制造为基干 来控制“物流”和“信息流”,实现从经营 决策、产品开发、生产准备、生产实验到生 产经营管理的有机结合。企业集成度的提 高可以使各种生产要素之间的配置得到 更好的优化,各种生产要素的潜力可以得 到更大的发挥。 (三)柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系 统,主要由计算机、数控机床、机器人、料 盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。 它可以随机地、实时地、按量地按照装配 部门的要求,生产其能力范围内的任何工 件,特别适于多品种、中小批量、设计更改 频繁的离散零件的批量生产。 (四)工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人, 它们只能根据示教进行重复运动,对工作 环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活 性;第2代机器人带有各种先进的传感元 件,能获取作业环境和操作对象的简单信 息,通过计算机处理、分析,做出一定的判 断,对动作进行反馈控制,表现出低级智 能,已开始走向实用化;第3代机器人即智 能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂 的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独 立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 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,机电一体化将朝 着以下几个方向发展。 (一)智能化 智能化是机电一体化与传统机械自 动化的主要区别之一,也是21世纪机电 一体化的发展方向。近几年,处理器速度 的提高和微机的高性能化、传感器系统的 集成化与智能化为嵌入智能控制算法创 造了条件,有力地推动着机电一体化产品 向智能化方向发展。智能机电一体化产品 可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取 代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二)系统化 系统化的表现特征之一就是系统体 系结构进一步采用开放式和模式化的总 线结构。系统可以灵活组态,进行任意的 剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调 控制和综合管理。表现特征之二是通信功 能大大加强,一般除R S232等常用通信 方式外,实现远程及多系统通信联网需要 的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一 体化更加注重产品与人的关系,如何赋予 机电一体化产品以人的智能、情感、人性 显得越来越重要。机电一体化产品还可根 据一些生物体优良的构造研究某种新型 机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三)微型化 微型机电一体化系统高度融合了微 机械技术、微电子技术和软件技术,是机 电一体化的一个新的发展方向。国外称微 电子机械系统的几何尺寸一般不超过 1cm 3,并正向微米、纳米级方向发展。由于 微机电一体化系统具有体积小、耗能小、 运动灵活等特点,可进入一般机械无法进 入的空间并易于进行精细操作,故在生物 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。 (四)模块化 模块化也是机电一体化产品的一个 发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由 于机电一体化产品种类和生产厂家繁多, 研制和开发具有标准机械接口、电气接 口、动力接口、信息接口的机电一体化产 品单元是一项复杂而重要的事,它需要制 订一系列标准,以便各部件、单元的匹配 和接口。机电一体化产品生产企业可利用 标准单元迅速开发新产品,同时也可以不 断扩大生产规模。 (五)网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化 有重大影响,使其朝着网络化方向发展。 机电一体化产品的种类很多,面向网络的 方式也不同。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。 (六)绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒 适的同时也使资源减少,生态环境受到严 重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化 是时代的趋势,其目标是使产品从设计、 制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极 小,资源利用率极高。机电一体化产品的 绿色化主要是指使用时不污染生态环境, 报废时能回收利用。绿色制造业是现代制 造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化是众多科学技 术发展的结晶,是社会生产力发展到一定 阶段的必然要求。它促使机械工业发生战 略性的变革,使传统的机械设计方法和设 计概念发生着革命性的变化。大力发展新 一代机电一体化产品,不仅是改造传统机 械设备的要求,而且是推动机械产品更新 换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业 的必由之路。 参考文献: 1、李运华机电控制[M]北京航空航天大学出版社, 2、芮延年机电一体化系统设计[M]北京机械工业出版社, 3、王中杰,余章雄,柴天佑智能控制综述[J]基础自动化,2006(6) 4、章浩,张西良,周士冲机电一体化技术的发展与应用[J]农机化研究,2006(7) 5、梁俊彦,李玉翔机电一体化技术的发展及应用[J]科技资讯,2007(9)
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3 新挑战 进入新世纪，机械工程师面临的挑战是双重的：既要振兴传统制造业，改造提升制造业，提高制造业在全球化角逐中的国际竞争力；又要增长能力，提高水平，为高新技术产业的发展提供必需的装备。这后者是摆在中国制造业面前的意义深远的一次挑战，是经历半个世纪发展后须要攀登的一个新的制高点。1 一个新的制高点 如果作一个粗线条评价，可以这样理解：我国的装备制造业，或者说是机械制造业，在20世纪60年代的代表性贡献是“九大设备”和万吨水压机，以及以它们为代表的各行各业的一批机械设备，为共和国迈上工业化之路立下了不可磨灭的功劳；而在20世纪80年代前后，以年供1500万千瓦电站设备和百台钻机的攻坚战为标志，制造业为新中国的工业现代化创造了基础设施条件，为高速发展我国能源交通事业、为推进四个现代化提供了物质基础。现在又面临着一个新的高峰。 根据我国经济学家的分析，适应工业经济发展的“第一代基础设施”主要指向能源、道路和水源，承载的是人流和物流；面向知识经济时代，当前急需发展的是承载信息流和资金流的“第二代基础设施”，这就是网络、数据库、终端、电子商务系统等。为这些基础设施的建设提供装备，也就必然成为机械制造部门新的历史使命。 对于已有50多年发展历史的制造业来说，无疑这一为高新技术产业提供装备的任务是一个更高、更艰巨的任务，是为中国走向新世纪、新经济、全球化、走向知识经济打基础的新的制高点。2 高新技术产业化需求巨大，而我国装备制造业很不适应 目前我国的装备制造业，远远满足不了高新技术发展的需求。特别是微电子制造业需要先进的硅晶片生产线、集成电路生产线、显示器生产线、精密模具及塑料机械；光电制造业需要光纤、光缆、连接件生产所需的测试设备和生产线；纳米技术走向产业化需要有精密仪器设备、微机械；新材料制备及测量、新能源装备及元器件制造、生命科学、基因科学、生物技术、新医药工程的研究开发和产业化、航空航天技术、海洋技术的研究开发和产业化，无不需要相应的先进装备与仪器。 单是看一下我国信息化建设的需求，作为核心元器件的芯片，我国需求量占全球的五分之一。按照CCID（信息产业部计算机与微电子发展研究中心）的预计，2005年国内芯片需求量470亿块；2010年需求量800亿块。 为满足信息化发展的需求，国内各地都在规划建设集成电路生产线、光纤生产线。例如：北京市“北方微电子产业基地”将建20条集成电路生产线，开发芯片生产线专用设备。上海微电子产业基地，在“十五”期间引进投资100亿美元，建10条集成电路生产线。此外，成都、深圳、无锡、杭州、宁波、珠海、青岛、西安、成都、乐山，都有在建和规划建设中的集成电路生产线。 面对这些生产线所需的先进设备和仪器，我国装备制造业很不适应，当前只能承制其中的很少部分。3 从微电子装备做起是合理的选择 近十年国际上研究开发用于高新技术发展的装备，无不从微电子装备做起。美国在1991年“国家关键技术”报告中提出：“美国半导体工业是依赖于设备供应商这个基础的，在制造设备方面领先的国家有可能主宰半导体器件的世界市场”。为此，报告建议将“微米级和毫微米级制造”列为国家关键技术，具体瞄准集成电路应用，技术上从毫微米光刻技术、薄膜/表面处理技术、微米级机械器件三方面集中突破。芯片生产线装备基本上属于“精密光机电设备”，技术密集、附加值高、体现综合国力；外围设备多，相关性强，带动性大，所需技术多数正是高新技术产业的共性技术—精密/超精密技术、光机电技术。而其前沿产品（25μ以下技术及装备）已成为国外控制我国发展先进装备的关键指标线。一条8英寸生产线设备投资约10亿美元；一条12英寸生产线设备投资达到15～20亿美元，可以预期，在五到十年内，我国集成电路生产线建设将以几百亿美元投入到相应的装备采购上。而全球2000年半导体设备投资530亿美元。为摆脱完全依赖进口和受制于人的局面，上海信息化发展战略的七大任务中提出要加大信息产业装备和生产线的研制开发力度，为信息产业提供工作母机和成套生产线；上海和北京的机械制造企业正在发动当地资源，力所能及地向电子装备进军（从外围、后工序设备做起）；也有一些外资小企业，开始在国内设厂制造单项后工序设备供应全球。但是从整体来看，信息技术发展所需的所有关键设备，目前处于基本上依靠进口的局面。需求是最大的动力，从微电子装备做起，显然是合理的选择。4 传统和新兴产业之间不存在鸿沟 传统产业和新兴产业不仅是你中有我我中有你的关系，而且是新兴产业的成长有赖传统产业的基础、同时促使传统产业改造提升的关系。各新兴产业的多数复杂生产工艺，大都由相应的早已成熟的单项工艺技术经过提升改进集成组合而成。如在半导体制造技术领域有名的装备供应公司，美国Ultratech公司、VSEA公司和日本TEL公司，它们依托的基本技术分别是离子植入和等离子掺杂技术、薄膜沉积技术和激光热处理技术，都是在机械工程师熟悉的摩擦学、表面工程、真空工艺、焊接技术、热处理等传统领域普遍应用的工艺技术基础上，针对新需求综合集成，做得更精细、更实用、更高一个档次。 分析国外情况，美国发展半导体技术的主角多是新兴企业；而日欧则是新老企业联合形成发展主体，特别是装备制造业更是如此。如日本佳能公司依托照相机技术发展光刻设备，日立公司依托精密加工技术发展印制线路板高速钻床，一批家电巨头大力发展微电子生产技术及装备，如松下、索尼、三洋、夏普，欧洲的博世、蔡司、飞利浦，美国的德州仪器公司，都从传统制造产业成功进入半导体制造领域。这些事实，对于经济基础远不如美国的发展中国家如何用好现有产业基础发展高新技术产业，应该是有用的启示。5 机械工程要有新发展 要使我国的装备工业能够适应高新技术产业化的需求，并不完全取决于工程师们，在这里体制创新、机制创新往往比技术创新更重要。但是从技术基础来看，机械工程学科发展和人才培养的重心和方向，显然也要主动作出适应性调整。 例如从高新技术发展的需求出发，应该更加重视精密模具技术、RPM技术、精密与超精密加工技术、自动化与机器人技术、真空技术、表面技术、光刻技术、薄膜技术、精密测量技术、新材料应用技术等。应该把工业工程、成组技术、并行工程、虚拟设计、快速制造、网络化制造、个性化批量生产、现代化物流、客户管理等首先应用于高新技术产业化装备的研发、设计、生产中。 从技术和专业的簇群概念来审视，机械工程为高新技术装备开路必须大大加强四方面的技术群，也就是高新技术装备的四类关键共性技术，或者说要做好四方面的文章：1 做好光机电文章 光机电综合技术，实质上属于广义的机电一体化技术，是机械和控制的综合，光学、电子学和机械学的集成，机械、材料和粒子物理化学性能的综合集成和复合，涉及机械工程的诸多领域，是微电子技术、光通讯技术、生物技术、纳米技术、航空航天技术等高新技术发展中离不开的共性技术。2 做好“表面文章” 最明显的例子是芯片。芯片制造的基本工艺：镀层、制版刻蚀、掺杂、热处理，可以说都是“在表面上做文章”，都是精细表面技术。又如半导体器件、显示器、微波电路、光磁储存介质、激光器件、生物医学器件、太阳能电池等应用金属和金属氧化物镀膜、类金刚石膜，也都是净化或真空条件下的精细表面技术。3 做好“微尺度文章” 所有高新技术产业都需要超精密测量和加工技术。集成电路制造走向2001年的13μ、2004年的09μ、2008年的06μ和2014年的03μ，已经成为世界半导体业界的共同目标。纳米尺度的材料展现全新性能，相应地微纳米机械需要全新的设计理念与工艺方案。 机械工程必须适应这一现实，从仅仅瞄准“重”的和“大”的工作对象中解脱出来，努力在微尺度上，从毫米、微米延伸到亚微米和纳米尺度，研究开发相应的微机械工程，设计制造相应的微机械设备和器件。 为此，机械工程研究的领域要发展微运动学、微结构学、微动力学、微摩擦学、微流体力学，建立基于尺度效应的微机械学。 机械制造产品要有微齿轮、微电机、微轴承、微阀、微泵、微开关、微直线导轨、微激光头、微刀具、微主轴、微型传感器，并由此制成微机械、微操作器、微型机器人、微型卫星、微型武器和探测器等。 相应地，机械制造技术要掌握精密/超精密技术、微型加工、微细测量、微表面处理、微电火花加工及微能量束加工等。4 做好“经济性文章” 高新技术能否产业化，最终必然体现为经济性问题。比如海水淡化，原理问题早已解决，采用膜技术的技术方案也没有太多争议，核心是生产成本。如何能改进制膜设备，提高生产效率和成品率，加上改进传热分离系统，改进用能设备，提高输送效率，大大降低制造成本，这些以经济性为最终目标的生产技术集成，实质上都是机械工程师的应有工作。同样，太阳能光伏发电、电动汽车、风力发电、磁悬浮列车等能不能早日大面积推广，实现产业化，主要难题也都归结为经济性。机械工程师要为高新技术产业化服务，必须寻求技术和经济的全面解决方案。6 第三次攀登高峰的新特点 要攀登为高新技术产业化提供先进装备的新高峰，须要看到其新特点： ·在技术上，是多学科复合集成，寻求综合解决方案。必须组成多专业工程师团队。 ·在时间上，高新技术发展和更新速度快。必须瞄准前沿，迎头赶上。当今芯片技术的主流正在进入300mm晶圆和1μ级工艺，全球正在建设的生产线一半以上已是300mm的晶圆厂。在这里新旧常常不是并存关系，而是淘汰取代。 ·在组织上，是大规模竞争前合作体制，跨行业联合突破。必须强强合作，以减少研发成本。 ·在机制上，是计划手段和市场机制综合运用。必须政府倡导、规划协调加支持，高强度推进。在制造业界现在知道美国有一个“下一代轿车计划（PNGV）”的人很多，但并不都知道在发展半导体技术上，在美国、日本和欧盟，有世界上三个大规模的政府推进、企业联合、产学研综合行动的超大型研发计划，这就是美国的SEMATECH（半导体制造技术联盟）计划、日本的ASTI（半导体技术联合体）计划和欧盟的JISSI（欧洲半导体硅）计划和后续的MEDEA（欧洲微电子应用开发）计划。一个明显的事实是，在发展信息技术的关键工艺和设备上，再市场化的国家也意识到企业利益与国家目标的高度一致，而且事关全局，必须政府推进，组织大范围联合研究体，千方百计抢占制高点。
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