2024年11月27日下午，机电学院举办了主题为聚焦 “21 世纪制造业竞争前沿及应用型高校机械专业教师科研方面的几点思考”的学术讲座，主讲人为彭卫平教授，参会人员为机电学院全体教职工。
彭卫平教授以当前全球制造业格局的快速变化为切入点，强调了在 21 世纪这个科技飞速发展的时代，制造业正面临着前所未有的挑战与机遇，而应用型高校机械专业教师在其中扮演着极为关键的角色，不仅关乎人才培养，更与科研创新紧密相连。21世纪制造业竞争前沿包含以下几个方面：
(一)技术创新驱动
彭教授详细阐述了当前制造业的技术创新趋势，如智能制造技术的崛起。以德国西门子的安贝格工厂为例，这是工业 4.0 的典范工厂。在该工厂中，通过物联网技术将超过 1000 台的制造设备、物流设备等全部连接起来，形成了一个庞大而高效的生产网络。每一台设备都像是一个智能节点，能够实时上传自身的运行状态、生产数据等信息。利用大数据分析技术，工厂可以对这些海量数据进行挖掘和分析，从而精准地预测设备可能出现的故障，并提前安排维护计划。这使得设备的综合利用率大幅提高，从原本的 80% 提升到了 90% 以上，生产效率显著提升，产品的次品率也从 2% 降低到了 1% 以内。同时，在航空航天领域，美国波音公司在某些新型飞机的零部件制造中广泛应用了增材制造（3D 打印）技术。比如在制造一些复杂的航空发动机燃油喷嘴时，传统制造工艺需要经过多道工序，涉及多个零部件的组装，而 3D 打印技术可以一次性成型，不仅大大缩短了生产周期，从原来的数月缩短到数周，而且提高了零部件的性能和可靠性，使得燃油的雾化效果更好，燃烧效率更高，从而降低了飞机的燃油消耗和尾气排放。
(二)绿色可持续发展
随着全球对环境保护意识的增强，制造业的绿色可持续发展成为竞争前沿的重要维度。彭教授指出，企业在产品设计阶段就需考虑材料的可回收性、能源的高效利用等因素。例如，瑞典的沃尔沃汽车公司在汽车设计过程中，大量采用可回收的轻质材料，如高强度铝合金和可回收塑料。在汽车报废后，这些材料可以被高效回收再利用，回收率达到了 90% 以上。并且，沃尔沃在生产过程中积极推广新能源技术的应用，其位于比利时的根特工厂，大量使用太阳能光伏发电系统，为工厂的部分生产设备和照明系统提供电力，每年可减少二氧化碳排放约 5000 吨。此外，在机械加工领域，日本的一些企业大力发展干式切削加工技术。如马自达汽车公司的发动机生产车间，采用干式切削加工工艺后，切削液的使用量减少了 95% 以上，不仅降低了切削液的采购成本和废液处理成本，还减少了对环境的污染，同时由于切削过程中热量散发更快，加工精度也得到了一定程度的提升。
(三)全球化与本地化协同
在全球化的浪潮下，制造业企业既要拓展全球市场，又要注重本地化生产与服务。彭卫平教授举例说明，苹果公司作为全球知名的电子制造企业，在全球范围内布局生产基地。在中国，苹果与富士康等代工厂合作，利用中国丰富且相对廉价的劳动力资源进行大规模的产品组装生产，像 iPhone 手机的组装，中国工厂每年能够生产数亿部，满足全球市场的巨大需求。而在硅谷等地，苹果设立了研发中心，汇聚了全球顶尖的科技人才，专注于芯片研发、操作系统优化等核心技术的研究与创新。在印度，苹果根据当地市场对智能手机的特殊需求，开发了一些具有特色功能的产品版本，如针对印度用户对双卡双待功能的强烈需求，在印度市场推出的 iPhone 版本专门增加了这一功能，并且在当地建立了售后服务中心，提供快速便捷的本地化服务，以提升企业在全球市场的竞争力。
彭卫平教授强调学院的科研建设应围绕以下几点进行：
(一)调科研方向应以加强校企合作为核心突出实用性
以本地的一家汽车制造企业为例，该企业在汽车发动机生产过程中面临着生产线自动化程度有待提高以及生产能耗过高的问题。高校机械专业教师团队深入企业调研后，确定了与企业合作的科研方向。一方面，针对生产线自动化升级，教师们结合自身在机械自动化控制和工业机器人应用方面的专业知识，研发了一套适用于发动机生产线的自动化物料搬运与装配系统。通过优化机器人的运动轨迹和控制算法，提高了物料搬运的效率和装配的精度，使生产线的自动化率从原来的 60% 提升到了 80%，大大减少了人工操作带来的误差和生产周期的不确定性。另一方面，在降低生产能耗方面，教师们对发动机加工工艺中的切削参数进行深入研究，利用有限元分析等技术手段，找到了既能保证加工质量又能降低能耗的最佳切削参数组合，使企业在发动机生产过程中的能耗降低了 20% 左右。这种以解决企业实际问题为导向的科研方向定位，不仅为企业带来了显著的经济效益，也为教师们的科研提供了丰富的实践素材和应用场景，同时提升了学生的实践能力和就业竞争力，因为学生可以参与到这些校企合作项目中，接触到实际的工业生产环境和前沿技术需求。
(二)科研团队的建设
构建跨学科、多层次的科研团队是提升科研水平的重要举措。彭教授指出，机械专业教师应与电气、计算机、材料等相关专业教师合作，整合多学科资源，共同攻克复杂的科研难题。例如，在智能机器人研发项目中，机械专业教师负责机械结构设计与运动学分析，设计出了具有高灵活性和负载能力的机器人本体结构，确保机器人能够在复杂环境下稳定运行并完成各种任务动作；电气专业教师负责控制系统开发，采用先进的伺服驱动技术和高精度的传感器，实现了机器人运动的精确控制；计算机专业教师负责智能算法研究，通过深度学习算法让机器人具备自主感知、决策和路径规划的能力，能够根据不同的任务场景自动调整工作策略；材料专业教师负责新型材料的选用与性能优化，为机器人的关键部件选用了高强度、轻量化的新型复合材料，提高了机器人的整体性能和工作效率。同时，注重培养青年教师与研究生，形成合理的科研梯队，为科研工作的持续开展提供人才保障。比如，某高校机械学院设立了青年教师科研基金，鼓励青年教师开展前沿性的科研探索，并为每位青年教师配备了经验丰富的导师进行指导。在研究生培养方面，建立了以项目为导向的培养模式，让研究生在参与科研项目的过程中提升科研能力和创新思维。
(三)科研成果的转化
科研成果转化是应用型高校科研工作的重要目标。彭卫平教授提出，教师应积极推动科研成果与企业需求对接，通过技术转让、合作开发等方式，将科研成果应用于实际生产。例如，某高校机械专业教师研发的一种新型高效的数控机床刀具磨损监测技术，通过专利转让的方式转让给了一家机床制造企业。该企业将这项技术应用到其生产的数控机床上后，能够实时准确地监测刀具的磨损情况，及时提醒更换刀具，避免了因刀具过度磨损而导致的工件质量下降和设备损坏等问题，使机床的加工精度稳定性提高了 30% 以上，生产效率提升了 20% 左右。另外，在某高校与企业合作开展的新能源汽车驱动电机研发项目中，高校提供了电机设计优化技术和电磁仿真分析技术，企业提供了资金、生产场地和市场渠道。双方共同研发出了一款高效节能的新能源汽车驱动电机，该电机的功率密度比同类产品提高了 25%，在市场上具有很强的竞争力，为企业带来了显著的经济效益，同时也提升了高校在新能源汽车领域的科研影响力。
彭卫平教授的讲座全面深入地剖析了 21 世纪制造业竞争前沿，并对应用型高校机械专业教师的科研工作提出了极具建设性的思考与建议。讲座内容丰富详实，案例生动具体，为机电学院全体教职工在教学科研工作中提供了新的思路与方向，对推动学院在机械专业领域的学科建设、人才培养与科研创新具有重要意义，得到了参会教职工的高度认可与好评，为学院未来在制造业相关领域的发展奠定了坚实的基础。
