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摘要：伴随经济社会的持续发展，专业化、差异化的社会分工愈发精细，更高质量、更高效率的机电工程势必进一步减轻或解放人的劳作。本文就机电工程的发展、问题及趋势作简谈。
关键词：机电工程、发展概况、存在问题、发展趋势。
机电工程源于对机械和电气工程的不断改进、结合，与建筑、土木工程构成建设工程。计算机的问世又为制造更复杂、更精密的机械设备创造了条件，至此机电设备开始向数字化、自动化、智能化发展。
一、我国及国际机电工程发展概况
1.我国机电工程发展概况
伴随城镇化、新农村、大基建及国内国外双循环发展，我国正进入工业化中期，机电设备产业规模已居世界首位，但我国机电设备技术相对发达国家差距还大，大量高端装备不得不依赖进口。据中商产业研究院数据库显示，2012年至2018年间进口总额均超10万亿元，2018年进口总额达140880.3亿元、同比增长11.4%。中国海关统计数据显示其中2018年机电设备进口总额为63527.1亿元，占进口总额的45.1%、同比增长13%。
例如，ASML公司是基于硅基技术的全球最大的半导体设备制造商，向全球复杂集成电路生产企业提供领先的综合性关键设备-光刻机，其生产的TWINSCAN系列是目前世界上精度最高、生产效率最高、应用最为广泛的高端光刻机型。目前全球绝大多数半导体生产厂商，都向阿斯麦采购TWINSCAN机型，例如英特尔、三星、台积电、中芯国际等。
芯片广泛应用于航空、医疗、电子等众多领域，长期以来一直由国外制造商独家掌握，我国主要依靠进口；每年的芯片进口额高达20000亿元，甚至超过了石油进口。从2018年3月美国政府就启用了以“201调查”“232调查”“301调查”“实体清单”等手段甚至不惜挑起中美经贸摩擦，打压、封杀以华为为首的中国技术公司以遏制中国科技产业的发展。
2.国际机电工程发展概况
机电设备的竞争力在于机床工业的现代化水平，机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器，是制造机器的母机，也是衡量一个国家工业发达程度的重要指标，而在数控机床科研、设计、制造、使用上，美德日三国技术最为先进、经验最为丰富。
在2019年度全球工程机械制造商10强榜单中，入榜企业来自6个国家；其中，美国3家、日本和中国各2家、瑞典、德国及韩国各1家。
上世纪80年代，美国曾是世界头号机床生产国，约占世界20%的市场份额。此后因忽视基础制造业的发展，机床市场份额一路下滑；近年来开始重视机床业发展。现今美国机床制造业正向电子化、高速化、精密化发展，在高效自动化机床、自动生产线、NC机床、FMS等机床技术及工业化生产上仍处于世界领先地位，主要供应于汽车制造业、航空工业、建筑业、医疗设备制造业。
日本是世界闻名机床强国，机床技术以精密高端著称，其机床工业发端于1889年，现已经历了130多年的发展和技术积累，日本机床产值于1982年首次超过西德和美国，位居世界第一。尤其是在数控机床领域的制造实力位居全球顶尖，日本和德国在全球高端机床制造领域几乎处于垄断地位，而日本的整体实力更胜一筹。
德国高度重视机床系统的工艺、结构、零件、基础理论与应用技术的深入研究，从购买学习、试验改进到持续研发，德国机床以质量好、精度高、价格适、重信誉而畅销全球，也造就了德国老牌工业强国之路。
据数据显示，日本和德国向中国出口的机床订单额正在大幅下降，日本机床工业协会称2018年11月对中国出口订单额仅为136亿日元，同比下降了60%以上，同样德国机床对中国的出口也在日益锐减。因为中国的机床工业发展迅速，已有越来越多的相关设备可以自产，无需进口。但中国的机床须强化自身的自动化能力、加工精度以及加工效率，同时机床兼具多任务性与减少加工工件更换时间，以提升中国机床在全球机床市场的竞争优势。
二、我国机电设备存在问题
1.自主创新能力薄弱
虽然我国机电设备产业规模已居世界首位，但大量高端装备不得不依赖进口。因大多企业过分追求短、平、快的发展速度，重当前、轻长远，重营销、轻研发，重拿来、轻创新，重物质、轻人才等导致研发经验累承缺乏、研发投入严重不足、研发条件普遍落后。
我国大中型机电设备制造企业研发投入占主营业额的比例不足发达国家同行业的一半，而华为公司却在研发投产上给国内企业树立了一个榜样。
根2019年6月27日华为发布的《尊重和保护知识产权是创新的必由之路华为创新与知识产权白皮书》内容，华为高度重视技术创新与研究，坚持将每年收入的10%～15%投入到研发，光2018年的研发费用就超1000亿元，研发投资排名全球第5，持续20年的研发投入让华为从30年前一个小的民营企业发展成为年营业额达8588亿元（2019年），世界排名第61位（较2018年上升11名）的科技巨头。
持续的投入使华为在4G时代成为ICT行业的主要专利权人之一，并在5G 时代进一步取得领先地位。
华为在5G研发上已投入超过20亿美元，超过欧美国家主要设备供应商5G研发投资的总和，目前拥有2500多项5G基本专利，占比达20%，全球2/3已发布5G商用网络由华为部署。
截至2018年底，累计获得授权专利87805项，其中有11152 项是美国专利，欧洲超过6600族。经过友好谈判签署的收费专利许可协议超过10份，自2015年以来华为获得的知识产权收入累计超过92.6亿元，累计支付专利使用费超过397亿元，其中近80%是支付给美国公司的。
2.基础研究相对滞后
生产力推动经济社会的发展，而每次的重大科学技术进步均作为第一工具变革生产力从而引发产业革命。机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等众多基础学科的交叉综合，基础理论的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。
2011年华为整合全球研发资源成立“2012实验室”，面向于中长期的 ICT网络架构、标准、材料等前沿技术，不针对产品和版本以短期回报为目标，以构筑面向未来的技术和研发能力。
如华为在智能手机领域取得了快速发展，得益于华为在通信领域30年的基础研究与积累，从芯片、软件、材料，到美学设计、工艺、散热等各方面的能力都经历了漫长的积累与改进；其涉及分门成立的研究所有法国（美学）、日本（材料）、俄罗斯（算法）、瑞典（工程）、美国（工艺）、乌克兰（散热）等。如今在通信性能、拍照、续航能力、EMUI软件以及外观设计方面都处于领先，年销售超过1亿部，为全球消费者带来了极致体验。
华为成功的关键在于长期重视研发投入，现有700多个数学家、800多个物理家、120多个化学家，有15000人左右从事基础研究，是他们把金钱变成知识，该投入经费约200-330亿元；另外，华为还有6万多名产品研发员，是他们把知识变成商品，又用知识换回钱来（2019年营业额达8588亿元，产研比达26）。
要突破优质专用材料、基础零部元器件、测试仪器仪表、自控系统、数控机床、基础制造装备等影响机电设备向高端升级的瓶颈，往往依赖于企业的战略耐性、久久为功数十年研究基础理论，才能像华为一样结出累累硕果。
三、机电工程的发展趋势
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。
全球已或正遭遇金融危机、人口老年、新冠疫情、贸易摩擦、“逆全球化”、地缘政治等影响，全球经济形式将发生百年未有的深刻变化，将迎来技术革命、产业调整、分配重构、双五联动、全球共治、命运与共。
处于全球顶尖梯队的高端机床制造国已然做到了机床装备的自动化、数字化、精密化，在上述时代潮流下，机电一体化将朝着智能化、模块化、网络化、微型化等方向发展。
1.智能化
人工智能在机电一体化的研发中日益得到重视，机器人与数控机床就是其智应用案列。"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（计算视觉、自然语言处理、推荐搜索、决策推理、人机交互和AI基础）、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学等新思想、新方法，模拟人类智能，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。人工智能将作为一种通用能力去变革各行各业，重构机电产业，打造万物互联智能的世界。
2.模块化
因机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有开放统一的标准接口和控制单元，这样就可灵活组态、任意剪裁和组合，便于专业化的社会分工集中研发不断迭代出新产品，同时也能实现规模生产及多子系统的协调控制和综合管理。
3.网络化
网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治军事及日常生活都带来了巨大的变革。方兴未艾的网络技术将，资源、生产、贸易、经济全球化。现基于网络的各种大数据、各种远程监控方兴未艾。如对采样的海量数据进行分析处理，帮助人做出更为精准、可靠决策。结合了大数据分析和天气建模技术的能源电力系统能够提高风电的可靠性。以往对风资源的预测不够精准，在风能无法贡献预期功力时，火电就要作为后备电力。这样，电网对风电的依赖程度越高，需要建设后备电站的成本就越高。在大数据分析的帮助下，温度、湿度、气压、雨量、风向、风力、风场及风机性能等变量都得到充分预测并考虑，对电网的调度就可提前做好安排，有助于电网消纳更多风电。
4.微型化
微机电一体化产品具有体积小、耗能少、运动灵活等特点，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。其发展的瓶颈在于微机械技术加工，须采用超精密加工技术，主要包括光刻和蚀刻技术两类。
结语：机电工程作为我国经济社会发展的一个重要组成部分，虽然也取得了一定成绩，但我国机电设备技术相对发达国家还比较落后，亟待解决一批卡脖子、高端、核心的科技技术。要从华为的崛起中吸取经验，持续的研发创新是科学技术进步的源动力，期望有更多像任正非先生一样的保持企业家的定力、活力、心力，以科技实业强国，为民族复兴人先。
参考文献：
[1]华为技术有限公司.《尊重和保护知识产权是创新的必由之路华为创新与知识产权白皮书》；