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1、1 工程概论1.1 工程专业1.2 工业和技术1.3 现代制造业工程专业1 工程行业是历史上最古老的行业之一。如果没有在广阔工程领域中应用的那些技术，我们现在的文明绝不会前进。第一位把岩石凿削成箭和矛的工具匠是现代机械工程师的鼻祖。那些发现地球上的金属并找到冶炼和使用金属的方法的工匠们是采矿和冶金工程师的先祖。那些发明了灌溉系统并建造了远古世纪非凡的建筑物的技师是他们那个时代的土木工程师。2 工程一般被定义为理论科学的实际应用，例如物理和数学。许多早期的工程设计分支不是基于科学而是经验信息，这些经验信息取决于观察和经历，而不是理论知识。这是一个倾斜面实际应用的例子，虽然这个概念没有被确切的理解
2、，但是它可以被量化或者数字化的表达出来。3 从 16、17 世纪当代初期，量化就已经成为科学知识大爆炸的首要原因之一。另外一个重要因素是实验法验证理论的发展。量化包含了把来源于实验的数据和信息转变成确切的数学术语。这更加强调了数学是现代工程学的语言。4 从 19 世纪开始，它的结果的实际而科学的应用已经逐步上升。机械工程师现在有精确的能力去计算来源于许多不同机构之间错综复杂的相互作用的机械优势。他拥有能一起工作的既新型又强硬的材料和巨大的新能源。工业革命开始于使用水和蒸汽一起工作。从此使用电、汽油和其他能源作动力的机器变得如此广泛以至于它们承担了世界上很大比例的工作。5 科学知识迅速膨胀的结果
3、之一就是科学和工程专业的数量的增加。到 19 世纪末不仅机械、土木、矿业、冶金工程被建立而且更新的化学和电气工程专业出现了。这种膨胀现象一直持续到现在。我们现在拥有了核能、石油、航天航空空间以及电气工程等。每种工程领域之内都有细分。6 例如，土木工程自身领域之内有如下细分：涉及永久性结构的建筑工程、涉及水或其他液体流动与控制系统的水利工程、涉及供水、净化、排水系统的研究的环境工程。机械工程主要的细分是工业工程，它涉及的是错综复杂的机械系统，这些系统是工业上的，而非单独的机器。7 科学知识增长的另一个结果就是工程设计发展成为了一个专业。一个专业就是一个类似于法律、药学或者需要专业的高等教育的工程
4、行业。他们甚至经常被称作“博学的专业” 。直到 19 世纪，工程师一般是指那些工匠或者工程承担者。他们通过学徒期、职业培训、实验、错误等学习自己的技能。现在，许多工程师花费数年的时间在学校攻读高级学位。即使那些不攻读高级学位的工程师也必须知道工程领域的变化和与之有关的信息。8 因此，engineer 这个单词用英语有两种用法。一种用法指的是拥有大学学位并且在数学、科学、某种工程专业受过教育的专业工程师。然而，工程师也可用来指操作或维修发动机或机器的人。一个极好的例子就是火车头工程师是一位驾驶火车的人。这种概念中的工程师本质上是技术员而不是专业的工程师。工业和技术1 科学就是对自然规律的研究。科
5、技就是把科学有某种实际目的的运用。依次类推，工业运用科技生产我们日常使用的产品。2 人类制造事物的方法是不断变化着的。例如，在古代，如果某人需要一把椅子，他必须自己独立完成。后来，特别擅长做椅子和其他家具的人称为了家具匠。他们不做其他任何事物只加工制作他们出售或与人交易的木制品。这些手工艺品制作者必须具有熟练的技术。他们必须了解不同种类的木材以及怎样去适应它们。他们必须设计家具因此他们知道细木工艺品的加工方法。他们必须知道怎样用工具加工木材，使用哪种油漆，怎样涂油漆。换句话说，他们必须了解他们的工艺品的所有方面。3 一个商贸成功的家具匠不可能独自一人完成所有的工作。其他人受雇于他并且被培训来帮
6、助他，就这样家庭手工业出现了。家庭手工业是小的工厂，它有几个工人，位于家具匠的家的附近。在这里，劳动力依据他们自己的技能被分配开了。例如，学徒可以把原木砍成木板并把它们刨成圆木。家具匠可以自由运用他们的技能去设计制造家具。4 随着 18 世纪末期工业革命的发生，产品的加工系统出现了。现在家具匠经营着家具厂，那里有大量从事很专业的工作的工人。一个人只加工椅子腿，另一个人只加工椅子面。机器发展成了帮助人们更高效的工作。随着更多更好的机器出现，连接加工木材的方法也更新更好了。更多有效率的能大批量生产的技术形成了，就这样现代工业出现了。5 产品设计 下次当你在房子周围使用工具工作时，抓住机会研究一下工
7、具。工具是否以它应有的方式工作？扳手能牢固的卡住螺母吗？凿子能以正常的方式凿削吗？是否用了合适的材料使工具有足够的强度？工具握着舒适吗能很好的平衡吗？如果你的答案是肯定的，那么这个物体设计的很好。6 工具，就像所有其他的工业产品（体育器材、汽车、椅子、刀叉和许多每天使用的东西）一样被设计制造用来完成某一工作，使我们的生活更好。那些设计这些产品的人被称作设计师。他们从事于工业的研究开发。他们的工作是设计新型的更好的产品并改进那些旧的产品。如果这些产品以正常形式工作、采用了合适的材料并且外观好看，那么它们就是很好的设计。如果不是这样的，那么这些产品是劣质的。7 房屋和其他建筑也是设计出来的。这些设
8、计构筑物的人被称为建筑师。他们设计出的建筑必须满足用户的需求。采用的材料、房间的大小和布置、能源有效的利用，作为建筑师设计建筑时，所有这些因素都需要考虑到。8 设计是什么 简单说，设计就是计划。为了把设计做好，必须仔细考虑想要设计的产品。你的设计必须是原创的而不是别人的。换句话说，你必须具有创造力。设计就是创造性的设计以满足某些特殊人群的需求。9 为了使设计出色，设计的产品必须满足三个要求：它必须能正确地工作（功能要求）它必须用合适的材料制成（材料要求）它必须是外观好看的（视觉要求）10 功能 如果一件产品能按照它所期望的方式工作，那么产品就是有功能的。为了更容易更安全地握住，工具手柄必须是功
9、能性的。使用工具和握紧工具的方法是不同的，因此手柄也是不同的。握紧其他东西也是这个道理。刀叉、钓鱼竿、棒球棒、高尔夫球杆、方向盘都应该是很容易握紧的。设计产品的同时应该考虑产品的使用目的。产品必须设计的是有功能性的。11 材料 一种产品一定是由合适类型和合理数量的材料制成的。如果设计的产品适用于户外，它必须能抵抗住风吹日晒雨淋。根据产品的用途选择材料。加工产品需要许多种材料。在使用材料设计之前，必须对材料的性能有一定的了解，找出材料的成本、耐用度、强度等。每种材料都有属于自己的某种特性。当设计时，应充分利用这个事实的优势。12 了解一种材料能够做什么以及不能做什么。例如，塑料不能自动取代木材。
10、对于某些工程来说，塑料价格太贵而且性能不如木材好。相反，塑料应该用在能充分发挥其特性的地方。13 外观 好的产品一定是外观漂亮的。与那些外观丑陋的相比，人们更喜欢外观漂亮的。设计者设计产品时，一定要牢记于心。14 设计基础和原理 设计师必须知道某种设计基础和原理。设计的构建模块被称作设计基础。下面的设计准则有利于设计的产品拥有很好的外观：统一性、多样性、比例合理。（1 ）一件产品的不同部分看起来要很好的结合在一起，这称为统一性。（2 ）振动器是多样的因为他的盖是不锈钢的，碗状物是柚木木材的。不同的颜色和纹理使产品拥有吸引人的外观。（3 ）产品应该有很好的比例。桌子腿应该有合适的大小跟顶面相匹配
11、。如果桌子的所有部分成比例，这个产品就是比例合理的。15 设计分析方法 如前所述，设计是一种计划。设计一项工程的同时也应该计划其他各种类型的详细的工作。将一项工作分为很多步有助于工作更好地解决完成。解决这个问题的一种好方法就是采用设计分析方法。现代制造业1 前面已经介绍过了世界的工业和技术。现在，我们看一下工业采用的制造产品的方法。非常简单，工业可以定义为生产某种产品或服务并使之对需求者有用的所有工作。商品指的是实质性的东西，例如衣服、汽车、电脑。服务是非物质性的，例如，你喜欢的电视或广播节目是一种娱乐行业的服务。2 工业的要领 制造业需要三种基本资源：物质资源：例如木材、石油、铁矿石人力资源
12、：从电脑操作员到管理者，凡是工作有助于产品生产的人资本资源：工厂、设备、将原材料加工成产品所需要的钱3 没有这些资源，工业不可能存在，这是它们被称作工业要素的原因。当然，对一个工业来说，有生产要素还是不够的。工业需要把必要的资源用合理的方法阻止起来，这样大批量高质量的产品才能产生。工业元素能提供这样一个组织计划。4 工业元素 工业元素是组织计划的七个关键步骤。研究与开发：发明设计产品、加工过程、材料。生产工具：设计制造专用工具用来产品制造。生产计划与控制：通过生产和装配线计划控制物资流转。质量控制：为产品设置并维持可接受的标准。人事管理：挑选并培训员工。制造：通过切削、成型、固定、精加工将原材
13、料加工成可用的产品。销售：创造市场需求并把已加工好的产品分配给需求者5 并非所有的工业都采用相同的七个步骤。某些行业有不同的命名或者把不的组合起来。但是加工的逻辑模式任然是相同的。6 研究与开发 新产品、材料、工业采用的加工过程不是偶然没发生的。接受过艺术、科学、科技和工程培训的人们设计了这些产品并使之完美。这些人从事于研究与开发。研究与开发有时候被称作“工业发现” ，因为它是工业世界的重要组成部分并且需要很多不同天的人才。7 生产工具 你也许听到过“装备加工机械”的术语。这些单词经常在工业制造业中用到。生产工具是工业的一部分。那些影响产品质量的工具包括工具、机器、制造产品需要的装备。通常设计
14、师设计这些模具，冲模生产者把它制造出来。8 生产计划与控制 为了确保产品合适的制造出来，合适的材料必须在正确的位置、以正确的量、正确的时间到达。这种精确的设计就称作生产计划与控制或者 PPC。它最重要的部分是工艺路线、时序安排、调度和车间布置。9 质量控制 在工厂加工的产品必须满足某一标准。否则产品是无用的，人们也不会购买。质量控制可以定义为阻止制造出有缺陷的产品或者阻止有缺陷的产品进入市场。用这种办法，管理者尽力保证产品能被买者所接受。质量控制过程有三步：规格、工具、检验。10 销售 销售就是购买使用者从制造者那里获得产品的过程。为了达到这个目的，销售人员必须致力于市场调查、分配、广告、包装
15、、销售和售后服务。11 市场调查搜集有关产品和购买者的信息。做市场调查的人希望发现人们喜欢什么不喜欢什么，以便他们生产的产品能够吸引更多的人。12 分配是指得到一种产品从制造商到使用地的各种方法。产品运到商店之后，有人把它卖给顾客。商人通过出售产品的方式扮演一个重要的角色。销售是制造-使用循环周期的最后一步。13 广告的通常目的是让公众对某一商品了解并感兴趣。制造商在电视、广播、报纸、杂志、广告牌和其他标志上做广告。例如，通过广告我们可以了解不同品牌的同一产品以便我们挑选到最适合我们的商品。14 工业中包装指的是装产品的容器。每天我们都有看到和使用许多种包装袋。对于一些产品来说，包装是很有用的。然而，对其他产品来说，包装是产品理念的一部分。15 售后服务就是需要时对产品进行维修。维修对消费者来说变得越来越重要。出现这种情况的原因是我们现在用的好多东西都变得很复杂，以至于我们不可能经常自己维修。
