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1、机械工程学院学科建设发展规划（2008-2012）在学校确定的“立足内蒙古，面向全国，主动适应自治区经济社会发展和国家基础工业的需要，充分 发挥学科专业优势，走产学研相结合的道路，不断提高办学水平和效益，实现学校可持续发展。把学校建 设成以工为主、多学科协调发展，特色鲜明的教学型普通高等学校，使学校办学水平在自治区高校中领先 在国内同类高校中领先”的办学思想指导下，根据“重点建设适应自治区经济社会发展需要的学科专业， 形成以工为主，理、工、文、经、管法等多学科协调发展，在冶金、材料、矿业、机电、建筑、能源等领 域具有优势的学科专业体系”的学校学科定位，为充分发挥学科建设在学院建设和发展中的龙头
2、地位，努 力探索一条“教学立院、科研强院、人才强院、发展兴院”的有特色的建设与发展道路，推动学院持续、 健康、协调发展，特制定机械工程学院学科建设发展规划（20082012）。 一、现状与基础1、专业与学科状况 目前学院设置有机械设计制造及其自动化、工业设计、过程装备与控制工程和车辆工程4 个本科专业，涵 盖了机械工程一级学科下四个本科专业中的3 个（机械设计制造及其自动化、工业设计、过程装备与控制 工程）及机械工程一级学科本科目录外专业1 个（车辆工程）。本科生在校规模为1467 名。其中机械设 计制造及其自动化专业为内蒙古自治区品牌专业（2006年）。学院拥有机械工程一级学科下4 个二级学
3、 科中的3 个，即：机械电子工程（2000 年）、机械设计及理论（2002 年）及机械制造及自动化（2005 年） ，同时还具有机械工程领域硕士点。其中机械电子工程为内蒙古自治区重点学科（2007 年）；全日制工 学硕士在校生63 名，工程硕士34 名。 目前，我院专业和学科所呈现出的特点是：学科方向较明确，结构基本合理，互补性强；学术队伍结构较 为合理，具有较强的业务素质和较高的学术水平；本科生培养方案不断完善和优化,并得到精心实施；教 学质量不断提高，从而为高层次人才培养奠定了基础；学术研究取得一定的成绩；科研经费稳步上升，办 学基础设施逐步完善；学科管理措施较为得力，管理水平不断提高。2
4、、学术梯队基本形成，科研成果较丰富 学科专业建设的基础是构建一支结构合理、教学和学术水平较高的教师队伍。目前学院有教师54人，其 中正、副教授33 人，占教师总数的61%，讲师12 人，占教师总数的22 %，35岁以下的青年教师21人， 占教师总数的40 %；形成了较合理的职称及年龄结构；硕士及以上学位教师37 人，占教师总数的 70%，学历结构日趋合理；毕业于外校或在外校完成高一级学历学位教育的教师已占教师总数的60 %，学 缘结构渐趋完善。教师队伍中，1 人入选自治区“新世纪321人才工程”，2人获宝钢教育基金优秀教师 奖，从20042008近5年期间，我院在学科建设、科学研究、教学改革等
5、方面取得突破性进展，获得了 一系列的成果。完成和正在进行的科研项目20 多项，其中国家自然科学基金项目1 项，国家科技部“十 一五”科技支撑计划项目1 项，科技部“十五”重点科技计划项目1项，内蒙古自治区自然科学基金项目 2项，内蒙古教育厅科技项目3项；自治区科技攻关项目5项，包头市科技攻关项目6项,横向科研项目 9项，目前在研的科研经费430万元；承担的教改项目24项，其中6项自治区“十一五”高等教育科学 规划课题， 2项自治区教育改革成果研究课题。获4项省部级科技进步奖， 2项包头市科技进步奖， 2项 自治区教改成果二等奖， 1项冶金行业优秀教材奖，获专利4项。在国内外学术刊物、学术会议公
6、开发表 学术论文15 0余篇，其中：发表在核心期刊8 3篇，被国际三大检索收录8篇。出版专著2部，教材11部。3、学科办学条件明显改善 学院已经建成四个专业实验室和教学科研场所，即机械基础实验（室）中心、 机械专业实验室、过程装 备与控制工程专业实验室、CAD与测试技术中心及工业设计实践场所。总面积达1764平方米，教学用计 算机 200 余台，实验仪器设备固定资产741.9万元。其中，机械基础实验（室）中心2006 年被评为首批 内蒙古自治区实验教学示范中心。同时，还结合学科发展建设了学院资料室。并与宝山钢铁公司、包头钢 铁公司、四川长虹电子集团有限公司、南京紫光精细化工厂等13 个大中型企
7、业建立了良好的产学合作关 系，形成了稳定的校外实习基地。4、学院学科建设存在的主要问题 机械学院的学科建设工作虽然取得了一定的成绩，但与校内外知名学科相比，还存在较大差距，如缺乏长 期研究的历史积累和凝练、研究的基础比较薄弱，缺少知名的大师学者、高水平的科研基地，国家级纵向 科研课题相对较少，科研成果的级别和水平有待进一步提高等。二、学科主要研究方向及学术队伍机械学院根据国家、地方经济建设和社会发展的需求，以及学科自身的发展规律，通过学科的交叉、技术 的融合和具体的实践，经过多年来的发展，在以下四个方向形成了稳定、富有特色和水平的研究方向：（1）设备设备状态监测、故障诊断及质量控制（2）制造业
8、信息化技术的研究（3）纳米超硬材料表面制 造技术的仿真研究（4）机械系统设计与应用 研究方向一：设备状态监测、故障诊断及质量控制该方向的学术带头人为王建国教授、任学平教授，主要学术骨干有杨文志副教授、苏风歧高级工程师和石 炜副教授等。本方向致力于以下方面的研究内容：重型设备的运行状态监测、现代信号处理方法、对设备的故障进行分 析、诊断等领域的研究。其主要的研究特色是对于典型冶金设备进行基于信号处理及特征提取的故障诊断 方法 主要有时域特征参数及波形特征诊断法、时差域特征法、幅值域特征法、信息特征法、频谱分析及 频谱特征再分析法、时间序列特征提取法、滤波及自适应除噪法等；并依据设备运行或激振时的
9、振动信息 通过某种信息处理和特征提取方法来进行故障诊断的振动信号诊断方法用于在线实时故障检测。本研究方向拥有较为先进的检测技术手段和仪器设备，在为包钢等冶金企业解决现场问题方面特色突出， 所完成的一批横向研究项目，为企业提高了设备的安全性、降低事故的损失、减少维护成本、提高了经济 效益；对确保设备的安全运行、提高产品质量、节约维修费用以及防止环境污染均起到重要作用。研究成 果得到了国内同行的认可，在国内外的主要学术期刊和会议发表了多篇具有较高质量的学术论文（结晶器 不同振动曲线测试、数据分析和处理（仪器仪表学报 EI 收录） ；连铸机结晶器动态位移在线测试及分 析 （自动化仪表） ； Extr
10、action of gearbox fault features from vibration signal using wavelet transform （Journal of Physics ISTP 收录）。先后承担或完成了重轨残余应力形成机理 及模拟研究（国家自然科学基金项目，在研）等一批水平和实际应用价值较高的科研项目，并获得了丰硕 的研究成果。获得内蒙古自治区科技进步一等奖一项（大型热轧辊表面激光强化处理技术研究，2002年） ；内蒙古自治区科技进步二等奖二项（钢坯剪切机刀片堆焊修复技术研究，2000年，中间包连续测温装 置的研制，2006 年）。研究方向二：制造业信息化技术 该
11、方向的学术带头人为李强教授，主要学术骨干有杨建鸣教授、张玉宝教授、高耀东副教授等。本方向主要研究现代产品设计与制造方法、动态设计、CAD/CAM/CAE应用与二次开发技术、三维造型、虚 拟样机与可识化技术、虚拟产品开发、有限元仿真与分析等。具体研究产品整个生命周期中相关数据和过 程的管理理念及方法（PDM、PLM）,重点研究支持产品创新的知识管理和流程优化，产品数据管理，分布 式计算和服务，工作流管理等技术及应用。现代制造企业的管理模式与组织理论，重点研究面向管理的企 业模型与建模技术，企业管理系统分析、设计，ERP、SCM、CRM等技术及应用。制造数字化技术近几年发展十分迅速，已从单纯一项设
12、计技术手段发展成一系列技术的集成，可以称之为 数字集成技术，是制造业信息化的核心技术，主要支持和实现产品设计、分析、工艺规划、数控加工及质 量检验等工程活动的自动化处理。本研究方向依托建立在内蒙古科技大学的内蒙古装备制造业信息化技术中心和包头市制造业信息化生产力 促进中心，主要在以下方面开展了特色研究：1、保证装备制造集成系统技术范围内相对统一、基于特征的产品定义模型，并运用产品数据交换技术， 实现CAD/CAE/CAPP/CAM之间的数据交换与共享的特征技术研究。2、保证各集成系统技术之间数据的一致性、可靠性和数据共享，采用工程数据库管理系统（即PDM系统） 来管理集成数据，真正实现CAD/
13、CAM之间信息交换的集成数据管理技术研究。3、CAD/CAE/CAPP /CAM在基于虚拟环境的仿真平台下，建立统一的可视化产品数据模型，实现信息共享 和数据反馈，提高产品研发与制造的敏捷性、柔性和效率，通过三维模型和虚拟样机的仿真分析，根据已 有的生产条件，对产品各关键零件进行虚拟制造，从而实现产品设计开发、生产制造的无纸化和一体化。 本研究方向已经承担和完成了一系列的高水平课题：制造业信息化关键技术的攻关（科技部“十五”科技 攻关项目）；制造业信息化科技工程企业示范技术的研究（科技部“十一五”科技支撑项目）；模具智能 CAD系统的研究（内蒙古科技攻关项目）；螺旋齿轮淬火工艺的CAE分析（内
14、蒙古科技攻关项目）；面向 中小企业的ASP平台的研究与开发（包头市科技攻关项目）CAD / PDM共性技术的研究（包头市科技攻 关项目），重型车辆PDM系统的开发（包头市科技攻关项目），在国内外的主要学术期刊和会议发表了多 篇具有较高质量的学术论文，其中EI收录2篇，ISTP收录3篇，“数控技术在机床改造中的应用研究” 获得包头市 2006 年科技进步二等奖。研究方向三：针对纳米产品设计和制造的计算仿真方法研究 该方向的学术带头人为刘学杰教授，主要学术骨干有谭心副教授等。未来20年内各项主要技术（信息技术、生物技术、能源技术、新材料技术、航空技术、航天技术、海洋 技术）发展的关键是纳米产品的设
15、计和制造。对于纳米产品的设计和制造需要建立一个设计体系，包括产 品设计（根据功能要求，进行精确的纳米结构设计）和产品制造的工艺设计（根据精确纳米结构要求，进 行精确的工艺条件、工艺参数设计）。本研究方向的主要工作是为建立纳米产品的设计体系开发相应的计 算和仿真方法。在“数字工厂”的总体研究框架下，我们选择了 “TPSi-N超硬纳米复合表面和PVD表面沉积工艺”为具 体研究对象，开展了试验、计算和仿真研究。研究是建立在纳米制造和数字化制造交叉点上新兴的探索， 主要研究纳米制造中工艺过程的数字仿真技术。工艺过程的数字仿真技术一方面可以对工艺过程的分析一 直深入到分子、原子间的相互作用，考察各种原子
16、个体的基本行为（迁移、扩散和结合）；另一方面又可 以探查这些相互作用和个体行为的统计效果，即纳米结构自组织、自安装的机理。因而，工艺过程仿真将 成为应对纳米制造新考验的有力的工具。我们综合了kinetic Monte Carlo （KMC）方法、势能面搜索方法、 并行计算方法、第一性原理方法，自行开发了三维无格点KMC仿真并行计算程序。通过大量的KMC仿真和 第一原理计算，我们基本查出了 Ti-Si-N超硬纳米复合表面的基本结构和沉积生长基本过程，从而为设计 纳米结构和确定制造工艺条件、工艺参数最佳组合奠定了基础。这些研究对于进一步为建立纳米产品的设 计体系开发相应的计算和仿真方法积累了经验。正在开展的研究是用计算仿真的方法考察纳米结构和性能（硬度、能带、磁性、光学、光电）的定量关系 考察原子个体迁移扩散行为与形成规则的纳米结构的定量关系。由此建立纳米产品的设计体系。这对开发 各种新型纳米复合结构和推动数字化制造、纳米制造技术的发展有很重要意义。本方向已经完成和现在承担的研究项目：
