方向一：全寿命周期绿色化研究 压路机等工程机械全寿命周期设计理论和绿色设计制造系统方法，是实现工程机械全寿命周期的绿色化的必然选择，是未来工程机械技术发展的重要领域和研究方向。 工程机械全寿命周期绿色化应考量产品设计、制造、使用与回收利用的系统化和一体化，将现代生态化设计技术及其知识库和数据库运用于工程机械设计全流程，使产品最大限度节约资源，减少污染，合理充分地利用有限的资源。全寿命周期设计不仅要设计产品的功能属性，而且要顾及产品的环境属性，覆盖制造、营销、物流、使用、维修、回收、再利用全寿命周期过程，根据欧洲物料搬运协会（FEM）与德国慕尼黑大学研究：工程机械全寿命周期各阶段碳排放占比中，材料、使用、再生占90%。因此，对于工程机械全寿命周期绿色化的具体设计方向包括材料生产的减量化、设计制造的轻量化、运行维护的低耗化、回收再生的充分化等。 方向二：可靠性保质设计 国内工程机械产品功能及性能参数与国外标杆相差不大，但可靠性与国外同类产品相比差距显著，仅为国外1/2。造成这种差距主要原因有四点：一是产品开发急于求成，先做再试，屡试再改，缺乏系统可靠性设计方法的源头研究，投入不够，被动应付；二是对产品的载荷环境认知不足，缺乏基础数据积累及升华；三是缺乏工艺制造可靠性系统研究；四是系统的可靠性试验、检测技术与标准不完善。 对此，行业应针对工程机械整机及关键零部件（结构、传动、电气、液压、控制、软件）开展可靠性设计理论与评估方法研究，包括基于载荷谱及故障数据采集与分析技术，综合多因素影响的整机系统可靠性分配技术，建立概率与非概率混合可靠性模型，计算结构混合可靠度，形成整机及关键零部件、结构件的可靠性分析与设计技术，关键件结构件剩余寿命预测技术。 同时，要实现产品多维问题不确定因素的可靠性设计，制定设计规范和标准；建立可追加可追溯的可靠性设计的载荷谱、故障失效等基础数据库；开发可靠性试验技术及其装备，建设可靠性试验平台，制定试验规范和标准；提升制造工艺可靠性，开发检测关键技术及装备，提高产品质量一致性，敢于提出我国工程机械的可靠性设计指标，全面提升可靠性水平。 方向三：结构强度定寿设计 压路机等产品寿命与客户的使用成本息息相关。而工程机械的结构、工作装置多为焊接结构件，由于结构的复杂性和载荷随机性以及工况的多变性，使得结构受力复杂而瞬变，导致工程机械产品裂纹、断裂时有发生。虽然企业在制造环节采取多种措施，但仍未能根本解决，究其原因是缺乏强度定寿设计理论的支撑。 因此，行业急需开展三方面的工作：一是基于在线检测、无线传输、同步记录技术的工程机械多维作业载荷谱、路面谱的采集、编制、重现、保真研究，开发测试仪器装备，建立工程机械分类分级（工作级别）载荷谱库；二是基于典型结构焊接构件的疲劳试验，建立不同斜率常数的特征疲劳强度数据库；三是基于应力幅-极限状态法的疲劳强度定寿设计理论、概率论的极限状态法非线性设计理论，开展工程机械结构抗疲劳非线性设计，保证结构的设计寿命。 方向四：健康状况监测与剩余寿命评估理论 产品的寿命不仅与客户的使用成本相关，往往还蕴藏着安全风险。工程机械产品系统构成复杂、工作环境恶劣，整机健康状况难以觉察，一旦出现事故往往是突发性的，易造成巨大损失。截止2014年，我国起重机保有量240万台，工程机械700万台。而工程机械产品在使用过程当中由于工况的不同和工作级别不同，产品寿命区别很大。 为此，行业要积极开展基于结构健康状况在线监测和信号采集传输技术，结构损伤识别、诊断及定位技术，结构健康状况评估、剩余寿命预测与维护决策技术，结构损伤控制与智能修复技术研究，恶劣工况液压元件与系统物性参数实时精准检测技术，面向工程机械作业状态空间的传感物联网技术，基于传感数据的传动件故障数据库自维护技术，典型传动件工作状态检测寿命评估技术，主要传动件破坏机理分析及冗余设计方法研究。开发高可靠低成本的工程机械液压系统监测装置，及时监测整机典型敏感点健康状况。同时，要变被动修复为主动预防，实现结构件、传动件剩余寿命预测，对早期损伤提出预警和经济性评估，及时保养维修更换，在保证整机无故障工作时间前提下降低维修成本，有效防止发生二次损伤，避免灾难性失效发生。 方向五：节能减排综合技术 我国是工程机械生产使用大国，根据英国工程机械咨询有限公司统计与预测，2008—2012年，我国工程机械年平均销售量为323156台，受宏观调控影响，2012年以来销量大幅下降，但预计2013—2017年的年平均销售量仍将达到278632台。 而同时，工程机械属于典型的能耗高、排放大的机械设备。据日本某挖掘机企业的测试：在正常作业的相同时间内，20t级挖掘机废气排放量相当于30辆小型汽车。因此，工程机械的节能减排对于我国能耗及碳排放减量的国际承诺具有重要影响。 因此，我国工程机械行业急需开展基于动力匹配与控制优化的智能技术、基于机电液融合传动方式的改善技术以及基于能量回收高效元件、混合动力系统的能量回收技术。 基于动力匹配与控制优化的智能技术，即在保证动力性前提下，使发动机工作在经济耗油区，通过合理匹配参数和电喷控制，在大负荷时输出大驱动力，小负荷时输出高速度，充分利用发动机功率，减少功率浪费。通过采集工程机械典型工况数据，进行负载智能识别与预测，建立工程化的动力系统多参数功率匹配数据库，通过组合优化实现复杂工况下参数的发动机自适应智能调节。 基于机电液融合传动方式的改善技术，即发挥液力、机械、液压传动的无级变速功能和负荷自适应功能，融合机械—液压传动与控制技术，开发液压调速、机械变速、分汇流控制的液压功率流、机械功率流、控制信息流并联的新型传动方式，通过机械传动实现高传动效率，通过液压—机械传动相结合实现无级变速，以自适应负荷和行驶阻力变化，保证发动机工作在最佳工作点，以利于提高整机的动力性、燃油经济性和作业效率。 基于能量回收高效元件、混合动力系统的能量回收技术，即开展蓄电池、飞轮、电容器、蓄能器、并联或串联式油电混合、电液混合、液压混合动力系统理论与实验研究，将工程机械制动、回转、负载下降过程中产生无用势能回收利用。国外最新典型产品平均油耗降低显著，已开始投放市场，据称可实现节能25%。 方向六：动态感知与决策技术 传统工程机械作业控制主要依靠驾驶员的局部感知信息，而忽略了机械的整体作业环境信息的感知与获取。因此，行业迫切需要开展：基于多感觉、多传感融合的工程机械作业环境动态感知和工作装置姿态检测系统的传感网络与状态监测技术；基于高沉浸感的主—从交互界面和多感觉、多传感工程机械作业环境三维感知系统与三维重建技术；基于工程机械作业对象检测与跟踪，与非作业对象碰撞检测和安全预警模型的多源传感信息融合与决策支持技术。最终实现感知工作装置末端作业力与位移的关系，辨识作业对象、作业环境参数，决策合适的作业方式和作业参数，主动防倾翻和主动避障，提高作业质量、作业效率和作业安全，降低驾驶员劳动强度。