先進(jìn)制造技術(shù)概述

1、 先進(jìn)制造技術(shù)機(jī)械工程學(xué)院 王靜 學(xué)號(hào)e20150033l 制造業(yè) 制造業(yè)是現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)和綜合國(guó)力的重要支柱，其生產(chǎn)總值一般占一個(gè)國(guó)家國(guó)生產(chǎn)總值的20%-55%。在一個(gè)國(guó)家的企業(yè)生產(chǎn)力構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用一般占60%左右。專家認(rèn)為，世界上各個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)，主要是制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。其競(jìng)爭(zhēng)能力最終體現(xiàn)在所生產(chǎn)的產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率上。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的高速發(fā)展以與顧客需求和市場(chǎng)環(huán)境的不斷變化，這種競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，因而各國(guó)政府都非常重視對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的研究。l 制造技術(shù) 一、當(dāng)前制造科學(xué)要解決的問題 當(dāng)前制造科學(xué)要解決的問題主要集中在以下幾方面： （1）制造系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，為滿足制造系統(tǒng)敏捷性、快速

2、響應(yīng)和快速重組的能力，必須借鑒信息科學(xué)、生命科學(xué)和社會(huì)科學(xué)等多學(xué)科的研究成果，探索制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)、制造模式和制造系統(tǒng)有效的運(yùn)行機(jī)制。制造系統(tǒng)優(yōu)化的組織結(jié)構(gòu)和良好的運(yùn)行狀況是制造系統(tǒng)建模、仿真和優(yōu)化的主要目標(biāo)。制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)不僅對(duì)制造企業(yè)的敏捷性和對(duì)需求的響應(yīng)能力與可重組能力有重要意義，而且對(duì)制造企業(yè)底層生產(chǎn)設(shè)備的柔性和可動(dòng)態(tài)重組能力提出了更高的要求。 （2）為支持快速敏捷制造，幾何知識(shí)的共享已成為制約現(xiàn)代制造技術(shù)中產(chǎn)品。生物制造觀越來越多地被引入制造系統(tǒng)，以滿足制造系統(tǒng)新的要求。開發(fā)和制造的關(guān)鍵問題。例如在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CADCAM)集成、坐標(biāo)測(cè)量(CMM)和機(jī)器人學(xué)等方面

3、，在三維現(xiàn)實(shí)空間(3-RealSpace)中，都存在大量的幾何算法設(shè)計(jì)和分析等問題，特別是其中的幾何表示、幾何計(jì)算和幾何推理問題；在測(cè)量和機(jī)器人路徑規(guī)劃與零件的尋位(如Localization)等方面，存在C-空間(配置空間ConfigurationSpace)的幾何計(jì)算和幾何推理問題；在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機(jī)器人多指抓取規(guī)劃、裝配運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和操作規(guī)劃方面則需要在旋量空間(ScrewSpace)進(jìn)行幾何推理。制造過程中物理和力學(xué)現(xiàn)象的幾何化研究形成了制造科學(xué)中幾何計(jì)算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進(jìn)一步突破，當(dāng)前一門新學(xué)科-計(jì)算機(jī)幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。 （3

4、）在現(xiàn)代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產(chǎn)業(yè)的決定性因素，而且還是最活躍的驅(qū)動(dòng)因素。提高制造系統(tǒng)的信息處理能力已成為現(xiàn)代制造科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。由于制造系統(tǒng)信息組織和結(jié)構(gòu)的多層次性，制造信息的獲取、集成與融合呈現(xiàn)出立體性、信息度量的多維性、以與信息組織的多層次性。在制造信息的結(jié)構(gòu)模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數(shù)據(jù)的制造知識(shí)庫管理等方面，都還有待進(jìn)一步突破。 （4）各種人工智能工具和計(jì)算智能方法在制造中的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了制造智能的發(fā)展。一類基于生物進(jìn)化算法的計(jì)算智能工具，在包括調(diào)度問題在的組合優(yōu)化求解技術(shù)領(lǐng)域中，受到越來越普遍的關(guān)注，有望在制造中完成組合優(yōu)化問題時(shí)的求解速度和求解精度

5、方面雙雙突破問題規(guī)模的制約。制造智能還表現(xiàn)在：智能調(diào)度、智能設(shè)計(jì)、智能加工、機(jī)器人學(xué)、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能診斷等多方面。 這些問題是當(dāng)前產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵理論問題，也是制造由一門技藝上升為一門科學(xué)的重要基礎(chǔ)性問題。這些問題的重點(diǎn)突破，可以形成產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)研究體系。二、現(xiàn)代機(jī)械工程的前沿科學(xué) 不同科學(xué)之間的交叉融合將產(chǎn)生新的科學(xué)聚集，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步對(duì)科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了新的要求和期望，從而形成前沿科學(xué)。前沿科學(xué)也就是已解決的和未解決的科學(xué)問題之間的界域。前沿科學(xué)具有明顯的時(shí)域、領(lǐng)域和動(dòng)態(tài)特性。工程前沿科學(xué)區(qū)別于一般基礎(chǔ)科學(xué)的重要特征是它涵蓋了工程實(shí)際中出現(xiàn)的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題。超聲電機(jī)、超

6、高速切削、綠色設(shè)計(jì)與制造等領(lǐng)域，國(guó)外已經(jīng)做了大量的研究工作，但創(chuàng)新的關(guān)鍵是機(jī)械科學(xué)問題還不明朗。大型復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的性能優(yōu)化設(shè)計(jì)和產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)、智能結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)、智能機(jī)器人與其動(dòng)力學(xué)、納米摩擦學(xué)、制造過程的三維數(shù)值模擬和物理模擬、超精度和微細(xì)加工關(guān)鍵工藝基礎(chǔ)、大型和超大型精密儀器裝備的設(shè)計(jì)和制造基礎(chǔ)、虛擬制造和虛擬儀器、納米測(cè)量與儀器、并聯(lián)軸機(jī)床、微型機(jī)電系統(tǒng)等領(lǐng)域國(guó)外雖然已做了不少研究，但仍有許多關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題有待解決。信息科學(xué)、納米科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、管理科學(xué)和制造科學(xué)將是改變21世紀(jì)的主流科學(xué)，由此產(chǎn)生的高新技術(shù)與其產(chǎn)業(yè)將改變世界的面貌。因此，與以上領(lǐng)域相交叉發(fā)展的制造系統(tǒng)和制造信息

7、學(xué)、納米機(jī)械和納米制造科學(xué)、仿生機(jī)械和仿生制造學(xué)、制造管理科學(xué)和可重構(gòu)制造系統(tǒng)等會(huì)是21世紀(jì)機(jī)械工程科學(xué)的重要前沿科學(xué)。2.1制造科學(xué)與信息科學(xué)的交叉-制造信息科學(xué) 機(jī)電產(chǎn)品是信息在原材料上的物化。許多現(xiàn)代產(chǎn)品的價(jià)值增值主要體現(xiàn)在信息上。因此制造過程息的獲取和應(yīng)用十分重要。信息化是制造科學(xué)技術(shù)走向全球化和現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。人們一方面對(duì)制造技術(shù)開始探索產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中的信息本質(zhì)，另一方面對(duì)制造技術(shù)本身加以改造，以使得其適應(yīng)新的信息化制造環(huán)境。隨著對(duì)制造過程和制造系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的加深，研究者們正試圖以全新的概念和方式對(duì)其加以描述和表達(dá)，以進(jìn)一步達(dá)到實(shí)現(xiàn)控制和優(yōu)化的目的。 與制造有關(guān)的信息主要有產(chǎn)品信

8、息、工藝信息和管理信息，這一領(lǐng)域有如下主要研究方向和容：(1)制造信息的獲取、處理、存儲(chǔ)、傳遞和應(yīng)用，大量制造信息向知識(shí)和決策轉(zhuǎn)化。(2)非符號(hào)信息的表達(dá)、制造信息的保真?zhèn)鬟f、制造信息的管理、非完整制造信息狀態(tài)下的生產(chǎn)決策、虛擬管理制造、基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的設(shè)計(jì)和制造、制造過程和制造系統(tǒng)中的控制科學(xué)問題。 這些容是制造科學(xué)和信息科學(xué)基礎(chǔ)融合的產(chǎn)物，構(gòu)成了制造科學(xué)中的新分支-制造信息學(xué)。2.2微機(jī)械與其制造技術(shù)研究 微型電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)，是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器以與信號(hào)處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機(jī)電系統(tǒng)。MEMS技術(shù)的目標(biāo)是通過系統(tǒng)的微型化、集成化來探索具有新原

9、理、新功能的元件和系統(tǒng)。MEMS的發(fā)展將極促進(jìn)各類產(chǎn)品的袖珍化、微型化，成數(shù)量級(jí)的提高器件與系統(tǒng)的功能密度、信息密度與互聯(lián)密度，大幅度地節(jié)能、節(jié)材。它不僅可以降低機(jī)電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成許多大尺寸機(jī)電系統(tǒng)無法完成的任務(wù)。例如用尖端直徑為5m的微型鑷子可以夾起一個(gè)紅細(xì)胞；制造出3mm大小能夠開動(dòng)的小汽車；可以在磁場(chǎng)中飛行的像蝴蝶大小的飛機(jī)等。MEMS技術(shù)的發(fā)展開辟了技術(shù)全新的領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)，具有許多傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此在制造業(yè)、航空、航天、交通、通信、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、軍事、家庭以與幾乎人們接觸到的所有領(lǐng)域中都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。 微機(jī)械是機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)在納米尺度上相

10、融合的產(chǎn)物。早在1959年就有科學(xué)家提出微型機(jī)械的設(shè)想，1962年第一個(gè)硅微型壓力傳感器問世。1987年美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校研制出轉(zhuǎn)子直徑為60120m的硅微型靜電電動(dòng)機(jī)，顯示出利用硅微加工工藝制作微小可動(dòng)結(jié)構(gòu)并與集成電路兼容制造微小系統(tǒng)的潛力。微機(jī)械技術(shù)有可能像20世紀(jì)的微電子技術(shù)那樣，在21世紀(jì)對(duì)世界科技、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)產(chǎn)生巨大的影響。近10年來，微機(jī)械的發(fā)展令人矚目。其特點(diǎn)如下：相當(dāng)數(shù)量的微型元器件(微型結(jié)構(gòu)、微型傳感器和微型執(zhí)行器等)和微系統(tǒng)研究成功，體現(xiàn)了其現(xiàn)實(shí)的和潛在的應(yīng)用價(jià)值；多種微型制造技術(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體微細(xì)加工等技術(shù)已成為微系統(tǒng)的支撐技術(shù)；微型機(jī)電系統(tǒng)的研究需要多

11、學(xué)科交叉的研究隊(duì)伍，微型機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)是在微電子工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域，涉與電子工程、機(jī)械工程、材料工程、物理學(xué)、化學(xué)以與生物醫(yī)學(xué)等多種工程技術(shù)和科學(xué)。三、現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 20世紀(jì)90年代以來，世界各國(guó)都把制造技術(shù)的研究和開發(fā)作為國(guó)家的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)先發(fā)展，如美國(guó)的先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃AMTP、日本的智能制造技術(shù)（IMS）國(guó)際合作計(jì)劃、國(guó)的高級(jí)現(xiàn)代技術(shù)國(guó)家計(jì)劃(G-7)、德國(guó)的制造2000計(jì)劃和歐共體的ESPRIT和BRITE-EURAM計(jì)劃。 隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)需求個(gè)性化與多樣化，未來現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是向精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能

12、化、綠色集成化、全球化的方向發(fā)展。 當(dāng)前現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)大致有以下九個(gè)方面：(1)信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合，現(xiàn)代制造生產(chǎn)模式會(huì)獲得不斷發(fā)展。(2)設(shè)計(jì)技術(shù)與手段更現(xiàn)代化。(3)成型與制造技術(shù)精密化、制造過程實(shí)現(xiàn)低能耗。(4)新型特種加工方法的形成。(5)開發(fā)新一代超精密、超高速制造裝備。(6)加工工藝由技藝發(fā)展為工程科學(xué)。(7)實(shí)施無污染綠色制造。(8)制造業(yè)中廣泛應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。(9)制造以人為本。3.1先進(jìn)制造技術(shù) 先進(jìn)制造技術(shù)(Advanced Manufactuing Technology),人們往往用AMT來概括由于微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等給傳統(tǒng)制造技術(shù)

13、帶來的種種變化與新型系統(tǒng)。具體地說，就是指集機(jī)械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。主要包括：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、集成制造系統(tǒng)等。AMT是制造業(yè)企業(yè)取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的必要條件之一，但并非充分條件，其優(yōu)勢(shì)還有賴于能充分發(fā)揮技術(shù)威力的組織管理，有賴于技術(shù)、管理和人力資源的有機(jī)協(xié)調(diào)和融合。 先進(jìn)制造技術(shù)主要包括以下三個(gè)技術(shù)群:3.2主體技術(shù)群 這是制造技術(shù)的核心,它包括兩個(gè)基本部分:有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和工藝技術(shù)。(1)面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群 面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群系指用于生產(chǎn)準(zhǔn)備(制造準(zhǔn)備)的工具群和技術(shù)群。設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)費(fèi)用、產(chǎn)品質(zhì)量

14、以與新產(chǎn)品上市時(shí)間都有很大影響。產(chǎn)品和制造工藝的設(shè)計(jì)可以采用一系列工具,例如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)以與工藝過程建模和仿真等,生產(chǎn)設(shè)施、裝備和工具,甚至整個(gè)制造企業(yè)都可以采用先進(jìn)技術(shù)更有效地進(jìn)行設(shè)計(jì)。近幾年發(fā)展起來的產(chǎn)品和工藝的并行設(shè)計(jì)具有雙重目的,一是縮短新產(chǎn)品上市的周期,二是可以將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢物減少到最低程度,使最終產(chǎn)品成為可回收、可再利用的,因此對(duì)實(shí)現(xiàn)面向保護(hù)環(huán)境的制造而言是必不可少的。(2)制造工藝技術(shù)群(加工和裝配技術(shù)群) 制造工藝技術(shù)群是指用于物質(zhì)產(chǎn)品(物理實(shí)體產(chǎn)品)生產(chǎn)的過程與設(shè)備。例如,模塑成形、鑄造、沖壓、磨削等。隨著高新技術(shù)的不斷滲入,傳統(tǒng)的制造工藝和裝備正在產(chǎn)生質(zhì)的

15、變化。制造工藝技術(shù)群是有關(guān)加工和裝配的技術(shù),也是制造技術(shù)或稱生產(chǎn)技術(shù)的傳統(tǒng)領(lǐng)域。3.3支撐技術(shù)群 支撐技術(shù)群是指支持設(shè)計(jì)和制造工藝兩方面取得進(jìn)步的基礎(chǔ)性的核心技術(shù)?；镜纳a(chǎn)過程需要 一系列的支撐技術(shù),諸如:測(cè)試和檢驗(yàn)、物料搬運(yùn)、生產(chǎn)(作業(yè))計(jì)劃的控制以與包裝等。它們也是用于保證和改善主體技術(shù)的協(xié)調(diào)運(yùn)行所需的技術(shù),是工具、手段和系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)技術(shù)。支撐技術(shù)群包括:(1)信息技術(shù):接口和通信、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、集成框架、軟件工程人工智能、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策支持系統(tǒng)。(2)標(biāo)準(zhǔn)和框架：數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品定義標(biāo)準(zhǔn)、工藝標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、接口框架。(3)機(jī)床和工具技術(shù)。(4)傳感器和控制技術(shù)：?jiǎn)螜C(jī)加工單元和

16、過程的控制、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器和傳感器組合、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃。(5)其它3.4制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施 制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施是指為了管理好各種適當(dāng)?shù)募夹g(shù)群的開發(fā)并鼓勵(lì)這些技術(shù)在整個(gè)國(guó)家工業(yè)(基地)推廣應(yīng)用而采取的各種方案和機(jī)制。由于技術(shù)只有應(yīng)用適當(dāng)?shù)貢?huì)產(chǎn)生效用,所以其技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的各要素和基本技術(shù)本身同樣重要。這些要素包括了車間工人、工程技術(shù)人員和。3.5美國(guó)ATM計(jì)劃 1993年，美國(guó)政府批準(zhǔn)了由聯(lián)邦科學(xué)、工程與技術(shù)管理人員在各種先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和方案方面的培訓(xùn)和教育,這些技術(shù)和方案將提高企業(yè)的生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力?？梢哉f,制造技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施是使制造技術(shù)適應(yīng)具體企業(yè)應(yīng)用環(huán)境充分發(fā)揮其功能、取得最佳效益的一系列措施,是使先進(jìn)

17、的制造技術(shù)與企業(yè)組織管理體制和使用技術(shù)的人員協(xié)調(diào)工作的系統(tǒng)工程,是先進(jìn)制造技術(shù)生長(zhǎng)和壯大的土壤,因而是其不可分割的一個(gè)組成部分。美國(guó)AMT計(jì)劃目標(biāo)是：研究開發(fā)世界領(lǐng)先的先進(jìn)制造技術(shù)，以滿足美國(guó)制造業(yè)對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的需求，提高制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力；通過教育與培訓(xùn)計(jì)劃提高勞動(dòng)力素質(zhì)；促進(jìn)具有環(huán)境意識(shí)的制造等。 美國(guó)AMT計(jì)劃中的項(xiàng)目包括：(1)設(shè)計(jì)技術(shù) 制造準(zhǔn)備階段所需的設(shè)計(jì)工具與技術(shù)；(2)制造技術(shù) 實(shí)際生產(chǎn)過程中所需的加工工藝和設(shè)備；(3)支持技術(shù) 為前兩類開發(fā)項(xiàng)目提供所需的基礎(chǔ)核心技術(shù)；(4)制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施 為有效地管理項(xiàng)目的開發(fā)，以與推動(dòng)將這些項(xiàng)目應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中的方法與機(jī)制。 AMT計(jì)劃的集

18、成創(chuàng)新重點(diǎn)領(lǐng)域有：(1)下一代智能制造單元與設(shè)備；(2)適用于快速而有效地設(shè)計(jì)新產(chǎn)品、工藝、設(shè)備與企業(yè)集成化設(shè)計(jì)工具；(3)確保企業(yè)能廣泛了解和應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)而進(jìn)行的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)的方法和技術(shù)主要有： 1.綠色設(shè)計(jì)。綠色技術(shù)就是為了減輕環(huán)境污染或減少原材料、自然資源使用的技術(shù)、工藝或產(chǎn)品的總稱。綠色設(shè)計(jì)的目的是克服傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足，使產(chǎn)品滿足環(huán)保的要求。它包括產(chǎn)品從概念形成到生產(chǎn)制造、使用乃至廢棄后的回收、重用與處理等各個(gè)階段。綠色設(shè)計(jì)從根本上防止了污染，節(jié)約了資源和能源。因此，綠色設(shè)計(jì)也是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的一個(gè)重要原則。 2.并行工程。并行工程是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方法

19、。 傳統(tǒng)的順序工程設(shè)計(jì)，是先進(jìn)勝需求分析，然后進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，再進(jìn)行生產(chǎn)制造，最后是產(chǎn)品上市。這種設(shè)計(jì)方法，信息是單向依次地傳遞。采用并行工程方法，則將各個(gè)工程設(shè)計(jì)過程與其后續(xù)過程并行進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且上下過程之間的信息交流是雙向的，并據(jù)此作出決策。這意味著，采用并行工程方法，從一開始就要考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的所有因素，如用戶要求概念形成、成本質(zhì)量、報(bào)廢處理等。這就有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、縮短研制周期。 3.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是以計(jì)算機(jī)為工具，幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)的適用技術(shù)的總稱。在設(shè)計(jì)過程中，人們可以進(jìn)行創(chuàng)造性思維活動(dòng)，完成設(shè)計(jì)方案構(gòu)思、工作原理擬定，并將設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法經(jīng)過

20、綜合、分析，轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)學(xué)模型和解析這些模型的程序。在程序運(yùn)行過程中，人們可以評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)結(jié)果，控制設(shè)計(jì)過程，計(jì)算機(jī)則可以發(fā)揮其分析和存儲(chǔ)信息的能力，完成信息管理、繪圖、模擬、優(yōu)化和其他數(shù)值分析任務(wù)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)包括的容很多，如概念設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析、計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)繪圖等。4. 虛擬技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。虛擬技術(shù)是以計(jì)算機(jī)支持的仿真技術(shù)為前提，對(duì)設(shè)計(jì)、加工、裝配等工序統(tǒng)模，形成虛擬的環(huán)境、虛擬的過程、虛擬的產(chǎn)品以與虛擬的企業(yè)。面對(duì)新的挑戰(zhàn)和競(jìng)爭(zhēng)，過去那種大而全的企業(yè)已越來越?jīng)]有優(yōu)勢(shì)，各種開放式的合作開發(fā)、生產(chǎn)與銷售與日俱增。用戶訂貨、產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)、零部件生產(chǎn)、總成裝配、銷售與

21、售后服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)都可分別由不同地域的企業(yè)按某種契約進(jìn)行互利合作。通過國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)，世界上任何地方的用戶都可訂貨，還能進(jìn)行異地設(shè)計(jì)、異地制造，然后在最接近用戶的地方交貨。l 先進(jìn)制造技術(shù)一、先進(jìn)制造技術(shù)工藝過程 先進(jìn)制造工藝以與自動(dòng)化技術(shù)在整個(gè)機(jī)械制造的過程中，工藝過程是最主要的過程。由于機(jī)械制造業(yè)本身的需要，形成和發(fā)展了許多先進(jìn)的制造工藝與自動(dòng)化技術(shù)，從而充實(shí)、發(fā)展了整個(gè)先進(jìn)制造技術(shù)群，帶動(dòng)了其他制造業(yè)的發(fā)展。這些先進(jìn)制造工藝與自動(dòng)化技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面。 1.毛坯制造工藝。毛坯制造是機(jī)械制造工藝的基礎(chǔ)和前提。近幾年，出現(xiàn)了許多先進(jìn)的制造工藝與技術(shù)。鑄造方面出現(xiàn)了一套精密潔

22、凈鑄造成形工藝，例如，外熱風(fēng)沖天爐熔煉、處理、保護(hù)成套技術(shù)；鋼液精煉與保護(hù)技術(shù)；高效金屬型鑄造工藝與設(shè)備；氣化模鑄造工藝與設(shè)備等。 鍛壓方面出現(xiàn)了精確高效塑性成型技術(shù)，主要有熱精鍛生產(chǎn)線成套技術(shù)；冷溫成型成套技術(shù)；輥鍛和楔橫軋成形技術(shù)；精密沖裁工藝與設(shè)備等。焊接與切割方面出現(xiàn)了新型焊接電源與控制技術(shù)；激光焊接技術(shù)；微連接技術(shù)；數(shù)控切割技術(shù)等。 2.機(jī)械加工工藝。機(jī)械加工是機(jī)械制造工藝過程的主要組成部分，在這方面的趨勢(shì)是向高效、高精度方向發(fā)展。主要有精密加工和超精密加工；高速切削與高速磨削；復(fù)雜型面的數(shù)控加工；游離磨料的高效加工等。 3.表面處理。隨著機(jī)械產(chǎn)品表面質(zhì)量的要求越來越高，出現(xiàn)了許多表

23、面處理工程新技術(shù)，包括化學(xué)鍍非晶態(tài)合金技術(shù)；新型節(jié)能表面涂裝技術(shù)；高速燃?xì)鈬娡考夹g(shù)；等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)；離子束輔助鍍膜技術(shù)等。 4.熱處理。熱處理工藝近幾年出現(xiàn)了可控氣氛熱處理、真空熱處理、離子化學(xué)熱處理、激光表面合金化等先進(jìn)技術(shù)。5.自動(dòng)化技術(shù)。在機(jī)械制造過程中，除了發(fā)展應(yīng)用先進(jìn)制造工藝以外，自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用是另一大特征。這些自動(dòng)化技術(shù)包括機(jī)床數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、柔性制造技術(shù)、傳感技術(shù)、集成制造技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)與信號(hào)識(shí)別技術(shù)等。二、 先進(jìn)制造國(guó)外的現(xiàn)狀1.我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀自建國(guó)以來，尤其是改革開發(fā)20多年以來，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)得到了迅速地發(fā)展。 機(jī)械工業(yè)是我國(guó)工業(yè)中發(fā)展最快的

24、行業(yè)之一。20世紀(jì)70年代以前，產(chǎn)品的技術(shù)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，一個(gè)新產(chǎn)品上市，很快就會(huì)有一樣功能的產(chǎn)品跟著上市。 20世紀(jì)80年代以后，隨著市場(chǎng)全球化的進(jìn)一步發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)變得越來越激烈。20世紀(jì)90年代初，隨著CIMS技術(shù)的大力推廣應(yīng)用，包括有CIMS實(shí)驗(yàn)工程中心和7個(gè)開放實(shí)驗(yàn)室的研究環(huán)境已建成。在全國(guó)圍，部署了CIMS的若干研究項(xiàng)目，諸如CIMS軟件工程與標(biāo)準(zhǔn)化、開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS總體與集成技術(shù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化、工藝設(shè)計(jì)自動(dòng)化、柔性制造技術(shù)、管理與決策信息系統(tǒng)、質(zhì)量保證技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)以與系統(tǒng)理論和方法等均取得了豐碩成果，獲得不同程度的進(jìn)展。但因大部分大型機(jī)械制造企業(yè)和絕大

25、部分中小型機(jī)械制造企業(yè)主要限于CAD和管理信息系統(tǒng)，底層基礎(chǔ)自動(dòng)化還十分薄弱，數(shù)控機(jī)床由于編程復(fù)雜，還沒有真正發(fā)揮作用。因此，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的制造業(yè)仍然存在一個(gè)階段性的整體上的差距。  此外，我國(guó)還掌握了一批先進(jìn)的重大成套設(shè)備的核心技術(shù)。 2.國(guó)外先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，普遍采用計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；在加工技術(shù)方面，巳實(shí)現(xiàn)了底層(車間層)的自動(dòng)化，包括廣泛地采用工中心(或數(shù)控技術(shù))、自動(dòng)引導(dǎo)小車(AGV)等近10余年來，發(fā)達(dá)國(guó)家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動(dòng)化方面尋找出路，提出了一系列新的制造

26、系統(tǒng)。如計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS) 它是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)與其軟件，將制造廠全部生產(chǎn)活動(dòng)所需的各種分散的自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)地集成起來，是適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。首先在功能上，它包含了一個(gè)工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，即從市場(chǎng)預(yù)測(cè)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工工藝、制造、管理至售后服務(wù)以與報(bào)廢處理的全部活動(dòng)因此它比傳統(tǒng)的工廠自動(dòng)化的圍要大得多，是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，是工廠自動(dòng)化的發(fā)展方向。其次，在集成上，它涉與的自動(dòng)化不是工廠各個(gè)環(huán)節(jié)自動(dòng)化的簡(jiǎn)單疊加，而是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫支持

27、下的有機(jī)集成。這種集成主要體現(xiàn)在以信息和功能為特征的技術(shù)集成，即信息集成和功能集成。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是/cAM技術(shù)。 智能制造系統(tǒng)(IMS)是指將專家系統(tǒng)、模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)應(yīng)用到制造系統(tǒng)中，以解決復(fù)雜的決策問題，提高制造系統(tǒng)的水平和實(shí)用性。人工智能的作用是要代替熟練工人的技藝，學(xué)習(xí)工程技術(shù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，并用于解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題，從而將工人、工程技術(shù)人員多年來積累起來的豐富而又寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)保存下來，在實(shí)際的生產(chǎn)中長(zhǎng)期發(fā)揮作用。智能制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是人工智能。三、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn) 先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃（Advanced Manufacturin

28、g TechnologyAMT)是美國(guó)根據(jù)本國(guó)制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇,為增強(qiáng)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),首先提出了先進(jìn)制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology)的概念。此后,歐洲各國(guó)、日本以與亞洲新興工業(yè)化國(guó)家如國(guó)等也相繼作出響應(yīng)。 (1)先進(jìn)制造技術(shù)是制造技術(shù)的最新發(fā)展階段,是面向21世紀(jì)的技術(shù)制造業(yè)是社會(huì)物質(zhì)文明的保證,是與人類社會(huì)一起動(dòng)態(tài)發(fā)展的,因此,制造技術(shù)必然也將隨著科技進(jìn)步而不斷更新。先進(jìn)制造技術(shù)是制造技術(shù)的最新發(fā)展階段,是由傳統(tǒng)的制造技術(shù)發(fā)展而來,保持了過去制造技術(shù)中的有效要素;但隨著高新技術(shù)的滲入和制造環(huán)境的變化,已經(jīng)產(chǎn)生了質(zhì)了變化,先

29、進(jìn)制造技術(shù)是制造技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)結(jié)合而產(chǎn)生的一個(gè)完整的技術(shù)群,是一類具有明確疇的新的技術(shù)領(lǐng)域,是面向21世紀(jì)的技術(shù)。(2)先進(jìn)制造技術(shù)是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)能適合于在工業(yè)企業(yè)推廣并可取得很好的經(jīng)濟(jì)效益,先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展往往是針對(duì)某一具體的制造業(yè)(如汽車工業(yè)、電子工業(yè))的需求而發(fā)展起來的適用的先進(jìn)制造技術(shù),有明顯的需求導(dǎo)向的特征。先進(jìn)制造技術(shù)不是以追求技術(shù)的高新度為目的,而是 注重產(chǎn)生最好的實(shí)踐效果,以提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和綜合實(shí)力為目標(biāo)。 (3)先進(jìn)制造技術(shù)是面向全球競(jìng)爭(zhēng)的目前每一國(guó)家都處于全球化市場(chǎng)中。一個(gè)國(guó)家的先進(jìn)制造技術(shù)是支持該國(guó)制造業(yè)在全球圍市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

30、因此,先進(jìn)制造技術(shù)的主體應(yīng)具有世界水平。但是,每個(gè)國(guó)家的國(guó)情也將影響到從現(xiàn)有的制造技術(shù)水平向先進(jìn)制造技術(shù)的過渡戰(zhàn)略和措施。我國(guó)正在以前所未有的速度進(jìn)入全球化的國(guó)際市場(chǎng),開發(fā)和應(yīng)用適合國(guó)情的先進(jìn)制造技術(shù)勢(shì)在必行。四、我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)目前存在的問題和解決措施 半個(gè)世紀(jì)來，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)雖然從無到有，從小到大取得了較快的發(fā)展，但與西方先進(jìn)工業(yè)國(guó)家相比還存在這明顯的差距，主要表現(xiàn)在如下方面： （1）產(chǎn)品檔次低，高水平產(chǎn)品所占比例小  目前我國(guó)機(jī)械工業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品達(dá)到當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)水平的不到5%，達(dá)到上世紀(jì)90年代國(guó)際先進(jìn)水平的占25%，答到80年代水平的占40%。 （

31、2）創(chuàng)新開發(fā)能力差，新產(chǎn)品貢獻(xiàn)率低 我國(guó)大中型企業(yè)生產(chǎn)的2000多種主導(dǎo)產(chǎn)品的平均生命周期為10.5年，而美國(guó)一般僅有3-4年。美國(guó)制造業(yè)的新產(chǎn)品的貢獻(xiàn)率已達(dá)到國(guó)生產(chǎn)總值的52%。 （3）專業(yè)化生產(chǎn)水平低 我國(guó)基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)工藝專業(yè)化水平與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家比較存在很大的差距。（4） 企業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)落后 目前，我國(guó)大部分企業(yè)的生產(chǎn)管理依舊停留在過去計(jì)劃經(jīng)濟(jì)管理方式上，現(xiàn)金管理模式和手段未能得到實(shí)施。 目前我國(guó)制造企業(yè)的技術(shù)水平與國(guó)先進(jìn)水平相比較，從總體上看差距達(dá)20年左右。結(jié)合我國(guó)基本國(guó)情，解決我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)目前問題應(yīng)： （1）提高認(rèn)識(shí)，全面規(guī)劃，力促先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展。&

32、#160;（2）深化科技體制改革，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新體系的建設(shè)。 （3）將引進(jìn)消化國(guó)外先進(jìn)制造技術(shù)與自主開發(fā)創(chuàng)新相結(jié)合。 （4）大力發(fā)展先進(jìn)高新制造技術(shù)與其產(chǎn)業(yè)。 （5）積極培養(yǎng)創(chuàng)造性人才，努力提高制造業(yè)的全員素質(zhì)。五、先進(jìn)制造技術(shù)的容 1、制造系統(tǒng)自動(dòng)化 機(jī)械制造過程是一種離散的生產(chǎn)過程，與連續(xù)自動(dòng)化過程相比，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化更為困難。自動(dòng)化的目的是提高生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高對(duì)市場(chǎng)變化的響應(yīng)速度和競(jìng)爭(zhēng)力。 2、精密工程和微型機(jī)械 精密工程包括：精密加工和超精密加工技術(shù)、微細(xì)加工和超微細(xì)加工技術(shù)、納米技術(shù)。以納米技術(shù)為代表的超精密加工技術(shù)和以微細(xì)加工為手段的

33、微型機(jī)械技術(shù)代表了目前精密工程的發(fā)展方向。精密工程的發(fā)展方向主要表現(xiàn)在：（1） 超精密加工設(shè)備與其新型結(jié)構(gòu)的研究（2） 金剛石砂輪超精密磨削 加工方式：外圓磨削、無心磨、溝槽磨和切割 加工材料：難加工材料，如瓷、半導(dǎo)體 研究的關(guān)鍵問題：金剛石砂輪整修、微粉金剛石砂輪超精密磨削（3） 現(xiàn)金超精密研磨拋光加工（4） 納米加工和微型機(jī)械 微型機(jī)械乏指尺寸圍為毫米、微米或納米級(jí)，集微機(jī)構(gòu)、微傳感器、微驅(qū)動(dòng)器、微執(zhí)行器和微控制器為一體的的微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。中國(guó)在近十年期間，通過微齒輪、微泵、微電機(jī)、微馬達(dá)、微型飛機(jī)和微型陀螺等研究，在MEMS領(lǐng)域取得了突出進(jìn)展。提出和發(fā)展了由于尺度效應(yīng)而產(chǎn)生的微

34、機(jī)械學(xué)。MEMS技術(shù)已開始在我國(guó)的社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮作用，如微操作機(jī)器人已開始用于生物工程中的細(xì)胞分裂、顯微手術(shù)和生物芯片的制造工藝;微傳感器已民開始用于飛行器的加速度、壓力等參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量;納米薄膜潤(rùn)滑技術(shù)已應(yīng)用于火箭和計(jì)算機(jī)硬盤的制造工藝。3、 特種加工特種加工亦稱"非傳統(tǒng)加工"或"現(xiàn)代加工方法"，泛指用電能、熱能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能、聲能與特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法，從而實(shí)現(xiàn)材料被去除、變形 、改變性能或被鍍覆等。特種加工是指那些不屬于傳統(tǒng)加工工藝疇的加工方法,它不同于使用刀具、磨具等直接利用機(jī)械能切除多余材料的傳統(tǒng)加工方法。特種

35、加工是近幾十年發(fā)展起來的新工藝,是對(duì)傳統(tǒng)加工工藝方法的重 要補(bǔ)充與發(fā)展,目前仍在繼續(xù)研究開發(fā)和改進(jìn)。直接利用電能、熱能、聲能、光能、化學(xué)能和電化學(xué)能，有時(shí)也結(jié)合機(jī)械能對(duì)工件進(jìn)行的加工。特種加工中以采用電能為主的電火花加工和電解加工應(yīng)用較廣，泛稱電加工。20世紀(jì)40年代發(fā)明的電火花加工開創(chuàng)了用軟工具、不靠機(jī)械力來加工硬工件的方法。50年代以后先后出現(xiàn)電子束加工、等離子弧加工和激光加工。這些加工方法不用成型的工具，而是利用密度很高的能量束流進(jìn)行加工。對(duì)于高硬度材料和復(fù)雜形狀、精密微細(xì)的特殊零件,特種加工有很大的適用性和發(fā)展?jié)摿?在模具,量具,刀具、儀器儀表、飛機(jī)、航天器和微電子元器件等制造中得到越

36、來越廣泛的應(yīng)用。4、 表面工程技術(shù) 表面工程是表面經(jīng)過預(yù)處理后，通過表面涂覆、表面改性或多種表面技術(shù)復(fù)合處理，改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀況，以獲得表面所需性能的系統(tǒng)工程。表面工程技術(shù)是表面工程的核心和實(shí)質(zhì)。5、 快速成型制造 快速成型(RP)技術(shù)是九十年代發(fā)展起來的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，是為制造業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)的一項(xiàng)關(guān)鍵共性技術(shù)， 對(duì)促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力有積極的推動(dòng)作用。自該技術(shù)問世以來，已經(jīng)在發(fā)達(dá)國(guó)家的制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，并由此產(chǎn)生一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域。它可以在無需準(zhǔn)備任何模具、刀具和工裝卡具的情況下，直接接受產(chǎn)品設(shè)計(jì)(C

37、AD)數(shù)據(jù)，快速制造出新產(chǎn)品的樣件、模具或模型。因此，RP技術(shù)的推廣應(yīng)用可以大大縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、降低開發(fā)成本、提高開發(fā)質(zhì)量。由傳統(tǒng)的"去除法"到今天的"增長(zhǎng)法"，由有模制造到無模制造，這就是RP技術(shù)對(duì)制造業(yè)產(chǎn)生的革命性意義。RP技術(shù)將一個(gè)實(shí)體的復(fù)雜的三維加工離散成一系列層片的加工，大大降低了加工難度，具有如下特點(diǎn):成型全過程的快速性，適合現(xiàn)代激烈的產(chǎn)品市場(chǎng);可以制造任意復(fù)雜形狀的三維實(shí)體;用CAD模型直接驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造高度一體化，其直觀性和易改性為產(chǎn)品的完美設(shè)計(jì)提供了優(yōu)良的設(shè)計(jì)環(huán)境;成型過程無需專用夾具、模具、刀具，既節(jié)省了費(fèi)用，又縮短了制作周

38、期。技術(shù)的高度集成性，既是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是對(duì)它們的綜合應(yīng)用，帶有鮮明的高新技術(shù) 特征。以上特點(diǎn)決定了RP技術(shù)主要適合于新產(chǎn)品開發(fā)，快速單件與小批量零件制造，復(fù)雜形狀零件的制造，模具與模型設(shè)計(jì)與制造，也適合于難加工材料的制造，外形設(shè)計(jì)檢查，裝配檢驗(yàn)和快速反求工程等。6、 生物制造生物制造：Biological Manufacturing，指以生物體機(jī)能進(jìn)行大規(guī)模物質(zhì)加工與物質(zhì)轉(zhuǎn)化、為社會(huì)發(fā)展提供工業(yè)商品的新行業(yè)，是以微生物細(xì)胞或以酶蛋白為催化劑進(jìn)行化學(xué)品合成、或以生物質(zhì)為原料轉(zhuǎn)化合成能源化學(xué)品與材料，促使能源與化學(xué)品脫油化學(xué)工業(yè)路線的新模式，主要表現(xiàn)為先進(jìn)發(fā)酵工程、現(xiàn)代酶工程、生

39、物煉制、生物過程工程等新技術(shù)的發(fā)明與應(yīng)用，具有低碳循環(huán)、綠色清潔等典型特征。7、 傳統(tǒng)加工工藝與其設(shè)備的改造和革新8、智能制造技術(shù)智能制造技術(shù)利用計(jì)算機(jī)模擬制造業(yè)領(lǐng)域的專家的分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策等智能活動(dòng)，并將這些智能活動(dòng)和智能機(jī)器融合起來，貫穿應(yīng)用與整個(gè)制造企業(yè)的子系統(tǒng)（經(jīng)營(yíng)決策、采購、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃、制造裝配、質(zhì)量保證和市場(chǎng)銷售等），以實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造企業(yè)經(jīng)營(yíng)運(yùn)作的高度柔性化和高度集成化，從而取代或延伸制造環(huán)境領(lǐng)域的專家的部分腦力勞動(dòng)，并對(duì)制造業(yè)領(lǐng)域?qū)＜业闹悄苄畔⑦M(jìn)行收集、存儲(chǔ)、完善、共享、繼承和發(fā)展，是一種極大提高生產(chǎn)效率的先進(jìn)制造技術(shù)。9、精良生產(chǎn)精良生產(chǎn)（Lean Produ

40、ction,LP，又叫做精益生產(chǎn)）是美國(guó)麻省理工學(xué)院于1989年和1990年出版的美國(guó)制造業(yè)的衰退與對(duì)策奪回生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)和改造世界的機(jī)器的兩本專著中提出的新概念，系統(tǒng)深入地總結(jié)了日本的成功經(jīng)驗(yàn)和美國(guó)的教訓(xùn)。80年代中期，精良生產(chǎn)被公認(rèn)為適用于現(xiàn)代化制造業(yè)的組織方式。精良生產(chǎn)（Lean Production,LP）的特點(diǎn)是：（1）重視客戶的需求，以最快的速度和適宜的價(jià)格提供質(zhì)量?jī)?yōu)良的適銷產(chǎn)品去占領(lǐng)市場(chǎng)，并向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。（2）重視企業(yè)職工的作用，并強(qiáng)調(diào)雇員是比機(jī)器更重要的資產(chǎn)，要求并通過培訓(xùn)使每個(gè)工人一專多能。推行小組自治工作制，賦予每個(gè)職工以一定的獨(dú)立自主權(quán)，并充分發(fā)揮職工的創(chuàng)造性運(yùn)行企業(yè)文化

41、。生產(chǎn)線上的每一個(gè)工人在生產(chǎn)出現(xiàn)故障時(shí)都有權(quán)拉鈴讓整個(gè)工區(qū)的生產(chǎn)停下來，并立即與小組人員一起查找故障原因，并做出決策，解決問題，排除故障。（3）減少精良生產(chǎn)中一切不創(chuàng)造價(jià)值的工作，減少管理層次。精簡(jiǎn)組織結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化開發(fā)過程和生產(chǎn)過程，減少生產(chǎn)費(fèi)用，強(qiáng)調(diào)一體化質(zhì)量保證。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，由于集中了各方面的人員，大量的信息處理工作可以在組完成所以加快了信息的傳遞速度，系統(tǒng)反應(yīng)十分靈活。在生產(chǎn)中采用準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)方式，精簡(jiǎn)間接工作崗位和中間管理層，簡(jiǎn)化產(chǎn)品檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化與協(xié)作廠的關(guān)系。精益求精，盡善盡美，持續(xù)不斷地改進(jìn)生產(chǎn)，降低成本，力求達(dá)到零廢品，零庫存。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品品種多樣化。9、 敏捷制造敏捷制造是美國(guó)

42、國(guó)防部為了指定21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展而支持的一項(xiàng)研究計(jì)劃。該計(jì)劃始于1991年，有100多家公司參加，由通用汽車公司、波音公司、IBM、儀器公司、AT&T、摩托羅拉等15家著名大公司和國(guó)防部代表共20人組成了核心研究隊(duì)伍。此項(xiàng)研究歷時(shí)三年，于1994年底提出了21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略。在這份報(bào)告中，提出了既能體現(xiàn)國(guó)防部與工業(yè)界各自的特殊利益，又能獲取他們共同利益的一種新的生產(chǎn)方式，即敏捷制造。敏捷制造是在具有創(chuàng)新精神的組織和管理結(jié)構(gòu)、先進(jìn)制造技術(shù)（以信息技術(shù)和柔性智能技術(shù)為主導(dǎo)）、有技術(shù)有知識(shí)的管理人員三大類資源支柱支撐下得以實(shí)施的，也就是將柔性生產(chǎn)技術(shù)、有技術(shù)有知識(shí)的勞動(dòng)力與能夠促進(jìn)企業(yè)部和

43、企業(yè)之間合作的靈活管理集中在一起，通過所建立的共同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)迅速改變的市場(chǎng)需求和市場(chǎng)進(jìn)度作出快速響應(yīng)。敏捷制造比起其它制造方式具有更靈敏、更快捷的反應(yīng)能力。敏捷制造的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)更快，成本更低，勞動(dòng)生產(chǎn)率更高，機(jī)器生產(chǎn)率加快，質(zhì)量提高，提高生產(chǎn)系統(tǒng)可靠性，減少庫存，適用于CAD/CAM操作。對(duì)什么是敏捷、如何衡量敏捷性，人們從不同的角度提出了許多不同的觀點(diǎn)。Rick Dovex,x把敏捷性的評(píng)價(jià)歸納為四個(gè)指標(biāo)時(shí)間、成本、健壯性和自適應(yīng)圍。Rick指出，雖然從字面上看，敏捷有快速的意思。但僅僅快速并不等于敏捷。敏捷性的度量看成是下面四個(gè)方面的綜合度量：時(shí)間、成本、健壯性和自適應(yīng)圍。但在不同

44、的行業(yè)、不同的企業(yè)，針對(duì)不同的產(chǎn)品和生產(chǎn)過程，具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)和容可能都是不一樣的。這其中有許多不確定和綜合性的因素。敏捷意味著善于把握各種變化的挑戰(zhàn)。敏捷賦予企業(yè)適時(shí)抓住各種機(jī)遇以與不斷通過技術(shù)創(chuàng)新來領(lǐng)導(dǎo)潮流的能力。因此可以講，一個(gè)企業(yè)的敏捷性取決于它對(duì)機(jī)遇和創(chuàng)新的管理能力。10、 產(chǎn)品生產(chǎn)周期與清潔生產(chǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)周期各階段:1投入期2成長(zhǎng)期3成熟期4衰退期投入期消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品不了解，產(chǎn)品銷售量少，單位產(chǎn)品成本高，尚未建立最理想的營(yíng)銷渠道和分配模式，價(jià)格策略難以確立，廣告開支較大，利潤(rùn)小?？刹捎每焖俾尤〔呗?、緩慢掠取策略、快速參透策略、緩慢參透策略。產(chǎn)品在市場(chǎng)投入期通過成功的營(yíng)銷活動(dòng)，已經(jīng)被廣大消

45、費(fèi)者和經(jīng)銷商所接受，此時(shí)產(chǎn)品的銷售增長(zhǎng)率會(huì)大幅度提高。企業(yè)由于產(chǎn)品基本定型，開始了大批量生產(chǎn)，與此同時(shí)仿制品也開始出現(xiàn)，競(jìng)爭(zhēng)加大?？刹捎靡韵聽I(yíng)銷策略擴(kuò)展購買新產(chǎn)品的市場(chǎng)，樹立品牌增強(qiáng)信任度。從新評(píng)價(jià)分銷渠道的選擇，改良產(chǎn)品品質(zhì)，適時(shí)調(diào)整價(jià)格。產(chǎn)品經(jīng)過市場(chǎng)成長(zhǎng)期后，銷售量在高水平上穩(wěn)定下來，但增長(zhǎng)率會(huì)緩慢下降，利潤(rùn)開始緩慢下降。開始改良市場(chǎng)策略、尋找新的細(xì)分市場(chǎng)、改變產(chǎn)品策略，改良市場(chǎng)營(yíng)銷組合因素。由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、科技進(jìn)步流行趨勢(shì)以與其他環(huán)境因素的變化企業(yè)將面臨銷售量下降面臨著已經(jīng)形成的大批量的生產(chǎn)能力和迅速縮小的市場(chǎng)需求之間的矛盾。策略如下連續(xù)策略、集中策略、榨取策略、放棄策略。清潔生產(chǎn)是指將綜

46、合預(yù)防的環(huán)境保護(hù)策略持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品中，以期減少對(duì)人類和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。清潔生產(chǎn)從本質(zhì)上來說，就是對(duì)生產(chǎn)過程與產(chǎn)品采取整體預(yù)防的環(huán)境策略，減少或者消除它們對(duì)人類與環(huán)境的可能危害，同時(shí)充分滿足人類需要，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益最大化的一種生產(chǎn)模式。清潔生產(chǎn)是一種新的創(chuàng)造性的思想，該思想將整體預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程、產(chǎn)品和服務(wù)中，以增加生態(tài)效率和減少人類與環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)生產(chǎn)過程，要求節(jié)約原材料與能源，淘汰有毒原材料，減降所有廢棄物的數(shù)量與毒性;對(duì)產(chǎn)品，要求減少從原材料提煉到產(chǎn)品最終處置的全生命周期的不利影響;對(duì)服務(wù)，要求將環(huán)境因素納入設(shè)計(jì)與所提供的服務(wù)中。在美國(guó)，清潔生產(chǎn)又稱為"污染

47、預(yù)防"或"廢物最小量化"。廢物最小量化是美國(guó)清潔生產(chǎn)的初期表述，后用污染預(yù)防一詞所代替。美國(guó)對(duì)污染預(yù)防的定義為:"污染預(yù)防是在可能的最大限度減少生產(chǎn)廠地所產(chǎn)生的廢物量力它包括通過源削減(源削減指:在進(jìn)行再生利用、處理和處置以前，減少流入或釋放到環(huán)境中的任何有害物質(zhì)、污染物或污染成分的數(shù)量;減少與這些有害物質(zhì)、污染物或組分相關(guān)的對(duì)公共健康與環(huán)境的危害)、提高能源效率、在生產(chǎn)中重復(fù)使用投入的原料以與降低水消耗量來合理利用資源人常用的兩種源削減方法是改變產(chǎn)品和改進(jìn)工藝(包括設(shè)備與技術(shù)更新、工藝與流程更新、產(chǎn)品的重組與設(shè)計(jì)更新、原材料的替代以與促進(jìn)生產(chǎn)的科學(xué)管理

48、、維護(hù)、培訓(xùn)或倉儲(chǔ)控制)。污染預(yù)防不包括廢物的廠外再生利用、廢物處理、廢物的濃縮或稀釋以與減少其體積或有害性、毒性成分從一種環(huán)境介質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種環(huán)境介質(zhì)中的活動(dòng)。"清潔生產(chǎn)從本質(zhì)上來說，就是對(duì)生產(chǎn)過程與產(chǎn)品采取整體預(yù)防的環(huán)境策略，減少或者消除它們對(duì)人類與環(huán)境的可能危害，同時(shí)充分滿足人類需要，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益最大化的一種生產(chǎn)模式。具體措施包括:不斷改進(jìn)設(shè)計(jì);使用清潔的能源和原料;采用先進(jìn)的工藝技術(shù)與設(shè)備;改善管理;綜合利用;從源頭削減污染，提高資源利用效率;減少或者避免生產(chǎn)、服務(wù)和產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放。清潔生產(chǎn)是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的重要手段。清潔生產(chǎn)的觀念主要強(qiáng)調(diào)三個(gè)重點(diǎn):(1)清潔能源。包括開發(fā)節(jié)能技術(shù)，盡可能開發(fā)利用再生能源以與合理利用常規(guī)能源。(2)清潔生產(chǎn)過程。包括盡可能不用或少用有毒有害原料和中間產(chǎn)品。對(duì)原材料和中間產(chǎn)品進(jìn)行回收，改善管理、提高效率。(3)清潔產(chǎn)品。包括以不危害人體健康和生態(tài)環(huán)境為主導(dǎo)因素來考慮產(chǎn)品的制造過程甚至使用之后的回收利用，減少原材料和能源使用。發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)60年代和70年代初，由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，忽視對(duì)工業(yè)污染的防治，致使環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。公害事件不斷發(fā)生，如日本的水俁病事件，對(duì)人體健康造成極大危害，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)