先進制造技術及其發(fā)展

3/3先進制造技術及其發(fā)展先進制造技術及其發(fā)展

Xxxx

（xx大學xx學院江蘇xxxxxxx）

1先進制造技術的起源

“先進制造技術”一詞源于美國。二戰(zhàn)結束之前的制造技術，可以統(tǒng)稱為傳統(tǒng)的制造技術，美國制造業(yè)在第二次世界大戰(zhàn)以后，在當時的國際環(huán)境背景下得到了空前的發(fā)展，并形成了一支強大的研究開發(fā)力量，強調基礎科學研究的重要性，忽視制造技術的發(fā)展。至20世紀70年代，隨著日、德經(jīng)濟的恢復，美國制造業(yè)遇到了強有力的挑戰(zhàn)，汽車業(yè)等行業(yè)的霸主地位，遇到了強有力的沖擊，出口產品的競爭力大大落后于日、德，美國經(jīng)濟滯脹，發(fā)展緩慢。而日本在過去幾十年內不斷主動地采用制造新技術，已使其成為制造業(yè)公認的世界領袖。在此背景下，美國反思了制造技術同國民經(jīng)濟、技術與國力的至關重要的相互依賴關系，強調了制造技術的重要性，明確了社會經(jīng)濟目標的關鍵是技術的重要性，制定了國家關鍵技術計劃，并對其技術政策作了重大調整。[3]與此同時，以計算機為中心的新一代信息技術的發(fā)展，也全面推動了制造技術的飛躍發(fā)展。由于經(jīng)濟和增強國防的需要，在劇烈的市場競爭的刺激下，各個國家和地區(qū)紛紛將傳統(tǒng)的制造技術與新發(fā)展起來的科技成就相結合，先進制造技術的概念逐步形成并發(fā)展。

2先進制造技術的內涵及特點

先進制造技術是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷地吸收機械、信息、材料及現(xiàn)代管理技術等方面最新的成果，并將其綜合應用于產品開發(fā)與設計、制造、檢測、管理及售后服務的制造全過程，實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、敏捷制造，并取得理想技術經(jīng)濟效果的前沿制造技術的總稱。從本質上可以說，先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術、信息技術、自動化技術和現(xiàn)代管理技術等的有機融合與傳統(tǒng)的制造技術比較起來，當代先進的制造技術以其高效率、高質量和對于市場變化的快速響應能力為主要特征。它貫穿了從產品設計、加工制造到產品銷售及使用維修等全過程，成為“市場———產品設計———制造———市場”的大系統(tǒng)。而傳統(tǒng)制造工程一般單指加工過程。[4]先進制造技術充分應用計算機技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術、管理技術等的最新成果，各專業(yè)、學科間不斷交叉、融合，其界限逐漸淡化甚至消失。它是技術、組織與管理的有機集成，特別重視制造過程組織和管理體制的簡化及合理化。先進制造技術又可看作是硬件、軟件、人和支持網(wǎng)絡（技術的與社會的）綜合與統(tǒng)一。先進制造技術并不追求高度自動化或計算機化，而是通過強調以人為中心，實現(xiàn)自主和自律的統(tǒng)一，最大限度地發(fā)揮人的積極性、創(chuàng)造性和相互協(xié)調性。先進制造技術高度開放、具有高度自組織能力的系統(tǒng)，通過大力協(xié)作，充分、合理地利用全球資源，不斷生產出最具競爭力的產品。

先進制造技術的目的在于能夠以最低的成本、最快的速度提供用戶所希望的產品，實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產，并取得理想的技術經(jīng)濟效果。[5]

3先進制造技術體系結構

對先進制造技術的體系結構認識很不統(tǒng)一。機械科學研究院（AMST）提出的先進制

造技術由多層次技術群構成的體系圖，強調了先進制造技術從基礎制造技術、新型制造單元技術到先進制造集成技術的發(fā)展過程，也表明了在新型產業(yè)及市場需求的帶動之下，在各種高新技術（如能源技術、材料技術、微電子技術和計算機技術以及系統(tǒng)工程和管理科學）的推動下先進制造技術的發(fā)展過程。先進制造技術是制造業(yè)為了提高競爭力以適應時代要求，對制造技術不斷優(yōu)化及推陳出新而形成的高新技術群。在不同的國家、不同的發(fā)展階段，先進制造技術有不同的內容及組成。我國目前屬于先進制造技術范疇的技術是一個三層次的技術群。見圖1。[6]

圖1AMST提出的先進制造體系結構

第一個層次是優(yōu)質、高效、低耗、清潔基礎制造技術。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護、機械加工等基礎工藝至今仍是生產中大量采用、經(jīng)濟適用的技術，這些基礎工藝經(jīng)過優(yōu)化而形成的優(yōu)質、高效、低耗、清潔基礎制造技術是先進制造技術的核心及重要組成部分。這些基礎技術主要有精密下料、精密塑性成形、精密鑄造、精密加工、精密測量、毛坯強韌化、精密熱處理、優(yōu)質高效連接技術、功能性防護涂層及各種與設計有關的基礎技術、各種現(xiàn)代管理技術。[7]

第二個層次是新型的制造單元技術。這是在市場需求及新興產業(yè)的帶動下，制造技術與電子、信息、新材料、新能源、環(huán)境科學、系統(tǒng)工程、現(xiàn)代管理等高新技術結合而形成的嶄

新制造技術，如制造業(yè)自動化單元技術、極限加工技術、質量與可靠性技術、系統(tǒng)管理技術、CAD／CAM、清潔生產技術、新材料成形加工技術、激光與高密度能源加工技術、工藝模擬及工藝設計優(yōu)化技術等。[8]

第三個層次是先進制造集成技術。這是應用信息技術和系統(tǒng)管理技術，通過網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫對上述兩個層次的技術集成而形成的，如FMS、CIMS、IMS以及虛擬制造技術等。以上三層次都是先進制造技術的組成部分，但其中每一個層次都不等于先進制造技術的全部。[9]

4先進制造技術的發(fā)展

進入21世紀以來，我國先進制造技術借鑒了國外先進經(jīng)驗，得到了迅速發(fā)展，并且形成了自己的方向與目標，具體如下所述：

(1)信息化。信息化是先進制造技術發(fā)展的生長點，信息技術正在以人們難以想象的速度高速發(fā)展，同時促進了先進制造的大發(fā)展。

(2)精密化。現(xiàn)代高新技術產品需要高精度的制造，社會的發(fā)展對機械產品的質量提出了越來越高的要求。這決定了發(fā)展精密加工、超精密加工技術是機械制造末來的一個重點。

(3)集成化?，F(xiàn)代制造業(yè)的方向并不只是計算機的集成，信息的集成，而是人、技術、組織的整體集成，包括功能集成、組織集成、信息集成、過程集成、知識集成和企業(yè)間的集成。

(4)柔性化。柔性化不僅是指企業(yè)的制造技術柔性化，還包括生產方式柔性化和管理模式的柔性化。

(5)動態(tài)化。由于先進制造技術本身是針對一定的應用目標、不斷吸收各種高新技術逐漸形成、不斷發(fā)展的新技術，因而其內涵不是絕對的和一成不變的。

(6)虛擬化。虛擬化是指在計算機內對產品、工藝和整個企業(yè)的性能進行仿真、建模和分析，在虛擬制造環(huán)境中生成軟產品原型，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品進行試驗，對其性能和可制造性進行預測和評價，從而縮短產品的設計與制造周期，降低產品的開發(fā)成本，提高對市場變化的響應能力。

(7)智能化。智能制造是指綜合利用各個學科、各種先進技術和方法，解決和處理制造系統(tǒng)中的各種問題。系統(tǒng)能領會設計人員的意圖，能夠檢測失誤，回答問題，提出建議方案等。

(8)綠色化。綠色制造技術是指在保證產品的功能、質量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源利用的一種現(xiàn)代制造模式。

(9)快速化。快速化是指對市場的快速響應，對生產的快速重組。它要求生產模式有高度的柔性與高度敏捷性。快速化能強有力地推動著制造技術的進步與發(fā)展，它是先進制造技術發(fā)展的“動力”。

(10)全球化。先進制造技術的競爭正在導致制造業(yè)在全球范圍內的重組，新的制造模式不斷出現(xiàn)，更加強調實現(xiàn)優(yōu)質、高效、清潔、靈活的生產。[10]