先進(jìn)制造技術(shù)及其發(fā)展

3/3先進(jìn)制造技術(shù)及其發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)及其發(fā)展

Xxxx

（xx大學(xué)xx學(xué)院江蘇xxxxxxx）

1先進(jìn)制造技術(shù)的起源

“先進(jìn)制造技術(shù)”一詞源于美國(guó)。二戰(zhàn)結(jié)束之前的制造技術(shù)，可以統(tǒng)稱為傳統(tǒng)的制造技術(shù)，美國(guó)制造業(yè)在第二次世界大戰(zhàn)以后，在當(dāng)時(shí)的國(guó)際環(huán)境背景下得到了空前的發(fā)展，并形成了一支強(qiáng)大的研究開發(fā)力量，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)科學(xué)研究的重要性，忽視制造技術(shù)的發(fā)展。至20世紀(jì)70年代，隨著日、德經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)，美國(guó)制造業(yè)遇到了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)，汽車業(yè)等行業(yè)的霸主地位，遇到了強(qiáng)有力的沖擊，出口產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力大大落后于日、德，美國(guó)經(jīng)濟(jì)滯脹，發(fā)展緩慢。而日本在過(guò)去幾十年內(nèi)不斷主動(dòng)地采用制造新技術(shù)，已使其成為制造業(yè)公認(rèn)的世界領(lǐng)袖。在此背景下，美國(guó)反思了制造技術(shù)同國(guó)民經(jīng)濟(jì)、技術(shù)與國(guó)力的至關(guān)重要的相互依賴關(guān)系，強(qiáng)調(diào)了制造技術(shù)的重要性，明確了社會(huì)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的關(guān)鍵是技術(shù)的重要性，制定了國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃，并對(duì)其技術(shù)政策作了重大調(diào)整。[3]與此同時(shí)，以計(jì)算機(jī)為中心的新一代信息技術(shù)的發(fā)展，也全面推動(dòng)了制造技術(shù)的飛躍發(fā)展。由于經(jīng)濟(jì)和增強(qiáng)國(guó)防的需要，在劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的刺激下，各個(gè)國(guó)家和地區(qū)紛紛將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與新發(fā)展起來(lái)的科技成就相結(jié)合，先進(jìn)制造技術(shù)的概念逐步形成并發(fā)展。

2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵及特點(diǎn)

先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷地吸收機(jī)械、信息、材料及現(xiàn)代管理技術(shù)等方面最新的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理及售后服務(wù)的制造全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、敏捷制造，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的前沿制造技術(shù)的總稱。從本質(zhì)上可以說(shuō)，先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)等的有機(jī)融合與傳統(tǒng)的制造技術(shù)比較起來(lái)，當(dāng)代先進(jìn)的制造技術(shù)以其高效率、高質(zhì)量和對(duì)于市場(chǎng)變化的快速響應(yīng)能力為主要特征。它貫穿了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修等全過(guò)程，成為“市場(chǎng)———產(chǎn)品設(shè)計(jì)———制造———市場(chǎng)”的大系統(tǒng)。而傳統(tǒng)制造工程一般單指加工過(guò)程。[4]先進(jìn)制造技術(shù)充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)、管理技術(shù)等的最新成果，各專業(yè)、學(xué)科間不斷交叉、融合，其界限逐漸淡化甚至消失。它是技術(shù)、組織與管理的有機(jī)集成，特別重視制造過(guò)程組織和管理體制的簡(jiǎn)化及合理化。先進(jìn)制造技術(shù)又可看作是硬件、軟件、人和支持網(wǎng)絡(luò)（技術(shù)的與社會(huì)的）綜合與統(tǒng)一。先進(jìn)制造技術(shù)并不追求高度自動(dòng)化或計(jì)算機(jī)化，而是通過(guò)強(qiáng)調(diào)以人為中心，實(shí)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(diào)性。先進(jìn)制造技術(shù)高度開放、具有高度自組織能力的系統(tǒng)，通過(guò)大力協(xié)作，充分、合理地利用全球資源，不斷生產(chǎn)出最具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。

先進(jìn)制造技術(shù)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(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，并取得理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。[5]

3先進(jìn)制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)很不統(tǒng)一。機(jī)械科學(xué)研究院（AMST）提出的先進(jìn)制

造技術(shù)由多層次技術(shù)群構(gòu)成的體系圖，強(qiáng)調(diào)了先進(jìn)制造技術(shù)從基礎(chǔ)制造技術(shù)、新型制造單元技術(shù)到先進(jìn)制造集成技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，也表明了在新型產(chǎn)業(yè)及市場(chǎng)需求的帶動(dòng)之下，在各種高新技術(shù)（如能源技術(shù)、材料技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及系統(tǒng)工程和管理科學(xué)）的推動(dòng)下先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展過(guò)程。先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)為了提高競(jìng)爭(zhēng)力以適應(yīng)時(shí)代要求，對(duì)制造技術(shù)不斷優(yōu)化及推陳出新而形成的高新技術(shù)群。在不同的國(guó)家、不同的發(fā)展階段，先進(jìn)制造技術(shù)有不同的內(nèi)容及組成。我國(guó)目前屬于先進(jìn)制造技術(shù)范疇的技術(shù)是一個(gè)三層次的技術(shù)群。見圖1。[6]

圖1AMST提出的先進(jìn)制造體系結(jié)構(gòu)

第一個(gè)層次是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔基礎(chǔ)制造技術(shù)。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護(hù)、機(jī)械加工等基礎(chǔ)工藝至今仍是生產(chǎn)中大量采用、經(jīng)濟(jì)適用的技術(shù)，這些基礎(chǔ)工藝經(jīng)過(guò)優(yōu)化而形成的優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔基礎(chǔ)制造技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心及重要組成部分。這些基礎(chǔ)技術(shù)主要有精密下料、精密塑性成形、精密鑄造、精密加工、精密測(cè)量、毛坯強(qiáng)韌化、精密熱處理、優(yōu)質(zhì)高效連接技術(shù)、功能性防護(hù)涂層及各種與設(shè)計(jì)有關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)、各種現(xiàn)代管理技術(shù)。[7]

第二個(gè)層次是新型的制造單元技術(shù)。這是在市場(chǎng)需求及新興產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下，制造技術(shù)與電子、信息、新材料、新能源、環(huán)境科學(xué)、系統(tǒng)工程、現(xiàn)代管理等高新技術(shù)結(jié)合而形成的嶄

新制造技術(shù)，如制造業(yè)自動(dòng)化單元技術(shù)、極限加工技術(shù)、質(zhì)量與可靠性技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)、CAD／CAM、清潔生產(chǎn)技術(shù)、新材料成形加工技術(shù)、激光與高密度能源加工技術(shù)、工藝模擬及工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)等。[8]

第三個(gè)層次是先進(jìn)制造集成技術(shù)。這是應(yīng)用信息技術(shù)和系統(tǒng)管理技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)上述兩個(gè)層次的技術(shù)集成而形成的，如FMS、CIMS、IMS以及虛擬制造技術(shù)等。以上三層次都是先進(jìn)制造技術(shù)的組成部分，但其中每一個(gè)層次都不等于先進(jìn)制造技術(shù)的全部。[9]

4先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)借鑒了國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，得到了迅速發(fā)展，并且形成了自己的方向與目標(biāo)，具體如下所述：

(1)信息化。信息化是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的生長(zhǎng)點(diǎn)，信息技術(shù)正在以人們難以想象的速度高速發(fā)展，同時(shí)促進(jìn)了先進(jìn)制造的大發(fā)展。

(2)精密化?，F(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)品需要高精度的制造，社會(huì)的發(fā)展對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。這決定了發(fā)展精密加工、超精密加工技術(shù)是機(jī)械制造末來(lái)的一個(gè)重點(diǎn)。

(3)集成化?，F(xiàn)代制造業(yè)的方向并不只是計(jì)算機(jī)的集成，信息的集成，而是人、技術(shù)、組織的整體集成，包括功能集成、組織集成、信息集成、過(guò)程集成、知識(shí)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(shù)柔性化，還包括生產(chǎn)方式柔性化和管理模式的柔性化。

(5)動(dòng)態(tài)化。由于先進(jìn)制造技術(shù)本身是針對(duì)一定的應(yīng)用目標(biāo)、不斷吸收各種高新技術(shù)逐漸形成、不斷發(fā)展的新技術(shù)，因而其內(nèi)涵不是絕對(duì)的和一成不變的。

(6)虛擬化。虛擬化是指在計(jì)算機(jī)內(nèi)對(duì)產(chǎn)品、工藝和整個(gè)企業(yè)的性能進(jìn)行仿真、建模和分析，在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)其性能和可制造性進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，提高對(duì)市場(chǎng)變化的響應(yīng)能力。

(7)智能化。智能制造是指綜合利用各個(gè)學(xué)科、各種先進(jìn)技術(shù)和方法，解決和處理制造系統(tǒng)中的各種問題。系統(tǒng)能領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)人員的意圖，能夠檢測(cè)失誤，回答問題，提出建議方案等。

(8)綠色化。綠色制造技術(shù)是指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)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(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)，對(duì)生產(chǎn)的快速重組。它要求生產(chǎn)模式有高度的柔性與高度敏捷性。快速化能強(qiáng)有力地推動(dòng)著制造技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，它是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的“動(dòng)力”。

(10)全球化。先進(jìn)制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)正在導(dǎo)致制造業(yè)在全球范圍內(nèi)的重組，新的制造模式不斷出現(xiàn)，更加強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、清潔、靈活的生產(chǎn)。[10]