先進制造技術及發(fā)展趨勢

[摘要] 論述了先進制造技術的內涵，指出了先進制造技術發(fā)展趨勢。

[關鍵詞] 先進制造技術 信息 競爭 產品 發(fā)展趨勢

一、引言

世界各國間的經濟競爭，主要體現(xiàn)在機械制造技術為代表的競爭上。面對激烈的市場變化和技術競爭，經濟發(fā)達國家都把制造業(yè)作為本國的經濟支柱，不斷調整其發(fā)展戰(zhàn)略和政策方針。先進制造技術正是制造業(yè)適應時代要求提高競爭力，對制造技術不斷優(yōu)化推陳出新形成的。

二、先進制造技術及其內涵

先進制造技術（ATM）這一概念是美國上世紀80年代末期提出來的，很快日本、西歐各國及亞洲新興工業(yè)國家就相繼做出響應，紛紛將先進制造技術的研究和開發(fā)作為國家的高新技術和優(yōu)先發(fā)展項目。

1.先進制造技術定義

先進制造技術是制造業(yè)不斷吸取機械、電子、信息、材料、能源，以及現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務等生產制造的全過程，實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產，以及取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱。

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（見下圖），三層次都是先進制造技術組成部分，但其中每一個層次都不等于先進制造技術全部。

2.先進制造技術的分類

根據先進制造技術的功能和研究對象，可將其技術歸納為以下五個大類。

(1)現(xiàn)代設計技術

現(xiàn)代設計技術包含：①現(xiàn)代設計方法。包括有模塊化設計、系統(tǒng)化設計、價值工程、模糊設計、面向對象的設計、反求工程、并行設計、綠色設計、工業(yè)設計等。②產品可信性設計?？尚判栽O計包括可靠性設計、安全性設計、動態(tài)分析與設計、防斷裂設計、防疲勞設計、耐環(huán)境設計、健壯設計、維修設計和維修保障設計等。③設計自動化技術。包括產品的造型設計、工藝設計、工程圖生成、有限元分析、優(yōu)化設計、模擬仿真、虛擬設計、工程數據庫等內容。

(2)先進制造工藝

先進制造工藝是先進制造技術的核心和基礎，是使各種原材料、半成品成為產品的方法和過程。先進制造工藝包括高效精密成形技術、高精度切削加工工藝、特種加工，以及表面改性技術等內容。

(3)加工自動化技術

加工自動化是用機電設備工具取代或放大人的體力，甚至取代和延伸人的部分智力，自動完成特定的作業(yè)，包括物料的存儲、運輸、加工、裝配和檢驗等各個生產環(huán)節(jié)的自動化。加工過程自動化技術涉及到數控技術、工業(yè)機器人技術、柔性制造技術、傳感技術、自動檢測技術、信號處理和識別技術等內容。

(4)現(xiàn)代生產管理技術

現(xiàn)代生產管理技術是指制造型企業(yè)在從市場開發(fā)、產品設計、生產制造、質量控制到銷售服務等一系列的生產經營活動中，為了使制造資源得到總體配置優(yōu)化和充分利用，使企業(yè)的綜合效益得到提高而采取的各種計劃、組織、控制及協(xié)調的方法和技術的總稱。包括現(xiàn)代管理信息系統(tǒng)、物流系統(tǒng)管理、工作流管理、產品數據管理、質量保障體系等。

(5)先進制造生產模式及系統(tǒng)

先進制造生產模式及系統(tǒng)是面向企業(yè)生產全過程，將先進的信息技術與生產技術相結合的一種新思想和新哲理，其功能覆蓋企業(yè)的生產預測、產品設計開發(fā)、加工裝配、信息與資源管理直至產品營銷和售后服務的各項生產活動，是制造業(yè)的綜合自動化的新模式。它包括計算機集成制造（CIM ）、并行工程（CE）、敏捷制造（AM）、智能制造（IM）、精良生產(LP）等先進的生產組織管理模式和控制方法。

三、先進制造技術的發(fā)展趨勢

隨著以信息技術為代表的高新技術的不斷發(fā)展和市場需求的個性化與多樣化，未來制造業(yè)發(fā)展的重要特征是全球化、網絡化、虛擬化，未來先進制造技術發(fā)展的總趨勢是向精密化、柔性化、虛擬化、網絡化、智能化、敏捷化、清潔化、集成化及管理創(chuàng)新的方向發(fā)展。當前先進制造技術的發(fā)展趨勢大致有以下幾個方面：

第一，信息技術對先進制造技術的發(fā)展起著越來越重要的作用。信息技術促進著設計技術的現(xiàn)代化，成形與加工制造的精密化、快速化、數字化，自動化技術的柔性化、集成化、智能化，整個制造過程的虛擬化、網絡化、全球化。

第二，設計技術不斷現(xiàn)代化。一是設計方法和手段的現(xiàn)代化。二是新的設計思想和方法不斷出現(xiàn)。如并行設計，面向 “X” 的設計 DFX，健壯設計，反求工程技術等。三是向全壽命周期設計發(fā)展。四是設計過程、快速造型和設計驗證，由單純考慮技術因素轉向綜合考慮技術、經濟和社會因素。

第三，成形技術向精密成形的方向發(fā)展。制造工件的毛坯正在從接近零件形狀向直接制成工件即精密成形的方向發(fā)展。精密鑄造技術、精密塑性成形技術、精密連接技術等精密成形技術將獲飛速發(fā)展。

第四，加工技術向著超精密、超高速，以及發(fā)展新一代制造裝備的方向發(fā)展。目前，超精加工已實現(xiàn)亞微米級加工，并正在向納米加工時代邁進，加工材料由金屬擴大到非金屬；超高速切削用于鋁合金的切削速度已超過1600m/min，鑄鐵為1500m /min等。

第五，為滿足個性化需求，制造工藝、設備和工廠的柔性和可重構性將成為企業(yè)裝備的顯著特點。先進的制造工藝、智能化的軟件和柔性的自動化設備、企業(yè)的柔性發(fā)展戰(zhàn)略，構成未來企業(yè)競爭的軟、硬件資源。

第六，虛擬制造技術和網絡制造技術將廣泛應用。虛擬制造技術以計算機支持的仿真技術為前提，形成虛擬的環(huán)境、虛擬的制造過程、虛擬的產品、虛擬的企業(yè)，從而大大縮短產品開發(fā)周期，提高一次成功率。在國際互聯(lián)網、局域網和內部網上，企業(yè)可以實現(xiàn)對世界上任何一地的用戶訂單而組建動態(tài)聯(lián)盟企業(yè)，進行異地設計、異地制造，然后在最接近用戶的生產基地制造成產品。

第七，智能化、數字化是先進制造技術和機電產品的發(fā)展方向。將智能技術注入先進制造技術和產品，可使之具有 “智慧”，能部分代替人的腦力勞動。將數字技術用于制造過程，可大大提高制造過程的柔性和加工過程的集成性，從而提高制造過程的質量和效率，增強產品的市場競爭力。

第八，以提高市場快速反應能力為目標的制造技術將得到迅速發(fā)展和應用。瞬息萬變的市場促使交貨期成為競爭力諸因素中的首要因素。為此，許多與此有關的新觀念、新技術在21世紀將得到迅速的發(fā)展和應用。其中有代表性的是：并行工程技術、模塊化設計技術、快速原型成形技術、快速資源重組技術、客戶化生產方式。

第九，綠色制造已成為 21世紀制造業(yè)的重要特征。日趨嚴格的環(huán)境與資源約束，使綠色制造越來越被重視。中國的制造業(yè)不僅要解決自身生產過程中的污染和資源浪費問題，更重要的是要為社會提供全壽命周期內沒有污染，節(jié)約資源的各類產品及環(huán)保裝備。

第十，21世紀的企業(yè)面臨管理創(chuàng)新。面對高速發(fā)展的信息化和經濟全球化及激烈的市場競爭環(huán)境，改變制造業(yè)的傳統(tǒng)觀念和生產組織方式，加速了現(xiàn)代管理理論的發(fā)展和創(chuàng)新。因此，全球正在興起 “管理革命”。

參考文獻:

[1]孫大涌:先進制造技術.北京: 機械工業(yè)出版社， 2002.7

[2]武良臣李勇鄭友益等:先進制造技術. 徐州:中國礦業(yè)大學出版社， 2001.7