我國的先進制造技術研究現狀及發(fā)展趨勢

1、中國先進制造技術的發(fā)展趨勢隨著科學技術的進步以及新的管理思想、管理模式和生產模式的引進，近年來，先進制造技術在機械加工領域中的應用越來越廣泛，越來越深入。機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科，是以提高質量、效益、競爭力為目標，包含物質流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。改革開放以來，隨著科學技術的飛速發(fā)展和市場競爭日益激烈，越來越多的制造企業(yè)開始將大量的人力、財力和物力投入到先進的制造技術和先進的制造模式的研究和實施策略之中，我國制造科學技術有日新月異的變化和發(fā)展，但與先進的國家相比仍有一定差距，為了迎接新的挑戰(zhàn)，必須認清制造技術的發(fā)展

2、趨勢，縮短與先進國家的差距，使我國的產品上質量、上效率、上品種和上水平，以增強市場競爭力，因此，對制造技術及制造模式的研究和實施是擺在我們面前刻不容緩的重要任務，以實現我國機械制造業(yè)跨入世界先進行列。一先進制造技術概述（1）先進制造技術的體系結構及分類先進制造技術是系統(tǒng)的工程技術，可以劃分為三個層次和四個大類。三個層次：一是優(yōu)質、高效、低耗、清潔的基礎制造技術。這一層次的技術是先進制造技術的核心，主要由生產中大量采用的鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護、機械加工等基礎工藝優(yōu)化而成。二是新型的制造單元技術。這是制造技術與高技術結合而成的嶄新制造技術。如制造業(yè)自動化單元技術、極限加工技術、質量與可

3、靠性技術、新材料成型與加工技術、激光與高密度能源加工技術、清潔生產技術等。三是先進制造的集成技術。這是運用信息技術和系統(tǒng)管理技術，對上述兩個層次進行技術集成的結果，系統(tǒng)駕馭生產過程中的物質流、能量流和信息流。如成組技術（CT）、系統(tǒng)集成技術（SIT）、獨立制造島（AMI）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）等。四個大類：一是現代設計技術，是根據產品功能要求，應用現代技術和科學知識，制定方案并使方案付諸實施的技術。它是門多學科、多專業(yè)相互交叉的綜合性很強的基礎技術?，F代設計技術主要包括：現代設計方法，設計自動化技術，工業(yè)設計技術等；二是先進制造工藝技術，主要包括精密和超精密加工技術、精密成型技術、特

4、種加工技術、表而改性、制模和涂層技術；三是制造自動化技術，其中包括數控技術、工業(yè)機器人技術、柔性制造技術、計算機集成制造技術、傳感技術、自動檢測及信號識別技術和過程設備工況監(jiān)測與控制技術等；四是系統(tǒng)管理技術，包括工程管理、質量管理、管理信息系統(tǒng)等，以及現代制造模式（如精益生產、CIMS敏捷制造、智能制造等）、集成化的管理技術、企業(yè)組織結構與虛擬公司等生產組織方法。（2）先進制造技術的特點先進性：作為先進技術的基礎一一制造技術，必須是經過優(yōu)化的先進工藝。因此，先進制造技術的核心和基礎必須是優(yōu)質、高效、低耗、清潔的工藝。它從傳統(tǒng)工藝發(fā)展起來，并與新技術實現了局部或系統(tǒng)集成。通用性：先進制造技術不是

5、單獨分割在制造過程的某一環(huán)節(jié)，它覆蓋了產品設計、生產設備、加工制造、維修服務、甚至回收再生的整個過程。系統(tǒng)性：隨著微電子、信息技術的引入，先進制造技術能駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調整的信息流動過程。先進制造技術能駕馭生產過程的物質流、能源流和信息流的系統(tǒng)工程。集成性：先進制造技術由于專業(yè)、學科間的不斷滲透、交叉、融合，界限逐漸淡化甚至消失，技術趨于系統(tǒng)化，已發(fā)展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術于一體的新興交叉學科，因此有人稱其為制造工程。技術與管理的更緊密結合對市場變化做出更敏捷的反應及對最佳經濟效益的追求，使先進制造技術十分重視生產過程的合理化和最佳化。二先進制造技術國內外的發(fā)展

6、現狀1 .我國先進制造技術的現狀自建國以來，尤其是改革開發(fā)20多年以來，我國機械制造業(yè)得到了迅速地發(fā)展。機械工業(yè)是我國工業(yè)中發(fā)展最快的行業(yè)之一。20世紀70年代以前，產品的技術相對比較簡單，一個新產品上市，很快就會有相同功能的產品跟著上市。20世紀80年代以后，隨著市場全球化的進一步發(fā)展，市場競爭變得越來越激烈。20世紀90年代初，隨著CIMS技術的大力推廣應用，包括有CIMS實驗工程中心和7個開放實驗室的研究環(huán)境已建成。在全國范圍內，部署了CIMS的若干研究項目，諸如CIMS軟件工程與標準化、開放式系統(tǒng)結構與發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS總體與集成技術、產品設計自動化、工藝設計自動化、柔性制造技術、管理

7、與決策信息系統(tǒng)、質量保證技術、網絡與數據庫技術以及系統(tǒng)理論和方法等均取得了豐碩成果，獲得不同程度的進展。但因大部分大型機械制造企業(yè)和絕大部分中小型機械制造企業(yè)主要限于CAD和管理信息系統(tǒng)，底層基礎自動化還十分薄弱，數控機床由于編程復雜，還沒有真正發(fā)揮作用。因此，與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國的制造業(yè)仍然存在一個階段性的整體上的差距。2 .國外先進制造技術的現狀在產品設計方面，普遍采用計算機輔助產品設計(CAD計算機輔助工程分析(CAE和計算機仿真技術；在加工技術方面，已實現了底層(車間層)的自動化，包括廣泛地采用加工中心(或數控技術卜自動引導小車(AGV悻.近10余年來，發(fā)達國家主要從具有全新制造理

8、念的制造系統(tǒng)自動化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)它是在自動化技術、信息技術和制造技術的基礎上，通過計算機及其軟件，將制造廠全部生產活。動所需的各種分散的自動化系統(tǒng)有機地集成起來，是適合于多品種、中小批量生產的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。首先在功能上，它包含了一個工廠的全部生產經營活動，即從市場預測、產品設計、加工工藝、制造、管理至售后服務以及報廢處理的全部活動.因此它比傳統(tǒng)的工廠自動化的范圍要大得多，是一個復雜的大系統(tǒng)，是工廠自動化的發(fā)展方向。三我國先進制造技術目前存在的問題和解決措施半個多世紀以來，我國機械制造業(yè)雖然從無到有，從小到大取得了較快的發(fā)展，但與西方先進工業(yè)國家相比還存在

9、這明顯的差距，主要表現在如下方面：(1)產品檔次低，高水平產品所占比例小目前我國機械工業(yè)主導產品達到當代國際先進水平白不到5%,達到上世紀90年代國際先進水平的占25%,答到80年代水平的占40%。(2)創(chuàng)新開發(fā)能力差，新產品貢獻率低我國大中型企業(yè)生產的2000多種主導產品的平均生命周期為10.5年，而美國一般僅有3-4年。美國制造業(yè)的新產品的貢獻率已達到國內生產總值的52%。(3)專業(yè)化生產水平低我國基礎零部件、基礎工藝專業(yè)化水平與國外先進國家比較存在很大的差距。(4)企業(yè)生產管理技術落后目前，我國大部分企業(yè)的生產管理依舊停留在過去計劃經濟管理方式上，現金管理模式和手段未能得到實施。目前我國

10、制造企業(yè)的技術水平與國先進水平相比較，從總體上看差距達20年左右。結合我國基本國情，解決我國先進制造技術目前問題應：(1)提高認識，全面規(guī)劃，力促先進制造技術的發(fā)展。(2)深化科技體制改革，推動技術創(chuàng)新體系的建設。(3)將引進消化國外先進制造技術與自主開發(fā)創(chuàng)新相結合。(4)大力發(fā)展先進高新制造技術及其產業(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。四先進制造技術的發(fā)展趨勢行業(yè)追求的目標是：高質量、高效率、高柔性、低成本、低勞動力、低消耗、品種多和規(guī)格全的產品，因此，21世紀的機械制造技術的發(fā)展趨勢體現在以下幾個方面：(1)精密化精密加工、特種加工、超精密加工技術、微型機械是現代化機械

11、制造技術發(fā)展的方向之一。精密和超精密加工技術包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復合加工(如機械化學研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領域。超精密加工技術己向納米技術發(fā)展。納米技術己在納米機械學、納米電子學和納米材料技術得到了應用。因此，它促進了機械科學、光學科學、測量科學和電子科學的發(fā)展?！熬笔恰熬芑?。它一方面是指對產品、零件的精度要求越來越高，另一方面是指對產品、零件的加工精度要求越來越高。有了前者，才要求有后者；有了后者，才促使前者得以發(fā)展?！熬笔侵讣庸ぞ燃捌浒l(fā)展，精密加工，細微加工，納米加工，如此等等。20世紀初，超精密加工的誤差是10微米，30年代達1微

12、米，50年代達0.1微米，70至80年代達0.01微米，至今達0.001微米，即1納米。再由以下一組數據可以看到微電子產品對加工精度的依賴程度，電子元件制造誤差為，一般晶體管50微米，一般磁盤5微米，一般磁頭磁鼓0.5微米，集成電路0.05微米，超大型集成電路達0.005微米，而合成半導體為1納米。(2)自動化機械自動化，主要指在機械制造業(yè)中應用自動化技術，實現加工對象的連續(xù)自動生產，實現優(yōu)化有效的自動生產過程，加快生產投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術的應用與發(fā)展，是機械制造業(yè)技術改造、技術進步的主要手段和技術發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術水準，不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對

13、國民經濟各部門的技術進步有很大的直接影響。如何發(fā)展我國的機械自動化技術，應實事求是，一切從我國的具體國情出發(fā)，做好各項基礎工作，走中國的機械自動化技術發(fā)展之路(3)信息化信息、物質和能量是制造系統(tǒng)的三要素。產品制造過程中的信息投入，己成為決定產品成本的主要因素。制造過程的實質是對制造過程中各種信息資源的采集、輸入、加工和處理過程，最終形成的產品可看作是信息的物質表現，因此可以把信息看作是一種產業(yè)，包括在制造之中。為此一些企業(yè)開始利用網絡技術、計算機聯(lián)網、信息高速公路、衛(wèi)星傳遞數據等實現異地生產。(4)柔性化隨著科學技術的飛速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，促使產品更新?lián)Q代的速度不斷加快，這就要求現

14、代企業(yè)必須具備一定的生產柔性來滿足市場多變的需要。所謂柔性，是指一個制造系統(tǒng)適應各種生產條件變化的能力，它與系統(tǒng)方案、人員和設備有關。系統(tǒng)方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人員能保證加工任務，完成數量和時間要求的適應能力。設備柔性是指機床能在短期內適應新零件的加工能力。(5)集成化集成是綜合自動化的一個重要特征。集成的作用是將原來獨立運行的多個單元系統(tǒng)集成一個能協(xié)調工作的和功能更強的新系統(tǒng)。集成不是簡單的連接，是經過統(tǒng)一規(guī)劃設計，分析原單元系統(tǒng)的作用和相互關系并進行優(yōu)化重組而實現的。集成化的目的是實現制造企業(yè)的功能集成，功能集成要借助現代管理技術、計算機技術、自動化技術和信息

15、技術實現技術集成，同時還要強調人的集成，由于系統(tǒng)中不可能沒有人，系統(tǒng)運行的效果與企業(yè)經營思想、運行機制、管理模式都與人有關，因此在技術上集成的同時，還應強調管理與人的集成。（6）智能化智能化是制造技術的發(fā)展趨勢之一。智能制造技術（IMT）是將人工智能融入制造過程的各個環(huán)節(jié)，在整個制造過程中貫徹智力活動，使系統(tǒng)柔性的方式集成起來，通過模擬人類專家的智能活動，取代或延伸制造系統(tǒng)中的部分腦力勞動，在制造過程中系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運行狀態(tài)，在受到外界干擾或內部激勵能自動調整其參數，以達到最佳狀態(tài)和具備自組織能力。5我國存在的差距與可實施策略改革開放以來，通過技術改造和引進國外先進制造技術，使我國的制造工業(yè)

16、有了長足的進步，但和先進國家相比還存在很大差距，表現在：技改投入相對不足，原有技術基礎和研究開發(fā)能力薄弱，制造業(yè)產品落后，技術水平低，信息含量少，更新?lián)Q代慢，以及市場營銷、經營管理、人才素質相對落后，缺乏國際競爭能力。面對這樣形勢，發(fā)展先進制造技術、實施先進的制造模式已經到了刻不容緩的地步。為了使我國的制造業(yè)站在世界先進行列，必須采取相適應的措施和策略。（一）人才是關鍵。發(fā)展和推廣先進的制造技術、實施先進的制造模式人才是關鍵。我國是社會主義市場經濟體制，研究先進制造技術和先進的生產模式其根本目的是制造出有競爭力的產品去占領國內市場和國際市場，科技人員必須強化市場意識，因此人才的培養(yǎng)要注意市場導

17、向。要有產業(yè)觀念、企業(yè)觀念、信息觀念、競爭觀念和效益觀念?？萍既藛T要懂得市場營銷、經營管理和經濟法。要拓寬學科領域，更新教育內容與方法，培養(yǎng)一支了解和掌握機械工程科學的前沿技術人才，加速先進制造技術的推廣和實施，為市場經濟服務。（二）加強政策與法規(guī)建設，建立強有力的宏觀調控機制。在市場經濟環(huán)境下，國家仍應制訂科學的制造產業(yè)規(guī)劃和制造技術進步的總體規(guī)劃，以及相應的法規(guī)政策。避免重復建設、重復生產和重復引進的事情發(fā)生，要盡可能減少和避免市場盲目競爭造成的損失。（三）發(fā)展適應我國國情的生產模式。對于一些先進的制造技術和先進的制造模式，要根據我國現實存在的技術水平和能力向前發(fā)展，避免盲目的追求目前實施有一定困難的理想的先進科學制造技術。目前要積極發(fā)展適應我國國情的制造模式。（四）建立與發(fā)展我國自主的NCMC、CADCAM、FMSCATCIM、IMS