先进制造技术及发展趋势

　　[摘要]论述了先进制造技术的内涵，指出了先进制造技术发展趋势。

　　[关键词]先进制造技术；信息；竞争；产品；发展趋势

　　作者：王海燕；刘春孝

　　一、引言

　　世界各国间的经济竞争，主要体现在机械制造技术为代表的竞争上。面对激烈的市场变化和技术竞争，经济发达国家都把制造业作为本国的经济支柱，不断调整其发展战略和政策方针。先进制造技术正是制造业适应时代要求提高竞争力，对制造技术不断优化推陈出新形成的。

　　二、先进制造技术及其内涵

　　先进制造技术（ATM）这一概念是美国上世纪80年代末期提出来的，很快日本、西欧各国及亚洲新兴工业国家就相继做出响应，纷纷将先进制造技术的研究和开发作为国家的高新技术和优先发展项目。

　　1.先进制造技术定义

　　先进制造技术是制造业不断吸取机械、电子、信息、材料、能源，以及现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务等生产制造的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，以及取得理想技术经济效果的制造技术的总称。

　　在不同的国家、不同的发展阶段，先进制造技术有不同的内容及组成。我国目前属于先进制造技术范畴的技术是一个三层次的技术群（见下图），三层次都是先进制造技术组成部分，但其中每一个层次都不等于先进制造技术全部。

　　2.先进制造技术的分类

　　根据先进制造技术的功能和研究对象，可将其技术归纳为以下五个大类。

　　(1)现代设计技术

　　现代设计技术包含：①现代设计方法。包括有模块化设计、系统化设计、价值工程、模糊设计、面向对象的设计、反求工程、并行设计、绿色设计、工业设计等。②产品可信性设计。可信性设计包括可靠性设计、安全性设计、动态分析与设计、防断裂设计、防疲劳设计、耐环境设计、健壮设计、维修设计和维修保障设计等。③设计自动化技术。包括产品的造型设计、工艺设计、工程图生成、有限元分析、优化设计、模拟仿真、虚拟设计、工程数据库等内容。

　　(2)先进制造工艺

　　先进制造工艺是先进制造技术的核心和基础，是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程。先进制造工艺包括高效精密成形技术、高精度切削加工工艺、特种加工，以及表面改性技术等内容。

　　(3)加工自动化技术

　　加工自动化是用机电设备工具取代或放大人的体力，甚至取代和延伸人的部分智力，自动完成特定的作业，包括物料的存储、运输、加工、装配和检验等各个生产环节的自动化。加工过程自动化技术涉及到数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、传感技术、自动检测技术、信号处理和识别技术等内容。

　　(4)现代生产管理技术

　　现代生产管理技术是指制造型企业在从市场开发、产品设计、生产制造、质量控制到销售服务等一系列的生产经营活动中，为了使制造资源得到总体配置优化和充分利用，使企业的综合效益得到提高而采取的各种计划、组织、控制及协调的方法和技术的总称。包括现代管理信息系统、物流系统管理、工作流管理、产品数据管理、质量保障体系等。

　　(5)先进制造生产模式及系统

　　先进制造生产模式及系统是面向企业生产全过程，将先进的信息技术与生产技术相结合的一种新思想和新哲理，其功能覆盖企业的生产预测、产品设计开发、加工装配、信息与资源管理直至产品营销和售后服务的各项生产活动，是制造业的综合自动化的新模式。它包括计算机集成制造（CIM）、并行工程（CE）、敏捷制造（AM）、智能制造（IM）、精良生产(LP）等先进的生产组织管理模式和控制方法。

　　三、先进制造技术的发展趋势

　　随着以信息技术为代表的高新技术的不断发展和市场需求的个性化与多样化，未来制造业发展的重要特征是全球化、网络化、虚拟化，未来先进制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、虚拟化、网络化、智能化、敏捷化、清洁化、集成化及管理创新的方向发展。当前先进制造技术的发展趋势大致有以下几个方面：

　　第一，信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用。信息技术促进着设计技术的现代化，成形与加工制造的精密化、快速化、数字化，自动化技术的柔性化、集成化、智能化，整个制造过程的虚拟化、网络化、全球化。

　　第二，设计技术不断现代化。一是设计方法和手段的现代化。二是新的设计思想和方法不断出现。如并行设计，面向“X”的设计DFX，健壮设计，反求工程技术等。三是向全寿命周期设计发展。四是设计过程、快速造型和设计验证，由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济和社会因素。

　　第三，成形技术向精密成形的方向发展。制造工件的毛坯正在从接近零件形状向直接制成工件即精密成形的方向发展。精密铸造技术、精密塑性成形技术、精密连接技术等精密成形技术将获飞速发展。

　　第四，加工技术向着超精密、超高速，以及发展新一代制造装备的方向发展。目前，超精加工已实现亚微米级加工，并正在向纳米加工时代迈进，加工材料由金属扩大到非金属；超高速切削用于铝合金的切削速度已超过1600m/min，铸铁为1500m/min等。

　　第五，为满足个性化需求，制造工艺、设备和工厂的柔性和可重构性将成为企业装备的显著特点。先进的制造工艺、智能化的软件和柔性的自动化设备、企业的柔性发展战略，构成未来企业竞争的软、硬件资源。

　　第六，虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用。虚拟制造技术以计算机支持的仿真技术为前提，形成虚拟的环境、虚拟的制造过程、虚拟的产品、虚拟的企业，从而大大缩短产品开发周期，提高一次成功率。在国际互联网、局域网和内部网上，企业可以实现对世界上任何一地的用户订单而组建动态联盟企业，进行异地设计、异地制造，然后在最接近用户的生产基地制造成产品。

　　第七，智能化、数字化是先进制造技术和机电产品的发展方向。将智能技术注入先进制造技术和产品，可使之具有“智慧”，能部分代替人的脑力劳动。将数字技术用于制造过程，可大大提高制造过程的柔性和加工过程的集成性，从而提高制造过程的质量和效率，增强产品的市场竞争力。

　　第八，以提高市场快速反应能力为目标的制造技术将得到迅速发展和应用。瞬息万变的市场促使交货期成为竞争力诸因素中的首要因素。为此，许多与此有关的新观念、新技术在21世纪将得到迅速的发展和应用。其中有代表性的是：并行工程技术、模块化设计技术、快速原型成形技术、快速资源重组技术、客户化生产方式。

　　第九，绿色制造已成为21世纪制造业的重要特征。日趋严格的环境与资源约束，使绿色制造越来越被重视。中国的制造业不仅要解决自身生产过程中的污染和资源浪费问题，更重要的是要为社会提供全寿命周期内没有污染，节约资源的各类产品及环保装备。

　　第十，21世纪的企业面临管理创新。面对高速发展的信息化和经济全球化及激烈的市场竞争环境，改变制造业的传统观念和生产组织方式，加速了现代管理理论的发展和创新。因此，全球正在兴起“管理革命”。