先进制造技术的现状及其展望

先进制造技术的引言劳动创造了人类，制造业赋予人类以智能，这是人类学家们没有争论的科学结论。制造业的发展，成千倍地提高了社会劳动生产力，积累了财富，拉动了科学技术的进步，催生了人类工业文明；只有那些建立了强大制造业能力的国家率先实现了现代化，这也是全世界科学界、经济学界和政治家们的共识。引言

近代史给予中国人最沉痛的教训是清代没有觉察到和抓住十八、十九世纪的时机发展自己的工业和制造业，给后代留下了一百多年的损伤、屈辱、痛苦、牺牲、悲愤和哀憾。历史过去了，但绝不会死亡，它活在无尽后代的心中。再过几百年，即使中国现代化了，彼时人们仍然会对这痛苦的一百年扼腕叹息。实现工业化是中国20世纪历代革命家们念念不忘的最大追求。共和国成立后，建立自己的制造业，开始工业化建设是一切工作和政策的中心。人们曾为中国制造的第一辆汽车、第一台拖拉机、第一架飞机、第一条万吨轮船而欢欣鼓舞，为两弹一星扬眉吐气。百年夙梦开始成真了。引言

经过50多年的艰苦奋斗，我国建成了较完整的工业体系，制造业发展迅速。改革开放以来，中国制造业有力地支撑了巨大规模的经济建设，在全球制造业中占据的份额也日益增长。2005年制造业增加值上升到6197亿美元，占全球制造业比重上升到8.1%，产出在全球的排名上升到第三位。忆及1950年代为产1000万吨钢，全民大炼钢铁，闹了一场灾难。而2005年中国产钢3.5亿吨，超过了日、美、俄、韩四国产钢的总和。新兴电子制造业，彩电、手机、电脑等中国制造的产品总量已成为世界第一。制造业已经成为国民经济发展的主导产业。我们有理由为过去半个世纪所取得的成就高兴，但是没有资格骄傲。毕竟，中国的工业比欧美晚了200年，现代科学技术晚了300年。赶上发达国家的总体水平还需要时间和毅力，现在能力尚待增强。21世纪还需要数代人的艰苦奋斗，树立创新勇气和决心，夙梦才能成真。引言现在，我们面临的态势是，中国制造业与发达国家相比还存在较大差距。主要表现在：（1）产业结构不合理，装备制造业发展滞后。我国装备制造业工业增加值占制造业的比重为26.46%，比发达国家约低10个百分点；国民经济和高技术产业发展所需要的装备严重依赖进口，某些行来尤为严重。集成电路芯片制造装备的95%、轿车制造业装备、数控机床、纺织机械及胶印设备的70%依赖进口；装备制造业的产品可靠性差、成套能力薄弱，缺乏一批具有系统设计、系统成套和工程总承包能力的工程公司，成套设备市场占有率低。引言引言（2）产品以低端为主，增加值率低。我国制造业产品的增加值与美国、日本及德国相比，分别低23百分点、22百分点及12个百分点；制造业出口产品主要是劳动密集型和技术含量低的产品。（3）能源消耗大，污染严重。低层次产业大幅度扩张，加剧了能源供应紧张和环境污染。制造业的低端扩张加重了对资源、能源和环境的压力。引言

21世纪伊始，中国确定了宏伟的发展目标，到2020年国内生产总值比2000年要翻两番。一大批影响国计民生的大工程要兴建，一些标志国家实力的尖端产品要研制生产，为建立和谐的小康社会所必需的公共设施有待建设。这些都要求制造业有更快的发展，尽快提高能力和科学技术水平。引言中国人口已达13亿，30年后还要增长到15亿后才能停下来。土地和生态资源已几乎利用到极限。中国的工业化和现代化建设与发达国家初时的环境已绝然不同，西方的老路已走不通了。我们的出路在创新，创意新的理念，开拓新的道路，创立新的生产和生活方式。最近，中央提出了建设创新型国家的奋斗目标。建设创新型国家，核心是发展科技，增强自主创新能力，寻求有中国特色的开放式自主创新道路，把建立自主创新能力作为调整产业结构、转移增长方式的中心。建设资源节约型、环境友好型社会，实现国民经济可持续发展。引言为建设创新型国家，作为龙头的中国制造业需要深思和创意一系列问题：中国制造应当选择什么样的新发展模式？如何才能做到能源消耗少、环境污染小、科技含量高、经济效益大？中国如何实现由制造业大国向制造业强国的根本性转变？制造业的发展如何引领创新型国家建设？

引言针对全球制造业发展的新特点和中国面临的新环境，有识之士提出了“新型制造业”的概念。从经济、科技、环境三个角度对制造业的发展进行了分析，强调制造业经济创造能力、科技创新能力与环境保护能力的和谐统一。提出我国制造业应当以“以人为本、科技创新、环境友好、面向未来”为方针。（宋健：中国制造业发展-研究报告2006-序言）

内容提要

一制造业，永不落的太阳二制造技术的作用与地位三制造技术的进展四先进制造技术的提出五先进制造技术的内涵及特点六先进制造技术的体系结构

七21世纪制造技术的发展趋势八我国机械工业目前的基本状况简述

制造·制造业·制造技术·先进制造技术

制造：是人类按照所需目的，运用主观掌握的知识和技能，借助手工或可以利用的客观物质工具，采用有效的方法，将原材料转化为最终的物质产品，并投放市场的全过程。制造·制造业·制造技术·先进制造技术制造业：是一切生产和装配制成品的企业群体的总称，是工业的主体。制造业是所有与制造有关的企业机构的总体。制造业是国民经济的支柱产业。制造技术：完成制造活动所需的一切手段的总和。

这些手段包括运用一定的知识、技能，操纵可以利用的物质工具，采取各种有效的策略、方法等。

健康发达的高质量制造业必然有先进的制造技术作为后盾。制造·制造业·制造技术·先进制造技术先进制造技术:传统制造技术不断吸收计算机、电子、信息、材料、能源及管理等方面的技术成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、销售、使用、服务、回收及管理的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、快速、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。先进制造技术不是一项具体的技术，而是一项综合系统的技术。先进制造技术的先进性是建立在不断地吸取其他相关领域新技术的基础上，是动态的，相对的。制造·制造业·制造技术·先进制造技术制造业，永不落的太阳

人是从猿进化而来，人与猿相分离，是由于人学会了双足行走和用手制造并使用工具，大约在200万年以前，人类的祖先已经开始利用树枝、石料和兽骨等制作工具。工具的制造不仅使人类的原始生产能力得以提高，人类的祖先在严酷的自然环境得以生存与繁衍，而且促进了自身包括脑和智力的发展，加速了人类祖先区别于其它动物的进化过程。

原始的工具制造就是人类制造业的最早萌芽。

制造技术的进展，工具的革命导致了生产技术的革命和社会形态的变革。从原始社会到工业革命前，制造技术始终走在科学前面，成为推动科学和社会进步的先导和原动力。

18世纪以蒸汽机和工具机的发明为标志的英国工业革命（第一次工业革命）的标志，揭开了工业经济时代的序幕，开创了以机器占主导地位的制造业新纪元，创造了制造业企业皱形——工场式生产；

19世纪后半叶和20世纪初，即19~20世纪的以电气化为标志的第二次工业革命，是由于制造技术的发展和科学实验所成就的。

19世纪末20世纪初，交通与运载工具对轻小、高效发电机的要求是诱发内燃机发明的社会动因；而内燃机的发明及其宏大的市场需求继而引发了制造产业的革命；

人类社会对以汽车、武器弹药为代表产品的大批量需求促进了标准化、自动化的发展，福特、斯隆开创的大批量流水线生产模式和泰勒创立的科学管理理论导致了制造技术的分工和制造系统的功能分解，从而使成本大幅度降低；二次世界大战后，市场需求多样化、个性化高品质趋势推动了微电子技术、计算机技术、自动化技术的飞速发展，导致了制造技术向程序控制的方向发展，柔性制造单元、柔性生产线、计算机集成制造及精益生产等相继问世，制造技术由此进入了面向市场多样需求的柔性生产的新阶段，引发了生产模式和管理技术的革命；

1959年提出的微型机械的设想最终依靠信息技术、生物医学工程、航空航空、国防及诸多民用产品的市场需求推动才得以成为现实，并将继续拥有灿烂的发展前景；

以集成电路为代表的为电子技术的广泛应用有力推动了微电子制造工艺水平的提高和微电子制造装备业的快速发展；

20世纪末信息技术的发展促成了传统制造技术与以计算机为核心的信息技术和现代管理技术三者的有机结合，形成了当代先进制造技术和现代制造业，从而为当今世界丰富多彩的物质文明奠定了可靠基础；

激光的发明导致巨大的光通讯产业及激光测量、激光加工和激光表面处理工艺的发展；无线通信、手提电话的发明诱发了人类对移动通信的新需求。

人类的发展历史告诫我们，在所有国家，工业化程度决定社会的发展阶段和人民的生活水平。制造业是最重要的。没有制造业的发展，就没有今天人类的现代物资文明。

二、制造技术的作用与地位

1制造业：国家的命脉

我国制造业工业增加值年平均率；1952~1980为14.4%;1980~1988为12.65%;2001年，中国制造业增加值为37613.1亿元，占国民生产总值的39.21%,占工业生产总值的77.61%;上交税金4398.17亿元，占国家税收总额的30%和财政收入的27%。

制造业对于一个国家现代化建设具有不可替代的重要地位和作用。今天中国的制造业直接创造国民生产总值的1/3，占整个工业生产的4/5，为国家财政提供1/3以上的收入，贡献出口总额的90%，就业人员8043万。

没有强大的制造业，一个国家将无法实现经济快速、健康、稳定的发展，劳动就业问题将日趋突出，人民生活难以提高，国家稳定和安全将受到威胁，信息化、现代化将失去坚实基础。一个没有强大制造能力的国家，永远成不了经济大国。

2001年中国工程院组织了25位院士和40多位专家对我国制造业的现状、作用、地位及发展趋势和对策进行了调查，写出了《新世纪如何提高和发展我国制造业的研究报告》，报告中指出：处于工业中心地位的制造业，特别是装备制造业，是国民经济持续发展的基础，是工业化、现代化建设的发动机和动力源，是在国际竞争中取胜的法宝，是技术进步的主要舞台，是提高人均收入的财源，是国家安全的保障，是发展现代文明的物质基础。

在工业部门中，制造业、特别是装备制造业又占有中心地位，它的整体能力和水平将决定各国的经济实力、国防实力、综合国力和在全球经济中的竞争与合作能力，决定着一个国家、特别是发展中国家实现现代化和民族复兴的进程。没有制造能力的民族是没有竞争力的民族，是不能抵御外来侵略的民族，我国百年屈辱的历史这是历史的佐证。制造业的兴衰不只是制造业的大事，而是关系到国际竞争力和国家安全的大事。制造业是国家的命脉。2制造业对美国、德国、日本的影响美国：

1）美国在二战以前一直是制造大国，以轿车工业为支柱；

2）从20世纪50年代以后，出于军备竞争的需要，偏重于高新技术和军用技术的发展，而放松了对一般制造业的重视和促进；

3）70年代后期，“第三次浪潮”论在美国流传开来，认为“信息产业”的兴起和发展，是继农业和工业以后，对人类社会产业结构的第三次冲击，美国已进入“后工业社会”，劳动力将从工业到信息行业和服务行业的第二次大转移；认为制造业已成为正在走向没落的“夕阳工业”。

4）制造技术的发展受到冷遇：

‧大学里不再开设关于制造技术和制造科学方面的课程；

‧很少有制造技术方面的研究课题。制造业不被重视了。因此，带来的后果是相当严重的：美国产品的质量下降了，落后了，经济衰退了。德国：二战后的崛起，靠的是制造立国，它是机械制造的最大出口国，它的汽车、冶金设备、化工设备都很有竞争力，这是建筑在制造业基础上的，这样德国在二战后得以迅速繁荣。日本：也是靠制造业起家。在过去的40年中，日本这样一个小小国家，制造业企业数量的发展远多于美国的制造业，其家用电器业为美国的3倍，钢铁业为4倍，汽车业为4倍，摩托车业为5倍，机器人业为6倍。到了1980年以后，日本的机电产品以压倒优势进入了美国市场。它的产品——如电视机、照相机、录像机、摄像机曾霸占了世界的大部分市场。对制造业如此重视，带来了日本经济的腾飞。所以说，制造业永远是国家的支柱产业，是国家的命脉。我们必须有强大的制造业。3美国所经历的波折、教训及“两毫米工程”

原因：

1)从20世纪50年代以后，出于军备竞争的需要，偏重于高新技术和军用技术的发展，而放松了对一般制造业的重视和促进；

2)70年代后期，“第三次浪潮”论在美国流传开来，认为“信息产业”的兴起和发展，是继农业和工业以后，对人类社会产业结构的第三次冲击，美国已进入“后工业社会”，劳动力将从工业到信息行业和服务行业的第二次大转移；

认为制造业已成为正在走向没落的“夕阳工业”。

3)制造技术的发展受到冷遇：

‧大学里不再开设关于制造技术和制造科学方面的课程；

‧很少有制造技术方面的研究课题。实际上，是放弃了关于制造工程和制造科学方面的教育和研究工作。后果：“夕阳工业”论对于美国制造业和美国经济的负面影响极大，美国的制造业在国际市场竞争中受到十分沉重的打击：1)电器等家用产品

20世纪的70~80年代在微电子工业的国际市场竞争中，日本的高质量和高技术含量的产品，如录相机、照相机、电视机等产品以及亚洲和拉美国家的一些廉价产品夺走了相当一部分原属美国产品的国际市场，乃至于部分美国的国内市场；2)机床行业美国的机床工业被迫放弃了原已占领的52%的市场，其年产值在12年间从57亿美元跌落到38亿美元。直到1986年，该国仍有一半的机床需要进口。3)汽车工业

1973年，趁石油危机之际，日本的节能型轿车大举进入美国，占领了相当一部分美国国内市场。直到90年代初，美国仍有1/4以上的国内汽车市场被日本汽车占领。

美国的制造业在国际市场竞争中节节败退，物资生产基础遭到严重的削弱，第二、第三产业的比例严重失调，国际贸易逆差剧增，经济空前滑坡，美国公众和舆论界惊呼这种情况“危及美国国家的安全！”

措施：重新认识和评价制造技术和制造业在国民经济中的重要地位和作用，美国关于工业竞争的总统委员的报告指出：“美国在重要的、高速增长的技术市场上失利的一个原因是美国没有把自己的技术应用到制造业上”。相继实施了一系列振兴制造业的计划：1)政府、公司与大学联手开展关于制造科学和制造技术的研究、开发与教育工作，建立了一系列工业/大学联合研究中心；2)政府高度重视1991年美国总统布什公布了“国家关键技术计划”，将“制造技术”列入六项关键技术（材料、制造、电子信息、生物工程与生命科学、能源与环境以及航空、航天与地面交通）之中。3)1994年被定为美国的“制造技术年”，年初，美国商务部提出：制造是工业的基础。4)美国政府将制造技术列为美国财政重点扶植的唯一的领域。例证：（1）美国的“三大汽车公司”（通用、福特和克莱斯勒）以日本汽车公司为对手，研究赶超的主要措施和对策。在20世纪90年代初，三大汽车公司与密西根大学合作，开展了一项提高轿车车身点焊总成的精度、降低车门门缝的平均宽度的研究，即所谓“两毫米工程”。仅对这一项研究所投入的经费即达1300多万美元。

评述：从美国这个超级大国在制造技术和制造工业的发展中所走过的弯路和所经历的波折中，我们可以看到：一个现代化国家如果忽视了制造技术和制造工业，放松了对制造技术的研究、开发和对于制造工业的促进，其后果将是极其严重的！

(2)日本的“东芝事件”原因a)军备竞赛美国海军的反潜系统可以在数百海里之外探测出前苏联潜艇在水下所发出的噪声，从而监视其行踪。可是，20世纪80年代初，美方突然发现苏方潜艇的噪声降为原来的十分之一，以至美方反潜系统只能在20海里以内才能侦察出苏方潜艇的行踪。美方的反潜优势丧失，其反潜战方针和国家安全受到严重威胁。

b)日本东芝机械公司于1982年12月至1983年6月之间，向前苏联出口了四台由计算机控制的大型数控铣床，其型号为BP-110。这种铣床有两层楼房高，每台重达250t（吨）。它的两只巨臂可以在计算机控制下精确地加工出直径达9m（米）的巨型螺旋桨上的复杂曲面。其加工精度和效率都非常高。由该机床加工出来的螺旋桨不仅提高了前苏联航空母舰的速度，而且大幅度地降低了前苏联潜艇的螺旋桨推进器在水下发出的噪声，大大提高了前苏方潜艇的隐密性，增加了它们在近距离对美方舰艇发动突然袭击的可能性。

后果‧1987年6月30日美国参议院通过一项“制裁东芝机械公司的法案”，禁止这家公司在五年内向美国出口任何产品。‧东芝公司董事长和总经理被迫辞职。‧当时的日本首相及防卫厅厅长也不得不向美国政府道歉，表明日本将加强对各公司出口的检查，并保证不再发生类似事件。这就是曾经轰动一时的所谓“东芝事件”的概况。评述几台机床的销售竟然引起如此严重的后果，引发如此轰动的事件，足见制造技术和加工装备在国防建设和国民经济中是何等重要！三制造技术的进展从1797年莫兹利车床的发明至今，机器制造过程经历了从手工生产——机器大生产——机械化生产——流水线生产——自动生产线——NC——CNC——FMS——CIMS——智能制造的发展阶段。实现了从设计、制造到行销、服务和以计算机和数据通讯为核心的信息、物流、工艺与管理的综合集成。创造了精益制造、全球化虚拟制造等新概念。如电子元件的制造误差：晶体管约为50μm，

磁盘为5μm，

磁头磁鼓为0.5μm，

集成电路为0.05μm,

大规模集成电路为0.005μm

而合成半导体则达到1nm以下。制造精度实现了数量级的跨越，即其误差值为：191010μm19301μm19500.1μm19700.01μm19900.001μm（纳米）制造精度的变化产品结构实现了从单纯机械结构——机械电子一体化——模块化硬件结构+基于现场总线的计算机智能集成系统的转变；制造材料的选择从木材——石料——金属材料——工程高分子材料、陶瓷以及复合材料；加工工艺从传统的铸、锻、焊、切削加工到不断引入新的物理、化学、乃至生物方法，发展了诸如各类精密快速成形、电脉冲、电化学加工技术；利用激光束、分子束、离子束进行刻蚀、外延、焊接和表面镀膜；利用化学、微波、超声、激光等进行表面处理技术；利用几何光学、现代光学、X光射线学乃至电子显微镜、电子扫描显微镜、原子力显微镜进行表面形貌及微细结构的检测；利用各类无接触传感、无损检测手段进行在线实时检测和监控等。四先进制造技术的提出(AdvancedManufacturingTechnology——AMT)

11991年，美国总统布什公布了《美国国家关键技术》，将“制造技术”列入六项关键技术（材料、制造、电子信息、生物工程与生命科学、能源与环境、航空航天与地面交通），明确将柔性计算机集成制造、智能加工设备、微米级和毫米级制造以及系统管理技术等四项技术，作为制造技术领域；21993年2月，上任不久的美国总统克林顿在硅谷发表了《促进美国经济增长的制造技术——增强经济实力的新方向》为题的报告。在报告中，他特别提出了要“促进先进制造技术的发展”。克林顿提出六点行动：①对先进制造技术的研究开发提供更多的资助，开发新一代汽车、新建筑技术、智能控制和传感器技术、快速原型设计及考虑环境的制造技术的各种计划将得到赞助；②支持灵活制造；③建立全国制造技术推广中心网；④促进本地区技术联盟的建立；⑤促进制造工程教育的发展；⑥促进考虑环境的制造技术的发展。为此，90年代美国科技政策的特点是：

重视产业技术的发展，以制造业为核心，加强先进制造技术的发展，注重技术推广，强调产业整体技术水平和市场竞争力的提高。“先进制造技术”的提出充分显示了制造技术在国民经济发展中的重要地位与作用，也意味着制造技术的发展达到了一个新的历史阶段。五先进制造技术的内涵及特点

1、先进制造技术的内涵

传统制造技术不断吸收计算机、电子、信息、材料、能源及管理等方面的技术成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、销售、使用、服务、回收及管理的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、快速、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。2、先进制造技术的特点先进制造技术不是一项具体的技术，而是一项综合系统的技术。先进制造技术的先进性是建立在不断地吸取其他相关领域新技术的基础上，是动态的，相对的。创新是先进制造技术的灵魂，并贯穿于制造全过程：产品创新、生产工艺过程创新、生产手段创新、管理创新、组织创新、及市场创新。技术与管理的结合是先进制造技术的一个突破，新的制造模式的层出不穷是人类生产活动的一大进步。

市场和工业界的需求是先进制造技术的出发点与归宿，是先进制造技术的动力和目标，先进制造技术成果的成败取决于市场检验，企业是先进制造技术的创新主体。

3先进制造技术的范畴一般认为先进制造技术由以下四个部分构成，但它是动态的，变化的。

（1）现代设计技术计算机辅助设计反求工程技术的新产品开发；基于并行工程（CE）的产品设计；稳健设计技术（RobustDesign）与质量功能配置；再生工程绿色产品设计。（2）先进的制造工艺技术计算机辅助制造（CAM）；

少无切削制造技术非机械加工制造技术生产型加工和快速原形制造（RPM）

虚拟制造技术（VMT）（3）综合自动化技术分布式数控技术（DNC）

柔性制造技术（FMT）

集成制造技术（CIMT）

智能制造技术（IMT）（4）现代系统管理技术制造资源计划（MRPII）

准时制造（JIT）及精益生产（LP）

敏捷制造（AM）

全球化制造（GM）和信息管理系统（IMS）

可持续发展战略及相关技术六、先进制造技术的体系结构1、我国先进制造技术的体系结构图1先进制造技术的层次及技术来源示意图

第一个层次：优质、高效、低耗、清洁基础制造技术；

第二个层次：新型的制造单元技术；第三个层次：先进制造集成技术。

第一个层次

优质、高效、低耗、清洁基础制造技术铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺至今仍是生产中大量采用、经济适用的技术，这些基础工艺经过优化而形成的优质、高效、低耗、清洁基础制造技术是先进制造技术的核心及重要组成部分。这些基础技术主要有精密下料、精密塑性成形、精密铸造、精密加工、精密测量、毛坯强韧化、精密热处理、优质高效连接技术、功能性防护涂层及各种与设计有关的基础技术、各种现代管理技术。

第二个层次

新型的制造单元技术这是在市场需求及新兴产业的带动下，制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程、现代管理等高新技术结合而形成的崭新的制造技术，如制造业自动化单元技术、极限加工技术、质量与可靠性技术、系统管理技术、CAD/CAM、清洁生产技术、新材料成形加工技术、激光与高密度能源加工技术、工艺模拟及工艺设计优化技术等。

第三个层次先进制造集成技术这是应用信息技术和系统管理技术，通过网络与数据库对上述两个层次的技术集成而形成的，如FMS、CIMS、IMS以及虚拟制造技术等。

以上三个层次都是先进制造技术的组成部分，但其中每一个层次都不等于先进制造技术的全部。

2、美国先进制造技术的体系结构

1994年初，美国联邦科学、工程和技术协调委员会(FCCSET)下属的工业和技术委员会先进制造技术工作组提出了有关制造技术的分类目录，这是对先进制造技术内涵的首次较系统的说明。根据这一定义，先进制造技术主要包括以下三个技术群：图2现代制造技术体系结构

三部分相互联系，相互促进，组成一个完整的体系，每一部分均不可缺少

七、21世纪制造技术的发展趋势

1.21世纪制造业的市场将呈现新的格局由于包括巴西、中国、印度在内的一批第三世界国家经济的崛起，世界市场格局将发生新的变化。能源、汽车、飞机、建筑装备、家用电器等制造将继续保持较高增长势头。有人预测，如果中国制造业抓住了历史的发展机遇，运作得当的话，中国就有可能在2010年——2015年取代日本世界制造业霸主——世界供应基地的地位，称为21世纪全球商品及服务的最主要的竞争者。

由于信息产业与服务业的崛起，与之相关的产品制造将成为制造业增长的新热点，包括微电子、光电子器件、网络及终端设备、电子经营及商务设备、个人通讯设备、多媒体教育及娱乐休闲设备等。

由于环境保护意识的增强，医疗诊断、治疗、监护、康复和健身设备、清洁和可再生能源及环保设备将成为新的需求和制造业的增长点。

由于知识经济和高科技产业的发展，精密机械、物理、化学、生命科学、地球与环境科学的测试设备的市场需求将迅速增长。

由于人类致力于海洋、空间、深部地球以及揭示生命和脑智奥秘，制造相关设备将是21世纪制造业面临的新挑战。221世纪产品的特征智能化未来的产品是基于机械电子一体化的信息和智能产品，这是产品的主要技术特征。这一特征既是消费者价值观转向知识经济的结，也是智能技术日趋成熟、推广应用的必然。产品的个性化、多样化未来社会所需要的是前所未有的非标准化产品和服务。产品制造适应多样化需求，产生了“大量顾客化”或单件定制生产，所以可以使用模块化部件加变异设计、制造的零件，组成满足不同消费偏好的产品。

环保型（绿色）这是产品必备的特征。这一特征突出了产品生产、消费过程不会给社会带来危害的社会要求，保护和改善生活环境和生态环境。开放性和兼容性为适应全球竞争、合作和交互以及产品技术升级的需要，未来产品应该具有更好的开放性和兼容性。在保持自身技术优势和特点的同时，采用标准接口与兼容技术，可实现全球互联和技术兼容。为了满足市场多样性、个性化的需求，产品应当在结构原理、功能特点、艺术品味、行销和服务文化等方面具有鲜明的个性特征。21世纪的产品在满足功能和消费者的文化品味要求的同时，毫无疑问应充分满足严格的安全性、可靠性。3

21世纪的制造技术可能具有的特征世界制造业变化趋势主要特点：产品多样化、个性化；市场国际化、多层化；制造柔性化、虚拟化；技术智能化、集成化。

21世纪产品设计将会充分利用超级宽带网、高性能计算机、多样化的高级应用软件，以及所累积的市场信息、法律规范、科技知识、以及创造性的设计理念与方法。采用平行协同设计和数字化虚拟现实设计等现代方法，实现综合优化创新设计，保证设计产品的先进性和竞争力。

21世纪的制造技术将普遍采用以计算机和现场总线局域网为核心，对物流、工艺、质量、成本等信息进行综合管理与控制的CIMS集成制造系统，并可依托超级宽带Internet网，实现全球化虚拟制造和经营管理。

21世纪的制造技术是网络化的全球制造技术。利用网络，企业在产品设计、制造与生产管理等活动乃至整个业务流程中充分享用全球资源，快速调集、有机整合与高效利用有关制造资源。

建立在以现代信息技术为核心的制造技术基础上发展起来的敏捷制造、虚拟制造、精良生产及智能制造等现代制造系统，将进一步促进未来制造业的发展。

21世纪的制造将进一步采用纳米材料、复合材料、高等工程高分子材料与合金以及仿生材料等。并采用物理、化学乃至生物等新的技术方法，获得表面与深部不同结构和性能的梯度材料和具有一定自适应、自补偿、自修复功能的智能材料，使产品结构、性能及制造工艺发生革命性的变化。

21世纪制造的产品的制造过程、材料构成、运行排放、遗骸与废料处理等均应符合生态环保和可再生循环要求。21世纪的制造技术与产业应是绿色技术、绿色产品，应是可持续发展的技术与产业。

21世纪制造技术不但将继续制造常规条件下运行的机器与设备，而且将制造出极端环境下运行的设备，如可控制热核反应堆，登上火星、潜艇上万米海深或地壳深部运行的设备；将制造出毫米、微米乃至纳米尺度的微机械；不仅能制造出无生命的复杂智能机器，而且可利用基因工程的成就，制造出有生命的可供移植的器官，制造出可供利用的仿生部件；脑与认知科学的成就将使部分地模仿脑功能和行为成为可能。

在21世纪，人类将制造出可部分地模拟人类智慧的人造脑与机器人。

从产品设计到制造技术，从企业组织管理到营销策略的制定，都要体现可持续发展的战略。可持续发展的战略在制造业中体现为：产品设计和制造工艺考虑节约原材料和能源；采用回收再生与复用技术，实现资源、能源和物料的可再生循环；产品加工制造过程避免环境污染，实现绿色制造；同时做到以人为本，充分发挥人力资源优势和人的创造力，促进人与自然的协调发展。421世纪的制造企业和管理

(1)21世纪的制造业并不仅是大型跨国公司的领地，中小企业仍有无限的发展机会和空间。首先，尽管诸如能源、汽车、航空、航天等技术密集、资本密集的产业领域的确是跨国大企业的传统领地，但在新的世纪，大企业业只能选择全球化虚拟制造的概念，中小企业仍有充分参与的空间与机会。

(2)由于传统制造业产品市场需求的多样化，以及计算机辅助柔性制造单元提供的灵活性，在传统制造与服务领域具有创新能力的中小企业仍将可能保持竞争优势。

(3)在信息、生物工程以及以知识为基础的高新技术制造与服务领域，决定的因素不再是资本而是知识创新和体制创新。80年代以来的经验表明，高新技术领域正是中小企业创新崛起的沃土。所以，对于中小企业，对于发展中国家，制造业的未来也仍然是挑战与机会同在。

(4)21世纪的制造业的管理重点将转向对信息和知识的管理。具有创新能力的经营管理者和善于创新科技或创新集成，并以最快的速度满足市场需求的企业家和工程师将成为企业竞争力的决定因素。成功的制造企业就在于善于以最快的速度按市场需求推出产品，或善于利用创新科技率先开发新的产品，开拓和创造市场需求，并善于按市场信息和科技进步不断更新工艺和产品。创新将成为企业竞争取胜的因素。21世纪的企业家和工程师必须善于利用和创造性地集成全球的信息资源、知识资源、人才资源和制造能力，而不是局限于企业内部。

综上所述，21世纪的制造技术将吸纳全世界自然科学、技术科学、管理科学和数学的最新成就并吸收现代人文、社会科学乃至文化艺术的营养，在全球化知识经济时代，继续成为创造人类新的物质文明的支柱，也仍然是人类文明和国家竞争力的基础。八我国机械工业目前的基本状况简述

（一）辅助设计技术在机械行业全面普及，提高了企业的设计水平和产品开发能力

国家通过建立50家CAD示范企业、500家CAD重点应用企业，以及建立机械工业CAD技术应用推广咨询服务体系，带动了大批企业开展CAD技术应用工作，产生了显著的社会效益和经济效益。

开发了具有行业特点CAD/CAM应用软件和专用软件300余项。目前已经出项了一批在一定程度上可与国外同类软件抗衡的自主版权CAD/CAM软件，包括二维CAD、三维CAD、CAM、CAE、CAPP、PDM，并开始走向网络化和集成化。

机械工业CAD应用技术开发与示范工厂推动了设计水平的全面提高，缩短了与发达国家的差距。目前，我国CAD应用水平达到工业发达国家90年代中期水平。

（二）

快速原型制造技术由起步迈向成熟，工艺、装备并举发展，技术立足国内，应用初具规模

快速原型制造（RPM-RapidPrototypeManufacturing）是一项国外80年代中期发展起来的高新技术，包括一切由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的技术总称。RPM改变了传统加工采用的“去除”原理，采用离散/堆积成型原理成形，先由三维CAD制成三维实体模型，然后将三维模型变成二维平面信息（离散过程），最后在RPM设备中分层加工每个薄层并自动粘接（材料的堆积过程）形成原形和零件。RPM的主要技术特征是成型的快捷性。运用RPM技术能自动、快速、精确地将设计思想转变成一定功能的产品原型或直接制造零件，对缩短产品开发周期、减少产品开发费用、提高企业竞争力有重要作用。RPM最主要的技术：立体印刷（SLA）技术、分层实体制造技术（LOM）、选择性激光烧结（SLS）技术、熔融沉积成型（FDM）技术。这些最主要的技术都已被我们掌握。采用这些技术的设备，国内都已商品化生产，并有少量出口。RPM所用的主要材料：LOM用纸；SLA用光固化树脂；FDM用蜡、ABS及尼龙材料；SLS用粉末。这些材料我国基本上实现了产业化，解决了与国产成型机的配套问题，并可为部分进口机配套成型材料。应用反求工程，完成了从实物反求到制成模具的RE/RP/RT快速集成制造系统的开发。我国开发的几种新的技术：无模砂型制造（PLC）工艺通过同路径两次喷射扫描方法，用催化剂强化固结砂粒的树脂直接制造砂型。此工艺是在树脂砂中喷射催化剂，因而使铸型的CAD模型直接驱动砂型制造成为现实。我国在RPM技术、设备、应用方面已取得很大的成效，但与世界最先进的国家（如美国）相比，仍存在着较大的差距。（三）精密成型与加工技术水平精密成型与加工技术水平是指机械零部件从毛坯成形、零件加工到装配成为产品的全过程国家投入了“精密成形与加工技术研究开发和应用示范”和“30万辆轿车制造技术及其关键工艺装备的研究开发”，组织科技攻关取得较大成果。在精密加工方面：跟踪精密加工向超精、超高速、发展新一代装备方向发展的趋势，研制成功最小分辨率（最小脉冲当量）为5nm、主轴精度为50nm、定位精度小于0.1μm/100nm、主轴最大回转直径为800nm的超精密车床。超精密加工技术已在机械、航空、航天、信息、光学、办公自动化等行业发挥重要作用。在精密成形方面：攻克了采用铜金属型进行球墨铸铁铸件精密铸造的难关，开发了汽车球铁薄型件金属型铸造工艺与成套设备，并已用于汽车球铁齿惰轮、球铁机油泵齿轮等毛坯制造；汽车覆盖件冲压成形仿真技术以及相关成套技术系统研究基础上，建立了我国具有自主版权的汽车覆盖件CAD/CAE/CAM一体化技术，并解决了柳州微型汽车厂、长沙梅花车身厂覆盖件冲压时起皱与拉裂的生产难题。（四）数控机床：数控机床的水平是衡量一个国家制造业水平高低的标志，数控机床是装备制造业的技术基础的一个重要发展方向。90年代以来，我国数控机床技术有了突破性进展，取得了显著成就。数控机床的发展模式和技术结构发生了明显变化，从生产经济型、简易型数控机床为主开始规模生产普及型数控机床；从以发展单机为主开始进入发展成套为主；从以发展主机为主，开始进入模块化、功能化部件为主；从以提高数控机床单机功能为主，开始进入提高数控机床的网络化、智能化为主。体现在以下几个方面：1数控机床产业化数控机床产业化规模有了较大幅度提高，形成了十几个普及型数控机床的产业化基地和开发中心，数控机床的年产销量从“八五”末期的5000多台发展到2000年的14000多台，机床的产值数控化率从“八五”的12%增长到2000年的近30%，一些重点企业已达70%以上。2数控机床的关键技术（1）高速、高效、高精度技术有较大发展,几个重要的指标

a加工中心主轴转速从“八五”末期的4000r/min普遍提高到8000r/min,最高可达12000r/min(国外10000~18000r/min);b数控车床的转速从“八五”末期的2000r/min提高到4000~6000r/min(国外6000~8000r/min);c坐标进给速度从“八五”末期的15m/min普遍提高到30m/min，最高可达40m/min(国外为60m/min);d加工中心换刀速度从“八五”末期的7s提高到1.5~3s（国外0.7~1.5s）;e生产线的生产节拍从“八五”末期的3~5min/件提高到0.8~1.5min/件（国外0.5~0.8min/件）。（2）数控机床的可靠性大有提高

MTBF（MeanTimeBetweenFailures）平均故障间隔时间是数控机床可靠性的重要指标。加工中心的MTBF从“八五”的平均200多小时提高到平均400多小时；数控车床从平均200多小时提高到平均450多小时；数控系统从5000小时提高到10000小时以上，最高达20000小时。（3）多坐标联动数控系统和数控机床技术已渐成熟，并进入生产应用阶段五坐标联动及五面加工机床已有多个品种，并在军工、航空、航天、船舶等领域应用（五）现代集成制造系统CIMSCIMS是一种新的制造企业模式，它将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品