先进制造技术发展

先进制造技术发展研究陈宝洲（南华大学机械工程学院湖南衡阳：421001）摘要：本文介绍了先进制造技术的概念，分析了国内外现代机械制造技术的现状，阐述了其发展趋势，并提出了我国机械工业发展先进制造技术应采取的对策。关键词：先进制造技术；现状；发展趋势；对策StudyonthedevelopmentofadvancedmanufacturingtechnologyCHENBaozhou(CollegeofMechanicalEngineering,UniversityofSouthChina,HengYang,421001,China)Abstract：Thisarticledescribestheconceptofadvancedmanufacturingtechnology,analyzedthepresentsituationofmodernmechanicalmanufacturingtechnologyathomeandabroadandillustratesitstrend,China'smachineryindustrydevelopmentandadvancedmanufacturingtechnologycountermeasures.Keywords:advancedmanufacturingtechnology;status;trends;countermeasures1．引言随着社会发展和人类文明进程的加快，与人类生产生活息息相关的各项实践活动正发生着深刻的变革。制造业的发展尤为明显，从石器时代经历青铜器和铁器时代，到蒸汽机时代，再到内燃机的发明，每一次生产的技术变革都对人类的文明起到极大地推动作用。特别是到了近现代，随着通信技术的发展，电子计算机和集成电路的出现，以及运筹学、现代控制理论、系统工程等软件科学的产生和发展，制造业又产生了一次新的飞跃。制造已经不再是传统意义上简单的将原材料变为成品的过程，而是在先进工程技术的基础上，集成了包括信息技术[1]、网络技术等各项新兴技术在内的生产活动；而且越来越多地融入了先进制造哲理、先进管理技术以及先进生产模式。在近50年的发展过程中，逐渐形成了先进制造技术（AdvancedManufactuingTechnology，AMT）。纵观历史,现代制造技术与制造业的形成和发展至今也只有200年,而先进制造技术的提出只是近10年间的事。20世纪70年代,美国的一批学者不断鼓吹美国已进入“后工业化社会”,力图将经济发展的重点由制造业转向服务业等第三产业,甚至有人把传统的制造业视为“夕阳工业”,因而制造技术的发展受到极大的阻碍。从那时起,美国根据本国面临的挑战与机遇,对其制造业存在的问题进行了深刻反省,重新认识到制造业在国民经济中的地位和作用。同时,以计算机为中心的新一代信息技术的发展,也全面推动了制造技术的飞跃发展。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化,这种竞争日趋激烈,因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究,纷纷制定多种发展计划,以支持发展先进制造技术。先进制造技术[2]的概念正是在这种背景下提出来的。2．先进制造技术概述什么是先进的制造技术，对此目前尚没有一个明确的、一致的定义。但普遍公认的含义[3]是：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、生产管理、产品销售、使用、回收等制造全过程的制造技术的总称。与传统的制造技术相比,当代的AMT以其高效率、高品质和对于市场变化的快速响应能力为主要特征。AMT是生产力的主要构成因素,是国民经济的重要支柱。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务,成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的土壤。尤其是一些尖端科技,如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等技术的出现和发展,如果没有AMT[4]作为基础,是根本不可能的。3．现代机械制造技术的现状3.1国外情况队在制造业自由动化发展方或面荡,持发达国家机闯械制造技术尤已经达到相劳当水平奉,役实现了机械泥制造系统自姜动化循[4]沫。产品设计墙普遍采用计停算机辅助设端计满(CAD)浆克、计算机辅瓶助产品工程总(CAE)盗挂和计算机仿召真等手段奶,遣企业管理采倚用了科学的井规范化的管雄理方法和手卧段城,投在加工技术害方面也已实坑现了底层的犯自动化扬,牛包括广泛地夹采用加工中业心毯(书或数控技术妖)驰、自动引导嫩小车选(AGV)垄绕等。在这个暴基础上再提扒高制造系统硬的自动化水栏平腹,旬对于改善企韵业的序TQCS(决T耍——怎尽量缩短产恐品的交货时作间或提早新愧产品上市时牢间、俱Q尝——贤提高产品质卫量、全C艘——感降低产品成确本、盘S昂——送提高服务水炊平举)智已无明显的榜作用。因此慎,唉近著10夹余年来柄,奉发达国家主泻要从具有全筐新制造理念掌的制造系统丽自动化方面蛮寻找出路污,僵提出了一系摔列新的制造绪系统，如计便算机集成制恩造系统拒[5]哨、智能制造发系统、敏捷老制造、并行粥工程等。秩(1)够计算机集成向制造系统。树它是在自动体化技术、忌信息技术和巾制造技术的纯基础上，通傅过计算机及泄软件，将制悠造厂全部生骄产活动有关蹈的各种分散渗的自动化系钉统有机地集亲成起来爪,详并适合于多估品种、中小府批量生产的吴总体高效率数、高柔性的旗制造系统。肯计算机集成奸制造系统在粗概念上，主甚要强调两点等：首先在功洋能上，它包喇含了一个工殿厂的全部生团产经营活动根,衔即从市场预捐测、产品设通计、加工工漆艺、制造、葱管理至售后并服务以及报冻废处理的全泻部活动。因战此它比传统消的工厂自动外化的范围要宽大得多，是陶一个复杂的梢大系统，是栗工厂自动化悲的发展方向胃。其次灭,匹在集成上，梦它涉及的自愉动化不是工傅厂各个环节池的自动化的炎简单叠加，兰而是在计算连机网络和分挡布式数据库莲支持下的有房机集成。这葬种集成临[6]律主要体现在征以信息和功李能为特征的捷技术集成，松即信息集成从和功能集成嚷，以便缩短式产品开发周带期、提高质醉量、降低成束本。诊(2)患智能制造系吐统吗[7]忘。是指将专弄家系统、模汗糊推理、人率工神经网络咱等人工智能同技术应用到销制造系统中芬，以解决复辨杂的决策问俗题姐,支提高制造系庸统的水平和猾实用性。人肃工智能的作宜用是要代替鹿熟练工人的绵技艺，学习刃工程技术人亡员的实践经劫验和知识，屠并用于解决华生产中的实纱际问题，从冒而将工人、瞒工程技术人划员多年来积雕累起来的丰寨富而又宝贵况的实践经验圾保存下来，诵在实际的生吼产中长期发丛挥作用。团(3)游并行工程慰[8]牵。又称同步驱工程或同期雷工程占,冒是针瞎对传统的产巩品串行开发庸“盼(镰需求分析旬——铜概念设计君——徒详细设计扛——却过程设计典——确加工制造忍——情试验检测盒—竿—判设计修改警”号的流程，称办为产品从设县计到制造的注串行生产模叨式瓦)铃过程而提出饭的一个概念荷、一种哲理堪和方法。谋(4)匹敏捷制造。默又称灵捷制地造万[9]校、迅速制造没和灵活制造汪等，它是将齿柔性生产技骄术、熟练掌笑握生产技能闪和有知识的碌劳动力与促鸦进企业内部陵和企业之间辱相互合作的酸灵活管理集暂成在一起秋,滤通过所建立玻的共同基础尸结构霞,楚对迅速改变税或无法预见吓的消费者需磁求和市场时秃机作出快速习响应。市场慢的快速响应雀是敏捷制造赤的核心。捏3.2任誓国内情况牧我国机械制桶造技术水平饺与发达国家燕相比还非常台低，大约落缩后吼20医年。近十几每年来，我国争大力推广应悠用峰CIMS村[10]眠胶技术，灭20罚世纪断90迟年代初期已丘建成研究环妖境，包括有卸CIMS饿实验工程中存心和嗽7着个开放实验养室。在全国作范围内，部踏署了舅CIMS探的若干研究迈项目，诸如茅CIMS遵软件工程与麻标准化、开逗放式系统结贞构与发展战晃略，爪CIMS遵总体与集成追技术、产品辉设计自动化袋、工艺设计鞋自动化、柔汽性制造技术辩、管理与决订策信息系统培、质量保证售技术、网络贱与数据库技臣术以及系统鸣理论和方法顽等专题。各征项研究均取垂得了丰硕成主果，获得不弟同程度的进浸展。上但大部分大责型机械制造朗企业求【11】率和绝大部分挥中小型机械搬制造企业主策要限于状CAD惰和管理信息悼系统历,墓因底层班(误车间层榴)型基础自动化伞还十分薄弱袄,时数控机床由扔于编程复杂愚，还没有真反正发挥作用辟。加工中心扣无论是数量歉还是利用率倘都很低。可槽编程控制器射的使用并不莫普及，工业乞机器人的应偶用还很有限脂。因此，做狱好基础自动建化的工作仍够是我国制造庸企业一项十百分紧迫而艰蝶巨的任务。扑我们在看到孕国际上制造际业发展趋势祥【12】怕的同时钞,严还要立足于现我国的实际网情况丑,表扎扎实实地份把基础自动树化工作搞上炸去，才能在助稳步前进的陶基础上开展妹制造业自动爪化系统的研刻究与应用。恶4茧．毯先进制造技秩术的发展趋价势属先进制造技恢术是美国在樱20箩世纪懒80耽年代末咬,战根据制造业兆面临日本的弊挑战虽,互为增强制造挎业的竞争能壳力和振兴美摇国经济提出悠的鹿,翁它是以信息辟技术碗【13】猜为支撑呈,舅研究并改造收作用于产品肌整个生命周印期的所有技智术的总称际,伞它综合了机额械、电子、晃信息生物、涉光学、材料搬、能源、环妄保、管理等储领域的最新检成果厦,音目的是获得鄙优质、高效更、低耗、清掌洁的产品。刮21获世纪先进制训造技术的发爬展趋势体现洗在以下几个让方面菠:摇a)弃精密化予【14】昏:20买世纪吸60烦年代岭,汁一般加工精侨度为辨100Lm住,睬精密加工精劈度为辩1Lm,盟朱超精密加工驴精度为估0.1你Lm;狸到腰20胸世纪末馒,远一般加工精爪度蜜1Lm,鄙旗精密加工精幼度为满0.01浴Lm,柿超精密加工莲精度为升0.00茄1Lm析。在现代超坡精密机械中备,吵对精度要求爽极高锦,至如人造卫星族的仪表轴承吹,盈其圆度、圆善柱度、表面普粗糙度等均袭达纳米级。译譬如谈,始电子制造中杰所要求的控恐制精度趋于玻纳米级、加意工精度趋于透亚纳米级。郊精密和超精第密加工技术顿包括精密和剂超精密切削转加工、磨削吨加工、研磨呆加工以及特加种加工和复克合加工奥【15】辆(蜓如机械化学捧研磨、超声危磨削和电解禽抛光等断)致三大领域。割超精密加工甘技术已向纳棕米技术发展园,择近年来纳米算技术的出现效,述促使超精密坑加工向其极妄限加工精度岩)夕原子级加工稠进行挑战。库纳米技术促辛进了机械科寒学、材料科亡学、光学科胖学、测量科回学和电子科百学的发展。畏b)攻自动化绩:革自动化技术总自骡20甩世纪初出现哨以后雅,浓经历了由适巾合于单一品个种大批量生弊产的刚性自岁动化、到多厨品种小批量貌的柔性自动晒化坝【16】圾、多品种变休批量的综合扰自动化的发召展过程填,希自动化技术家的成功应用慕,生极大地提高号了产品的生朱产率狱,晌有效地向用植户提供优质都产品早,握同时还可以日完成高危工转作环境的任雹务。对于像奥汽车、发动窜机这样生产赏批量较大的块行业的自动捎化之,阀可通过机床陪自动化改造阵、使用自动啄机床、组合去机床、自动贤生产线来完研成。小批量各生产自动化旦可通过燥NC,I珍MS,M吹C,CA吹M,FM必S,CI押M,IM顷S棉等来完成。像未来的自动装化将更多的帖考虑人孩、剃机掀、母环境等的协蒜调关系。瓜c)垫网络化黄【17】健:黎制造过程中腰的市场开发痰、原料采购白、产品设计惩、零件加工美、机器装配惭、成品销售帽等环节粮,昨已不局限于蠢一个企业、烘一个集团或劳者是一个国胖家帝,魂借助网络技扔术肆,额特别是事Inter刘net,锹跨越不同的芹企业之间存栏在的空间差辱距茄,货组织、管理惕和利用分散瓣在各地的制疾造资源洁【18】喝,猜建立灵活有烦效、互惠互部利的异地、装跨国界动态断企业联盟愿,脊通过企业之准间的信息集食成、业务过坛程集成、资肢源共享光,蹈对企业开展陡异地协同的售设计制造示,期网络营销、艳供应链管理扭等提供技术徒支撑环境和足手段话,肠实现产品商唤务的协同、第产品设计的衰协同、产品丸制造的和供查应链的协同价,秃极大地缩短义了产品的研冶制周期俱,霞降低了研制如费用蔬,捉提高整个产诊业链和制造定群体的竞争牢力。的d)遍集成化手:旁随着时间的缺推移欢,装在传统制造格工艺技术下【19】来不断发展的中基础上勤,株将计算机技插术、信息技绍术、新材料绒技术和管理是技术等有机探融合于产品遍生命周期中循去贷,冶形成多专业咬学科的交叉隐渗透的技术差综合体浙【20】贺,僻先进制造技板术其内涵跨素越了传统制促造技术和企怨业及加工车瑞间的边界干,农它是一个包添含从市场需忆求、创新设喘计、工艺技申术到生产过话程组织与监存控、市场信附息反馈、企愈业文化在内肆的工程系统棕;被是以先进制似造工艺、计互算机应用技歪术为核心的榴信息、设计前方法、工艺黎技术、能源朋工程及相应据的工程管理扎技术集成的振现代制造工桃程。糊e)戴智能化显:福信息时代借资助机器实现停人的脑力劳罩动部分机械仇化尚【21】死和自动化惊,骆使人摆脱繁何琐的计算和虹分析翻,房有更多的精肃力从事创造纱性劳动。段智能化苦【22】饲是制造技术恐的发展趋势纽之一锈,钻智能化促进乖了制造系统厅的柔性化劣,蚀使它具有更昨为完善的判顺断与适应能莲力稿,研保证制造系歇统以最佳的溉状态在运行专过程。位f)盼绿色化托:呼绿色制造是童人类社会可盲持续发展战买略在现代制府造业中的体裙现贿,瞎绿色织造主测要涉及到资宫源的优化利奉用、清洁生坝产和废弃物航的最少化和饶利用葛,府对产品而言龄,乞绿色制造覆犁盖产品的设古计、生产、补包装、运输歉、流通、消凝费及报废等狮整个产品生报命周期。乏在绿色设计子方面灯,括选择绿色无械毒、无污染劣、易回收、雀可再用或易茧降解的材料桌;旬提高产品的换可拆卸性能刚,辽产品只有通开过拆卸和分盐类才能较彻此底地进行材碎料的回收和蕉零部件的再训循环利用齐；顽设计时充分馋考虑产品的脱各种材料组息分的回收利醒用的可能性后、回收处理股方法及工艺览、回收费用库等与产品有顷关的一系列共问题使,奖从而达到简奥化回收处理合过程、减少缺资源浪费、择对环境无污茅染或少污染雀的目的脸【23】妖。默海湾战争期蜜间阁,捡美国陆军支谜援大队在短槽短葡3慨个月时间内识,嗓利用再制造寿技术恢复了阅战区挽70%钻的损坏装备寺,播日本富士施朱乐公司对可右再利用的零敬部件进行修崭复和处理后封循环再使用烂,是利用率达到园50%趁以上蛮,惧拥有旧零部震件的复印机喇产量达到总贩产量的距25%团。美国对钢手铁材料报废汤产品的再制鸦造已经取得寇显著效果俱；共节省能源检47%拳～京74%,竟减少大气污摆染村86%,筋减少水污染箩76%,艳减少固体废何料善97%,任节省水量五40%秋。丙为减少切削跑加工过程中名切削液对环踪境的污染去,童出现了最小慢量润滑切削饱【25】造、干切削、蓬低温喷射液狸氮磨削、气屑体射流冷却醒切削等绿色躬切削和磨削碎加工技术掉,译切削加工过抱程中没有或绪只有微量的起切削液。与优传统的湿切商削相比胖,跨降低了加工岭成本家,惑避免了废液滔的处理雕【26】嚷。毫5挠．姨我国机械工烂业发展先进停制造技术的许战略与对策蔬我国是一个摊制造业基础喜薄弱的国家苏，而机械制缓造业占的比毅重又较大。袜尽管近十年唱来，我国机辆械制造业不河断引进国外破的先进制造蝶技术，但与黎发达国家相格比仍有较大肿的差距。主对要表现为：纲技改投入相魂对不足，技哨术装备、生在产工艺、生央产管理、市印场观念、人宣员素质相对薪落后丝【27】席。面对新世贱纪国际机械愉制造业的竞冬争和高新技园术发展的挑桐战，我国机秒械制造业应汽采取以下对蛾策。陈1嫁）煮续提高认识，胀全面规划，禾将装备制造品业置于重要析的战略地位辫。党2供）裙嘉加强先进制莲造技术的应千用与自身制可造技术的开幅发相结合幅【28】英。据前论述久可知，加强凝先进制造技欣术在机械制脖造业的应用颤，对发展机射械制造业、糠增强机械制复造业的生命困力十分必要涨。但同时，绢我们也应注秘重机械制造果技术自身的蜡开发，着重绵提高自主创考新能力，高晶度重视制造甩产业共性技虫术的研究开掀发，全力实妈施标准战略催【29】惑、专利战略迹，切实提高旨企业的技术胁开发和集成窃创新能力，庄溪这对于丰富择先进制造技榨术、促进其吊他制造业的为发展至关重挂要。将引进坟、消化吸收雹国外先进制配造技术与自滴主开发创新移相结合，深归化科技体制定改革，推进匆技术创新体唱系的建设。减3)意大力发展先番进高新制造亮技术及其产周业。确4专）卖锣人才是技术雾发展的关键跟【锅30迈】挤。要加强先京进制造技术需的应用和开池发，必须提法高人员素质叶，加强人才伯培训。应培临养一批既懂垮科学技术，史又懂管理的词优秀企业家写，还要造就鸦一支具有较尘高职业素质倡的技术工人膏队伍。直5帖）吵铲加强国际交鄙流与合作。撇世界各国的桥机械制造技侨术的发展都勒有自己的特兵色和侧重点眠。通过加强陕国际交流与邪合作，可迅没速吸收应用已先进制造技懒术，并结合旦本国国情来魂发展机械制宫造技术。僚参考稍文献主[1扮]我盛晓敏舞,旺毙邓朝晖辱.缘先进制造技支术缩[M唯].员北京网:衡机械工业出蜻版社盒,2006负.勺[2庭]俯李洁血.瘦世界制造业芦发展趋势与献中国制造业习的发展对策杆[J膊].锁世界经济与涂政治论坛扣,200充4(2)屈.沾[3]捆哗王润孝.始升先进制造技槐术导论丈[M传]亚.北京：牧科学出版社蒸，2004找.荷[4]英浅郭峰葱,联乡陈建平完.嘱菜浅谈国内先最进制造技术垂[删J著].则滴科技资讯吃,重2023倚,鞠(苏17敬)务:1驻[5]看姑Lei,D族.,H.A府.,&Go疯ldhar灭,J.D.杀雀Advan涉cedm习anufa捉cturi从ngte面chnol范ogy:O于rgani哥zatio阁ndes勤igna莲ndst哄rateg谊icfl表exibi里lity脑[J连]协.施杏Organ危izati菊onal师Studi骄es,乐劝1996,亚17勇(3)秒:501~采523.盈[6]谨幕孙德志.得寇我国先进制豪造技术发展记趋势树[欺J悦].偿绘吉林农业犹,而主2023躁,个NO.05征:乌137招[7]誉办李碑建平,钞何方军类.嫂先进制造技妈术与我国现肃代机械制造丽业然[傅J痰]裙.敌挖机械管理开击发竖,仁2023巩-穗10风(110)柴:143~最145照[8]鞋猴龚超,世胶田金丽踩.毁兔我国先进制干造技术概况溉及其发展趋梅势龄[J].湖浑机械设计与遇制造拆,豆2023套-农11助:264~摘265跟[隙9罪]灭船朱政红萍,康时晓蕾黄.衬世纪先进制直造技术的发盟展概况陡[J].狮睬工具技术，恋2023,墨43(3)堪:3~6搜[1悉0偷]柔闷李长文吊.草瞒基于先进制求造技术的机遇械制造业研搞究捕[J].箱稍机械制造研该究育,再撕2023允,(努3筒):扫103善~134盾[1义1眼]捕匠郝刚立雪.连浅谈先进制宿造技术记[J].小山西建筑责2023亩-3,光34稻(产8学):216红~218蜡汇[1乓2沉]致僚张世昌犹.望先进制造技俘术解[M].络天津琴:截天津大学出粗版社代,2004眨.斗[肝13赵]锦奥罗振壁洗,勇半朱耀辉柿.瞎现代制造系复统尖[M]秃.爷北京替:拳机械工业出兰版社腹,1995肾.顷[夺14顿]御泳孙大涌肥.与先进制造技浅术树[M]沟.搏北京垮:凡机械工业出牙版社衰,2002邮.战[墙15求]拌罚张根保鱼,酿王时龙摩,柜徐宗俊柳.阻先进制造技踏术旷[M]撑.攻重庆茄:串重庆大学出孔版社残,1996县.采[宗16换]汗肃李师廉盆,疼屈贤明扁.让先进制造技死术瑞[J]患.胃计算机世界紫,1995宰,错(4):2顶6罗[1五7祥]教校李华楹.央浅谈先进制粱造技术的发透展趋势和特贴色种[J]橡.装备制享造技术,夸2023为,(惠9职):巨103-1停17王兰[1嘴8矿]朝聚苗冬立樱.扇浅析先进制波造技术的现夹状和发展趋智势购[J]息.科技风援，2023希-6:14帽8方[1咸9纤]闻败张磊攻.姜先进制造技郊术的发展首[J]馋.洋机械研究与朝应用罪,2023饶-6:12附8~129铺[左20敬]蛛资刘践丰劣,银丁杰手.括先进制造技览术的发展趋竞势兼[J]嗓.读机械制造与册研究串,对2023租(2)找:件78谋~番80吨[松2难1剥]碰也燃hena掩ndC.炎T.Ng.锣坊Integ追rated钞Reve霉rseE引ngine并ering像and溪Rapid走定Proto户typin瞧g呢，臣Compu候tersi延nd机［秤J横］．瘦Engng汽，于1997泪，足33雾（饮3/4洲）：拜481-4舅84纯[昼22领]为粘Newma云n,An荣neEl鞋izabe究th.T出hehi胶gh-co邻mmitm炮entw沫orkf敬orce塞anda颈dvanc蔑edma抓nufac虏turin晌gtec霜hnolo辱gy润[D盘B策]疗.亡Unive瓜rsity遣Micr武ofilm蒜sInt菜ernat甜ional套,1990诸,(2):勒26~52士授[附23驳]演幅Jinqi赶aoZh重eng,岂Yilin系Wang女and蓄Zhiga降ngLi桑.KBE仁-ba膜seds调tampi石ng乱结proce光sspa格thsg欢enera花tedf居orau并tomob汤ilep签anels棚[J]呈.The茂Inte刑rnati拘onal世锣Journ妹alof拦Adva嘱nced唇Manuf哨actu戒ring泻Techn缺ology疲,200妇7,31(适1):7-多8录[标24裳]芳芒E.Kh割.Sha反Khpaz辈ov,春I.架G.R侨odion穗ova,摇O.N.朗Bakl叔amova参,et位al.I名ncrea迹sing嗽thec奴orros园ionr贫esist青ance完oflo仪w-all斗oyan立dsar厘bons竞teels纤for朋autom底obile快cons亭truct轰ionb烧ycpt役imizi专ngth帮emet融allur世ical臂techn扣ology读[J].赛Metal筐lurgi注st,2谨00过6,50(罩1)沸:1-2渴[勒2街5]木枪A.I.页Zait纳sev,误I.绵G.R艺odion糊ova,坑N.A.义Kara斥myshe禽va,e膊tal.饲Opti双mizin僻gthe走tech心nolog剧yfor寿maki烘ngau丸tomob泡iles绍heet填08Yu耀based均ont才heph缓ysico遭chemi匀calp踏rinci淘ples盗ofla到dlem递etall偏urgy[具J]帽.Met袍allur励gist,寿2007诊,51(7缝):7-马8企[喝26超]警注Youss精ef,M饺ohame盆dA.