先进制造技术及发展范文

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第1篇

【关键词】先进制造技术；特点；发展趋势

随着计算机技术、自动化控制技术和现代科学技术的高速发展及交叉融合，产生了要求高精度、高速度、多功能、复合型、安全环保、智能化的先进制造技术理念，与传统的机械制造技术相比，先进制造技术是综合了机械制造技术、计算机技术、电子技术、智能技术、网络技术等先进技术的总称。

一、先进制造技术的特点

1.先进制造技术涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，它的目的是提高制造业的综合经济效益和社会效益，是面向工业应用的技术。

2.先进制造技术强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流，是生产过程的系统工程。

3.80年代以来，随着全球市场竞争越来越激烈，先进制造技术要求具有世界先进水平，它的竞争已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的竞争，因此它是面向全球竞争的技术。

4.先进制造技术的最新发展阶段保持了过去制造技术的有效要素，同时吸收各种高新技术成果，渗透到产品生产的所有领域及其全部过程，从而形成了一个完整的技术群，具有面向21世纪新的技术领域。

二、先进制造技术发展方向

近年来，计算机技术、自动控制理论、数控技术、机器人、CAD/CAM技术、CIM技术以及网络通信技术等在内的信息自动化技术的迅猛发展，为先进制造技术的发展和应用提供了日益增多的高效能手段。

（一）工业应用的技术，机械、电子、信息、材料及能源技术成果，综合应用于制造过程。

1.数控技术（Numerical Control），简称数控（NC），是用数字量及字符作为加工的指令，实现自动控制的技术。目前数控一般采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此也称为计算机数控技术（Computer Numerical Control），简称CNC，数控技术在国外一般都称为CNC。数控技术的核心是数字控制技术，用计算机来对输入的指令进行存储、译码、计算、逻辑运算，并将处理的信息转换为相应的控制信号，控制运动精度较高的驱动元件，使之按编程人员设定的运动轨迹来高效加工，从而彻底克服了传统机械加工的缺点。

2.计算机辅助设计与制造（CAD/CAM），是计算机辅助设计（Computer Aided Design）简称CAD，与计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing）简称CAM相结合而组成的系统，依托强大软件来完成产品设计中的建模、解算、分析、虚拟模拟、加工模拟、制图、数控编程、编制工艺文件等工作。

3.特种加工技术，传统机械切削加工的本质为：刀具材料比工件更硬，用机械能把工件上多余的材料切除，零件的形状由机床的成型运动产生。但是，随着生产发展和科学实验的需要，很多工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、耐高温、小型化和结构复杂化等方向发展。尺寸精度、表面粗糙度和某些特殊要求越来越高，工件材料越来越硬，加工表面越来越复杂，传统的加工方法已不能满足生产的需要，人们探索利用电、磁、声、光、化学等能量或将多种能量组合施加在工件的被加工部位，实现材料去除、变形、改变性能或被镀覆等非传统加工方法，这些方法统称为特种加工。

（二）制造业综合自动化，信息技术、自动化技术、现代企业管理技术的有机结合。

1.机器人技术，计算机控制的可再编程的多功能操作器，又称工业机器人。它能在三维空间内完成多种操作。机器人技术综合了计算机、控制论、机构学、信息、传感技术、人工智能和仿生学等多学科而形成的高新技术。

目前机器人大致分为两大种，工业机器人（或称机械手）是机器人的一种，它是由关节元件、末端执行器、机身和控制装置所组成，具有类似人的动作的功能；另一种由于安装有感觉元件和遥感元件，分析计算机及行走装置，具有感觉、触觉、分析、判断、决策和行走的功能而称为智能机器人。

2.成组技术，人们用大批量生产的组织形式以高效的生产设备、高效的工艺技术去制造单件小批的零件，降低生产成本，成组技术（Group Technology简称GT）就应运而生。成组技术就是应用相似性原理，在多品种产品的生产中将相似零件组织在一起进行生产，使组内零件近似为原来的单一品种的大批量，或者变单件、小批生产为批量生产，按照批量生产的生产组织、管理技术来进行生产。

3.柔性制造系统（FMS-Flexible Manufacturing System），是以计算机为控制中心实现自动完成工件的加工、装卸、运输、管理的系统。它具有在线编程、在线监测、修复、自动转换加工产品品种的功能。一个柔性制造系统概括为以下三部分组成，即：加工系统、物料储运系统和计算机控制的信息流系统。

柔性制造系统具有：高柔性，在线编程使计算机响应进行控制高自动化设备工作；高效率，合理控制设备的切削用量实现高效加工，减小辅助时间和准备、终结时间；高度自动化，工件的加工、装配、检验、搬运、仓库存取完全由自动化程度高的设备来完成；柔性化生产大大减少操作人员、机床数目，提高机床利用率，缩短生产周期、降低产品成本、降低库存、减少流动资金、缩短资金流动周期，因此可取得较高的综合经济效益。

三、系统管理技术，制造业综合自动化、过程工业综合自动化、系统技术等综合应用于制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，获得理想技术经济效果

1.并行工程（Concurrent Engineering），简称（CE）是对产品及其设计过程和制造过程进行并行、集成设计的一种系统化工作模式，这种模式使产品开发人员从一开始就考虑到从概念形成到产品报废的全生产周期中的所有因素，包括加工的质量、成本、进度和产品的技术性能及使用性能需求等，减少加工制造中可能出现的问题，加速产品开发过程，缩短开发周期。并行工程的最大特点是利用计算机的仿真技术，用上、下游共同决策方式，在计算机上进行产品整个生命周期各个阶段的设计。

2.虚拟制造（Virtual Manufacturing），简称（VM）利用计算机技术、建模技术、信息处理技术、仿真技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真模拟，以发现设计或制造中出现的问题，在产品实际生产前就改进完成，省略了产品的开发研制阶段，达到降低设计和生产成本，缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。

3.计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing Systen），简称（CIMS）是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础之上，通过计算机网络及数据库，将分散的自动化系统有机的集成起来，完成从原材料采购到产品销售的一系列生产过程的高效益、高柔性的先进制造系统。系统包含技术应用系统：工程设计与制造系统、管理信息系统、制造自动化系统、质量保证系统和支撑系统：数据库系统、通讯网络保障系统。

现阶段我国先进制造技术与先进国家相比还有一定的差距，但随着国家对先进制造技术加大扶持力度，我国制造技术会更加进步。

参考文献

[1]韩秋实.机械制造技术基础[M].机械工业出版社，2006

第2篇

2001年中国成为世贸组织成员，此后大量外商进入国内市场，对我国制造业的冲击也是不言而喻。相对其他产业而言，我国的制造业是发展最快、国际竞争力较强的产业之一。随着市场竞争的日趋激烈化，国内企业相继以生产规模，成本、产品质量和产品快速交付为经营目标，为实现企业的经营目标，企业不得不提升自身的核心竞争力，正因为如此先进制造工艺应运而生。

1.先进制造工艺技术的定义、内涵、发展现状

1.1定义

先进制造工艺技术是机械制造工艺不断变化和发展后形成的工艺技术，包括常规工艺经优化后的工艺，以及不断出现和发展的新型加工方法。

1.2内涵

主要技术体系由先进成型加工、现代表面工程等技术所构成，前者即是在成形学指导下研究与开发产品创造的技术、方法和程序。

1.3先进制造工艺技术发展现状

因为先进制造工艺是在不断变化和发展的传统机械制造工艺基础上逐渐形成的一种制造工艺技术。其发展主要表现在以下几个方面：

（1）制造加工精度不断提高；

（2）切削加工速度迅速提高；

（3）新型材料的应用促使了制造工艺的提升和变革；

（4）零件毛坯成形在向少无余量发展；

（5）优质清洁表面工程技术的形成和发展[3]。

2.先进制造工艺技术应用――压力铸造技术

2.1压铸技术

压力铸造是近代金属加工工艺中，发展较快的一种先进的铸造方法。当液态金属或半固体金属液在高速高压作用下射入模具型腔内，通过模具保压、冷却结晶直至凝固，从而形成半成品或成品。它具有生产效率高、经济性优良、产品尺寸精度高和互换性好等特点。在现代制造业得到广泛应用和迅速的发展，压铸件已成为许多产品的重要组成部分。随着国民经济水平的提升，汽车、摩托车、手机通信、家用电器和五金等行业的进入飞速发展期，压铸件的功能和应用领域不断扩大，压铸技术也在不断发展，压铸合金品质不断提高。

2.2压铸件的结构工艺性

（1）消除内侧凹，保证医铸件从压型中顺利取出。

（2）可铸出细小的螺纹、孔、齿和文字等，但有一定的限制。

（3）压铸件适宜的壁厚为：锌合金为1～4mm，铝合金为1.5～5mm，铜合金为2～5mm。

（4）对于复杂而无法取芯的铸件或局部有特殊性能（如耐磨、导电、导磁和绝缘等）要求的铸件，可采用嵌铸法，把镶嵌件先放在压型内，然后和压铸件铸合在一起[2]。

2.3压力铸造技术的特点

在压力铸造中，金属液在高压力下填充型腔，并在更高的压力下结晶凝固，常见的压力为15―50MPa。金属液以高速充填型腔，通常在O.5～7米/秒，部分还可以超过8米/秒，充型时问仅为O.01～O.20 s。正是由于这种特殊充型方式及凝固方式，导致压力铸造具有自身独特的特点。

（1）高压和高速充型：可以得到薄壁、形状复杂但轮廓清晰的铸件。如铝合金压铸件的最小壁厚可为0.5『ⅢD，最小铸出孔直径为0.7『ⅢD。铸件的壁厚通常在1～6 m之间，小铸件可以做得更薄，而大铸件的壁可以更厚。

（2）铸件精度高、尺寸稳定、加工余量少、表面光洁。加工余量一般在0.2～0.5 IIIII，表面粗糙度在R。3.2 uⅢ以下。一般只要对零件进行少量加工便可进行装配，有的零件甚至无须机械加工就能直接装配使用。

（3）铸件组织致密、具有较好的力学性能。由于铸件在压力作用下凝固，所获得的晶粒细小，所以铸件组织十分致密，强度较高。由于激冷造成铸件表面硬化，形成约0.3～O.5 IIIn的硬化层，铸件表现出良好的耐磨性。

（4）生产效率高。压力铸造的生产周期短，一次操作的循环时间约5 s～3 min，可实现半自动化及自动化生产，压力铸造是所有铸造方法中生产效率最高的。

（5）压力铸造采用镶铸法可以省去装配工序并简化制造工艺。镶铸的材料一般为钢、铸铁、铜、绝缘材料等，镶铸体的形状有圆形管状、薄片等。利用镶铸法可制作出有特殊要求的铸件[1]。 2.4压力铸造的应用 压力铸造应用广泛，可用于生产锌合金、铝合金、镁合金和铜合金等铸件。

应用压铸件最多的是汽车制造业，其次为仪表和电子仪器工业。此外，在农业机械、国防工业、计算机、医疗器械等制造业中，压铸件也用得较多。

2.5我国压铸技术展望

（1）新型压射控制系统研发；如压铸机的实时控制系统，采用伺服阀与PLC相结合控制。保证压射过程的稳定性和再现性

（2）发展新的压铸工艺：消除铸件气孔，如真空压铸

（3）开发新的压铸合金材料：如金属基复合材料，镁合金，高铝锌基合金。

（4）开发ChD/C～/CAM系统

3.先进制造工艺技术发展趋势

（1）品质优良、生产高效、低能耗，操作灵捷、环境洁净是机械制造业永恒的追求目标，也是先进制造工艺技术的发展目标。

（2）先进精密超精密加工技术、特种加工技术、超高速切削及超高速磨削技术、微型机械加工技术、新一代制造装备技术及虚拟制造技术等。

（3）精密铸造、精确塑性成形总体上向“净成形”目标迈进。

（4）激光表面合金化和熔覆工艺日趋成熟。

（5）快速原型制造技术更加精密化。

（6）计算机模拟仿真、并行工程及虚拟制造技术为成形制造注入新的活力。

4.结束语

先进制造工艺技术是先进制造技术的核心和基础，任何高级的自动控制系统都无法取代先进制造工艺技术的作用。可以说，制造工艺技术水平的高低在很大程度上决定了制造业的技术水平。制造企业只有跟上发展先进制造工艺技术的世界潮流，将其放在优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

5.参考文献

[1]赵浩峰.现代压力铸造技术l M1.北京：中国标准出版社，2002.

[2]赖华清.压铸工艺及模具l M1.北京：机械工业出版社，2004.

[3]李长河.先进制造工艺技术l M1.科学出版社有限责任公司，2011.

第3篇

关键词：CAE；集成化；发展

中图分类号：TP3文献标识码：A

文章编号：1009-0118（2012）04-0210-02

计算机辅助工程（CAE)软件是迅速发展中的计算力学、计算数学、相关的工程科学、工程管理学与现代计算机科学和技术相结合，而形成的一种综合性、知识密集型信息产品。CAE与CAD/CAM／CAPP／PDM/ERP软件一起，已经成为企业家和工程师们实现工程/产品创新的得力助手和有效工具。同时，也已成为专家、教授进行研究重要手段。

一、CAE的发展

CAE的理论基础起源于20世纪40年代，1943年数学家首先涉及有限元分析领域，但由于手工计算的限制，直到1960年以后，随着电子计算机的广泛应用和发展，有限元技术依靠数值计算方法，才迅速发展起来。

随着计算机的迅猛发展，70年代到80年代初，国外的CAE技术得以蓬勃发展。有限元分析技术在结构分析和场分析领域获得了很大的成功，出现了许多著名的分析软件如Nastran，I-DEAS等，此时的CAE主要在航空、航天、军事等几个领域中被使用。上世纪90年代是CAE技术的成熟壮大时期。大量的CAE软件的涌现，使CAE技术几乎遍及所有的制造业，CAE已经成为支持工程行业和制造企业信息化的重要技术。

CAE在提高工程/产品的设计质量，降低研究开发成本，缩短开发周期方面发挥了重要作用，成为实现工程/产品创新的支撑技术。主要体现在：

（一）CAE功能不断扩充，实现多结构耦合析，实现多物理场耦合分析，多尺度耦合分析，以及结构、构件及其材料的一体化设计计算与模拟仿真。

（二）基于Internet/Intranet的CAD（计算机辅助设计）／CAE（计算机辅助工程）／CAM（计算机辅助制造）/CAPP（计算机辅助工艺设计）／PDM（产品数据管理）/ERP（企业资源计划）的集成化、网络化、智能化。

所谓CAD/CAM集成是指在CAD、CAE、CAPP、CAM各模块之间有关信息的自动传递和转换。集成化的CAD／CAM系统借助于公共的工程数据库、网络通信技术、以及标准格式的中性文件接口，把分散于机型各异的计算机中的CAD／CAM模块高效地集成起来，实现软、硬件资源共享，保证系统内信息的流动畅通无阻。

二、CAE应用中存在的问题

目前，在CAE应用中存在以下亟待解决的问题：

（一）标准化

俗话说，国有国法，行有行规。在这个工业时代，标准化就是工业生产的行规。而随着CAE技术在我国各行各业普及和应用的发展，确保CAE技术应用的标准化和规范化，便成为了迫在眉睫的事情。目前CAE的管理存在着以下几个不足，其主要表现在：

1、软件方面近年来，CAE软件开发成为商家的一块新蛋糕，市场上CAE软件各式各样，其性能的优劣却是参差不齐。多数企业在应用CAE技术方面面对林林总总的软件无从选择，急需规范CAE软件上市的准入门槛。

2、缺乏对CAE技术人才的培训和从业资格的认证。各行各业都有自己的资格认证考试，以此来规范和引导从业人员掌握相关技术及规范知识。建筑行业有建造师、监理工程师，学校有教师资格证，打官司要有律师，可是像CAE这样跨行业的新型学科却没有相关的规定，企业只能是跟着感觉走。

3、缺乏对不同行业CAE技术正确合理应用的技术指导。总之，随着CAE技术的普及与发展，制定CAE行业标准也迫在眉睫。不可否认，由于CAE技术应用的多样化与复杂化，要制定适用于所有行业的CAE技术应用标准规范是有一定难度的，甚至是不可能的。但是，如果分散开来，依据不同的行业特点，制定具体行业的CAE标准规范，如重机制造行业、汽车行业、建筑行业等等，这样操作起来应该比较容易，也会比较有针对性。

（二）与CAD协同，消除数据交换障碍

长久以来CAD软件、CAE软件都是单兵作战，数据交换障碍很难得到消除。我们希望能在一个统一的环境下直接读入各种CAD软件的零件模型，并在这一环境下实现任意模型装配和CAE分析，整合相同或不同CAD软件模型数据就能得到CAE分析用的CAD模型库，这些模型库中保留了CAD中的设计参数，并通过连接技术实现与CAD软件之间的共享，其优点是任何CAD和CAE人员对设计的改变都能立即反映到对方软件环境中，从而实现设计-仿真的同步协调。只有真正消除了数据间的交换障碍，才能真正发挥出CAE软件的强大功能。

（三）网络化

计算机支持的协同工作的出现，为异地协同设计提供了环境支持，传统的CAD/CAE/CAM技术也在向网络化方向发展。随着产品设计的复杂化及互联网通信技术的日趋成熟，传统的顺序设计方式显然已经过时，很难适应市场快速产品更新的竞争需求，企业各部门之间交互合作及数据共享，构建企业内部甚至企业之间的数字化设计交互虚拟平台已不再只是概念化的问题，如何高效实现数据的同步及信息交互对提高产品的设计质量，缩短设计周期具有重要的现实意义。

（四）开放性

众所周知，由于CAD技术和CAE技术的并行发展，使得在传统意义上的CAD技术并不能实现和CAE技术的无缝对接。同时，根据虚拟仿真的对象、计算方法、物理场、应用行业等不同维度，CAE技术可以细分出很多单元技术。许多单元技术应用于特定行业、特定问题的CAE产品，各个领域的虚拟仿真结果得出了局部的性能仿真和改进建议，但是，单元的CAE产品无法实现产品整体性能提升，只能解决局部优化问题，无法解决全局优化问题。这就需要新开发的CAE软件必须具有开放性，要为其他软件提供开放的平台。

（五）数据和系统兼容性

对产品进行虚拟仿真涉及到十分复杂的流程，而应用单元的CAE产品，需要手工管理仿真流程，导致虚拟仿真的效率不高。同时，数据的接收和系统的兼容成为了CAE技术发展的一个瓶颈。如何实现虚拟仿真流程的自动化，创建完整的仿真流程模板，并且能够根据各个学科仿真的需求动态调整网格模型，提供统一的接口，这对于提升CAE技术的使用效率和质量非常关键。

（六）良好的数据管理机制

在这个信息大爆炸的年代，如何在海量的信息中找到自己有用的信息成为一个难题。同样，在CAE虚拟仿真的过程中，生成了大量的、不同类型的仿真文档和数据。例如：同样的产品模型，应用同样的CAE软件，但不同的分析工程师，由于知识和经验的差异，给出不同的参数，就会产生不同的数据，从而分析出来的结果差异会很大。因此，如何有效管理仿真文档，如何建立分析文档与产品模型的对应关系，如何建立虚拟仿真规范和知识库，实现对虚拟仿真知识的捕捉和重用，是CAE技术深化应用必须解决的问题。

三、现代集成制造系统

现代集成制造系统（CIMS）的内涵是借助计算机，把企业中与制造有关的各种技术系统地集成起来，进而提高企业适应市场竞争的能力。这个概念强调了两个方面：

（一）企业的各个生产环节是不可分割的，需要统一安排组织

（二）产品制造过程实质上是信息采集、传递、加工处理的过程

CIMS是一种先进的制造思想，但是由于当时技术水平的限制，直到80年代初，这个思想才被制造领域重视并采用。近十余年来，在市场竞争的激励与相关技术进步的推动下，CIMS在实践中被不断充实、完善与发展。从这个概念出发，经历了信息集成、过程集成和企业集成的研究和实践，我们提出了现代集成制造系统(ContemporaryIntegratedManufacturingSystem，CIMS)的概念。四、我国的CIMS计划

（一）信息集成

在企业内部实现信息正确、高速的共享和交换，是改善企业技术和管理水平必须首先解决的问题。信息集成对于提高企业的市场竞争力是有效的，但是直到现在实施信息集成的手段还比较落后。这使得企业CIMS应用工程开发周期长，质量不易得到保证。所以，信息集成在今后仍然是企业信息化的主要内容，也是实施诸如并行工程技术的基础。在我国以信息集成为主要内容的CIMS应用工程，将仍是今后大多数企业信息化过程中必然要经历的。

（二）过程集成

传统串行作业的设计、开发过程，往往会造成产品开发过程中出现反复，使产品开发周期长、成本增加。如果把产品设计中的各个串行过程尽可能多地转变为并行工程，在设计时考虑到下面工序中的可制造性、可装配性，则可以减少反复，缩短开发时间。并行工程便是基于这一思想的一种先进制造模式。

（三）企业集成

第4篇

【关键词】先进制造技术；新兴交叉学科；智能化；绿色制造

1.引言

制造技术是使原材料成为产品的一系列技术的总称。自人类社会进入工业社会以来，制造业一直是国民经济的支柱产业，制造技术水平的高低已成为衡量一个国家经济实力和科技发展水平的重要标志之一。进入20世纪80年代以来，随着计算机、信息技术的迅速发展，产品更新速度明显加快，世界范围的竞争日趋白热化，传统制造技术越来越不适应经济的发展。工业发达国家普遍认为：在未来的竞争中，谁掌握了先进制造技术谁就掌握了市场。在一定程度上讲，先进制造技术已成为一个国家命运的主宰。

2.先进制造技术的产生

先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology，简称为AMT）是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。

1993年，美国政府批准了由联邦科学、工程与技术协调委员会（FCCSET）主持实施的先进制造技术计划（Advanced Manufacturing Technology-AMT）计划。先进制造技术计划（Advanced Manufacturing Technology-AMT）是美国根据本国制造业面临的挑战和机遇，为增强制造业的竞争力和促进国家经济增长，首先提出了先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology）的概念。此后，欧洲各国、日本以及亚洲新兴工业化国家如韩国等也相继作出响应。

3.先进制造技术的特点

先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于，传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺，先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，因而可以将其综合应用于制造的全过程。并且传统制造技术的学科、专业单一独立，相互间的界限分明。先进制造技术由于专业和学科间的不断渗透、交又、融合，界线逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化、已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新兴交叉学科。

先进制造技术是面向全球的。随着世界自由贸易体制的进一步完善，以及全球交通运输体系和通信网络的建立，制造业将形成全球化与一体化的格局，新的先进制造技术也必将是全球化的模式。目前每一国家都处于全球化市场中。一个国家的先进制造技术是支持该国制造业在全球范围市场的竞争力。因此，先进制造技术的主体应具有世界水平。但是，每个国家的国情也将影响到从现有的制造技术水平向先进制造技术的过渡战略和措施。中国正在以前所未有的速度进入全球化的国际市场，开发和应用适合国情的先进制造技术势在必行。

4.先进制造技术的主体技术群和支撑技术群

先进制造技术的主体技术群主要包括有关产品设计技术和工艺技术两大技术群。面向制造的设计技术群系指用于生产准备的工具群和技术群。设计技术对新产品开发生产费用、产品质量以及新产品上市时间都有很大影响。产品和制造工艺的设计可以采用一系列工具，例如计算机辅助设计以及工艺过程建模和仿真等，生产设施、装备和工具，甚至整个制造企业都可以采用先进技术更有效地进行设计。近几年发展起来的产品和工艺的并行设计具有双重目的，一是缩短新产品上市的周期，二是可以将生产过程中产生的废物减少到最低程度，使最终产品成为可回收、可再利用的，因此对实现面向保护环境的制造而言是必不可少的。制造工艺技术群是指用于物质产品生产的过程及设备。例如，模塑成形、铸造、冲压、磨削等。随着高新技术的不断渗入，传统的制造工艺和装备正在产生质的变化。制造工艺技术群是有关加工和装配的技术，也是制造技术或称生产技术的传统领域。

支撑技术群是指支持设计和制造工艺两方面取得进步的基础性的核心技术。基本的生产过程需要一系列的支撑技术，诸如：测试和检验、物料搬运、生产计划的控制以及包装等。它们也是用于保证和改善主体技术的协调运行所需的技术，是工具、手段和系统集成的基础技术。

5.先进制造技术的发展趋势

先进制造技术的发展逐步智能化、信息化。基于CAD/CAM技术的CMS是制造业自动化的一个重要方向。CMS通过CAX系统和PDM系统，进行产品的数字化设计、仿真，并结合数字化制造设备，进行自动加工。智能制造技术（MT）是将人工智能融入制造过程的各个环节，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在外界干扰或内部激励下能自动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。信息化是当今社会发展的趋势，信息技术正在以人们想象不到的速度向前发展。信息技术也正在向制造技术注入和融合，促进着制造技术和各种先进生产模式的发展，如C IM S、并行工程、精益生产、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造等，无不以信息技术的发展为支撑。

可持续发展的绿色制造正在逐步引起人们的重视。科技的发展创造了历史的奇迹，但人们也认识到自然界的资源是有限的，环境和生态正遭受巨大的破坏，绿色制造与可持续发展已成为人们最为关注的课题之一。绿色制造是通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最人限度地减少制造对环境的负而影响，同时使原材料和能源的利用效率达到最高。对十日前世界资源紧张，环境恶化的现状以及人类的持续发展的要求来讲，绿色制造是必然的趋势。

加工制造技术向着超精密、超高速的方向发展超精密加工技术。目前加工精度达到0.025μm，表而粗糙度达0.0045μm，已进入纳米级加工时代。超精切削厚度由目前的红外波段向可见光波段甚至更短波段靠近。超精加工机床向多功能模块化方向发展，超精加工材料由金属扩大到非金属。

超高速切削。目前铝合金超高速切削速度已超过27m/s，铸铁25m/s，超耐热镍合金为5m/s，超高速切削的发展已转移到一些难加工材料的切削加工。

生物制造系统正在逐步形成。日本三重大学和冈山大学率先开展了生物技术应用于工程材料加工的研究，并初步证实了微生物加工金属材料的可行性。我国于1982年将生物技术列为重点技术之一。生物学和制造学这两个原来人们觉得毫不相干的学科，今天正在相互渗透、交叉，正在形成一个新的学科——生物制造系统。

6.我国先进制造技术的发展现状

从“六五”开始我国就启动了制造技术主要是机械制造技术的国家部委与地方级重点攻关研究开发，由于体制所限，这方面的规划、研究开发主要是按行业分块进行的。企业开发先进制造技术的能力薄弱，人力与资金投人都不足。1995年4月在北京召开了先进制造技术发展战略研讨会，从战略高度探讨了我国发展先进制造技术的路线和方法。同一时期，国家二期863规划也开始规划下世纪初先进制造技术的发展。

十几年来通过技术引进和人才培养等各方面的努力，我国不少企业已掌握了一批相对先进的制造技术，但是和发达国家还是有很大差距。我国当务之急首先是要改善实施先进制造技术的基础条件，包括扩大数控机床、加工中心的应用，建立完善的国产数控系统产业群，扩大市场占有率。再就是大力发展和推广国产CAD/CAM计算机辅助设计与制造系统，在各大高校开设相关专业，加大人才培养力度。相信我国的先进制造技术在不久的将来会翻开崭新的一页。

7.结束语

知识就是财富，人类当前社会正在由工业经济时代步入知识经济时代。高科技的发展促使制造业发生了革命性的变化。先进制造技术就是在这个时代背景下应运而生，它是一个不断发展、不断更新的技术体系，使人类的生产生活发生了巨大改变。总之，21世纪的机械制造业是信息化、智能化、网络化、不断创新的绿色制造业，是人类智慧的结晶。

参考文献

[1]师汉民，易传云.人间巧艺夺天工——当代先进制造技术[M].华中理工大学出版社，2000.

[2]盛晓敏，邓朝晖.先进制造技术[M].机械工业出版社，2000.

[3]张立鼎等.先进电子制造技术[M].国防工业出版社，2000.

[4]梁福军，石治平.21世纪的制造技术[M].机械工程学报，2002.

[5]国家自然科学基金委员会.先进制造技术基础优先领域战略研究报告[M].科学出版社，1996.

第5篇

关键词：先进的制造技术；现状；发展的趋势

制造业是我国国民经济和综合国力的重要组成部分，其生产总值一般占我国国内生产总值的20%～54%。大多数专家认为，世界上各国经济的竞争力，主要是靠制造技术的竞争，竞争能力最终体现在国家生产的产品的国际市场占有率上。

随着世界经济、技术的高速迅猛发展以及客户需求和市场竞争环境的不断变化。这种竞争日趋激烈的现状，导致各国政府都非常重视制造技术的研究与发展。中国这样一个制造大国更需要注意制造技术的发展。

1先进制造技术及其特点

先进制造技术是制造业不断汲取机械、电子、信息（计算机与电子通信、人工智能等）、新能源及系统管理等方面的研究成果，将其综合应用于产品设计制造、檢测、管理、组装、销售、服务等全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁的生产，提高对日益变化的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。综合体现了现代科学技术和新能源产业创新的成果，充分利用了信息技术，促使制造技术提高到了新的高度。先进制造技术是发展我国国民经济的重要技术之一，对我国的制造业发展有着不可估量的作用。先进制造技术更是重视制造过程组成和管理的合理化革新，它是硬件、软件、脑件（人）与组织的系统集成。

2我国先进制造技术的现状

随着社会的不断发展，人类对产成品的要求也发生了很大变化，要求产品品种多样、更新快捷、质量稳定、使用方便、价格合理、外形美观、自动化程度高、售后服务好、能满足人类越来越高的经济、技术要求，就需要采用先进的机械制造技术。我国经过30年改革开放完成经济快速增长，取得了令世界瞩目的傲人成绩，综合国力和经济总量位列世界前茅。1980年以来，我国制造航业取得了阶段性的发展。

随着我国经济技术的高速发展以及需方市场环境的日益变化，这种竞争发展的日益激烈，所以近年来我国非常重视先进制造技术的研究与科研开发。制造业是我国国民经济的支柱产业，先进生产所产生的过敏生产总值占我国国民生产总值（GDP）的40%左右。尤其是中国近几年来各地房地产业的新兴崛起，带动了中国机械工业集团有限公司、天津百利等一批重工业机械企业的快速发展，而这些龙头企业的快速发展又带动了先进制造技术的稳步发展，然而虽然我国在先进制造技术方面取得了骄人的成绩，但与发达国家相比，仍然存在不小的整体上的差距。

其中差异主要体现在以下5个方面：

（1）管理制度方面。发达国家广泛采用新型管理方式，高度重视管理体制的更新、生产产品的模式不断更新发展，推出了精细化生产、TPM改善提案，Q-COST以及6sigma等新的管理理念。而我国制造业只有少数大中型企业采用了计算机以及管理系统的辅助管理，而多数小型、微型企业仍处于传统管理模式。

（2）制造工艺方面。发达国家比较广泛的采用国际先进的管理技术，以少人化、高薪化、自动化为生产管理理念以及多元加工技术等先进加工方法。我国在此方面的研究以及利用率普遍低于世界平均水平，尚在开发之中。

（3）设计方面。发达国家不断更新大数据库，采用最新的设计方法，广泛采用计算机辅助流程，大型企业无图纸化生产流程已经日趋完善。而目前我国的现状是上大中型企业可以基本实现无纸化办公，但是生产流程，各种程序文件，还是没有全部信息化。

（4）自动化技术方面。发达国家普遍采用先进数控机床、高度集成的流水线作业，全部实现无纸化产线，而我国制造行业的现状，在此方面并没有太大的提升，纸质化办公情况严重，无管理化情况严重。

（5）产品结构方面。中国制造造业的快速发展，主要是依靠引进技术先进国家的核心技术，缺少自身的核心创新，加之中国劳动力资源丰富，粗放型生产方式聚集，导致中国制造业的研发水平较世界先进水平明显滞后。虽然中国制造业的产量已位居世界前列，但是主要为劳动密集型产品，具有自主知识产权的产品比较少。例如，挖掘机生产的核心技术，计算机产业的CPU集成发展等等。

另外，我国在先进制造技术方面存在着基础薄弱、创新能力差、产品的研发与实际生产过程脱节等问题。许多关键领域技术，如航空航天、炼油、炼钢等方面的自主创新虽有了一定成绩，但与世界领先水平相比仍有较大差距。计算机核心技术、科学医疗设备主要还是依赖进口。长期以来，产品品种单调，品牌单一，竞争力水平薄弱，特别是客户需求与企业自身技术创新上的突出矛盾。

3先进制造技术的发展趋势

先进制造技术是当今国际间科技竞争的重中之重，随着社会科技的不断发展，需方市场的多元化变革，人们对产品质量的要求也日趋多元化，市场竞争日益激烈，企业要在激烈的市场竞争中求得生存发展，就必须采用先进的制造技术。进入21世纪，随着中国加入WTO，与世界的关系越来越紧密，先进的制造技术必然会向着全球化、集成化、系统化、网络化、自动化、绿色化、智能化、精密化、快速化的趋势不断发展。

（1）全球化。首先，由于国际和国内市场上的激烈竞争，不少暂时还在国内市场上占有一定份额的企业，不得不想方设法扩展新的市场；其次，计算机网络通讯技术的迅猛发展，推动企业向着既要竞争又要合作的方向发展，这种发展又进一步激化了国际市场的竞争环境。这两个原因相互作用，已成为全球化制造业的发展动力，全球化制造的首要技术基础是网络，网络通讯技术也使制造的全球化得以全方位的实现。

（2）网络化。计算机网络通讯技术的快速发展和不断普及，给企业的生产环境和经营活动带来了不小的变革。从产品设计、物料选择、到零件制造、市场开拓、产品销售都可以在网络上进行。此外，计算机网络通讯技术的高速发展，加速了各企业技术信息交流、也加强了产品开发的合作和经营理念的学习，也在不断推动企业向既竞争又合作的方向快步发展。

（3）虚拟化。在制造过程中的虚拟技术是指面向各种产品生产过程的模拟实验和检验。检验产成品的可加工性、加工工艺方法和工艺流程的合理性，以优化制造产品的制造工艺、保证制造产品的质量、调整生产周期和降低生产成本为目标，进行生产过程PDCA循环的建模和仿真。

（4）自动化。自动化是一个动态的概念，目前的研究主要体现在制造系统中的合成技术和系统终端技术、人机一体化的制造领域系统、制造单元技术、制造过程的计划、调度、制造技术和适应现代化生产规模化模式的环境等方面。

（5）绿色化。绿色制（下转第页）（上接第页）造是通过绿色生产流程、绿色过程设计、绿色材料选用、绿色设备使用、绿色工艺流程、绿色包装的使用、绿色理念的贯彻等一系列的过程累加生产出来的绿色产品，产品使用完毕后再通过绿色无公害的处理加以回收利用。采用绿色制造流程能最大限度的减少制造业对环境的不良影响，同时也能使原材料和能源的利用效率大大提高。

（6）精密化。现代化高新技术产品需要高精尖的制造技术，全社会的发展对产品的质量提出了越来越完善的要求。这就决定了发展精密仪器加工、超精密仪器加工技术是制造业未来发展的一个重点。

（7）智能化。智能化制造是综合利用各个相关学科、各种先进的技术和方法，解决和处理制造系统中出现的问题。系统能高度领会设计人员的设计意图，检测常规失误，回答提出的问题，提出改善建议方案。

（8）快速化。快速化是对市场需求的快速有效的响应，对生产的快速重组调整。要求生产规模、模式有高度的可调节性与高度敏捷性。快速化可以强有力地推动制造技术的进步与高速发展，是先进制造技术发展的不竭“动力”。

（9）集成化。现代化制造业的发展方向并不只是计算机技术的高度集成，而是人、机、料的整体集成，包括各种功能的集成、组织的集成、各种信息的集成、制造过程的集成、储备知识的集成和企业间合作的集成。

4結束语

第6篇

关键词：机械制造；先进技术；发展现状；发展趋势

机械制造技术是机械工程发展的核心内容。我国是机械制造大国，但是从国际水平来看，我国成为制造强国还有很长的距离。要想成为制造强国，就需要采取先进的技术，提高机械制造技术的水平。从当前的发展现状来看，我国机械设计非常好，但是无法保证机械的制造质量，导致设计与制造不能同步进行，因此，这就需要国家采取各种手段来培养机械制造技术人才，使他们了解相关专业的知识与技术能力，将先进的、自动化技术应用在其中，从而提高机械制造技术水平，促进社会的健康发展。

一、先进的机械制造技术特点

1. 机械制造技术够先进

21世纪是先进机械制造技术高速发展的最佳阶段，先进的机械制造技术是建立在传统的制造技术而发展起来的，一方面沿用了传统制造技术中的基本要求，另一方面也引进并吸取了国外的成功经验，并将其引入到机械产生制造的整个过程当中。也就是说，先进的机械制造技术是与当前社会的先进技术相互融合的一个产物，是现代化社会中的新的领域，制造技术水平有明显的提高。

2. 机械制造技术涉及范围广

先进的机械制造技术所涉及到的范围非常广，不仅体现在机械本身，还涵盖了市场调查、产品开发与利用、机械加工、维修等各个方面，而且在实际工作中，工作人员需要将其有机的结合，从而形成一个整体。在应用先进的机械制造技术的过程中，工作人员必须要了解机械工作的效果，以此来提高企业在市场竞争中的实力与综合效益，最终促进国家经济的健康发展。

3. 机械制造过程具有系统化特点

在机械制造行业当中，先进的机械制造技术要求将计算机技术、自动化技术等各种现代化先进技术应用在其中，并将其贯穿于整个机械制造的全过程中。不仅沿袭了传统的制造技术，还吸取了现代化高新技术，使机械制造技术成为一项系统的、涵盖多方面的工程。

4. 机械生产技术是面向全球竞争的一门技术

自我国加入世界贸易组织之后，全球经济一体化的步伐越来越快，西方发达国家凭借先进的科学技术、经济水平在国际市场中占有竞争优势。如今国际市场竞争日益激烈，先进的机械制造技术也有了飞跃的发展，在激烈的市场中占有主导地位，所以，国家的机械制造技术水平决定了国家的发展水平，只有不断提高制造技术水平，才能够使国家在国际市场中提高其竞争实力。

5. 先进的机械制造技术统一市场竞争三要求

在上个世纪70年代之前，产品的制造技术相对比较简单，如果在市场中出现了某一项新产品，那么各大工业都纷纷着力生产相同功能的产品，所以说当时的工业要想取得市场竞争实力，就需要不断提高其生产率。自20世纪80世纪以来，机械制造业要想在市场中获取竞争优势，提高竞争实力，就需要制造业将市场竞争的三要素进行统一，即时间、成本以及质量进行统一。

二、先进机械制造技术的发展现状

随着社会的发展，我国制造业也开始将先进的技术引入进来，并得到了非常显著的发展。但是从国际上看，我国制造业的发展仍然处于落后阶段，还存在着非常大的距离，其主要体现在以下几个方面：1）技术管理方面。在全球化步伐不断加快的今天，国外工业发达国家在制造业当中采用了先进的计算机技术进行管理，并对其管理体制等各个方面加以重视，从而提出了更多先进的管理理念；而在我国，只有少部分的企业采用了计算机管理对局部进行管理，而很多工业企业仍然采用经验管理的方式进行管理。2）设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则，采用新的设计方法，广泛采用计算机辅助设计技术（CAD/CAM），大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。3）制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高，尚在开发、掌握之中。4）自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS），实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。

三、我国先进机械制造技术的发展趋势

（1）全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈，例如在机械制造业中，国内外已有不少企业，甚至是知名度很高的企业，在这种无情的竞争中纷纷落败，有的倒闭，有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业，不得不扩展新的市场；另一方面，网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展，这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。

（2）网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及，给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外，网络通讯技术的快速发展，加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习，推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。

（3）虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真，通过仿真软件来模拟真实系统，以保证产品设计和产品工艺的合理性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。

（4）自动化。自动化是一个动态概念，目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。

四、结语

制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之，在我国研究和发展先进制造技术势在必行。

参考文献

[1] 马晓春.我国现代机械制造技术的发展趋势[J].森林工程，2002（3）

第7篇

关键词：制造技术；自动化；提高

中图分类号：TD406 文献标识码：A

1 先进制造技术的特点

1.1 是新世纪的技术

机械制造是蒸汽时代就已经开始，到了21世纪，它已经成为了任何一个国家发展的必要条件。先进制造技术是在制造技术基础上的发展和升华，在这之后既保留了传统制造技术的精华，又吸收利用了这种高科技，将这两方面的优势杂糅在一起，形成了更加先进的技术，快速的参与到了各项产品生产及其他环节，大大提高了产品在生产、销售、售后等方面的效率。先进制造技术具有极其明确的范畴，是21世纪最需要、最渴求的技术。

1.2 是面向工业应用的技术

先进制造技术涉及的范围不仅仅局限于生产过程，它还包含了产品的设计和研发、施工工艺的设计、产品在生产、加工制造、售后维护维修等。它主要是应对于一些具有寿命周期的产品。先进制造技术的使用，其直接的就会体现在生产效率的提高和产品质量的提高。应用先进制造技术对于我国的国家经济发展有着明显的实际效果，它不仅仅提高了企业的综合实力，还促进了我国综合国力的增长。

1.3 是驾驭生产过程的系统工程

目前的先进制造技术主要应用了以下的先进技术：计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务。先进制造技术是在吸收各种高新科技的基础上不断发展的，它是与时俱进的技术，驾驭了生产过程的物质流、能量流和信息流，是一个先进系统工程。

1.4 是面向全球竞争的技术

“地球村”概念的出现，使得全世界的经济有了多重的一体化，全球化市场的发展，以前相对封闭的经济活动变得多种多样，不再局限于一域的经济市场，使得各个国家在争夺市场方面有着空前的激烈性，发达国家不断向外输出资本和工厂，世界市场呈现出寸土必争的盛况，而先进制造技术的产生正是顺应这一时代的需求而产生。国家自身先进制造技术的水平，在一定程度上表现出了该国在国际市场竞争中的地位。

1.5 是市场竞争三要素的统一

在以前产品制造技术不发的时期，往往一种热销产品的上市，都会引来很多相似产品的出现，而这时的竞争主要指向生产率的提高上。而在先进制造技术出现后，制造业不仅仅是简单的生产过程，这之中的竞争已经从提高生产率水平转化到产品生产的成本、质量和时间上。先进制造技术正是利用这三方面的合理统一，从而达到了提高市场竞争力的目的。

2 先进机械制造技术的发展现状

改革开放30年已经过去，在这30年里，我国已经成为了世界上最大的制造业国家，中国制造在各个我家都拥有相当大的份额。这一成果是我国的先进制造技术不断发展的结果。我国制造业的发展可以用腾飞来形容，可是与发达国家相比，差距已然是巨大的。

2.1 管理方面。发达国家的制造业普遍采用了办公自动化管理，计算机的应用早已应用到了管理体制和生产过程的各个环节。而准时生产（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生产（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技术应用，又在思想形态上占据了先进性。而我国计算机辅助管理也仅仅应用到少数企业的个别部分，大多数的企业仍然是采用的经验管理模式。

2.2 设计方面。在工业发达的国家，制造业的设计数据和工作准则都在不断的更新中，在很多大型企业中都已经使用了无图纸设计和生产模式，而在我国普遍的CAD/CAM技术利用率较低。

2.3 制造工艺方面。制造工艺需要有高精的制造工艺，发达国家在这方面都已经采取了高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。这些技术在我国的使用率很低，还有一些技术是在开发中，还没有及时掌握，因此，我国的制造工艺和发达工业国家还有很大的差距。

3 我国先进机械制造技术的发展趋势

3.1 全球化。第一，是国内的制造业已经受到了国际制造业的猛烈冲击，他们不仅仅是争夺国际市场，还进一步的进驻国内市场，这对我国的制造业是一个严峻的挑战。这一现实情况逼迫的我国制造业要适应生存法则--优胜劣汰。国内的很多中小企业都在这一场没有硝烟的战争中纷纷落败，也有一些优秀的企业在这之中凸显出来。第二，今网络通讯技术已经深入到了企业的各个方面，这一技术给企业带来了合作的同时，又进一步计划了国际市场的竞争。这两个因素已经大力的带动了制造业的全球化。

3.2 网络化。这个社会的网络化已经深入到了人们的日常生活，迅速的网络化水平，给企业带来的是更加活性化的发展。企业的产品设计、生产资料、市场拓展和产品销售都可以跨区域和跨国界的进行。而网络通讯技术的发展，使得企业间的信息交流、技术交流更加的便利，这不仅仅方面的企业的进一步发展，又为企业的发展提供了发展的推动作用。

3.3 虚拟化。虚拟技术是指模拟生产过程和生产产品的技术，这可以检验生产过程的合理性和制造过程的效率。虚拟化主要都是运用计算机的仿真软件来模拟现实的生产，用这一技术可以在进行产品生产之前来检验产品的质量，保证产品制造的准确性，及时避免不必要的错误。

3.4 自动化。自动化的发展是顺应时代的必然，制造业自动化发展的未来趋势是在制造业环节中高度智能化、自动化、网络化、虚拟化、绿色化。

3.5 绿色化。绿色化是针对近年来兴起的可持续发展观衍生的发展趋势，对生产模式进行总结，就是在设计、生产、材料、工艺、包装以及管理等各个环节都实现绿色工艺，在循环环节也能够积极回收再次使用。绿色制造是工业生产对环境伤害最小的生产模式，也使资源的有效利用率臻至最大。

结语

先进制造技术在一个国家的发展过程中占据这非常重要的位置，是衡量一个国家现代化的重要标志，也是在国际竞争中能否占据有利位置的重要因素。我国在走过30多年的改革开放后，我们的制造业已经到了一个需要质变的阶段，先进制造技术的运用已经成为了我国制造业的软肋，只有紧跟国际先进制造技术，努力学习，积极的应用到实处，才能引起制造业的质变，才能缩短和发达国家的差距，才能在时下激烈的市场竞争中占据一席之地，才能使我国的现代化更上一层楼。综上所述，发展先进制造技术刻不容缓，需要我们必须有紧迫意识，加快发展先进制造技术的脚步。

参考文献

第8篇

【关键词】模具 先进制造技术 发展 应用

改革开放以来，我国的计算机信息技术、自动化技术取得了前所未有的发展，传统制造技术再次成为人们关注的一大焦点。当前我国的先进制造技术已经逐步向系统化、集成化发展，为现代先进制造技术的发展提供了必要的技术支持，对模具先进制造技术的发展和应用研究有着重要的实践意义与应用价值。

1.模具CAD/CAE/CAM技术概述

在数字化技术以及三维造型技术的支持下，CAD/CAE/CAM一体化技术在我国各大行业中得到了广泛地推广。目前CAD/CAM技术已经普遍应用于汽车大型覆盖件模具，不仅能够进行模具设计、制造与冲压，而且在数控编程技术的支持下能够实现DNC。CAD/CAE/CAM技术在塑料模具方面也得到了进一步的应用，我国自主研发的软件如北航华正CAXA软件已经得以广泛地推广。新时期，我国的CAD/CAE/CAM技术得到了进一步发展。模具CAD不仅仅是对传统设计与计算方法的单一模仿，而且采用先进的设计理论，根据以往的实践经验与专业的知识理论进行设计，结果更加合理、科学。其次在模具结构设计过程中采用了立体思维以及三维参数化特征，信息流组织以及管理、共享等技术贯穿了模具设计、装配与检测等的全过程。另外还能够对模具的可制造性进行科学评价，其中主要涉及到模具制造与费用的大致估算、模具实用性的评估以及零件制作工艺的评估等。

2.模具先进制造技术的发展

2.1高速铣削技术

作为型腔模具加工的重要组成部分，铣削加工技术以其加工平稳、加工质量优良以及加工效率高等特点在模具加工中得到了广泛地应用。首先该技术具有高效性，一般情况下，高速铣削的主轴转速保持在15000～40000转/min，其最高能够达到100000转，在进行钢切削时，速度可以达到400m/min，其与传统的铣削加工相比高出10倍左右，在加工效率方面也显示出极大的优越性。以插座外壳压铸模加工为例，传统的铣削、电火花成型加工所需的时间为60h左右，而采用先进的高速铣削加工14h便能够完成。高速铣削技术精度较高，一般能够10um，其工件温升小，表面不会出现变质会微裂纹，质量较高，研究显示其表面粗糙度Ra不高于1um。另外高速铣削技术能够对高硬材料进行加工，最高硬度可达到60HRC，成为当前模具制造技术的重要发展方向。

2.2电火花加工技术与绿色产品技术

所谓电火花加工主要指的是在液体介质中，采用脉冲放电原理对导电材料出现的电蚀现象进行清除，进而使零件的尺寸、形状等达到相应的技术要求。国外的电加工机床技术发展较快，其性能、工艺指标与自动化程度均处于领先水平。近年来，随着电火花加工技术的不断发展，人们对加工中的安全与防护技术给予了高度重视。当前电火花加工机床过程中的问题主要集中在辐射骚扰方面，其不仅会引发一系列安全事故的发生，而且对环境具有一定的破坏作用，因此，国际市场开始致力于对绿色产品的研究。以日本某公司为例，该公司采用直线电机伺服实施驱动，不仅反应速度快，而且具有较高的定位精度，且不容易变形，体现了鲜明的优越性。除此之外部分EDM采用混粉加工工艺、微精加工脉冲电源等技术，提升了工作效率。

2.3RPM下的快速经济制模技术

快速原型制造技术最早起源于20世纪中后期的美国，是对制造领域的一次新的创新与突破，该技术将CAD技术、数控技术以及机械工程技术等融为一体，实现了由零件设计发展成为三维实体原型设计，是一项系统性的先进制造技术。截至目前，RPM技术已经实现了向快速模具技术的转移，成为国内外RPM领域研究的一个热点话题。

3.模具先进制造技术的应用

新时期，我国的科学技术水平得到了极大的提升，模具先进制造技术的应用范围越来越广，不仅有效改变了传统加工难以实施的状况，而且在航空航天、机床、汽车以及电器等领域的模具制造中得到了广泛地应用。除此之外，其在电化学、超声波以及激光等新能源中的应用不仅提升了能量的多元化、综合化，而且扩大了传统加工领域的范围，提高了模具制造的质量。目前超声波的加工精度能够达到0.01～0.02mm之间，粗糙程度与传统的模具制造技术相比明显降低，仅为0.54um，对于充模、拉丝模以及抛光模等工艺中体现了较好的应用效果。再如激光加工，其不仅能够对表面进行一系列的处理，而且能够实施打孔、雕刻以及微细加工等工艺，其在聚晶金刚石拉丝模胚料中的加工直径不足0.04mm，数十秒便能够完成。当前我国的车辆与电机等产品呈现出轻量化的发展趋势，这在一定程度上增加压铸模的比例，与此同时对压铸寿命与质量也提出了更高的要求。另外随着现代成型工艺的进一步发展，气辅模具的应用更加广泛，其以优良的刚性与耐高压特性在精密模具型腔应淬火中得到了广泛地应用。除此之外在热流道技术的支持下，制件的质量以及生产效率能够得到极大的提升，降低对原材料的依赖性，节省了大量的生产成本，目前，热流道模具在我国企业中的使用率已经达到了85%以上。

结束语：模具先进制造技术类型复杂多样，且拥有良好的发展前景。新时期必须充分利用现代信息技术、管理技术以及自动化技术等，加强先进制造技术系统中人力、技术与组织构成的集成，不断探索新的模具制造模式，提升先进制造技术在模具制造中的应用效果。

参考文献：

[1]陈亘宇.快速成型技术及其在模具制造领域的应用[J].

科技视界， 2015， 34（23）：101-102.

[2]袁南征， 卢远富， 张开熙，等.高速、高效加工技术在汽车

模具中的应用[J].科学时代，2014，22（13）：253-254.

[3]杨翊.面向先进制造技术的注塑模具设计与制造新理念分

析[J].华东科技：学术版，2015，14（2）：245-245.

第9篇

1.先进制造技术上的一些特点

1.1.先进制造技术是各国际企业在二十一世纪重点发展的技术。先进制造技术是现阶段最新的制造技术,它是由传统的制造技术发展过程中演变而来的,既保持了传统制造技术中的主要制造标准,又不断的通过结合各种高新技术成果完善制造标准,并逐步发展渗透到产品生产的各个领域当中。先进制造技术与现代高新科技相结合从而产生了一个面向二十一世界的具有明确范畴的完整的新技术领域。

1.2.先进制造技术是面向工业领域的实用技术。先进制造技术并不仅仅应用在制造过程本身,它还涉及到从产品的研发到销售的所有内容,它将整个过程结合成一个有机的整体,其核心目标就是为了提高企业的竞争力和增强国家的综合实力。

1.3.先进制造技术是一个涵盖整个生产过程的系统工程。先进制造技术需要一些高新技术的支撑,如微电脑技术,信息系统技术,传感应用技术,制造自动化技术,新型材料学和现代管理技术等等。

1.4.先进制造技术是国际间各企业重点发展的科技技术。二十世纪八十年代以来,经济的全球化有了飞速发展,发达国家通过经济等手段争夺全球市场,倾销自己产品。随着全球商业利益集团的形成,使得全球经济竞争变得愈发激烈,先进制造技术正是为了适应这种李烈全球竞争而出现的科技技术。因此,一个国家的先进制造技术应具有世界先进水平,以此来适应全球市场的激烈竞争。

2.先进制造技术的发展现状

2.1.工业技术发达的国家在先进制造技术设计方面不断的进行技术升级和研发大量专利技术,进而大量采用新的设计理念和方法,并使用计算机辅助设计技术、虚拟设计和仿真技术,这些技术都大大地提高了所设计产品的紧密度和其设计工作的效率,我国的相关企业在设计研发方面还跟国外技术发达企业存在着很大差距。

2.2.在制造工艺技术方面工业技术发达的国家早已开始大量采用高精密机械加工技术,纳米加工技术,激光焊接加工技术,3D打印加工技术,电磁加工技术,一体成形加工技术,复合材料加工技术等尖端加工技术和加工方法,新型复合材料、新合金加工刀具也大量被研制出来,而我国的大部分制造加工企业就目前来看加工制造工艺还跟工业技术发达的企业存在着差距,高新加工工艺应用程度不高。

2.3.在机械自动化技术方面工业发达国家已经普遍使用数控自动化机床,其生产加工中心、自动制造单元,自动制造系统等都已形成高度自动化。数字化的机械制造加工设备在一定程度上可以实现柔性自动化技术、智能控制和网络控制制造技术。而我国的制造企业目前对于现代自动设备的应用比例不高,自动化制造水平还比很低。

2.4.先进制造集成化是以计算机技术为基础,综合运用现代化加工技术,电子信息技术,自动化制造技术,信息系统工程技术等,将企业内部生产活动中的信息与产品库存等信息集成,使之实现信息共享最优化,通过网络把信息数据库和企业的所有生产活动紧密的联系在一起,充分的发挥科技制造技术,现代管理和人才的作用,让企业全面提高管理水平,使企业的产品质量最优化,利润最大化。

2.5.制造业智能化是今后先进制造技术的发展趋势,它将计算机技术和人工智能融入到产品的生产过程当中的每个环节中,通过模拟人工智能所设定的参数活动,来取代传统生产系统中一部分人力劳动。在企业产品生产过程中,人工智能系统能根据产品在生产过程中实际情况进行推理,并且做出在生产过程合理判断,使生产活动优化到最佳状态,制造智能化是生产制造自动化的高级阶段,是制造集成化的延伸和发展。

2.6.制造标准化的应用随着现代制造技术的不断发展显得越来越重要。制造标准化不但促进了生产企业之间的专利交流和技术合作,还促进制造产品设备之间的相互配套和兼容,更重要的是企业间制定一些制造标准确定了全球制造技术今后的发展趋势。

2.7.工业发达国家的制造企业在组织生产管理方面采用先进计算机软件进行管理,非常重视组织和科学的管理体制及生产模式研究创新的发展,生产标准如:准时生产,快速制造、精确生产等一些科学先进的管理经验和管理技术。我国的大多数企业的计算机管理软件还不先进,管理人员的管理水平还跟国外大企业存在一些差距。

3.先进制造技术今后的发展趋势

3.1.精密化。现代高新技术产品对加工制造精度提出了越来越高的要求,据有关资料统计,目前世界上的超精密加工精度已经达到0.01微米,表面粗糙RA值达到0.06微米,可以予计在不远的将来,加工精度达到0.01微米,即纳米加工精度水平。

3.2.高速化。随新旧新型刀具材料的不断问世和轴承,,电子驱动等科学技术的快速进步,切削速度和主轴转速得到了极大的提高。

3.3.柔性化。市场竞争的结果,必将是对产品的要求越来越多样化和个性化,生产企业的生产模式也必然是小批量多品种,这就要求加工制造技术必须具有高度的柔性,这样才能不断适应市场对产品的多样化要求。

3.4.网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。市场开发,产品设计,物料选择,零件加工,产品销售等生产活动都可以异地和跨国界进行。这就极大地加快了技术停息的交流。加强了企业之间产品开发的生产合作,促进了企业之间的优化和重组,大大缩短了产品的生产周期,提高了产品的市场竞争力。 3.5.虚拟化。是指设计过程中的拟实技术和制造过程中的虚拟技术,它可以大大加快产品的开发速度和减少开发的风险,产品设计中的拟实技术是面向产品的结构和性能,以优化产品性能和降低成本为目标,包括产品的动力学分析,运动仿真,造型设计,强度和刚度的有限元计算等街。

3.6.绿色化。随着人类社会的进步和发展,可持续发展和

环境保护问题越来越引起人们的高度重视,绿色制造是通过绿色生产过程生产出绿色产品,产品使用完以后再经过绿色处理后加以回收利用,绿色制造是人类社会可持续发展战略在现代制造业上的充分体现,它必将成为现代制造技术中不可缺少的组成部分。 3.7.全球化。一方面同际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争中纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并,不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场,另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间的市场的竞争。

第10篇

关键词：问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。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。

一、当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：

（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。

（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-RealSpace)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间(配置空间ConfigurationSpace)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(ScrewSpace)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

（3）在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。

（4）各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。

这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。

二、现代机械工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域，国内外已经做了大量的研究工作，但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究，但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此，与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2．1制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质，另一方面对制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息，这一领域有如下主要研究方向和内容：

(1)制造信息的获取、处理、存储、传递和应用，大量制造信息向知识和决策转化。

(2)非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物，构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2．2微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化，成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度，大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞；制造出3mm大小能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，具有许多传统传感器无法比拟的优点，因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想，1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样，在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来，微机械的发展令人瞩目。其特点如下：相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功，体现了其现实的和潜在的应用价值；多种微型制造技术的发展，特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术；微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。

目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

2．3材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2．4机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交"，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面：

2．4．1面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型，例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等；

2．4．2面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如：基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略；研究仿生制造的概念体系及其基础，例如：仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作，具有鲜明的基础研究的特点，如果抓住机遇研究下去，将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学，以及与生物工程相关的关键技术基础等。

三、现代制造技术的发展趋势

20世纪90年代以来，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面：

(1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式会获得不断发展。

(2)设计技术与手段更现代化。

(3)成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。

(4)新型特种加工方法的形成。

(5)开发新一代超精密、超高速制造装备。

(6)加工工艺由技艺发展为工程科学。

(7)实施无污染绿色制造。

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[关键词]3D打印，航空航天，生物医药，建筑

中图分类号：F204 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0271-01

0引言

3D打印技术又称增材制造技术（Additive Manufacturing，AM），是指依据计算机三维模型数据，采用与减式制造技术相反的逐层叠加方式，利用金属、塑料或其它材料逐层打印来制作物体的过程，也被称作叠加成型技术或快速原型技术。3D打印技术自1984年问世以来便广受关注，经过30多年的发展，如今已成为推动世界先进制造业发展的源动力之一，被誉为“第三次工业革命”的核心技术。掌握和应用最新最前沿的科学技术，推动生产力的发展，将是未来国家间竞争的重要体现和地位分水岭。目前，发达国家正在飞速发展3D打印技术，美国、日本和德国占据了3D打印市场的主导，尤其是美国占据了全球近40%的比重。我国的3D打印技术起步较晚，然而，近年来其在国内的应用市场日趋升温，据前瞻产业研究院统计，2012年中国3D打印市场规模约为10亿元人民币，到2013年达到了20亿，预计到2016年将达到100亿，从而超越美国成为全球最大的3D打印市场。

3D打印技术引发了制造业新一轮的技术变革，已在航空航天、医疗、建筑等等多个领域取得了迅猛的发展，为尖端技术研究提供了关键的技术支撑。

1 航空航天领域

航空航天尖端领域是3D打印技术的重要应用领域之一。美国麻省理工Technology Review中指出，高性能金属材料3D打印技术的突破是3D打印领域的重要里程碑，它将成为航空结构轻量化、高效低成本化的革命性途径。美国增材制造路线图将航空航天列为推动3D打印发展的第一工业目标行业，美国国家增材制造创新联盟2014年资助的15个项目中60%与航空航天直接相关；欧盟Horizon 2020 计划给增材制造带来发展新机遇；英国政府2014年资助考文垂大学6000万英镑，建设开发航空部件的国家增材制造中心；德国建立了直接制造研究中心，主要研究和推动增材制造技术在航空航天领域中结构轻量化方面的应用；法国增材制造协会致力于增材制造技术标准的研究；瑞士的洛桑理工学院以及加拿大国家研究委员会均成立了增材制造研究中心；西班牙也启动了一项发展增材制造的专项，研究内容包括增材制造共性技术、材料、技术交流及商业模式等四方面内容；我国在《国家增材制造发展推进计划》（2015～2016 年）中提出到2016 年在航空航天等直接制造领域达到国际先进水平的发展目标。

在众多研究计划支持下，航空航天用3D打印金属构件取得了重要进展。美国AeroMet公司于2000年9 月完成了激光快速成形钛合金机翼结构件，并于2001年为波音公司制造了次承力钛合金结构件；2013年，美国普惠-洛克达因公司采用SLM技术制造了J-2X火箭发动机的排气孔盖，另外，美国军方已经利用3D 技术成功试制出导弹弹出式点火器模型，并取得良好效果。我国从2000 年开始钛合金等高性能大型关键金属构件激光增材制造技术研究，一直受到政府主要科技管理部门的高度重视，北京航空航天大学王华明教授团队的研究结果表明，激光打印的钛合金零件的抗疲劳性能比锻件高32%～53%，疲劳裂纹扩展速率降低一个数量级，该团队制造的某战机钛合金主承力构件加强框投影面积达5.02m2，通过了装机评审，使我国成为目前世界上唯一掌握飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家，该成果获得了2012年度“国家技术发明奖一等奖”。

2 生物医学领域

随着生物制造概念的提出和发展，3D打印技术在医学领域的应用也越来越广泛，主要涉及以下五个方面。

第一个应用方面是快速构建医学模型以利于术前模拟，提高手术成功率，美国儿童医院曾利用3D打印技术打印出了患者的心脏模型。

第二个应用方面是利用3D打印的优势来调节材料的密度，通过改变孔隙率和微孔大小，制造适应细胞生长的活性骨骼。Jiankang等人利用3D打印技术，制造出了钛合金半膝关节和多孔生物陶瓷人工骨骼，组装后得到了临床表现良好的复合半膝关节假体；国内的清华大学、西安交大和上海交通大学的研究团队在这方面取得了最具代表性的成果，成果制造出了具有生物活性的人工骨骼。

第三个应用方面是制造生物器官。美国南卡罗来纳医药大学采用3D打印技术成功打印出了三维肾脏血管；Mannoor等人[13]打印出的仿生耳能实现听觉；清华大学成功制造出了具有自然特性和生物活性的组织器官；西安交通大学采用天然基质生物材料成功研发了打印立体肝组织的仿生设计和制造技术。

第四个应用方面是个性化控制细胞分布，精确打印牙齿生物支架。美国Stratasys公司和德国Envisiontec公司的都生产出了专门用于牙科应用的3D 打印机；华中科技大学自主研发、制造出了可摘除的钛合金义齿支架；北京大学口腔医学院成功研制出了人牙髓细胞共混物，并成功进行了打印实验。

第五个方面是3D精准扫描建立3D数据模型实现整形美容。美国康奈尔大学的研究人员利用牛耳细胞在3D打印机中打印出人造耳朵，可以用于先天畸形儿童的器官移植；美国北卡罗来纳州维克森林大学再生医学研究所成功研发出能打印出皮肤的系统，并进行了实验验证；英国口腔外科医生Andrew Dawood利用3D打印技术成功恢复了肿瘤患者的说话和吞咽能力以及面部特征；我国上海大学附属人民医院利用 3DP工艺，打印头颅三维模型及缺损的下颌骨模型，成功为23位患者进行了修复下颌角截骨整形术。

3 建筑领域

3D打印技术在建筑领域的应用目前主要包括两方面：一是在建筑设计阶段制作建筑模型；二是在工程施工阶段利用3D打印技术建造实际建筑结构。

在建筑设计阶段，设计师可以使用3D打印机将计算机中的设计三维模型直接打印为建筑模型，这种方法具有快速、环保、低成本等优点，可以用于制作精美的建筑模型。目前3D SYSTEM公司能以石膏粉为原料打印彩色建筑模型。

在工程施工阶段，3D打印技术用于快速打印建筑结构目前正处于研发阶段，取得了一定的研究成果。当前应用的3D打印技术主要有D型工艺（D-Shape）、轮廓工艺（Contour Crafting）和混凝土打印（Concrete Printing）。D型工艺由意大利发明家恩里克・迪尼发明，通过打印机底部的喷嘴，喷射出镁质黏合物，在黏合物上喷撒砂子可逐渐铸成石质固体，通过一层层黏合物和砂子的结合，最终形成石质建筑物；建造完毕后建筑体的质地类似于大理石，比混凝土的强度更高，并且不需要内置铁管进行加固。“轮廓工艺”是由美国南加州大学工业与系统工程教授比洛克・霍什内维斯提出的，轮廓工艺的材料（混凝土）由喷嘴根据设计图在指定地点中挤出后，由喷嘴两侧的刮刀进行外型修整，凝固后可形成建筑结构外墙。混凝土打印由英国拉夫堡大学建筑工程学院提出，使用喷嘴挤压出混凝土通过层叠法建造构件。

4 结论

许多高尖精技术领域的需求推动了3D打印技术的研发和应用，3D打印技术的进一步发展也促进了这些领域里先进制造业的发展。进一步发展3D打印技术，解决现存的技术难题，实现打印产品规模化生产是3D打印技术推动先进制造技术发展的根本所在。

参考文献

[1] F2792-12a. Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies[S]. ASTM ，

2012.

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关键词： 机械制造 发展现状 特点 发展趋势

机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科，是以提高质量、效益、竞争力为目标，包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展，人们对产品的要求也发生了很大变化，要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好，要满足人们越来越高的要求，就必须采用先进的机械制造技术。

1.先进机械制造技术的发展现状

1.1管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推出了准时生产（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生产（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数小型企业仍处于经验管理阶段。

1.2设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则，采用新的设计方法，广泛采用计算机辅助设计技术（CAD/CAM），大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。

1.3制造工艺方面。工业发达国家较广泛地采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高，尚在开发、掌握之中。

近年来，机械工业企业自主开发创新能力有所增强，1997年科技人员总数达48万人，技术开发经费支出达85亿元，占全行业销售收入的0.62%，有57家大型企业建立了国家级技术中心，有9%的企业建立了专门技术开发机构，行业整体技术水平有了明显进步，主要表现在：为国民经济提供成套技术装备和汽车的能力有较大提高；产品结构正向合理化方向发展。

尽管机械工业的综合技术水平近几年有了大幅度提高，但与工业发达国家相比，仍存在着阶段性的差距。主要问题在于：

1.3.1科技进步对机械工业增长的贡献率目前仅为34%，先进国家高达70%以上。

1.3.2产品设计技术、制造工艺及装备、制造过程自动化技术、管理技术落后，是制约机械产品水平的主要因素。

1.3.3机械产品技术水平不高，达到80年代末、90年代初国际先进水平的仅占18%，达到80年代中期国际水平的占27%，其余产品均在80年代以前的水平线上。

从总体上看，机械工业技术开发能力和技术基础薄弱，发展后劲不足，技术来源主要依靠引进国外技术，对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化吸收仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。

1.3.4自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS），实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。

2.先进制造技术的特点

2.1是面向21世纪的技术

先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了过去制造技术中的有效要素，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群，它是具有明确范畴的新的技术领域，是面向21世纪的技术。

2.2是面向工业应用的技术

先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果，其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长，目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。

2.3是驾驭生产过程的系统工程

先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。

2.4是面向全球竞争的技术

20世纪80年代以来，市场的全球化有了进一步的发展，发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场，倾销产品，输出资本。全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越激烈，先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此，一个国家的先进制造技术，它的主体应该具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。

2.5是市场竞争三要素的统一

在20世纪70年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此，市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后，制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来，使三者达到统一。

3.我国先进机械制造技术的发展趋势

3.1全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈，例如在机械制造业中，国内外已有不少企业，甚至是知名度很高的企业，在这种无情的竞争中纷纷落败，有的倒闭，有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业，不得不扩展新的市场。另一方面，网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展，这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用，已成为全球化制造业发展的动力，全球化制造的第一个技术基础是网络化，网络通讯技术使制造的全球化得以实现。

3.2网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及，给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外，网络通讯技术的快速发展，加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习，推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。

3.3虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真，通过仿真软件来模拟真实系统，以保证产品设计和产品工艺的合理性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。

3.4自动化。自动化是一个动态概念，目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。

3.5绿色化。绿色制造通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响，同时使原材料和能源的利用效率达到最高。

4.结语

制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之，在我国研究和发展先进制造技术势在必行。

参考文献：

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【文献标识码】A

【文章编号】1672—5158（2012）10-0142-01

先进制造技术是为了适应时代要求，提高竞争能力，对制造技术不断优化及推陈出新而形成的。先进制造技术作为一个专有名词提出后，至今没有一明确的、公认的定义。

经过近来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：“先进制造技术是制造业不断吸收信息技术及现代化管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、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”。

1　先进制造技术特点

（1）先进制造技术贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修等全过程，成为“市场一产品设计一制造一市场”的大系统。而传统制造工程一般单指加工过程。

（2）先进制造技术充分应用计算机技术、传感技术、自动化技术、新材料技术、管理技术等的最新成果，各专业、学科间不断交叉、融合，其界限逐渐淡化甚至消失。

（3）先进制造技术是技术、组织与管理的有机集成，特别重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。

（4）先进制造技术并不追求高度自动化或计算机化，而是通过强调以人为中心，实现自主和自律的统一，最大限度地发挥人的积极性、创造性和相互协调性。

（5）先进制造技术是一个高度开放、具有高度自组织能力的系统，通过大力协作，充分、合理地利用全球资源，不断生产出最具竞争力的产品。

2　先进制造技术面临的挑战与发展机遇

21世纪制造业仍将在国民经济的发展中拥有重要的地位与作用，是国民经济的基础。先进制造技术仍是一个国家繁荣昌盛的基础技术之一，是直接创造社会财富的重要手段，是一个国家经济发展的主要技术支撑。

21世纪先进制造技术的发展面临如下挑战与机遇。

2.1　有限的资源与日益增长的环保压力的挑战

地球这个宇宙中的一个村落已日益“变小”，环境污染正威胁着人类的生存，而有限的资源正威胁着人类的持续发展。因而，如何实现可持续发展已是21世纪人类的一个重要课题。先进制造技术的发展必须充分考虑资源紧缺与环保压力。绿色制造是21世纪制造技术的一个重要特征。绿色设计技术、产品的拆卸与回收技术、生态工厂的循环式制造技术将得到迅速的发展。

2.2　消费观念变革及市场剧烈竞争

21世纪消费者的行为更具有选择性，“客户化、小批量、快速交货”的要求不断增加，批量生产的产品逐渐为个性化、多样化的产品所取代，产品的生产与服务的界限越来越模糊，市场的动态多变性以及剧烈的竞争迫使制造业改变策略。

2.3　制造全球化和贸易自由化的挑战

随着世界自由贸易体制的进一步完善及全球交通运输体系和通信网络的建立，国际经济合作与交往日趋紧密，全球产业界进入了结构大调整的重要时期，世界正在形成一个统一的大市场。制造业的全球化与一体化的格局已经初步形成。制造技术的发展必须与此相适应，新的生产模式必将是全球化的生产模式。

2.4　信息技术的发展为先进制造技术的发展提供良好的机遇

21世纪的制造业正在从以机器为特征的传统技术时代向着以信息为特征的系统技术时代迈进。信息技术的发展将大大促进先进制造技术的发展。

3　先进制造技术的发展趋势

随着电子、信息等高新技术的不断发展，随着市场需求个性化与多样化，未来先进制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展。当前先进制造技术的发展趋势大致有以下四个方面。

3.1　信息技术越来越重要

信息化是当今社会发展的趋势，信息技术正在以人们想象不到的速度发展，产品制造过程中的信息投人已成为决定产品成本的主要因素。信息技术也正在向制造技术注入和融合，促进制造技术不断发展。可以说先进制造技术的形成与发展，无不与信息技术的应用与注入有关。信息技术是推动制造技术发展的最关键因素。信息技术促进着设计技术的现代化，加工制造的精密化、快速化，自动化技术的柔性化、智能化以及整个制造过程的网络化、全球化。各种先进生产模式的发展，如CIMS、并行工程、精益生产、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造，也无不以信息技术的发展为支撑。通过信息交换和信息共享，企业生产的柔性和敏捷性大大提高。

3.2　集成程度越来越高

集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成为一个能协调工作的、功能更强的新系统。先进制造技术的集成不是简单的连接，而是经过统一规划设计，分析原技术和单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。先进制造技术的集成促进了制造企业的功能集成。功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术的集成，同时还要强调人的集成。

先进制造技术的集成程度越来越高，使得专业、学科问的界限逐渐淡化、消失。先进制造技术的不断发展，使加工、检测、物流、装配过程以及设计、制造过程等逐步走向一体化，专业车间、专用设备的概念逐渐淡化，不同专业的技术甚至设备集成为先进制造技术逐渐增多。先进制造技术的高度柔性与高度集成，使得系统越来越复杂。由于计算机、知识工程及制造软件系统的使用，一些先进制造技术的智能化越来越高，能够进行分析、判断、推理、构思和决策，可以在没有人为干预的情况下进行制造生产。

3.3　趋向绿色制造

先进制造技术在整个制造过程中，应该大大减少能耗及对环境的负面影响，使得废弃物和有害物质的排放最小，对资源利用效率最高，这就是绿色制造。日趋严格的环境与资源的约束，使绿色制造业显得越来越重要。中国的资源、环境问题尤为突出，制造业不仅要解决生产过程的污染和资源浪费问题，更重要的是要为社会提供在全寿命周期内没有污染、节约资源的产品。因此，绿色制造将成为先进制造技术的重要特征。先进制造技术应该充分体现绿色制造，使产品在生命周期符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求。

3.4　越来越多地使用虚拟技术

从本质上讲，虚拟制造技术是对真实制造过程的动态模拟、仿真，是在计算机上制造数字化产品，经过模拟仿真使产品外形设计、布局设计、加工及装配过程达到优化产品的设计及工艺过程、优化制造环境配置和生产供给计划、优化制造过程并改进制造系统的目的，用来改善各个层次的决策和控制。虚拟制造从根本上改变了设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制出之前，在虚拟制造环境中生成软产品原型（Soft　Prototype）代替传统的硬样品（Hard　Prototype）进行试验，对其性能和可制造性进行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本，提高系统快速响应市场变化的能力。最新的进展是在并行工程环境下，开展虚拟成形制造，使得在产品的设计完成时，成形制造的准备工作也同时完成。

参考文献

第14篇

【关键词】先进制造技术 机械制造业 应用分析

随着现代科技的不断发展和创新，先进制造技术在机械制造业中的应用日渐普及，但是需要注意的时，现代人们对先进制造技术概念还缺少着一个统一的认识，从而也就形成了很多不必要的误区。先进制造技术的应用和发展，会对机械制造业的发展带来很大的促进作用。一方面，先进制造技术的技术理论，在机械制造业中得到具体应用和实现，能够促进机械制造业的快速发展；另一方面，机械制造业因为自身生存雪球，诸多新工艺和新技术的出现也能够让先进制造技术的理论得到丰富和发展，从而促使其应用范围得到进一步扩大，逐渐推广到其他制造领域中。

1 先进制造技术的概念分析

先进制造技术起始于二十世纪八十年代末，其是由美国学者结合当时美国制造业所遭遇的危机和机遇，通过全面、深刻的分析其在制造业中存在的一系列问题，对国民经济中制造业的地位和作用重新得到认识之后所提出的一种全新理念[1]。而随着现代计算机信息技术的快速发展，在很大程度上行促进了制造技术的快速发展，促使现代制造技术得到了进一步创新改革，相对于传统制造技术而言逐渐发生着重大改变，先进制造技术思想也就是在当下的社会局势下逐渐衍生。先进制造技术概念一经提出就获得了诸多国家的普遍认可，如日本、欧洲各国等，并结合此技术将一系列发展技术制定出来，以此来对先进制造技术的发展予以强有力的支持。近几年来，先进制造技术发展和应用的重要性和必要性在我国也逐渐得到了充分认识。

从当下理论界而言，尚海没有出现一个关于先进制造技术的公认的严格定义。而笔者认为先进制造技术属于一种技术群，其是以计算机技术为核心，对信息、草料以及能源和环保等高新技术和现代管理技术进行综合运用，然后将其运用到制造全过程，如产品设计、加工以及生产管理与销售等上的一种制造技术总称。先进制造技术的特点主要可划分为四种：第一，先进制造技术并不是某种具体技术，而是一种技术群，且这种技术群并不是始终一成不变的，而是具有一定的动态化。第二，先进制造技术不是一种只是指制造过程中的一种技术，而是在产品设计、制造、生产管理以及营销的所有制造过程中予以落实贯彻。第三，先进制造技术是一种技术群且具有着一定程度的综合性特征，其融入了诸多专业学科中的先进技术。第四，先进制造技术的核心在于计算机技术，其是以计算机技术为依据的一种先进技术。

2 先进制造技术在机械制造业中的应用

2.1 在产品设计开发过程中的应用

在机械制造过程中现代设计的思想和方法已经在机械产品的设计、开发等过程中得到了广泛应用，诸多现代设计方法和技术，如：绿色设计、计算机辅助设计、虚拟技术、可靠性设计以及并行工程等，促使传统设计思想和方法逐渐开始发展改变。从设计内容的角度上讲，传统机械产品设计的设计过程主要可分成三个层次，及方案、技术以及工艺设计，其设计的内容存在一定的局限性[2]。而现代设计的内容已经延伸到了产品制造的全过程的全面设计，如产品规划、制造、检验、销售以及维护和回收等。而从设计方法的角度上讲，传统设计的主要示结合所积累的经验、单一化的知识以及滞后的生产设计工具来实施，而现代设计则是在计算机辅助技术的基础上，以多种学科及技术手段为核心，让并行化、最优化以及精确化的设计过程得以实现。

2.2 产品制造是所衍生出来了一系列新工艺和新技术

机械制造工艺主要是指将原材料和半成品，加工制造成机械产品的一种方法和流程，在机械制造的整个过程中有着非常重要的作用。在其制造过程中，随着日渐渗透进来的先进制造技术，再加上生产的实际需求，已然衍生出来一系列全新工艺和技术。例如：在毛坯制造上，近几年来涌现出来了诸多高新技术，包括钢液精炼和保护成套技术、高效金属型铸造工艺及设备、新型焊接电源及控制技术以及激光焊接与切割技术等。从机械加工角度上来看，有精密加工、超精密加工技术，难加工材料的切削技术以及复杂型面的数控加工技术等。从热处理上看，有可控气氛热处理、真空热处理、激光表面合金化等先进技术。从自动化生产角度上看，机床数控技术、工业机器人、传感技术以及集成制造技术等已经得到了较为广泛的运用。这些应用技术，不仅能够让机械制造本身的需求得到有效满足，而且也能够对先进制造技术的体系发展和建设带来一定的支持作用。

2.3 先进制造技术让企业组织管理模式得到创新

在大批量生产模式下，企业组织管理模式大都是以功能专业化为主，通过对刚性生产线进行运用，让各个部门都能够严格执行自身的职责。而随着先进制造技术的渗透，促使现在制造业的生产模式正逐渐转变成中小批量生产模式，由此也就促使企业的组织和管理模式不得不进行针对性的创新和改革[3]。首先，使其从传统的顺序工作方式逐渐转变成并行工作方式；其次，从组织形式上功能划分部门的固定形式逐渐转变成小组组织下的动态、自主管理形式；第三，从金字塔式的多层次生产管理结构转变成扁平式网络机构；第四，从质量为主的竞争战略转变成迅速响应市场的竞争战略；最后，从以技术为核心转变成以人为本。

3 结语

综上所述，先进制造技术是制造技术领域中的一种创新和改革，其为制造技术的发展带来了新的机遇和挑战，为传统机械制造业输入了全新的生命力，进一步促进了诸多相关产业的快速、稳定、可持续发展。

参考文献：

[1]李晓明，孙林岩，汪应洛，高杰.先进制造技术（AMT）应用水平与制造业企业市场竞争力关系研究[J].管理工程学报，2013，04：55-59.

第15篇

【关键词】数字化；先进制造；机械；信息化

【Abstract】This paper presents the key feature of advanced manufacturing technology. The relationship of advanced manufacturing technology and digital technology were discussed. The status and development of the digital technology and advanced manufacturing technology were analyzed. Pointing out that digital manufacturing is the core technology of the advanced manufacturing technology. Several key technologies in the digital manufacturing system were specifically discussed.

【Keywords】Digital technology； Advanced Manufactories Technology； Mechanical Manufacture； Informatization

1 先进制造技术的含义

先进制造技术AMT（Advanced Manufactories Technology）是指以提高制造企业综合效益为目的，综合利用信息、能源、环保等高新技术以及现代系统管理技术，对传统制造过程中及产品的整个寿命周期中的使用、维护、回收、利用等有关环节进行研究并发行的所有适用技术的总称[1-2]。

相对传统制造技术，数字化制造技术是一项融合数字化技术和制造技术，且以制造工程科学为理论基础的重大的制造技术革新，是先进制造技术的核心。数字化先进制造是在计算机和网络技术与制造技术的不断融合、发展和广泛应用的基础上诞生的。它是对制造过程进行数字化的描述，将制造信息采用数字化的表征、存储、处理、传递和加工，从而在数字空间中完成产品的制造过程[3-6]。

2 数字化是先进制造技术的基础

2.1 先进制造技术的基本特征

先进制造技术包括以下五个基本特征。

（1）先进性。制造工艺作为先进制造技术的基础，必须是经过优化的先进工艺。先进制造技术的基础必须是优质、高效、低耗、清洁工艺，它从传统制造工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成。

（2）通用性。先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节，它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、销售使用、维修服务，甚至回收整个过程。

（3）系统性。随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术的驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。

（4）集成性。先进制造技术由于专业、学科间的不断渗透、交叉、融合，界限逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化，已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新兴交叉学科。

（5）技术与管理的更紧密结合。对市场变化做出更敏捷的反应及对最佳技术经济效益的追求，使先进制造技术十分重视生产过程组织管理体制的合理化和最佳化。

2.2 基于数字化的先进制造技术

数字化制造技术符合先进制造技术的上述五个基本特征。先进制造技术时代是数字化信息的时代，数字化技术是数字的生产、采集、存贮、变换、传递、处理及广泛利用的新兴科技领域。制造业从50年代数控机床的发明，标志着机械制造业向着数字化走出了第一步，随后制造信息化沿着三个方面推进，一是现场生产方面，如：NC/CNC/DNC/PLC/FMS/AC等；二是产品和工艺设计方面，如APT/CAD/CAM/CAE等；三是生产管理和集成方面，如MRP/PDM/ERP/CIMS等。可以说信息技术改变了当代制造业的面貌。

3 数字化是先进制造技术发展的核心

3.1 数字化先进制造的核心技术

数字化是先进制造技术的核心，它是在计算机和网络技术与制造技术的不断融合、发展和广泛应用的基础上诞生的。数字化先进制造主要包括以下几个核心技术[4，6]：

（1）制造过程的建模与仿真。制造过程的建模与仿真是在一台计算机上用解析或数值的方法表达或建模制造过程，建模通常基于制造工艺本身的物理和化学知识，并为实验所验证。

（2）网络化敏捷设计与制造。利用快速发展的网络技术，改善企业对市场的响应性。我国企业向国际接轨就必须在此领域开展研究，尽快掌握并赶上国外先进水平。

（3）虚拟产品开发。虚拟产品开发有四个核心要素：数字化产品和过程模型、产品信息管理、高性能计算与通讯和组织、管理的改变。

3.2 数字化对先进制造技术的实现

（1）数字制造的全球实现―网络制造。随着数字化技术、计算机网络技术及交通运输事业的迅速发展，这些企业可利用协同工作技术，在一定的时间、一定的空间内，利用计算机网络，小组成员共享通过数字网络在企业内部传递的知识与信息。

（2）数字制造的动态联盟―敏捷制造。为实现高增值、高产品质量及优质服务，只有借助于高性能计算机和高速网络，在数字化环境中，充分利用其他企业制造过程的信息流和数据库等有用的数字化资源，才能对变化市场做出快速的响应。对于某些产品一个企业不可能快速、经济地独立开发和制造其全部，必须根据任务，由一个公司的某些部门或不同公司按资源、技术和人员的最优配置。于是，一种以数字制造为平台的先进制造技术即数字制造的动态联盟―敏捷制造崭露头角。

（3）数字制造的计算机实现―虚拟制造。数字化表征与传递、建模与仿真是数字制造的核心科学问题。这种能实现制造形状与过程的数字化表征、非符号化制造知识的表征、制造信息的可靠获取及其传递的、由整个制造信息形成的数字空间，为计算机和计算机网络的应用提供了用武之地。

（4）数字制造的快速实现―快速原型制造。制造业面临两个重要的挑战：一是要大大减少开发时间，二是产品的个性化。虽然计算机辅助设计和制造（CAD和CAM）已在很大程度上改善了传统的产品设计和制造方法，但在计算机辅助设计和计算机辅助制造集成实践过程中仍有许多障碍。

虚拟制造技术在计算机上实现了产品实际的制造过程，对缩短产品开发的周期、减少开发费用、提高市场竞争能力做出了重大贡献。通过长期的探索与实践，催生了制造技术上的又一次新的变革―快速成型制造技术。

（5）数字制造的环保化实现―绿色设计与制造。制造业为人类的繁荣昌盛做出了巨大贡献的同时，每年产生了近55亿吨的无害废品和7亿吨的有害废品。因此，为了有效地保护环境，一定要在制造的各个阶段进行污染控制。有必要使用能在各个阶段评估环境被影响的后果的工具和方法学来支持设计和制造，一种具有意识的先进制造技术―绿色设计与制造ECD&M （EnvironmentallyConscious Design and Manufacturing ）。

4 数字化是先进制造技术发展的未来

目前，计算机和网络已成为制造业企业的基础环境和重要手段，目前世界500强企业无一例外地建立了内部网。制造业在知识经济到来时呈现明显的信息化趋势，可以说信息技术在促进当代制造业发展过程中的作用是第一位的，信息技术将在更深层次上渗透和改造传统制造业。

当前，数字化制造正在深入发展，其主要趋势呈以下四点：

（1）由二维向三维的转变―形成以MBD/MBI（Model Based Definition，MBD 基于模型的定义/Model-BasedInstructions，MBI基于模型的作业指导书）为核心的设计与制造。MBD是用集成的三维实体模型来完整的表达产品生命周期各阶段的产品定义技术标准，为设计人员服务，解决的是要制造什么的问题；MBI是以三维模型表达的车间工作规范和方法，为加工、装配、检测人员服务，解决的是怎么制造的问题。MBD/MBI技术将使工程技术人员从繁琐的二维图纸和表格文化中解放出来，可将更多精力转移到需求分析和产品创新研发上。

（2）真正并行和协同的实现-数字化制造中的直观可视化工作环境以及建模和仿真技术，为并行和协同工作提供了友好的协同工作环境及有效的实验验证手段和评估优化工具。数字化制造是制造业信息化发展的新阶段，也是目前制造业的重要发展方向，如精密化、智能化、网络化、极端化等，无一不与数字化制造技术的发展密切相关。

（3）数字化装配与维修的应用―装配是产品生命周期中的重要环节。虚拟现实技术（VR， Virtual Reality）的发展为解决装配序列规划和装配性能仿真提供新的思路和方法，虚拟装配技术可在无物理样机的情况下对产品可装配性、可拆卸性、可维修性和装配过程中的装配精度、装配性能等进行分析、预测和验证，并支持面向生产现场的装配工艺过程的动态仿真、规划与优化。目前虚拟装配技术已从简单的几何装配正朝着考虑精度、物性、过程、环境等多方面因素的装配技术方向发展，这是推进虚拟装配技术实用化发展的重要一步。

（4）数字化车间与数字化工厂―数字化工厂是数字化制造技术在车间和和工厂集成应用和高效运营的全新生产模式。它在三维工艺过程、工艺装备、生产线布局和生产管理综合优化和集成的基础上，实现产品在工厂、车间和生产线上由设计到制造的数字化执行、管理和控制问题，是实现企业挖潜和增效的最有效形式。目前，生产线建模仿真技术和车间布局规划已日益受到重视，它为高效物流实施以及精益生产、可重构制造、单元化制造等先进制造模式提供科学分析工具，尤其对多品种、变批量和混线生产等复杂生产模式具有重要指导意义。

5 结束语

先进制造技术是改造传统制造业的有效手段，为了有效地在我国利用先进制造技术改造传统制造业，需要明确研究、开发和应用先进制造技术的重点。综观以上先进制造技术的现状和发展，可以看出数字制造实为先进制造技术的核心技术，是实施其他先进制造技术的平台。

数字化先进制造技术是席卷全球的数字化浪潮中的重要一环，其本质是支持数字化或信息化制造业的技术。充分运用当代数字化技术，大力发展数字化先进制造技术符合本世纪制造业的发展趋势。

【参考文献】

[1]杨叔子，吴波，李斌. 再论先进制造技术及其发展趋势[J].机械工程学报，2006，42（1）：5-8.

[2]江征风，吴华春.以数字制造为基础的先进制造技术[J].组合机床与自动化加工技术，2005，6：5-7.

[3]张训杰，童伟国，陈林静，胡金泽.先进制造技术与数字化制造[J].装备制造技术，2007，11：106-107.

[4]张伯鹏.数字化制造是先进制造技术的核心技术[J].制造业自动化，2000，22（2）：1-9.