[推荐]先进制造技术及其发展趋势

乏味

    一般认为，人类文明有三大物质支柱：材料、能源和信息。这三大支柱都离不开人类的制造活动。没有“制造”，就没有人类。恩格斯在《自然辩证法》中讲道：“直立和劳动创造了人类，而劳动是从制造工具开始的。”可以形象地讲，人的历程是从制造第一把石刀开始的。制造业是“永远不落的太阳”，是现代文明的支柱之一。它是工业的主体，是提供生产工具、生活资料、科技手段、国防装备等的手段以及它们进步的依托，是现代化的动力源之一。

    制造业决不是“夕阳产业”，但制造技术中确有“夕阳技术”，这些技术同信息化大潮格格不入，同高科技发展不相适应，缺乏市场竞争力，甚至还可能危害生态环境。而与制造技术中的“夕阳技术”相对应的“先进制造技术”，则是“制造技术”同“信息技术”、“管理科学”等有关科学技术交融而形成的新型技术，可以说，它是高技术的载体，无一工业发达国家不予高度关注。它有如下八个方面的发展趋势和特色：

    １．“数”是发展的核心

    “数”是指制造领域的数字化。它包括以设计为中心的数字制造、以控制为中心的数字制造和以管理为中心的数字制造。对数字化制造设备而言，其控制参数均为数字化信号；对数字化制造企业而言，各种信息（如图形、数据、知识、技能等等）均以数字形式通过网络在企业内传递，在多种数字化技术的支持下，企业对产品信息、工艺信息与资源信息进行分析、规划与重组，实现对产品设计和产品功能的仿真，对加工过程与生产组织过程的仿真或完成原型制造，从而实现生产过程的快速重组和对市场的快速反应。对全球制造业而言，在数字制造环境下，用户借助网络发布信息，各类企业通过网络应用电子商务，实现优势互补，形成动态联盟，迅速协同设计并制造出相应的产品。

    ２．“精”是发展的关键

    “精”是指加工精度及其发展。２０世纪初，超精密加工的误差是１０微米，７０―８０年代为０．０１微米，现在仅为０．００１微米，即１纳米。从海湾战争、科索沃战争，到阿富汗战争、伊拉克战争，武器的命中率越来越高，其实质就是武器越来越“精”，也可以说，关键就是打“精度”战。在现代超精密机械中，对精度要求极高，如人造卫星的仪表轴承，其圆度、圆柱度、表面粗糙度等均达到纳米级；基因操作机械其移动距离为纳米级，移动精度为０．１纳米；细微加工、纳米加工技术可达纳米以下的要求，如果借助于扫描隧道显微镜与原子力显微镜的加工，则可达０．１纳米。至于微电子芯片的制造，有所谓的“三超”：①超净，加工车间尘埃颗粒直径小于１微米，颗粒数少于每立方英尺０．１个；②超纯，芯片材料有害杂质，其含量要小于十亿分之一；③超精，加工精度达纳米级。显然，没有先进制造技术，就没有先进电子技术装备；当然，没有先进电子技术与信息技术，也就没有先进制造装备。先进制造技术与先进信息技术是相互渗透、相互支持、紧密结合的。

    ３．“极”是发展的焦点

    “极”就是极端条件，是指生产特需产品的制造技术，必须达到“极”的要求。例如，能在高温、高压、高湿、强冲击、强磁场、强腐蚀等条件下工作，或有高硬度、大弹性等特点，或极大、极小、极厚、极薄、奇形怪状的产品等，都属于特需产品。“微机电系统”就是其中之一。这是工业发达国家高度关注的一项前沿科技，亦即所谓微系统微制造。“微机电系统”用途十分广泛。在信息领域中，用于分子存储器、原子存储器、芯片加工设备；生命领域中，用于克隆技术、基因操作系统、蛋白质追踪系统、小生理器官处理技术、分子组件装配技术；军事武器中，用于精确制导技术、精确打击技术、微型惯性平台、微光学设备；航空航天领域中，用于微型飞机、微型卫星、“纳米”卫星（０．１公斤以内）；微型机器人领域中，用于各种医疗手术、管道内操作、窃听与收集情报；此外，还用于微型测试仪器，微传感器、微显微镜、微温度计、微仪器等等。“微机电系统”可以完成特种动作与实现特种功能，乃至可以沟通微观世界与宏观世界，其深远意义难以估量。

    ４．“自”是发展的条件

    “自”就是自动化。它是减轻、强化、延伸、取代人的有关劳动的技术或手段。自动化总是伴随有关机械或工具来实现的。可以说，机械是一切技术的载体，也是自动化技术的载体。第一次工业革命，以机械化这种形式的自动化来减轻、延伸或取代人的有关体力劳动，第二次工业革命即电气化进一步促进了自动化的发展。据统计，从１８７０―１９８０年，加工过程的效率提高为２０倍，即体力劳动得到了有效的解放，但管理效率只提高１．８至２．２倍，设计效率只提高１．２倍，这表明脑力劳动远没有得到有效的解放。信息化、计算机化与网络化，不但可以极大地解放人的身体，而且可以有效提高人的脑力劳动水平。今天的自动化的内涵与水平已远非昔比，从控制理论、控制技术，到控制系统、控制元件等等，都有着极大的发展。自动化已成为先进制造技术发展的前提条件。

    ５．“集”是发展的方法



       “集”就是集成化。目前，“集”主要指：①现代技术的集成。机电一体化是个典型，它是高技术装备的基础。②加工技术的集成。特种加工技术及其装备是个典型，如激光加工、高能束加工、电加工等等。③企业的集成，即管理的集成，包括生产信息、功能、过程的集成，也包括企业内部的集成和企业外部的集成。从长远看，还有一点很值得注意，即由生物技术与制造技术集结而成的“微制造的生物方法”，或所谓的“生物制造”。它的依据是，生物是由内部生长而成“器件”，而非同一般制造技术那样由外加作用以增减材料而成“器件”。这是一个崭新的充满活力的领域，作用难以估量。

    ６．“网”是发展的道路

    “网”就是网络化。制造技术的网络化是先进制造技术发展的必由之路。制造业在市场竞争中，面临多方的压力：采购成本不断提高，产品更新速度加快，市场需求不断变化，全球化所带来的冲击日益加强等等。企业要避免这一系列问题，就必须在生产组织上实行某种深刻的变革，抛弃传统的“小而全”与“大而全”的“夕阳技术”，把力量集中在自己最有竞争力的核心业务上。科学技术特别是计算机技术、网络技术的发展，使这种变革的需要成为可能。制造技术的网络化会导致一种新的制造模式，即虚拟制造组织，这是由地理上异地分布的、组织上平等独立的多个企业，在谈判协商的基础上，建立密切合作关系，形成动态的“虚拟企业”或动态的“企业联盟”。此时，各企业致力于自己的核心业务，实现优势互补，实现资源优化动态组合与共享。

    ７．“智”是发展的前景

    “智”就是智能化。制造技术的智能化是制造技术发展的前景。近２０年来，制造系统正在由原先的能量驱动型转变为信息驱动型，这就要求制造系统不但要具备柔性，而且还要表现出某种智能，以便应对大量复杂信息的处理、瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境，因此智能制造越来越受到重视。与传统的制造相比，智能制造系统具有以下特点：①人机一体化；②自律能力强；③自组织与超柔性；④学习能力与自我维护能力；⑤在未来，具有更高级的类人思维的能力。可以说智能制造作为一种模式，是集自动化、集成化和智能化于一身，并具有不断向纵深发展的高技术含量和高技术水平的先进制造系统，也是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统。它的突出之处，是在制造诸环节中，以一种高度柔性与集成的方式，借助计算机模拟的人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，同时收集、存储、处理、完善、共享、继承和发展人类专家的制造智能。尽管智能化制造道路还很漫长，但是必将成为未来制造业的主要生产模式之一，潜力极大，前景广阔。

    ８．“绿”是发展的必然

    “绿”就是“绿色”制造。人类必须从各方面促使自身的发展与自然界和谐一致，制造技术也不例外。制造业的产品从构思开始，到设计、制造、销售、使用与维修，直到回收、再制造等各阶段，都必须充分顾及环境保护与改善。不仅要保护与改善自然环境，还要保护与改善社会环境、生产环境以及生产者的身心健康。其实，保护与改善环境，也是保护与发展生产力。在此前提下，制造出价廉、物美、供货期短、售后服务好的产品。作为“绿色”制造，产品必须力求同用户的工作、生活环境相适应，给人以高尚的精神享受，体现物质文明与精神文明的高度交融。因此，发展与采用一项新技术时，必须树立科学的发展观，使制造业不断迈向“绿色”制造。

    上面所讲的数、精、极、自、集、网、智、绿这八个方面，彼此渗透，相互依赖，相互促进，形成一个整体。同时，八个方面一定要扎根在“机械”和“制造”这个基础上，也就是说，要研究与发展“机械”本身与“制造”本身的理论与机理。八个方面的技术要以此理论与机理为基础来研究、开发、发展，要与此基础相辅相成，最终服务于制造业的发展。

    值得注意的是，在科学技术高度发达与高速发展的今天，“先进制造技术”如同一切先进技术一样，是不可能不“以人为本”的，不能见“物”不见“人”，见“技术”不见“文化”、不见“精神”。离开人，离开人的精神，先进技术就失去了“灵魂”，甚至造祸于民。进一步而言，要“以人为本”，就必须“教育先导”，就必须通过各种形式的教育，培养出合乎时代潮流与我国国情的制造业的科技人才与管理人才。科技是关键，人才是根本，教育是基础。要从根本、从长远、从全面着想，不断推动我国先进制造技术的发展。

jackonlee

好文章。

谢谢!

wsxnd

总结得很精辟啊！

youfishno

高瞻远瞩:推动我国先进制造技术

sunnybright

好文章啊

heizi

对，好文章。

国家的基础是机械，而机械的基础是制备业。

我国的基础机器一般都是从国外进口，而迫于市场的压力，没有足够的时间和精力去

消化它们，造成了机械的表象热，而实际上还是别人的廉价劳动力

但是，我们的政府看到了这一点，所以让我们期待中国的机械更上一层楼吧。

zwslc

机械制造业，是国家的生存之本。让我们热爱她，并为之努力吧，明天会更好！

darkfairy

可是机械制造没钱途啊!

55.偶学的就是机械制造

我狂郁闷!!

OLYMPIBO

长春光机所有个叫张学军的搞这方面挺牛的！

hncscp306

这篇文章感觉比较熟悉啊，似乎在哪里见过。不过里面说的确实是大实话啊，一个国家的发展怎么能够离开制造工业啊。当时上大学的时候被调剂到了机械制造专业，心里还真有点不情愿，不过毕业的时候就感觉到幸运了。大凡稍微上规模的招聘会，机械专业的需求肯定占了总量的一大部分。现在继续读硕士了，研究方向是激光辅助切削，感觉有点脱离机械的老本行了。现在也不清楚将来激光方向的就业怎么样。我几个师兄毕业时找工作都没有说是搞激光的，只说是机械制造专业硕士。可能将来我也会这样了。不知道哪位大虾能够指点一下。欢迎给我建议，我的邮箱是hncscp306@vip.sina.com

vincent8228

有新意！

火星人

对，中国与世界先进水平差的也就是这八个字。达到这八个字，解放台湾就指日可待了。过去毛爷爷对农业发展提了个八字方针，如今这八个字也可以成为我国实现科技现代化的八字方针。

努力呀，同胞们！