現代制造技術的發展趨勢現代制造技術的發展趨勢現代制造技術的發展趨勢資料僅供參考文件編號：2022年4月現代制造技術的發展趨勢版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準:發布日期：現代制造技術的發展趨勢袁鋒摘要知識經濟和高科技的迅猛發展給制造業帶來前所未有的機遇和挑戰，現代制造技術被賦予新的內涵和特征，與其它學科交互融合發展，對傳統的制造業產生了巨大的沖擊。只有采用先進制造技術并不斷創新，我國制造業才能在激烈競爭中立于不敗之地。為此闡述了現代制造技術的發展趨勢。關鍵詞:現代制造技術；特征；趨勢。引言制造是人類社會賴以生存和發展的基石，任何時代都離不開制造業，制造業具有永恒性和不可替代性，它不僅是一個國家國民經濟的支柱產業，而且對其經濟和政治的領導地位也有著決定性的影響，一個國家經濟的崛起在很大程度上取決于制造業的發展。在工業發達國家，約有1／4的人口從事各種形式的制造活動，70以上的物質財富來自制造業。因此，很多國家把制定制造業發展戰略列為重中之重。戰后，日本、德國等國家由于重視制造業，國力很快得以恢復，成為制造強國，經濟實力也躍居世界前列。美國認為要重振經濟雄風，保持美國在全球經濟中的霸主地位，必須大力重振制造業，奪回其制造業的世界霸主地位。為此，美國加大了制造業的投資力度，積極進行策略研究，現在某些領域已基本趕上甚至超過日本而與其并駕齊驅?？梢娭圃鞓I對一個國家的經濟地位和政治地位具有至關重要的影響。近年來，隨著高新技術和知識經濟的迅猛發展，生命科學、材料科學、信息技術、微電子技術、航空航天等新興的科學技術不斷涌現。以計算機技術、信息技術、自動化技術與傳統制造技術相結合的先進制造技術應運而生，對傳統的制造業產生了巨大的影響和沖擊。目前，世界各國尤其是工業發達國家都非常重視制造技術的開發研究和應用，在這一領域的國際競爭日趨激烈，我們要想在新一輪的較量中立于不敗之地，就必須大力發展制造技術。1現代制造技術的主要特征1．1制造內涵的擴展隨著通訊和網絡的發展，全球性的貿易壁壘正在逐步消失，制造技術已發展成為一個涵蓋整個生產過程、跨多個學科且高度復雜的集成技術。制造的概念和內涵得到大大擴展，它是一種涵蓋面很廣的廣義制造概念，是“大過程”、“大制造”，包括光、機、電產品的制造，工藝流程設計，通用產品和高精尖產品的制造以及材料制備；不僅包括機械加工方法，而且還包括高能束加工方法、硅微加工方法、電化學加工方法等；它不但包括從毛坯到成品的加工制造過程，而且還涉及產品的市場信息收集與分析、產品的選型決策、產品的設計制造過程、產品的銷售和售后服務、報廢產品的處理以及產品的疲勞強度和全壽命過程的預估等產品整個生命周期的全過程。1．2先進制造技術、制造系統和制造模式的發展近年來，制造工程與制造科學取得了前所未有的成就，先進制造技術、制造系統和制造模式層出不窮，制造業得到空前的發展。建立在以現代信息技術為核心的制造技術基礎上發展起來的現代制造系統，將會給未來的制造業帶來更多意想不到的奇跡。其中最有代表性的有：①敏捷制造(AM)。1988年美國里海大學和通用汽車公司在研究總結美國制造業的現狀和潛力后提出了敏捷制造的生產模式，1992年美國政府將其作為具有劃時代意義的21世紀制造企業的發展戰略。敏捷制造是將柔性制造的先進技術和生產技能、有素質的勞動力以及促進企業內部和企業之間的靈活管理三者集成在一起，利用信息技術對千變萬化的市場機遇做出快速響應，最大限度地滿足顧客的要求。②虛擬制造(VM)。虛擬制造是利用制造過程的計算機模型及其仿真來實現產品設計和研制的模式，它從根本上改變了傳統的產品設計與制造模式，在產品制造出來之前應在虛擬制造環境中完成軟產品原型，代替系統的硬件進行試驗，對其性能進行預測和評估，從而大大縮短產品設計與制造周期，降低產品的開發成本，提高其快速響應市場變化的能力，以便更可靠地決策產品研制，更經濟有效地組織生產，從而實現制造系統全面最優的制造生產模式。③精良生產(LP)。1990年美國麻省理工學院總結了第二次世界大戰后以豐田汽車為代表的日本制造工業的經驗，提出了以改革企業生產管理為特點的精良生產模式。它的基本要求是企業在生產過程中要同時獲得極高的生產率、最好的產品質量和極大的生產柔性，使所生產出的產品具有精益特點。它摒棄了大量生產方式在人力資源、庫存資金積壓上造成的極大浪費，特別是單一品種生產對市場變化的需求極不適應的種種弊端，發展了按市場訂單進行及時生產的豐田汽車模式。④智能制造(IM)。智能制造是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。IM將神經網絡技術和模糊控制技術等先進制造技術應用于制造業，使制造過程實現智能化。1．3制造技術的多學科交叉特征經濟的發展和社會的進步對制造科學提出了新的要求與期望，它與信息科學、生命科學、材料科學、管理科學等不同學科之間的交叉融合更為緊密，形成了多學科交叉、多方位立體發展的模式。一方面，制造技術為信息科學、生物科學和材料科學提供觀察、實驗、檢測、制造的裝備和技術支持；另一方面，信息科學、生物科學、材料科學的最新成果也會應用于制造業，進一步豐富制造科學的內容，同時，它們的發展也給制造業不斷提出新的使命和挑戰，從而促進制造科學的進一步提高。制造生產模式對制造過程、制造系統和產品的優質將起著關鍵的作用，而制造生產模式是管理科學、社會人文科學與制造科學的交叉、融匯和發展而成的結果，有著統率生產過程、加速高新技術的發展、決定產品質量和市場競爭能力的作用。1．4信息技術是現代制造技術發展的重要保障先進制造技術的發展與信息技術的發展密不可分。信息技術，特別是計算機技術，極大地改變著制造的面貌，是先進制造技術的發展與制造科學形成的客觀條件。信息這一要素已成為現代制造業中最重要的資源和最寶貴的競爭要素。制造技術不僅加工、處理信息，而且將制造信息錄制、物化在原材料上，提高其信息含量，使之轉化為產品?，F代制造業，尤其高科技、深加工企業，其主要投入已不再是材料和能源，而是信息和知識；其所創造的社會財富實際上也是某種形式的信息，即產品信息和制造信息。未來的產品一般應是基于信息或知識的產品。未來的制造技術將向數字化、智能化、網絡化發展，信息技術將貫穿整個制造業。2制造技術的發展趨勢21世紀，制造業日趨全球化，先進制造技術向著自動化、柔性化、集成化和智能化方向發展。總的來看，納米技術、超精密加工技術和可持續制造技術是今后發展的關鍵。2．1納米技術掃描隧道顯微鏡的發明與應用使人們對世界的認識進入納米尺度，從宏觀轉向微觀擴展。納米技術和納米制造技術是當前競相研究的最前沿領域，它將使人們在生產方式和生活方式上有更大的改觀。納米技術包括納米材料技術、納米加工技術、納米裝配技術、納米測量技術和納米機械學等。納米技術對制造業已經產生了很大的影響，對傳統制造方法、制造工藝與手段帶來了巨大沖擊；同時，納米技術的發展帶動了微型系統制造技術的發展。微型系統是機械技術和電子技術在微／納米尺度上相融合的產物，發展極其迅速，有可能對世界各國的科技、經濟發展和國防建設產生重大影響。其覆蓋領域十分廣泛，從1959年科學家提出微型機械的設想，到第一個硅微型壓力傳感器問世，以及微型齒輪、微型齒輪泵、微型氣動渦輪及聯接件、硅微型靜電電機、微型加速度計，直至2000年重僅200多克的微衛星上天，微型系統受到了世界各國越來越多的青睞，其應用領域將不斷擴大。2．2超精密加工技術現代制造技術要求不斷提高產品的加工質量、性能、可靠性和穩定性，而這些都取決于加工精度的提高。超精密加工技術是高精尖產品和國防武器生產的重要手段。在超精密加工領域，美國、英國、日本居世界前列。超精密加工主要包括超精密切削、超精密磨削、研磨以及超精密特種加工(主要包括電子束、離子束加工等)。目前，超精密加工已不再是孤立的加工方法和單純的工藝問題，而是一項包含范圍極廣的系統工程。要實現超精密加工，不僅需要超精密的機床和刀具、穩定的環境，更重要的是要具備先進的計算機誤差檢測和在線補償。2．3可持續制造技術可持續制造技術是指在產品的整個生命周期中要充分考慮到節約資源和保護環境兩方面的問題，其目標是使產品從設計、制造、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中，對環境的負面作用最小，資源消耗盡可能小，并使企業經濟和社會效益協調優化。其中綠色制造技術作為可持續制造技術的典型代表，正在被越來越多的企業接受和認同，并逐步得到應用，在美國、西歐和日本等發達國家和地區，綠色制造研究是先進制造技術領域的一大熱點。隨著人類居住環境的惡化、資源的短缺，可持續制造必將成為21世紀制造業發展的必然趨勢。3我國制造業的對策制造技術的全球化和中國加入WTO給我國的制造業帶來了前所未有的發展機遇，同時也面臨著巨大的挑戰。當前，人類社會已進入信息時代和知識經濟時代，國際經濟合作與交往日益緊密，全球產業結構進入大調整的重要時期，世界正在形成一個統一的大市場。世界范圍內制造業的競爭變得越來越嚴酷，人們對于產品的個性化和服務的要求越來越強烈，產品的生命周期越來越短，只有采取積極的應對措施，才能逐步縮短我國在制造領域與工業發達國家的差距。3．1適應市場需求，增強企業競爭力進入21世紀，用戶的消費觀念有了很大改變，對企業和產品提出了更新、更高的要求，產品的交貨時間、新產品的開發時間和上市時間，甚至產品的整個生命周期都顯著縮短產品的開發周期縮短，對市場的響應已經成為企業競爭力的關鍵所在。誰能在最短的時間內交貨，開發出新產品并打入市場，并在產品整個生命周期之內提供最好的服務，誰就能夠占領市場。同時，原來對于產品質量、成本要求的內涵也有所改變，質量除了指對產品本身的性能、功能、外觀、可靠性和使用壽命等方面的要求外，更重要的是指如何在產品整個生命周期之內全面地滿足客戶的要求，包括各種服務，顧客對產品及其服務的滿意程度是衡量產品質量和企業競爭力的重要指標。成本也不是指單一的產品制造和銷售成本，而且是指包括產品的運行成本、維護成本及報廢后的處理成本在內的全部成本。為了降低成本，要求企業的產品和制造系統均具有高度的柔性，以響應快速變化的市場，增強企業競爭力。3．2應用先進技術改造傳統制造技術在高科技和知識經濟時代來臨之際，必須用先進制造技術對傳統的制造技術進行改造，對其進行全面研究和充實。我國傳統的制造技術、工藝手段及裝備仍然相當落后，必須從其它學科及新科技領域吸取營養并與之相結合，才能逐漸發展成為技術含量高、附加值大的現代制造技術，如納米制造技術、超精密加工技術、微型系統制造技術、敏捷制造技術和綠色制造等。要利用先進制造系統原理優化企業組織結構，使其從產品開發、加工制造和市場開拓等方面得到重大改進，提高企業的綜合效益，以贏得激烈的國際市場競爭。3．3提高企業創新能力創新是一個民族發展的動力，缺乏創新就會缺乏活力。企業的創新不僅指產品設計和生產工藝上的創新，還要包括制造觀念的更新、組織的重構、經營的重組。綜合創新能力是推動企業發展的動力和最強大的競爭武器?，F代制造業應努力樹立創新意識，培養創新能力，加快形成以企業為中心的技術創新體系，實現技術創新、機制創新、組織管理創新和人才創新。3．4重視人才培養全球大市場中的競爭，歸根結底是人才的競爭?，F代制造技術都非常重視人的因素，強調以人為本和人的主體作用?，F代制造業是多學科相互滲透融合而發展的，生產和管理模式正在向信息密集型和知識密集型轉變，對人的素質也提出了較高的要求。一方面，應完善人才培養機