淺談先進制造技術的發展前景

劉永翔

（海軍蚌埠士官學校，安徽 蚌埠 233012）

1 先進制造技術概念

先進制造技術是指制造業不斷吸收機械、電子、信息、材料及現代管理技術等方面的成果，并將其綜合應用于制造業產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的全過程，實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產、取得很好經濟效果的制造技術的總稱。

2 與傳統制造技術相比

與傳統制造技術相比，先進制造技術具有四個方面的主要特點：首先，先進制造技術的基礎是優質、高效、低耗、無污染或少污染工藝，并在此基礎上實現優化及與技術的結合，形成新的工藝與技術；其次，傳統制造技術一般單指加工制造過程的工藝辦法，而先進制造技術覆蓋了從產品設計、加工制造到產品銷售、使用、維修的整個過程；第三，傳統制造技術一般只能駕馭生產過程中的物質流和能量流，隨著信息技術的列入，使先進制造技術成為能駕馭生產過中的物質流、能量流和信息流的系統工程；第四，傳統制造技術的學科、專業單一、界限分明，而先進制造技術的各專業、學科、技術之間的不斷交叉、融合、形成了綜合、集成的新技術。

3 發展前景

進入21 世紀，隨著以信息技術為代表的高新技術的不斷發展，個性化和多樣化將是未來市場需求的顯著特征，與此相適應，全球化、網絡化、虛擬化將是未來制造業發展的重要標志，未來先進制造技術的發展前景體現在以下八個方面。

（1）“數”是發展的核心。“數”即“數字化”。“數字化”不僅是“信息化”發展的核心，而且也是先進制造技術發展的核心。數字化制造是制造技術與信息技術（特別是計算機技術、網絡技術）、管理科學以及有關學科的交叉、融和、發展與應用的結果，也是制造企業、制造系統與生產過程、生產系統不斷實現數字化的必然趨勢。它包含了4 大部分：以設計為中心的數字設計、以工藝為中心的數字化工藝、以控制為中心的數字控制和以管理為中心數字制造。利用數字技術，通過對信息資源的深度開發和廣泛利用，不斷提高企業產品設計與開發、加工生產與管理、過程控制、質量監測、經營管理、決策、行銷以及售前和售后服務等的信息處理自動化程度、運作效率和水平，進而提高企業經濟效益和企業市場競爭能力。

（2）“精”是發展的關鍵。“精”即“精密化”，是指裝備精度能力不斷提高的過程：精密加工，細微加工，納米加工等等。在現代超精密機械中，對精度要求極高，如人造衛星的儀表軸承，其圓度、園柱度、表面粗糙度等均達納米級；集成電路5-50 納米；基因操作機械，其移動距離為納米級，移動精度為0.1 納米。細微加工、納米加工技術可達亞納米級精度以下的要求，實際上，亞納米級的加工就是移動原子級的加工。

（3）“極”是發展的焦點。“極”即極端、極限，它是指裝備在極端、極限條件下工作的或有極端、極限要求產品的制造。如在高溫、高壓、高濕、強磁場、強腐蝕等條件下工作的裝備，或有高硬度、大彈性等性能要求產品的制造，或加工幾何形體極大、極小、極厚、極薄、極復雜的零件。顯然，這些都將依賴于現代制造機理的突破和前沿先進制造技術的開發。如MEMS技術和相關產品是典型極端、極限技術和產品，也是當今世界高度關注的一項前沿制造科學和技術。可以說，“極”是當今制造領域前沿科技或前沿科技產品發展的焦點。

（4）“自”是發展的條件。“自”即自動化。它就是減輕人的勞動，強化、延伸、取代人的有關勞動的技術或手段。“自動化”從自動控制、自動調節、自動補償、自動辨識等發展到自學習、自組織、自維護、自修復等更高的自動化和智能化水平；而且今天自動控制的內涵與水平已遠今非昔比，從控制理論（如多Agent 系統的理論與方法、基于網絡的控制理論、復雜系統的控制理論、……）、控制技術（如智能化檢測、多媒體信息檢測、……）、系統（如網絡控制系統、復雜系統、……）、控制元件（如具有生物特征的傳感元件、……），都有著極大的發展。自動化是先進制造技術發展的前提條件。

（5）“網”是發展的路徑。“網”即網絡化。它是先進制造技術發展的必由之路，是生產組織變革和生產技術發展的需要。它是現代新型制造模式實施的基礎設施，通過網絡化可為制造企業開展設計、生產、管理與營銷等過程提供跨地域的運行環境。可以說，網絡化既是制造企業信息化、集成化的基礎，又是企業信息化、集成化的進一步發展。它將使制造業走向全球化、整體化、有序化，顯然，這與人類社會發展是同步的。

（6）“集”是發展的方法。“集”即集成化。它一是技術的集成，二是管理的集成，當然也是技術與管理的集成；歸根結底就是知識與信息的集成，顯然集成也包含了“交叉”。現代科技的發展離不開“集成”，離不開“交叉”。當前，制造學科與生物學科的交叉尤為值得關注。

（7）“智”是發展的前景。“智”即智能化。它是制造技術發展的前景。近20年來，制造系統正在由原先的能量驅動型轉變為信息驅動型，這就要求制造系統不但要具備高度柔性，十分敏捷，而且還要表現出某種智能，以便應對大量復雜信息的處理、瞬息萬變的市場需求和激烈競爭的復雜環境，因此，智能制造越來越受到高度的重視。智能化制造模式的基礎是智能制造系統，智能制造系統既是智能和技術的集成而形成的應用環境，也是智能制造模式的載體。盡管智能化制造道路還很漫長，但是必將成為未來制造業的主要生產模式之一。

（8）“綠”是發展的必然。“綠”即“綠色”。人類社會的發展必將走向人類社會與自然界的和諧，就是走向“天人合一”。江澤民同志曾指出：“保護環境，就是保護生產力；改善環境，就是發展生產力。”制造業的每個產品從構思開始，經過設計、制造、銷售、使用、維修、回收等眾多階段，在制造各階段都必須充分計及環境保護。所謂環境保護是廣義的，不僅要保護自然環境，還要保護社會環境、生產環境，還要保護生產者的身心健康。在此前提與內涵下，還必須制造出價廉、物美、供貨期短、售后服務好的產品。制造必然要走向“綠色”制造，這是實現國民經濟可持續發展的重要條件。

[1]任小中.先進制造技術[M].武漢：華中科技大學出版社，2009.

[2]鄧三鵬，馬蘇常.先進制造技術[M].北京：中國電力出版社，2006.

[3]楊叔子，吳 波.先進制造技術及其發展趨勢[J].求是，2004.