国内外先进制造技术的现状及发展趋势

国内外先进制造技术的现状及 发展趋势

国内外先进制造技术的现状及发展趋势

机械制造业是国民经济最重要的基础产业，而机

械制造技术的不断创新是机械工业发展的技术基础 和动力。随着科学技术的进步以及新的管理思想、管 理模式和生产秘史的引进，近年来，先进制造技术在 机械加工领域中的应用越来越广泛，越来越深入。我 国制造科学技术有日新月异的变化和发展，确立了社 会主义市场经济体制，但与先进的国家相比仍有一定 差距，为了迎接新的挑战，必须认清制造技术的发展 趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、 上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，因此, 对制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面 前刻不容缓的重要任务，以实现我国机械制造业跨入 世界先进行列。 先进制造技术 AMT(Advanced Manufacturing

Tecnology)是在传统制造的基础上，不断吸收机械、 电子、信息、材料、能源和现代管理技术等方面的成 果，将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、 销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、 低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适 应能力和竞争能力的制造技术的总称，也是取得理想 技术经济效益的制造技术的总称。一先进制造国内外的现状 4 .我国先进制造技术的现状

自建国以来，尤其是改革开放以来，我国机械制 造业得到了迅速地发展。机械工业是我国工业中发展 最快的行业之一。

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。20世纪80年代以后，随着市场全球化的进一步

发展，市场竞争变得越来越激烈。

20世纪90年代初，随着CIMS技术的大力推广 应用，包括有CIMS实验工程中心和7个开放实验室 的研究环境已建成。在全国范围内，部署了 CIMS的 若干研究项目，诸如CIMS软件工程与标准化、开放 式系统结构与发展战略，CIMS总体与集成技术、产 品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管 理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技 术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果，获得不 同程度的进展。但因大部分大型机械制造企业和绝大 部分中小型机械制造企业主要限于CAD和管理信息 系统，底层基础自动化还十分薄弱，数控机床由于编 程复杂，还没有真正发挥作用。因此，与工业发达国 家相比，我国的制造业仍然存在一个阶段性的整体上的差距。

2■国外先进制造技术的现状

在产品设计方面，普遍采用计算机辅助产品设计

（CAD）、计算机辅助工程分析（CAE）和计算机仿真技

术；在加工技术方面，巳实现了底层（车间层）的自动

化，包括广泛地采用加工中心（或数控技术）、自动引

导小车（AGV）等 •近10余年来，发达国家主要从具有

全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路，提出 了一系列新的制造系统。如计算机集成制造系统、智 能制造系统、并行工程、敏捷制造等。

二、先进制造技术的组成

先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方 法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制 造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过 程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、 管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。

可基本归纳为以下四个方面：

一、 先进的工程设计技术

二、 先进制造工艺技术

三、 制造自动化技术

四、 先进生产管理技术、制造哲理与生产模式

五、 发展。 一、 先进的工程设计技术

先进的工程设计技术包括众多的现代设计理论与方

法。包括 CAD CAE CAPP CAT PDM模块化设计、

DFX优化设计、三次设计与健壮设计、创新设计、 反向工程、协同产品商务、虚拟现实技术、虚拟样机 技术、并行工程等。

（1） 产品（投放市场的产品和制造产品的工艺

装备（夹具、刀具、量检具等））设计现代化。

（2） 先进的工艺规程设计技术与生产技术准备

手段。

二、 先进制造工艺技术

（1） 高效精密、超精密加工技术，包括精密、

超精密磨削、车削，细微加工技术，纳米加工技术。 超高速切削。

（2） 精密成型制造技术，包括高效、精密、洁

净铸造、锻造、冲压、焊接及热处理与表面处理技术。

（3） 现代特种加工技术，包括高能束流（主要

是激光束、以及电子束、离子束等）加工，电解加工 与电火花（成型与线切割）加工、超声波加工、高压 水加工等。

（4） 快速成型制造（RPM）.快速成形技术是在计

算机控制下，基于离散堆积原理采用不同方法堆积材 料最终完成零件的成型与制造的技术。

（5）先进制造工艺发展趋势

1） 采用模拟技术，优化工艺设计；

2） 成形精度向近无余量方向发展；

3） 成形质量向近无“缺陷”方向发展；

4） 机械加工向超精密、超高速方向发展；

5） 采用新型能源及复合加工，解决新型材料的

加工和表面改性难题；

6） 采用自动化技术，实现工艺过程的优化控制；

7） 采用清洁能源及原材料，实现清洁生产；

8） 加工与设计之间的界限逐渐谈化，并趋向集 成及一体化；

9） 工艺技术与信息技术、管理技术紧密结合， 先进制造生产模式获得不断发展。

三、制造自动化技术

一句话：计算机控制自动化技术

（1）数控技术与数控机床；数控加工技术是为 了实现机床控制自动化要求而发展的。它是指用代码 化的数字、字母及符号表示加工要求、零件尺寸及其 参数、加工步骤等，通过控制介质，输入到控制装置, 经过微机进行处理与计算，发出各种控制信号与数 据，使机床各部件自动协调运动，实现自动加工的技 术。

（2） 工业机器人（用于物流与加工）及物流设

备；工业机器人是一种可编程的智能型自动化设备， 是应用计算机进行控制的替代人进行工作的高度自 动化系统。

（3） 柔性制造系统（FMC,FMS,FM）包括加工 设备（CNC机床）、检测设备、物料输送（工业机器人、

自动交换托盘（APC、自动输送台车（RGV AGV等） 和储存设备（立体仓库等）；

（4） 计算机集成制造（CIM）和工厂自动化（FA）o 计算机集成制造系统（CIMS是由计算机管理系统、 计算机辅助设计与制造CAD/CAM以及柔性制造系统

FMS（还可能有其他生产单元）组成。

四、先进生产管理技术、制造哲理与生产模式包 括:先进制造生产模式、集成管理技术和生产组织方

五、发展

当前先进制造技术的发展趋势大致有以下几个 方面：

1、 信息技术对先进制造技术的发展起着越来越 重要的作用

2、 设计技术不断现代化 3、 成形及改进制造技术向精密、精确、少能耗、

无污染方向发展

4、 加工制造技术向着超精密、超高速以及发展 新一代制造装备的方向发展

5、 工艺由技艺发展为工程科学，工艺模拟技术 得到迅速发展

6、 专业、学科间的界限逐渐淡化、消失

7、 绿色制造将成为21世纪制造业的重要特征。

8虚拟现实技术在制造业中获得越来越多的应 用

9、信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合， 先进制造生产模式获得不断发展，造业在经历了少品 种小批量--少品种大批量、--多品种小批量生产模式 的过渡后，先进制造模式必将获得不断发展。

三我国先进制造技术的发展趋势

进入21世纪以来，我国先进制造技术借鉴了国外 先进经验得到了迅速发展并且形成lee自己的方向与 目标，具体如下所述：

（一）精密化

精密加工、特种加工、超精密加工技术、微型机 械是现代化机械制造技术发展的方向之一。

（二）自动化 自动化技术自20世纪初出现以后，经历了由刚 性自动化向柔性自动化的发展过程，自动化技术的成 功应用，不但提高了效率，保证了产品质量，还可以 代替人去完成危险场合的工作。在未来的自动化技术 实施过程中，将更加重视人在自动化系统中的作用。

（三） 信息化

信息、物质和能量是制造系统的三要素。产品制 造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因 素。

（四） 柔性化

随着科学技术的飞速发展和人民生活水平不断 提高，促使产品更新换代的速度不断加快，这就要求 现代企业必须具备一定的生产柔性来满足市场多变 的需要。

（五）集成化

集成是综合自动化的一个重要特征。集成化的目 的是实现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实现 技术集成，同时还要强调人的集成，由于系统中不可 能没有人，系统运行的效果与企业经营思想、运行机 制、管理模式都与人有关，因此在技术上集成的同时, 还应强调管理与人的集成。

（六）智能化

智能化是制造技术的发展趋势之一。智能制造技 术（IMT）是将人工智能融入制造过程的各个环节，在 整个制造过程中贯彻智力活动，使系统柔性的方式集 成起来，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，在受到外界干扰或内部激励能自 动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。

四我国先进制造技术目前存在的问题和解决措施

半个世纪来，我国机械制造业虽然从无到有，从 小到大取得了较快的发展，但与西方先进工业国家相 比还存在这明显的差距，主要表现在如下方面：

（1）产品档次低，高水平产品所占比例小 目前我

国机械工业主导产品达到当代国际先进水平的不到 5%，达到上世纪90年代国际先进水平的占25%，答 到80年代水平的占40%。

（2 ）创新开发能力差，新产品贡献率低 我国大

中型企业生产的2000多种主导产品的平均生命周期 为10.5 年,而美国一般仅有3-4年。美国制造业的新 产品的贡献率已达到国内生产总值的 52%。

（3）专业化生产水平低 我国基础零部件、基础工

艺专业化水平与国外先进国家比较存在很大的差距。

（4 ）企业生产管理技术落后 目前，我国大部分

企业的生产管理依旧停留在过去计划经济管理方式 上，现金管理模式和手段未能得到实施。 目前我国制造企业的技术水平与国先进水平相比较， 从总体上看差距达20年左右。

结合我国基本国情，解决我国先进制造技术目前 问题应：

（1 ）提高认识，全面规划，力促先进制造技术的

发展。

（2）深化科技体制改革，推动技术创新体系的建

设。

（3 ）将引进消化国外先进制造技术与自主开发创

新相结合。

（4） 大力发展先进高新制造技术及其产业。

（5） 积极培养创造性人才，努力提高制造业的全

员素质。

五、结束语

现代制造技术是现代技术和工业创新的集成，是 国家制造业的水平的主要标志，也是国家工业的基础 和支柱。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。因此，我们 应抓住机遇，