论先进制造技术及其发展趋势
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先进制造技术的研究现状与未来展望随着科技的不断发展,制造业已经不再是以前那个简单的生产线,而是变得更加复杂和高效。
先进制造技术的研究与应用,正在推进制造业的数字化和自动化进程,促进制造业的转型和升级,提高产品质量和降低生产成本。
一、先进制造技术的研究现状先进制造技术主要包括数字化制造技术、柔性制造技术、智能制造技术和生态制造技术等。
数字化制造技术是将制造过程数字化,实现生产管理的可视化、透明化,例如:数字化车间、数字孪生等。
柔性制造技术则是针对市场快速变化的需求,提供适应性更强的生产流程,包括多品种生产系统、可编程的机床与设备等。
智能制造技术是在数字化和柔性制造的基础上,引入人工智能、机器学习等技术,实现自主、针对性、协作性和可持续性等要求。
生态制造技术则是为了解决环境污染和资源浪费的问题,以可持续发展为基础,包括循环经济、绿色生产、清洁生产等。
随着各种制造技术的不断产生和发展,这些技术也逐渐地进行融合和化学反应,形成更加复杂的制造技术体系,并促进了制造业的转型和升级。
二、先进制造技术的未来展望未来,先进制造技术将会呈现出更加多元化的发展趋势。
首先,在数字化制造技术领域,数字孪生技术将会成为数字化制造技术的新热点。
数字孪生技术可以将物理世界和数字世界相结合,模拟物理系统的历史演化和现状状态,为生产决策和优化提供数据和支撑。
其次,在柔性制造领域,数字化技术对柔性制造设备的自适应建模和预测技术的发展,将会成为主要趋势。
这种技术可以使柔性制造设备更加适应型、便捷型和高效率型。
第三,在智能制造方面,智能制造技术将逐渐与移动互联网、大数据等技术相融合,实现随时随地的可控、可靠、高效的制造过程。
最后,在生态制造方面,先进的生产方式将不再单一地关注环保,而是将生态融入到每个产品和制造过程中,形成可持续发展。
综上所述,随着先进制造技术的发展和应用,制造业将向数字化、智能化和柔性化的方向发展。
未来,先进制造技术也将突破传统的制造极限,实现物联网的普及和工业互联的进一步深入,从而推动制造业的发展,带动整个社会的繁荣发展。
先进制造技术的现状和发展趋势摘要近年来, 制造业出现了世界范围的研究并采用“先进制造技术”的浪潮,先进制造技术已成为当代国际间的科技竞争的重点。
本文论述了先进制造技术的发展现状与发展趋势,指出:信息化、精密化、集成化、柔性化、动态化、虚拟化、智能化、绿色化将是未来制造技术的必然发展方向。
1.先进制造技术简介1.1先进制造技术的定义先进制造技术AMT(advanced manufacturing technology)是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代系统管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁和灵活生产,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。
它集成了现代科学技术和工业创新的成果,充分利用了信息技术,使制造技术提高到新的高度。
先进制造技术是不断利用新技术逐步发展和完善的技术,因而它具有动态性和相对性。
先进制造技术以提高企业竞争能力为目标,应用于产品的设计、加工制造、使用维修、甚至回收再生的整个制造过程,强调优质、高效、清洁、灵活生产,体现了环境保护与可持续发展和制造的柔性化。
1.2 先进制造技术的内涵和技术构成先进制造技术的技术构成可以分为以提高生产效率和快速响应市场需求为目的的技术构成和以满足特种需求为目的的技术构成。
以提高生产效率和快速响应市场需求为目的的技术构成强调制造系统与制造过程的柔性化、集成化和智能化。
包括:(1) 系统理论与技术(着重制造系统组织优化与运行优化,以提高制造系统的整体柔性与效率) 。
(2) 制造过程的单元技术(着重制造过程的优化,以提高单元的效率与精度) 。
系统理论与技术涉及范围包括:CIMS、敏捷制造、精益生产、智能制造等。
制造过程单元技术涉及的范围包括:设计理论与方法、并行工程、系统优化、运行、控制、管理、决策与自组织技术、虚拟制造技术、制造过程智能检测、信息处理、状态检测、补偿与控制、制造设备的自诊断与自修复、智能机器人技术、智能数控技术、精密成型技术等。
先进制造技术的内涵特点和发展趋势
一、先进制造技术的内涵特点
(1)数字化技术
数字化技术是实现模块化、智能化、活动化、网络化、装配组装化以及动态化的关键技术,是先进制造技术的核心,将制造过程中的动态和静态数据完整地进行存储和处理,实现了制造作业的模拟、控制、优化以及实时监控,使制造过程更加严密地集成和规范化。
(2)物联网技术
物联网技术使机器和机器之间能够实现实时、可靠、高性能的通信,实现了传统制造系统中测控部分的网络化,使集中的监控变得灵活高效,简化了传统制造系统中的调控和控制,有效地实现了可靠性和实时性的提高。
(3)智能决策
智能决策是先进制造技术的重要组成部分,是实现高精度和高可靠度制造的关键,它能够在复杂的环境,利用现有的知识来获取、组织和传递信息,从而做出适当的决策、指令和控制,实现自动化的制造。
(4)虚拟技术
虚拟技术是先进制造技术实现装配组装化的关键技术。
中国至2050年先进制造技术发展路线图制造业是国民经济的物质基础和产业主体,在国民经济中占有重要地位。
我国是一个制造大国,但还不是一个制造强国,发展先进制造技术,对我国国民经济的发展意义尤其重大。
先进制造技术与传统制造技术相比内涵更广泛,不仅仅局限于制造工艺,同时覆盖了市场分析、产品设计、加工、装配、销售、维修、服务,以及回收再生的全过程。
我国对先进制造技术的发展非常重视,对比如重大装备的研究与开发等开展了广泛的研究与深入的部署。
人们对先进制造技术的发展方向进行着不断的讨论,基本认为先进制造技术将向全球化、信息化、智能化、绿色化并与多学科融合的方向发展。
“纵观先进制造技术的演进趋势,‘绿色’和‘智能’将成为主要发展方向”。
本报告仅在基于泛在信息的智能制造和环境友好的绿色制造,这两个超越行业长远发展的重大方向上进行了研究。
随着工业无线网络、传感器网络、无线射频识别、微电子机械系统等技术的成熟,人们由现在对制造设备与制造过程的“了解不足”,向三维空间加时间的多维度、透明化泛在感知发展;促成了以泛在信息技术为主要驱动力的新一代基于泛在感知的信息化制造和自动化技术——“泛在信息制造”时代的到来,这也成为新一代先进制造技术发展的核心驱动力。
可以预见,新一代的泛在信息制造系统将大幅度提高传统制造模式下的制造效率和产品质量,重构企业组织与业务流程,创新企业运作模式,极大地降低产品成本和资源消耗,为用户提供更加透明化和个性化的服务,并将最终成为人机和谐的基于泛在信息的智能制造的发展方向。
未来五年,随着工业无线网、传感器网、新传感器、RIFID等的应用,将形成泛在信息制造的雏形和典型应用。
未来十年,将构成包括感知与利用手段、海量信息处理、控制管理手段和相应标准在内的泛在感知的工业控制体系。
这对制造业各个领域将产生不可估量的影响,并将最终实现制造系统由人机和谐向以机器为主体的自主运行的智能制造时代的过渡。
绿色制造是通过革新传统制造技术、设计理念和生产方式,实现资源能源的高效清洁利用和环境影响的最小化,覆盖产品的设计—制造—使用—回收再利用的整个生命周期。
先进制造技术的发展现状与未来趋势分析随着科技的飞速发展,制造业作为国民经济的重要支柱,也在不断地进行着变革和创新。
先进制造技术作为推动制造业进步的重要力量,正成为制造业发展的关键。
一、现状分析目前,先进制造技术已经在许多领域得到广泛应用。
以数字化制造技术为例,它通过数据的收集和分析,实现了生产过程的精准控制和优化。
在汽车制造领域,数字化制造可以将设计和生产环境进行无缝对接,实现智能化的生产。
在航空航天领域,数字化制造可以提高制造质量和效率,降低生产成本。
此外,人工智能、机器人技术、物联网等先进制造技术也得到了广泛应用,为制造业带来了巨大的变革。
二、趋势分析1. 自动化和智能化趋势随着人工智能和机器人技术的发展,制造业将迎来更多的自动化和智能化工厂。
自动化生产线可以减少人工操作,提高生产效率和质量。
智能化工厂通过数据分析和反馈机制,实现自我学习和优化,进一步提高生产效能和灵活性。
2. 3D打印技术的突破3D打印技术作为一种新型的生产方式,正在改变制造业的传统模式。
它可以通过打印出不同材料的模型和零部件,实现快速成型和个性化定制。
未来,随着3D打印技术的进一步发展,其应用范围将会更广泛,并且在制造业中扮演更重要的角色。
3. 网络化和协同化的生产模式在物联网的背景下,制造业正向网络化和协同化的方向发展。
通过连接机器、设备和系统,实现生产过程的实时监控和管理。
同时,供应链也将实现更加高效和灵活的管理,从而提高整体生产效率和响应能力。
三、未来展望在未来,先进制造技术将继续迎来更多的突破和创新。
随着科技的不断进步,制造业将进入全面数字化和智能化的时代。
自动化、智能化、网络化和协同化将成为制造业的主要特征。
同时,3D打印技术的广泛应用也将改变传统制造业的格局。
个性化定制、快速响应市场需求将成为制造业的新趋势。
然而,随着先进制造技术的快速发展,也会带来一些新的挑战和问题。
例如,人工智能和机器人可能会取代一部分传统劳动力,引发社会就业问题。
先进制造技术的现状和发展趋势当前,先进制造技术正处于快速发展的阶段。
以下是先进制造技术的现状和发展趋势的一些重要方面:1.自动化和智能化:随着信息技术的快速发展,制造业正朝着自动化与智能化方向发展。
机器人、智能传感器和自动控制系统等技术的广泛应用,不仅提高了生产效率和产品质量,还解决了人工劳动力短缺和劳动强度大的问题。
2.3D打印技术:3D打印技术是一种先进的制造技术,它利用数字化设计数据直接制造物体。
通过将物体逐层打印,可以实现复杂形状和结构的制造,极大地节省了制造过程中的时间和成本。
3.智能制造系统:智能制造系统是指通过信息技术和物联网技术实现生产设备、产品和生产流程的智能化、网络化和柔性化。
通过实时数据的收集和分析,可以实现生产过程的优化和监控,提高生产效率和质量。
4.轻量化技术:轻量化技术是指通过优化设计、材料选择和制造工艺的方法减轻产品重量。
轻量化技术可以降低产品的能耗和材料成本,同时提高产品的性能和可靠性。
在汽车制造、航空航天和电子产品等领域有很大的应用潜力。
5.增材制造技术:增材制造技术是指通过逐层堆叠材料来制造产品的一种制造技术。
它可以实现快速制造、个性化定制和低成本生产。
增材制造技术在航空航天、医疗器械和工业制造等领域具有广阔的前景。
6.智能物流和供应链管理:在先进制造技术中,物流和供应链管理也起着重要的作用。
通过智能化的物流系统和供应链管理系统,可以实现生产过程的优化和协调,提高物流效率和供应链的灵活性。
7.虚拟现实和增强现实技术:虚拟现实和增强现实技术可以将真实世界和虚拟世界进行融合,为制造过程提供强大的支持。
通过虚拟现实和增强现实技术,可以实现产品的虚拟设计和模拟测试,提高产品设计的效率和质量。
8.网络化制造:网络化制造是指通过网络和互联网技术将制造企业、供应商和客户进行连接和集成。
通过网络化制造,制造企业可以实现远程监控和管理,提高生产效率和服务质量,降低运营成本。
总体来看,先进制造技术正朝着智能化、柔性化和网络化的方向发展。
2024年机械制造的智能化技术发展趋势智能制造是以人工智能、大数据、云计算、物联网等为核心技术,通过连接和协同控制,实现各个环节自动化、智能化的制造方式,能够提高生产效率、质量和灵活性,降低成本和资源消耗。
在2024年,机械制造行业的智能化技术有望迎来更加突破性的发展,主要表现在以下几个方面。
一、人工智能在机械制造中的应用将更加广泛和深入。
人工智能技术包括机器学习、深度学习和自然语言处理等,将广泛应用于机械制造的各个环节,包括产品设计、工艺规划、生产调度、设备维护等。
通过机器学习和深度学习,可以提高产品设计的准确性和效率,优化生产工艺和设备维护计划,提高生产效率和产品质量。
二、物联网技术的普及将进一步推动机械制造智能化。
随着物联网技术的发展,机械制造设备和产品之间将实现全面的连接,形成机器与机器之间的通信网络。
通过物联网技术,可以实时监测设备的运行状态和产品的生产过程,实现远程控制和自动化调节,提高生产效率和生产线的灵活性。
三、云计算和大数据分析将成为机械制造的核心技术。
通过云计算技术,可以实现对生产数据的存储和分析,将大规模的数据转化为有价值的信息,为企业的决策提供支持。
大数据分析能够挖掘出隐藏在数据中的规律和潜在的问题,帮助企业优化生产计划和生产流程,提高生产效益和产品质量。
四、机器人技术将进一步智能化和自主化。
机械制造过程中的重复性和危险性高的工作,将会被机器人取代。
机器人技术将越来越具备感知、识别和决策的能力,能够在多变的生产环境中适应和自主工作。
通过机器人的智能化和自主化,可以提高生产线的稳定性和灵活性,降低人力成本和安全风险。
五、虚拟现实和增强现实技术将广泛应用于机械制造中。
虚拟现实技术可以实现对机械产品的全面模拟和测试,帮助企业提高产品的设计效率和准确度。
增强现实技术能够将虚拟信息与真实场景相结合,为工人提供操作指导和维修支持,提高工作效率和安全性。
六、数字孪生技术将成为机械制造的重要手段。
我国先进制造技术发展现状和发展趋势简述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。
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机械制造业是国民经济的基础产业,是国民经济发展的支柱产业,而国民经济的迅速发展,很大程度上取决于机械制造技术水平的高低和发展速度。
近年来随着我国社会经济水平的发展,人们对产品的要求多样化、个性化、快捷化,促使先进的制造技术在我国得到了快速发展,但与发达国家相比,我国的制造技术无论是在管理、设计,还是在制造工艺、自动化技术等方面均与国外发达国家存在阶段性差距。
为缩短与先进国家的差距,提高我国产品的加工质量和效率,丰富加工品种种类,增强产品在市场的竞争力,必须要大力发展先进制造技术。
一、先进制造技术的特点1.1 是面向21世纪的技术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。
1.2 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。
试论我国先进机械制造技术的特点及发展趋势摘要:随着我国技术水平的提高,工业发展也越来越迅猛,机械制造技术水平的提高标志着国家科技水平的提高,从而促进我国科技的发展。
先进的机械制造必须要与社会发展同步,才能够提高我国农业、工业等领域的发展,提高我国的科技实力,提高我国在国际上的竞争优势,在国际市场中立稳脚步。
本文主要分析了我国先进机械制造技术的特点以及发展趋势,以供大家参考。
关键词:机械制造;特点;发展现状;趋势机械产品从最初的设计、生产阶段到后来的制造、使用阶段,再到后来的维修与回收阶段,这一整个过程的学科研究也就是所谓的机械制造技术。
这种机械制造技术能够有效的提高机械产品生产的工作效率,保证机械产品的质量,提高其在市场中的竞争力,该技术是集信息流、物质流、能量流等为一体的工程项目,总的来说,机械制造技术是一项复杂的系统工程。
随着我国社会的不断发展,人们对于机械产品也有了越来越高的要求,所以在生产机械产品的过程中,必须要采用先进的机械制造技术进行生产,这样才能够为市场提供更好的机械产品,满足社会发展的需求。
1、先进制造技术的特点1.1 是面向21世纪的技术随着社会的发展,先进的机械制造技术是工业和制造业发展的必然结果,它主要是在传统的机械生产技术中逐渐发展而形成的,它保留了传统机械生产技术的优点,也吸取了其缺点,不断探索与创新,从而形成了如今先进的机械制造技术。
自进入21世纪以来,人们将先进的机械制造技术与现代化技术有机的结合在一起,这就形成了一个极为完整的技术群,其涉及的领域极其广泛,满足了社会发展的需求。
1.2 是面向工业应用的技术目前,我们对先进的机械制造技术进行不断的研究,结果表明,该技术不仅仅局限于机械产品的制造,它还包含了机械制造前的市场调研工作、产品的设计工作、维修工作以及回收阶段等等,从某种意义上来讲,这些都是机械制造技术的范围,是一个完整的集合体。
当人们在运用先进的机械制造技术的过程中,一定要注意生产的目的是为了能够增强国家的竞争实力,促进国家持续的发展,只有这样,才能够生产出很好的机械产品,才能有效的提高制造业的社会及经济效益。
先进制造技术的特点及发展趋势先进制造技术的特点及发展趋势先进制造技术是构成现代工业和制造业的核心要素,是当今世界经济竞争力的重要因素。
随着信息技术及自动化技术的高度发展,先进制造技术也不断发展,具有许多独特的特点和趋势。
首先,先进制造技术主要侧重于以增强制造效率、降低制造成本、提高制造质量为目的的生产管理技术,并引进了大量高科技元件和数字化技术以提高生产效率。
例如,三维打印技术可以通过层层积压的方式直接将传统的图纸设计变成复杂的真实物体,在一定程度上减少了生产过程中的中间加工,提高效率;机器视觉技术可以在生产线上进行物体检测,确保每一个产品的质量,尤其是在不需要劳动力的情况下,高效率地实现自动化。
其次,随着科学技术的进步,先进制造技术的发展也随之而来,主要体现在五个方面:虚拟化制造技术、互联制造技术、智能制造技术、绿色制造技术和复合制造技术。
其中,虚拟化制造技术可以模拟出设备、过程和系统,在计算机上虚拟化建模,实现设计与制造的紧密融合,缩短产品开发周期;互联制造技术则可以使各种设备或工厂隔离在不同层次、不同地域或不同机构之间组织联网,从而实现分布式的网络管理和运行;智能制造技术可以帮助制造业实现智能化,以提高生产质量、提升制造效率;绿色制造技术则可以帮助降低工业生产过程带来的污染,减少能源的消耗;复合制造技术可以实现结构件的复合加工,极大地提高了产品质量。
最后,随着资讯化社会的发展,先进制造技术也将得到进一步发展。
例如,智能制造将会逐步将“智慧工厂”这种概念融入到制造业中,实现智能工厂的全面管理,提高制造业的效率和技术水平;也将会引入更多虚拟现实技术,以虚拟现实空间来构建未来工厂,实现设备设计、装配模拟以及质量检测,让其能够自动化运行;另外,也将会加快机器人技术的发展,为制造业提供更多的智能机器。
总之,先进制造技术是现代制造业发展的重要推动器,它在促进制造业实现自动化、智能化、绿色化等方面发挥着不可替代的作用,而今后先进制造技术的发展也将会继续助力制造业的发展和进步。
先进制造技术的现状和未来制造技术的发展是人类文明进步的重要标志之一。
从原始的手工制造,到现代的工业生产,再到现在的先进制造技术,这一路上,人类的智慧和技术越来越高超。
本文将从多个角度简要介绍先进制造技术的现状和未来发展趋势。
先进制造技术简介先进制造技术,一般指采用现代高科技手段,比如数字化、自动化、智能化等,对制造业生产加工整合与优化的先进技术。
这种技术能够提高生产效率、产品质量,降低成本、环保等。
先进制造技术包括很多领域,这里主要介绍几个最热门的。
1.3D打印技术3D打印技术是一种制造三维实物模型或部件的技术,最早出现于20世纪80年代。
它通过连接计算机和特殊3D打印设备,将数字模型转化为物理实体。
3D打印技术已经被广泛应用于汽车、钢铁、医疗、航空航天等行业,能够极大地提高产品设计、开发、制造的效率和精度。
2.机器人技术机器人技术是一种自主运动的机械设备,能够在整个生产流程中协助完成各种操作。
它们可以替代人类完成重复单调的工作,如焊接、搬运、装配等,也可以完成高精度、复杂处理等高级任务。
机器人技术被广泛用于汽车、电子、医疗、军工等领域。
3.物联网技术物联网技术是一种通过互联网和各种传感器设备相互连接,实现信息交换的技术,已成为现代工业的重要基础设施之一。
它可以帮助工厂实现自动化、智能化管理,提高工作效率和生产质量。
先进制造技术的发展状况目前,先进制造技术已经在全球范围内得到广泛应用。
世界各国的工厂已经开始使用3D打印技术、自动化、智能化和物联网技术等。
其中,欧盟国家、美国、日本、中国和德国是当前发展最快的几个国家。
欧盟国家欧盟国家在先进制造技术方面一直处于领先地位。
目前,欧洲已经积极推动工业4.0计划,提出了由物联网技术和数字化技术构成的新工业革命。
这种新模式将实现智能制造、智能物流和智能服务,能够提高欧洲工业竞争力。
美国美国一直在加强技术创新,在高科技领域超过其他国家。
自动化、人工智能和机器人技术也已经广泛应用于美国的制造业。
先进制造技术的发展趋势
随着经济全球化的发展,各行各业对新技术的需求越来越大,制造业
也不例外。
借助先进制造技术的发展,制造业能够更加灵活地满足市场的
需求,并及时将产品投放到市场上。
因此,先进的制造技术的发展已经成
为制造业可持续发展的重要支撑。
一、智能制造
随着现代技术的发展,智能制造成为制造业发展的趋势。
智能制造采
用计算机系统进行模拟、诊断、优化和自动控制,使制造过程自动化、信
息化、智能化,从而提高产品的品质和生产效率,降低生产成本。
二、模块化制造
模块化制造指的是将制造分为小型组件单元,以减少总体制造时间并
提高效率。
模块化制造使制造工艺更灵活,更易于调整,并具有更好的可
定制性,因此可以更快地满足客户的需求。
三、云制造
云制造是基于云计算技术的新型制造模式,涉及到云计算、物联网、
大数据等技术的运用,为企业提供资源共享、协同计算、智能决策等服务,使企业更加灵活和高效地实现生产管理。
这将改变传统的制造方式,使企
业能够更加快速而有效地响应客户的需求。
四、机器人制造
机器人制造技术是将机器人融入到产品生产流程中,实现自动化生产。
请概述先进制造技术的发展
趋势。
并举例说明要求不少于300字。
1、成形精密化
(1)外形尺寸的精密化:即零件毛坯的生产正在从接近零件形状向直接制成零件的净成形方向发展。
(2)内部成分组织性能的精密化:向近无缺陷方向发展,包括成份准确均匀、组织慎密、消除内部缺陷。
根据国际机械加工协会预测,21世纪初,塑性成形与磨削加工相结合,将取代大部分中小零件的切削加工。
2、加工超精密、超高速化
(1)超精密加工:实现亚微米级加工,并正在向纳米级加工时代迈进,加工材料也由金属扩大到非金属;
(2)超高速切削:用于铝合金的切削速度己超过1600 m/min,铸铁为1500 m/min,钢2000m/min,钛800m/min,镍基合金180m/min,能近十倍地提高加工效率和加工件的质量性能。
3、智能化、数字化是先进制造的发展方向
(1)将智能化技术注入先进制造技术和产品,可使之具有“智慧”,能部分代替人的劳动。
再论先进制造技术及其发展趋势制造业在国民经济建设、社会进步、科技发展与国家安全中占有重要战略地位。
概括讲,这体现在以下五个方面。
(1)物质财富是人类社会生存与发展的基础,而“制造”是人类创造物质财富最基本的手段。
人类社会发展所依赖的有四大物质文明支柱:材料、能源、信息和制造“制造”是“永远不落的太阳”。
(2)制造业是全面建设小康社会,加速实现现代化的第一位支柱产业。
制造业是工业的主体,当今中国的制造业直接创造国民生产总值的1/3,占整个工业生产的4/5,为国家财政提供1/3以上的收入,贡献出口总额的90%,制造业从业人员占全国工业从业人员总数的90%[2-3]。
我国要实现新型工业化,核心是要实现制造业先进化。
(3)在制造业中,机械制造业尤其是装备制造业担负着为各行业各部门提供装备的重要任务,是国民经济发展的基础;而其中,机床制造业又是装备制造业的心脏,是装备的“母鸡”。
我们一再引用马克思在《资本论》中的一段不朽的名言:“大工业必须掌握这特有的生产资料,即机器的本身,必须用机器生产机器。
这样,大工业才建立起与自己相应的技术基础,才得以自立。
”(4)制造业是高技术产业的基础,制造业产品是高技术的载体。
没有制造业,就没有高技术。
信息技术、微电予技术、光电子技术、纳米技术、核技术、空间技术和生命技术等莫不与制造业有关。
譬如,电予制造中所要求的高精度(控制精度趋于纳米级、加工精度趋于亚纳米级)、超微细(芯片线宽向100 nm、运动副间隙向12 nm以下发展、高加速度(芯片封装运动系统加速度向12g以上发展)和高可靠性(芯片千小时失效率要求小于1/109[4],如果没有尖端的制造装备及相应的技术,就无法达到如此高的技术水平。
我国光电予制造的关键装备几乎全靠进口,尖端制造装备及技术正是西方对我国技术封锁的重点所在。
(5)现代尖端军事装备及国防安全技术更是先进制造技术的载体,从根本上讲,这必须依靠自己,绝对不能寄希望于国外。
现代战争已进入“高技术战争”的时代,武器装备的较量在相当意义上就是制造技术和高技术水平的较量。
没有精良的装备,没有强大的装备制造业,一个国家既没有军事和政治上的安全,经济和文化上的安全也将受到巨大威胁。
由上可知,制造业是国家的基础性、前沿性、支柱性与战略性的产业。
高度发达的制造业,对国内,是实现新型工业化、加速实现现代化的必备条件;对外,是衡量国家竞争力的重要标志,是决定一个国家在经济全球化进程中国际分工地位的关键因素。
可以说,没有制造,就没有一切。
因此,先进制造技术是工业发达国家的国家级关键技术与优先发展领域,我国也已将制造业科技发展中问题的研究列入我国科技发展中长期规划,这是极为正确的。
我国目前在迅速和平崛起中,经济正在展翅高飞,创造奇迹。
然而,就制造业而言,众所周知,我国是制造大国,不是制造强国;严格讲,是加工大国,不是加工强国,更不是制造强国,因为制造包含设计、加工、管理等方面的内容。
同科学技术与市场经济的发展相适应,作者在参考文献[1]中指出,先进制造技术,特别是先进机械制造技术有如下的发展趋势与特色:“数”是核心,“精”是关键,“极”是焦点,“自”是条件,“集”是方法,“网”是道路,“智”是前景,“绿”是必然。
这八点实质上是指的三个不同方面:“精”的精密化,“极”的极端条件,是指产品本身而言;“数”的数字化,“自”的自动化,“集”的集成化,“网”的网络化,“智”的智能化,是指所采用的制造方法而言:而“绿”的绿色,是指制造过程而言。
这三个方面,彼此根本不同,但又相互密切联系。
朱熹有一名言:“问渠哪得清如许?唯有源头活水来!”如果将产品比作渠,制造过程比作水,制造方法比作源,那么,好的产品就是清渠,好的制造过程就是活水,好的制造方法就是高品位的富源。
高品位的富源涌出活水,活水流成清渠。
正因为如此,我们所要求的是适应时代需要的好的产品,这一好的产品须由适应时代要求的好的制造过程产出,而这一好的制造过程又须依靠适应时代发展的好的制造方法实现。
但是,‘与源、水、渠这三者的关系有所不同:第一,它们三者还存在着互动的关系,任何一方面的重大变化或发展,将可导致其他两方面的重大变化或发展;第二,还有其他因素特别是管理因素同这三者也有互动关系,尤其是管理因素同制造过程的关系很大。
然而,从整体上看,对产品本身的要求毕竟处于主导地位。
此文就是在前文的基础上对这三个方面来作深化与补充。
1 先进制造技术的发展趋势1.1 先进制造产品的发展趋势对产品本身而言,应包括“精”、“极”、“文”这三点。
(1)“精”应理解为“精确化”。
制造就是为了生产出产品,产品必须满足要求。
对产品的要求,可归纳为对产品几何方面与物理方面的要求。
产品本身的几何形体(包括几何尺寸、几何形状和表面形貌等)就是要精密,而且越来越高,即所谓几何“精度”越来越高;产品的性能(包括物理性能、力学性能、化学性能乃至生化性能等)就是要精确,而且越来越严,这可称为物理“精度”越来越高。
正因为产品的“精度”越来越高,所以对制造过程、制造方法才提出相应的要求,并推动它们的发展,以保证产品的“精度”得以实现。
显然,产品的“精度”要得以实现,检测原理与技术占有极为重要的地位。
“精”可以讲是先进制造技术发展的“关键”。
(2)“极”指“极端化”。
“极端”或“极”在此是借用的,应理解为“苛刻化”。
产品本身不但往往要“精”,而且同时往往要“极”;在几何形体上,极大、极小、极厚、极薄、极平、极柔、极圆、极方以及奇形怪状;在物理性能上,极高硬度、极高塑性、极大弹性、极大脆性、极强磁性、极强辐射性、极强腐蚀性,奇性怪能;有时还得在极端条件下进行制造。
显然,这些产品往往就是科技前沿的产品,例如,“微机电系统(MEMS)”的产品,不但要求“精”,而且要求“极”,在制造中是关键的关键。
所以,“极”可以讲是先进制造技术发展的“焦点”。
(3)“文”应理解为“人文化”。
社会进步到今天,产品不仅是一个工业产品,只解决“实用”的问题,满足物质层面上的需要;还应该是一个艺术产品,文化含量高,特别是人文文化含量高,真正解决“物美”问题,满足精神层面上的需要,能同环境协调,能供欣赏,能悦人心,经得起“看”,经得起“想”。
“工业设计”等学科即由此而生。
当然,“文”还可扩大到制造过程、制造方法,即“文明化”生产。
所以,“文”可以讲是先进制造技术发展的“新义”。
2 先进制造过程的发展趋势对制造过程而言,应包括“绿”、“快”、“省”、“效”这四点,而不仅仅是“绿”。
(1)“绿”是指“绿色”,“绿色”是从环境保护领域中引用来的。
工业的发展,特别是制造业的发展,众所周知,导致生态失衡、环境污染、资源枯竭,难于持续发展,甚至可能招来社会大灾难。
人类社会的发展必将走向人类社会与自然界的和谐,走向我国传统一贯主张的“天人合一”。
制造业的产品从构思开始,到设计、制造、销售、使用、维修,直到回收,再制造,都必须考虑环境保护。
正如参考文献[1]中所述,所谓环境保护是广义的,不仅要保护自然环境,还要保护社会环境、生产环境,保护劳动者的身心健康。
显然,制造过程的“绿”又是重中之重。
“绿色”制造在我国科技发展中长期规划中也得到了高度的重视。
所以,“绿”可以讲是先进制造技术发展的历史“必然”。
在这里应指出,所谓“绿色”产品是指无危害的产品,这是社会十分关注的。
其实,此文上面所述产品本身的“精”与“文”,已经包括了“绿色”的含义,这是十分明显的。
(2)“快”是指“快速化”,即指对市场的快速响应,对生产的快速重组,这两个快速必然要求生产模式有高度柔性与高度敏捷性[5]。
这一点是市场经济走向“买方市场”、“多变市场”、“顾客是上帝”、企业为了客户、满足“客户化”的必然结果。
正是这一“快”的结果,强有力地推动着制造技术的进步与制造方法的发展。
所以,“快”可以讲是先进制造技术发展的“动力”。
(3)“省”是指“节省”,即指制造过程必须节省、节约、节俭,这是市场经济必然的要求。
任何一个经济行为,都不同程度地讲节省,讲成本;市场经济,尤其是我国这么一个并不富裕的大国的市场经济,制造过程就更是不能不讲节省,不能不讲成本,不能不讲资源的优化配置,不能不讲制造过程各有关环节的优化配置。
我国正用极大力气来倡导与推动建设节约型社会,就是一个极具战略性的举措。
我国有句很好的谚言“一分钱办两分钱的事”就是这个意思。
节约是我国一贯的传统美德。
《老子》讲:“治人事天莫如啬。
”这个啬,实质上就是要节约生产,节约使用。
毛泽东同志在2O世纪50年代中期一再强调,要勤俭办~切事业,“什么事情都应当执行勤俭的原则,这就是节约的原则。
”所以,“省”可以讲是先进制造技术发展的“原则”。
(4)“效”指“高效”,主要指“高生产率”,即指单位时间内生产的产品数量多。
固然市场经济与科技的发展,导致不确定性的因素猛增,市场的需求变化加快,使得产品非大量化、分散化、个性化的生产越来越强,但决不意味着单位时间内产品生产数量减少,相反,还应增加。
这是市场快速响应的应有推论与含义。
社会的进步由生产力的发展所推动,而生产力的发展则由生产率的提高所推动。
高效低耗无污染应是生产过程所追求的。
所以,“效”可以看作是先进制造技术发展的“追求”。
1.3 先进制造方法的发展趋势对制造方法而言,应包括“数”、“自”、“集”、“网”和“智”这五点,这同参考文献[1]中的论述没有太大的变化。
(1)“数”即指“数字化”。
“工业化”发展的核心是“信息化”,“信息化”的核心是“数字化”,“数字化”也是先进制造技术发展的核心。
数字化制造包括以设计为中心的、以控制为中心的与以管理为中心的数字制造“数字化”贯穿与渗透制造全过程所用的方法中;并且发展得更广泛、更深刻,乃至导致生产方法与过程的重大变革。
这就是说,“数字化”技术的发展必将导致制造技术的重大发展与变革[6]。
所以,“数”是先进制造技术发展的“核”。
(2)“自”即指“自动化”。
“自动化”是减轻人的劳动,强化、延伸、取代人的有关劳动,乃至完成人无法完成的有关工作的技术或手段,是制造业发展必须的前提。
“自动化”已从一般的自动控制、自动调节、自动补偿等发展到自学习、自组织、自维护、自修复等更高的水平,自动控制理论、技术、系统、元件在制造技术领域中有着极大的发展。
所以,“自”是先进制造技术发展的“条件”。
(3)“集”即指“集成化”。
“集成化”是技术的集成,是管理的集成,是技术与管理的集成。
现代的制造技术就是集成的技术,先进制造技术就是制造技术、信息技术、管理科学与有关科学技术的集成。
集成,就是交叉,就是融合,就是“博采百家”;甚至可以讲,一个高新技术的出现,极少不是“兼收并蓄”其他有关学科或领域的理论与技术的。
所以,“集”是先进制造技术发展的“方法”。