試論先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)

武漢工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 張小亞

試論先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)

武漢工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 張小亞

先進(jìn)制造技術(shù)是20世紀(jì)90年代興起的制造業(yè)高技術(shù)，具有貫穿設(shè)計(jì)——加工——裝配——市場(chǎng)全過(guò)程、動(dòng)態(tài)技術(shù)體系、多學(xué)科集成、系統(tǒng)工程、高效低耗、適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)；衡量先進(jìn)制造技術(shù)水平主要包括少或無(wú)缺陷、快速響應(yīng)、精益化、柔性化和可持續(xù)性等指標(biāo)；先進(jìn)制造技術(shù)正朝著現(xiàn)代化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、自動(dòng)化、虛擬化、綠色化和人性化的趨勢(shì)發(fā)展。

先進(jìn)制造技術(shù)；集成；柔性；智能；綠色；虛擬

先進(jìn)制造技術(shù)（Advanced Manufacturing Technology）是美國(guó)于20世紀(jì)80年代末期提出的，筆者認(rèn)為先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)該是集機(jī)械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。本文嘗試對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，旨在深化人們對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的認(rèn)識(shí)，以推動(dòng)先進(jìn)制造技術(shù)又好又快的發(fā)展。

1 先進(jìn)制造技術(shù)的特征

1.1 先進(jìn)制造技術(shù)集設(shè)計(jì)——制造——管理——市場(chǎng)一體化

先進(jìn)制造技術(shù)極大地拓展了傳統(tǒng)制造技術(shù)的應(yīng)用范圍。傳統(tǒng)制造技術(shù)一般僅指原材料加工和裝配工藝，而先進(jìn)制造技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)代高新技術(shù)改造傳統(tǒng)制造技術(shù)，建立了包括設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)等的完整技術(shù)群，不僅使原有加工和裝配工藝產(chǎn)生了質(zhì)的變化，而且涵蓋了市場(chǎng)信息分析、產(chǎn)品決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)淮備、加工與裝配、質(zhì)量監(jiān)測(cè)、銷售使用、售前售后服務(wù)、產(chǎn)品報(bào)廢的處理和回收等全生命周期的制造全過(guò)程。

1.2 先進(jìn)制造技術(shù)是具有整體性、動(dòng)態(tài)性、開放性的技術(shù)體系

先進(jìn)制造技術(shù)突破了傳統(tǒng)專業(yè)分工的界限，運(yùn)用現(xiàn)代系統(tǒng)理論和方法，構(gòu)建了集機(jī)械、電子、信息、材料、自動(dòng)化、管理等多門技術(shù)于一體的綜合性先進(jìn)制造技術(shù)體系。先進(jìn)制造技術(shù)體系具有整體性、動(dòng)態(tài)性、開放性等顯著特征。一是應(yīng)用目標(biāo)的整體性，它以整體效益最優(yōu)化為目標(biāo)，通過(guò)對(duì)人、技術(shù)、管理、資金、工具、物料、信息等系統(tǒng)構(gòu)成要素的優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；二是技術(shù)構(gòu)成的動(dòng)態(tài)性，它不斷地吸收當(dāng)代高技術(shù)前沿新成就，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等與傳統(tǒng)制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，形成了以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD）、精密成型技術(shù) 、超精密加工技術(shù) 、數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造（CIMS）和分散網(wǎng)絡(luò)化制造（DNM）為主要標(biāo)志的先進(jìn)制造技術(shù)體系；三是先進(jìn)制造技術(shù)體系的開放性，它與各種專業(yè)技術(shù)相融合，形成了全面涵蓋新材料、新能源、航天、激光、生物工程等高技術(shù)領(lǐng)域的先進(jìn)制造技術(shù)群。

1.3 先進(jìn)制造技術(shù)是多學(xué)科的集成

先進(jìn)制造技術(shù)克服傳統(tǒng)制造技術(shù)的學(xué)科單一、專業(yè)細(xì)化的局限，強(qiáng)調(diào)學(xué)科之間、專業(yè)之間相互滲透、交叉融合，將系統(tǒng)論、信息論、控制論、智能理論與控制技術(shù)有機(jī)融合為一體，朝著系統(tǒng)化、集成化的方向發(fā)展，目前巳經(jīng)發(fā)展成為集機(jī)械、電子、信息、材料、環(huán)保、管理等科學(xué)等于一體的新型交叉學(xué)科，包括制造系統(tǒng)及其過(guò)程的數(shù)學(xué)物理模型、制造信息傳遞及知識(shí)獲取理論與方法、制造模式與生產(chǎn)管理理論與方法、制造過(guò)程及系統(tǒng)的測(cè)量、監(jiān)控及制造自動(dòng)化理論等，多學(xué)科交叉融合不僅使制造科學(xué)更趨完善，而且成為現(xiàn)代制造技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的源泉。

1.4 先進(jìn)制造技術(shù)是包括物質(zhì)流、能量流、資金流和信息流的系統(tǒng)工程

傳統(tǒng)制造技術(shù)通常僅僅涉及生產(chǎn)過(guò)程中的物質(zhì)流、能量流和資金流。當(dāng)代制造技術(shù)引入先進(jìn)的電子、信息技術(shù)，將IT技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)與制造技術(shù)相結(jié)合，引起傳統(tǒng)制造技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的變化，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造和企業(yè)管理的信息化、生產(chǎn)過(guò)程控制的智能化、制造裝備的數(shù)控化、咨詢服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化，以信息化為主要趨勢(shì)和特征的先進(jìn)制造技術(shù)駕馭整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程的物質(zhì)流、能量流、資金流和信息流，全面提升了制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

1.5 先進(jìn)制造技術(shù)是低耗、高效、節(jié)能、減排的綠色新技術(shù)

傳統(tǒng)制造技術(shù)只是根據(jù)市場(chǎng)需求設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售產(chǎn)品，能源和原材料消耗和浪費(fèi)大。傳統(tǒng)的制造模式是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)，即原料——工業(yè)生產(chǎn)——產(chǎn)品使用——報(bào)廢。在資源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重制約因素的21世紀(jì)，先進(jìn)制造技術(shù)順應(yīng)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的趨勢(shì)，構(gòu)建了閉式循環(huán)綠色制造技術(shù)系統(tǒng)，即在保證產(chǎn)品質(zhì)量和功能的前提下，以系統(tǒng)集成的觀點(diǎn)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率，采用綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝和綠色管理生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過(guò)綠色處理后加以回收利用，使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、使用到報(bào)廢整個(gè)產(chǎn)品生命周期中不產(chǎn)生環(huán)境污染或環(huán)境污染最小化，資源利用率最高，能源消耗最低。先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、低耗、高效、節(jié)能、減排、清潔、靈活的生產(chǎn)，有利于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

1.6 先進(jìn)制造技術(shù)是以不斷適應(yīng)產(chǎn)品市場(chǎng)新需求和增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo)的技術(shù)

在市場(chǎng)需求多元化和商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的當(dāng)今時(shí)代，產(chǎn)品質(zhì)量、款式、交貨期、品質(zhì)價(jià)格比、環(huán)保、物耗、能耗等成為影響市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的決定性因素，為了確保企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，先進(jìn)制造技術(shù)通過(guò)技術(shù)和管理的優(yōu)化組合，建立了面向市場(chǎng)的的柔性制造系統(tǒng)，系統(tǒng)地應(yīng)用于市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工程、檢測(cè)監(jiān)控，生產(chǎn)管理和質(zhì)量保證、售后服務(wù)等設(shè)計(jì)制造的全過(guò)程，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)、成本、交貨期、性能價(jià)格比、環(huán)境相容性等的優(yōu)化，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的完美統(tǒng)一，從而取得最佳市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。尤其是隨著世界自由貿(mào)易體制的日益完善，先進(jìn)制造技術(shù)超越了地域乃至國(guó)家的邊界，它以增強(qiáng)國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和提高國(guó)家綜合實(shí)力為目標(biāo)，注重技術(shù)的超前性和創(chuàng)新性，并充分利用全球通信網(wǎng)絡(luò)和交通運(yùn)輸體系.形成了全球化的模式。

2 先進(jìn)制造技術(shù)的評(píng)定指標(biāo)

先進(jìn)制造技術(shù)的產(chǎn)生，應(yīng)該是科技創(chuàng)新的結(jié)果。科技創(chuàng)新一般分為基礎(chǔ)型創(chuàng)新、集成（綜合）型創(chuàng)新和改進(jìn)型創(chuàng)新3種類型。基礎(chǔ)型創(chuàng)新又稱原始創(chuàng)新，是對(duì)自然界規(guī)律的新認(rèn)識(shí)，包括從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中總結(jié)與歸納出的規(guī)律；集成（綜合）創(chuàng)新型式多學(xué)科知識(shí)、技術(shù)的集成（綜合）、融合而創(chuàng)新的科技；改進(jìn)型創(chuàng)新是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)、系統(tǒng)（包括引進(jìn)技術(shù)、系統(tǒng)）單一改進(jìn)或綜合改進(jìn)而產(chǎn)生的創(chuàng)新。對(duì)工程技術(shù)創(chuàng)新而言，集成（綜合）型創(chuàng)新和改進(jìn)型創(chuàng)新是最主要的創(chuàng)新方式。

目前，衡量一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)是否達(dá)到世界領(lǐng)先水平，通常涉及到以下5項(xiàng)指標(biāo)。

2.1 少無(wú)缺陷

世界級(jí)水平制造技術(shù)應(yīng)保證制造過(guò)程少無(wú)缺陷，其要求缺陷率為為0.3%～0.1%，即每百萬(wàn)次采樣數(shù)的缺陷率為300～1 000，也就是說(shuō)生產(chǎn)1百萬(wàn)件，允許缺陷件為300～1 000件；或有1百萬(wàn)道工序，允許產(chǎn)生缺陷的工序?yàn)?00～1 000道。為了達(dá)到這么高的制造質(zhì)量，就應(yīng)：具有高質(zhì)量的輸入、輸出與工藝過(guò)程；進(jìn)行100%的檢驗(yàn)；廣泛采用傻瓜型設(shè)備，出現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警，防止缺陷擴(kuò)散；產(chǎn)品設(shè)計(jì)不僅滿足顧客需求，也考慮易于制造，且不易產(chǎn)生缺陷、廢品，即具有優(yōu)良的可制造結(jié)構(gòu)工藝性。

2.2 快速響應(yīng)

世界級(jí)水平制造技術(shù)要能快速響應(yīng)市場(chǎng)需求。在世界級(jí)水平制造技術(shù)條件下，客戶的訂單處理時(shí)間短，總的制造提前期比傳統(tǒng)已有方式縮短一半。為此，需保障物流通暢，減少或消除一些不必要的過(guò)程，保持制造過(guò)程流線化，并加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信，盡快獲得市場(chǎng)動(dòng)態(tài)信息。

2.3 精益化

當(dāng)生產(chǎn)相同質(zhì)量與數(shù)量的產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)比傳統(tǒng)方法使用少得多的資源。因此，要盡量減少庫(kù)存、場(chǎng)地空間、機(jī)器人員，可應(yīng)用高生產(chǎn)率、高產(chǎn)出的生產(chǎn)方式解決；在管理上采用“拉動(dòng)式”生產(chǎn)，按市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的訂單生產(chǎn)；培養(yǎng)多技能工人，精減非直接工作人員。

2.4 柔性化

所謂柔性化，其關(guān)鍵是在很短的調(diào)整時(shí)間內(nèi)，從一種生產(chǎn)模式變換成另一種生產(chǎn)模式。計(jì)算機(jī)數(shù)控、柔性制造系統(tǒng)具有軟件的柔性化特征，而可重構(gòu)制造系統(tǒng)（RMS）則具有硬件、軟件兩方面的柔性特征。為了達(dá)到高的柔性，要求在生產(chǎn)計(jì)劃安排、制造設(shè)備的布局、設(shè)備本身的可重構(gòu)、可調(diào)整等方面進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新。

2.5 可持續(xù)性

世界級(jí)水平制造技術(shù)要求運(yùn)行不僅高效，而且可實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，保證環(huán)境安全，符合可持續(xù)發(fā)展策略；產(chǎn)品可循環(huán)、可修煉、可重新制作、可重用、可生物降解，實(shí)現(xiàn)無(wú)廢棄物的制造（生產(chǎn)），符合科學(xué)發(fā)展觀，也充分體現(xiàn)出機(jī)械制造離散型生產(chǎn)的特點(diǎn)。

3 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，人類社會(huì)全面進(jìn)入信息時(shí)代，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和全面滲透正在使制造技術(shù)的面貌煥然一新。適應(yīng)當(dāng)今世界需求多樣化、技術(shù)人性化、效益最優(yōu)化、環(huán)境生態(tài)化的必然要求，未來(lái)先進(jìn)制造技術(shù)將朝著精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、清潔化、集成化、全球化的方向發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1 設(shè)計(jì)技術(shù)不斷現(xiàn)代化

產(chǎn)品設(shè)計(jì)是先進(jìn)制造技術(shù)的靈魂，未來(lái)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為，一是設(shè)計(jì)手段的計(jì)算機(jī)化；二是設(shè)計(jì)思想與方法更新，如并行設(shè)計(jì)、面向X的設(shè)計(jì)、健壯設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、反求工程技術(shù)等；三是向全生命周期設(shè)計(jì)發(fā)展；四是設(shè)計(jì)過(guò)程由單純考慮技術(shù)因素轉(zhuǎn)向綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)因素。

3.2 專業(yè)、學(xué)科、技術(shù)、企業(yè)之間的關(guān)系集成化

目前，集成化主要指如下幾方面：一是信息集成。其主要目的是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)把各自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備及異種設(shè)備互相連起來(lái)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)政系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的交換和信息的共享，幫助人作出正確的決策；二是功能集成。主要實(shí)現(xiàn)企業(yè)要素，即人、技術(shù)、管理組織的集成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)各功能部分的整體集成；三是過(guò)程集成。主要通過(guò)產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程的并行和以多功能項(xiàng)目組為核心的企業(yè)扁平化組織，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程、企業(yè)經(jīng)營(yíng)過(guò)程的集成；四是企業(yè)的集成。通過(guò)采用敏捷化企業(yè)組織形式、并行工程環(huán)境、全球計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)甚至跨國(guó)家的企業(yè)間的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，即動(dòng)態(tài)集成，由此能迅速集結(jié)和運(yùn)籌該產(chǎn)品所需的知識(shí)、技術(shù)和資源，從而迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，響應(yīng)市場(chǎng)需求，贏得競(jìng)爭(zhēng)。

3.3 制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的必由之胳

當(dāng)代制造業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，面臨市場(chǎng)需求不斷變化、采購(gòu)成本不斷提高、產(chǎn)品更新速度加快等多方面的壓力，要求企業(yè)必須在生產(chǎn)組織上實(shí)行深刻的變革，從而網(wǎng)絡(luò)化制造模式的興起，即在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工與生產(chǎn)管理等活動(dòng)乃至企業(yè)整個(gè)業(yè)務(wù)流程中全面采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)制造業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整、資源合理配置、優(yōu)化組合及共用。制造技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化將并行工程、虛擬制造、虛擬企業(yè)等先進(jìn)制造理念、方法和技術(shù)引入制造業(yè)，為制造系統(tǒng)和制造過(guò)程提供了快速方便的信息交互手段和環(huán)境，導(dǎo)致“虛擬制造組織”的興起，它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化制造服務(wù)平臺(tái)將地理上異地分布、組織上平等獨(dú)立的多個(gè)企業(yè)聯(lián)為一體，建立起密切合作的“虛擬企業(yè)”或“企業(yè)聯(lián)盟”，實(shí)現(xiàn)資源集成、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享，以提高制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力、提升制造企業(yè)的快速反應(yīng)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.4 制造技術(shù)的智能化是制造技術(shù)發(fā)展的前景

當(dāng)代制造系統(tǒng)正在由傳統(tǒng)的能量驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動(dòng)型，面對(duì)大量復(fù)雜信息的處理、瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)需求和激烈競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜環(huán)境，這就要求制造系統(tǒng)不僅要具備柔性，而且還要具有某種智能，因而智能制造應(yīng)運(yùn)而生：智能制造系統(tǒng)綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，具有人機(jī)一體化、自律能力強(qiáng)、自組織與超柔件、學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償加工過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)行在線診斷和智能化故障處理；未來(lái)的先進(jìn)制造系統(tǒng)將具有更高級(jí)的“思維能力”，集數(shù)字化、自動(dòng)化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化于一身，成為由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)。它在制造諸環(huán)節(jié)中，以柔性化、集成化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化有機(jī)結(jié)合的方式，建立高度智能化的閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)，借助計(jì)算機(jī)模擬人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，延伸或替代制造過(guò)程中人的部分腦力勞動(dòng)，同時(shí)收集、存儲(chǔ)、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能。該技術(shù)目前尚處在起步階段，然而，它的前景廣闊。

3.5 自動(dòng)化已經(jīng)成為先進(jìn)制造技術(shù)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域

自動(dòng)化是機(jī)器或裝置在無(wú)人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行操作或控制的過(guò)程。人們對(duì)自動(dòng)化的理解經(jīng)歷了一個(gè)動(dòng)態(tài)演化的過(guò)程。起初，人們認(rèn)為自動(dòng)化就是以機(jī)械的動(dòng)作代替人力操作，自動(dòng)地完成特定的作業(yè)。從這個(gè)意義上說(shuō)，近代第一次技術(shù)革命中瓦特發(fā)明的離心式調(diào)速器標(biāo)志著自動(dòng)化技術(shù)的興起，開創(chuàng)了工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的新時(shí)代﹐并對(duì)20世紀(jì)40年代控制理論的建立產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響；20世紀(jì)40年代中期以來(lái)，隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)的問(wèn)世和廣泛應(yīng)用，自動(dòng)化的概念進(jìn)一步拓展為采用機(jī)器代替人的體力勞動(dòng)和代替或輔助人的腦力勞動(dòng)，以自動(dòng)地完成特定的作業(yè)。制造自動(dòng)化技術(shù)研究已經(jīng)突破了以往只是研究數(shù)控技術(shù)、過(guò)程控制、過(guò)程監(jiān)控和計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)等單元和專門技術(shù)的范圍，目前關(guān)于制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)的研究正方興未艾，逐漸成為制造自動(dòng)化研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。

3.6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)等先進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)，20世紀(jì)90年代產(chǎn)生了“虛擬制造”這一全新的制造概念及其理論，它已成為現(xiàn)代制造技術(shù)與系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。虛擬制造是使用計(jì)算機(jī)模型對(duì)制造過(guò)程的仿真，以輔助被制造產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，包括從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開始就實(shí)時(shí)地、并行地對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工作性能、工藝流程、裝備調(diào)試、作業(yè)計(jì)劃、物流管理資源調(diào)配及成本核算等一切生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行仿真，檢查產(chǎn)品的可加工性和設(shè)計(jì)的合理性，預(yù)測(cè)其制造周期和使用性能，以便及時(shí)修改設(shè)計(jì)，更有效地靈活組織生產(chǎn)。虛擬制造可以縮短產(chǎn)品的研制周期，獲得最佳的產(chǎn)品質(zhì)量、最低的成本、最短的開發(fā)周期。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的完善，虛擬制造已能對(duì)加工制造過(guò)程進(jìn)行物理仿真，如切屑的形成，力、熱和幾何因素對(duì)制造誤差的影響等的仿真。虛擬制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用從根本上改變了現(xiàn)行的設(shè)計(jì)、試制、修改設(shè)計(jì)、規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式，虛擬制造技術(shù)決定著企業(yè)的未來(lái)，也決定著制造業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中能否立于不敗之地。

3.7 綠色制造勢(shì)必成為未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展方向

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，人類社會(huì)所面臨的資源短缺和環(huán)境污染等問(wèn)題日趨嚴(yán)重，人類要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展必須促使人與自然界和諧一致。為此，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家正積極倡導(dǎo)“低碳經(jīng)濟(jì)”、“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”、“綠色制造”和“清潔生產(chǎn)”，大力研究開發(fā)生態(tài)安全型、資源節(jié)約型制造技術(shù)。“綠色制造”正在成為未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展方向，綠色制造技術(shù)將貫穿于制造業(yè)各環(huán)節(jié)，主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：一是綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)。在設(shè)計(jì)階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，力求使產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響為最小；二是綠色制造技術(shù)。它從設(shè)計(jì)、制造、使用到報(bào)廢整個(gè)產(chǎn)品生命周期中不產(chǎn)生環(huán)境污染或環(huán)境污染最小化，符合環(huán)境保護(hù)要求，在整個(gè)制造過(guò)程中綜合考慮環(huán)境影響和資源效率，在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，使產(chǎn)品制造過(guò)程對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，節(jié)約資源和能源，使資源利用率最高，能源消耗最低；三是產(chǎn)品的回收和循環(huán)再制造。它是“資源―產(chǎn)品―廢棄物―再生資源或再生產(chǎn)品”的反饋式循環(huán)模式。“再制造”是一種先進(jìn)的制造邏輯與工業(yè)理念，它要求工業(yè)設(shè)計(jì)不僅要面向材料與功能，更要面向可回收再制造。再制造是通過(guò)新材料、新技術(shù)、新工藝、新裝備與新方法等一系列高新技術(shù)與手段的集成運(yùn)用，因此可以保證再制造產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不低于新產(chǎn)品，甚至在某種情形下可以使其質(zhì)量高于新產(chǎn)品。

3.8 制造過(guò)程中將貫徹以人為本的理念

發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的根本目的在于造福人類，這就要求在制造業(yè)中樹立“以人為本”的理念，逐步走向“制造—服務(wù)”一體化。倡導(dǎo)“以人為本”，就是要充分調(diào)動(dòng)人在構(gòu)思與設(shè)計(jì)、創(chuàng)新與改進(jìn)、制造與加工、檢驗(yàn)與管理、使用與維護(hù)、營(yíng)銷與服務(wù)乃至在制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的主動(dòng)性與創(chuàng)造性，大力開發(fā)人性化的制造技術(shù)，合理使用人性化的制造技術(shù)，正確、全局地、長(zhǎng)遠(yuǎn)地處理好其各有關(guān)方面的關(guān)系，使之真正服務(wù)于人類，謀求社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。深化教育改革是走向“以人為本”的先進(jìn)制造技術(shù)的根本途徑，教育理念和教學(xué)方法必須順應(yīng)世界先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)并結(jié)合我國(guó)國(guó)情，培養(yǎng)造就新一代高素質(zhì)先進(jìn)制造技術(shù)專業(yè)人才。

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［2］楊叔子，吳波，李斌.再論先進(jìn)制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)［J］.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2006（1）：1－4.

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2012－05－11）