先进制造技术的现状和发展趋势

浅谈先进制造技术现状和发展趋势

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先进制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于工业化经济发展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展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,，进一步推进国企改革，推动建立强大的企业集团。推进技术创新，推动大型企业尽快建立技术开发中心，广泛吸引人才，在重大技术创新项目中实行产学研结合，才能尽快缩小同发达国家的差距，

销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。

3）是面向全球竞争的技术随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越激烈，先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此，一个国家的先进制造技术，它的主体应该具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力

2 先进制造技术的组成

先进制造技术是为了适应时代要求提高竞争能力，对制造技术不断优化和推陈出新而形

成的。它是一个相对的，动态的概念。在不同发展水平的国家和同一国家的不同发展阶段，有不同的技术内涵和构成。从目前各国掌握的制造技术来看可分为四个领域的研究，它们横跨多个学科，并组成了一个有机整体：

2.1 现代设计技术

1）计算机辅助设计技术包括：有限元法，优化设计，计算机辅助设计技术，模糊智能CAD等。

2）性能优良设计基础技术包括：可靠性设计；安全性设计；动态分析与设计；断裂设

7）过程设备工况监测与控制。

2.4 系统管理技术

1）先进制造生产模式； 2）集成管理技术；3）生产组织方法。

3先进制造技术的国内外现状

3.1国外先进制造技术现状

在制造业自动化发展方面, 发达国家机械制造技术已经达到相当水平, 实现了机械制

造系统自动化。产品设计普遍采用计算机辅助设计(CAD) 、计算机辅助产品工程(CAE) 和计算机仿真等手段, 企业管理采用了科学的规范化的管理方法和手段, 在加工技术方面也已实现了底层的自动化, 包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV) 等。在这个基础上再提高制造系统的自动化水平, 对于改善企业的TQCS(T—尽量缩短产品的交货时间或提早新产品上市时间、Q—提高产品质量、C—降低产品成本、S—提高服务水平) 已无明显的作用。因此, 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、敏捷

—概念设计——详细设计——过程设计——加工制造——试验检测——设计修改”的流程，称为产品从设计到制造的串行生产模式) 过程而提出的一个概念、一种哲理和方法。

4) 敏捷制造又称灵捷制造、迅速制造和灵活制造等，它是将柔性生产技术、熟练掌握生产技能和有知识的劳动力与促进企业内部和企业之间相互合作的灵活管理集成在一起, 通过所建立的共同基础结构,对迅速改变或无法预见的消费者需求和市场时机作出快速响应。市场的快速响应是敏捷制造的核心。

3.2 国内先进制造技术现状

我国的装备制造业经过数十年努力，已具有相当规模，积累了大量的技术和经验。但是随着经济全球化的发展，由于我国的巨大市场和丰富的劳动力资源，国外技术、资金、产品大量涌入，企业面临前所未有的国内外激烈的竞争局面。竞争要求企业产品更新换代快，产品质量高，价格低，交货及时和服务好。近年来，我国的制造业不断采用先进制造技术，但和工业发达国家相比，仍然存在一个阶段性的整体上的差距。

1）管理体制方面工业发达国家国有企业所占比重较小，绝大部分企业是规范的股份

配套方面与国外比，还有相当大的差距。

5）加工机床和自动化技术方面工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS），实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。相比美国、德国和日本等机床发达国家，我国数控机床产品在设计水平、质量、精度、性能方面差距较大。从整体上来说，我国数控机床与国外先进相差5～10 年；在高精尖技术方面的差距则达到了10～15 年。在高级数控系统、高速精密主轴单元、高速

滚动部件和数控动力刀架等核心零部件方面，我国仍无法国产化，主要依赖于进口。

4先进制造技术的发展趋势

近年来,制造工程领域的新技术像雨后春笋般相继诞生,如计算机集成制造系统(CIMS),虚拟生产(VM),智能制造(IM),绿色制造(GM)等,这些新技术的产生的运用决定了先进制造业未来的发展方向。现将先进制造技术的发展趋势和特色阐述如下：

4.1 “数”是发展的核心

“数”，是指制造领域的数字化。其包括以设计为中心的数字制造，以控制为中心的数

年

nm；

1）超净加工车间尘埃颗粒直径＜1 μm，颗粒数少于0.1 个/ inch3；

2）超纯芯片材料有害杂质，其含量要＜1/109；

3）超精加工精度达纳米级。

显然，没有先进制造技术，就没有先进电子技术装备；当然，没有先进电子技术与信息技术，也就没有先进制造装备。先进制造技术与先进信息技术是相互渗透，相互支持，紧密结合的。

4.3 “极”是发展的焦点

“极”，就是极端条件，是指生产特需产品的制造技术，必须达到“极”的要求。例如，能在高温、高压、高湿、强冲击、强磁场、强腐蚀等条件下工作，或有高硬度、大弹性等特点，或极大、极小、极厚、极薄、奇形怪状的产品等，都属于特需产品。“微机电系统”就是其中之一。这是工业发达国家高度关注的一项前沿科技，亦即所谓微系统微制造。“微机电系统”用途十分广泛。在信息领域中，用于分子存储器、原子存储器、芯片加工设备等；生命领域中，用于克隆技术、基因操作系统、蛋白质追踪系统、小生理器官处理技术、分子组件装配技术等；军事武器中，用于精确制导技术、精确打击技术、微型惯性平台、微光学

2.2

1）现代技术的集成机电一体化是个典型，是高技术装备的基础。

2）加工技术的集成特种加工技术及其装备是个典型，如激光加工、高能束加工、电加工等等。

3）企业的集成即管理的集成，包括生产信息、功能、过程的集成，也包括企业内部的集成和企业外部的集成。从长远看，还有一点很值得注意，即由生物技术与制造技术集结而成的“微制造的生物方法”，或所谓的“生物制造”。其依据是，生物是由内部生长而成“器件”，而非同一般制造技术那样，由外加作用以增减材料而成“器件”。这是一个崭新