先进制造技术研究综述及发展

先进制造技术研究综述及发展

崔海波

工程技术学院 2012级机制5班

摘要：本文对先进制造技术作了概述，分析了其产生的背景，指出其内涵与特征，介绍其当前的一些研究热点，比如现代集成制造、智能制造、绿色制造、虚拟制造、网络化制造、云制造等，并且分析了先进制造技术发展趋势，最后对先进制造技术的前景进行了展望。

关键词：AMT 概述内涵特征先进制造模式发展趋势

0 前言

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱,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,其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%～55%。世界各国经济实力的竞争,主要是先进制造技术的竞争,其竞争能力又体现在所生产产品的市场占有率上。随着经济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(advanced manufactuing technology,简称ＡＭＴ)的研究。[1]

1 ＡＭＴ的概述

ＡＭＴ,往往用ＡＭＴ来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说,ＡＭＴ是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果,并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程,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。与传统的制造技术相比,当代的ＡＭＴ以其高效率、高品质和对于市场变化的快速响应能力为主要特征。[2]ＡＭＴ是生产力的主要构成因素,是国民经济的重要支柱。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务,成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的“土壤”。尤其是一些尖端科技,如航空航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等技术的出现和发展,如果没有ＡＭＴ作为基础,是根本不可能的。

2 先进制造技术的内涵及特征

2.1先进制造技术的内涵

先进制造技术是美国于20世纪80年代末期提出的，其根本原因在于其国家竞争力的不断减弱，贸易逆差过大，许多原来占优势的产品都在竞争中败于日本。为此，美国政府和企业界投入了大量的资金进行研究，总结并提出了一系列先进制造技术的新理论。这些战略在短短几年内，就收到了良好的效果，部分被日本占领的市场被重新夺

回。[3]目前对先进制造技术至今尚无统一的，明确的，公认的定义，但经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，将其定义为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术及现代化管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现高效、低耗、清洁、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成。先进制造技术的核心，是优质、高效、低耗、清洁生产的基础制造技术，其目的是满足用户个性化$多样化的市场需求，提高制造业的综合经济效益，赢得激烈的市场竞争。为此，先进制造技术比传统的制造技术，更加重视技术和管理的结合，重视制造过程组织和管理体制的简化和合理化。[4]

2.2 先进制造技术的特征

（1）先进性。先进制造技术的核心和基础，是经过优化的先进工艺（优质、高效、低耗、清洁工艺），其从传统制造工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成；此外，其先进性还应体现在必须面临人类在21世纪消费观念变革的挑战，满足对日益挑剔的市场的需求，实现灵活生产。

（2）系统性。随着微电子信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流、资金流和信息流的系统工程，传统制造技术一般只能驾驭生产过程中的物质流、能量流和资金流。

（3）动态性。先进制造技术是在针对一定的应用目标，不断吸收各种高新技术逐渐形成和发展起来的新技术，因而其内涵不是绝对的和一成不变的，反映在不同的时期，不同的国家和地区，先进制造技术有其自身不同的特点、重点、目标和内容。因此，其为一个动态的、相对的、不断发展的技术体系。

（4）集成性。先进制造技术由于专业$学科间的不断渗透，交叉，融合，界限逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化，已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新兴交叉学科，因此可以称其为制造工程。

（5）实用性。先进制造技术的发展是针对某一具体的制造业需求而迅速发展起来

的先进，实用的技术，有着明确的需求导向。先进制造技术不是以追求技术的高新度为

目的，而是注重产生最好的实践效果，以促进国家经济的快速增长和提高企业综合竞

争力。

（6）广泛性。先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节，而是将其综合运用于制造的全过程，其覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、销售使用、维修服务、甚至回收再生的整个过程。[5]

3 当前先进制造技术的研究热点

3.1 常用先进制造模式的类型及特征

自从 20 世纪 80 年代以来，随着市场全球化，经济一体化进程的加快，制造业的竞争越来越激烈，为了提高企业的核心竞争力，制造领域提出了一系列先进制造模式，也成了当前制造领域研究的热点，如现代集成制造、并行工程、虚拟制造、柔性制造、快速原型制造、敏捷制造、网络制造、智能

制造、绿色制造以及最新的云制造。而且随着社会的不断发展，制造模式也正朝着更广、更深、更智能化的方向发展。表1列出了常用先进制造模式的类型及特征：

3.2 几种先进制造模式的分析比较

3.2.1 并行工程、柔性制造、成组制造和精益生产

这 4 类制造模式，是一类基础的制造方法，也可以说是制造的一种准则，所应遵循的一种基础的标准。无论是绿色制造、智能制造、生物制造，还是敏捷制造、网络化制造、云制造，都必须得遵循这种方法，通过他们可以节省时间，降低成本，节约资源。

[6]

3.2.2 快速原型制造和虚拟制造

快速原型和快速制模的结合和发展，形成了快速制造；虚拟原型与虚拟生产和虚拟企业的结合，形成了虚拟制造、快速原型和虚拟原型各有特点，相辅相成。快速原型可以将可视的虚拟原型，变成实际的物理零件或产品；而虚拟原型，则为零件和产品提供更为快捷经济的设计制造方法，为产品设计提供了性能评价和可制造性分析等功能。它们均以 CAD 技术为基础，达到同一个目的：缩短产品开发周期：提高产品设计品质和一次设计制造成功率。

3.2.3 智能制造、生物制造和绿色制造

生物制造是从生命现象和生命科学出

发来物化生命现象，其更关注设备和技术的柔性及智能化；智能制造的特征主要是智能化，智能化体现的是自动化的深度。智能制造和生物制造有一定的共同点，无论是物化生命还是人工智能，都体现了智能化，都将生命现象融入到了制造之中。绿色制造强调产品在设计、制造、使用及回收过程中对环境的影响最小，其侧重于技术、管理和人的积极作用的发挥。[7]

3.2.4 集成制造、敏捷制造、网络化制造与云制造

集成制造是随着计算机技术、信息技术、网络技术的发展而产生的，人们开始将技术系统$生产系统和人们的思想理念集成起来，以便优化系统，共享资源，提高总体效益。为了使企业能够应付迅速变化和不可