浅谈先进制造技术及其发展趋势

浅谈先进制造技术及其发展趋势

摘要：对先进制造技术的特点、体系结构和发展趋势进行了简要分析，并对其中的计算机集成制造系统现状作了简要介绍。

关键词：先进制造技术（advanced machining technology）；计算机集成制造系统（contemporary integrated manufacturing system）

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，并取得了很大的成绩。如何看待先进制造技术与机械制造业之间的相互关系、如何面对市场的竞争和新技术的挑战，采取相应的对策，这是我们机械行业必须认真思考的一个重要问题。

1.先进制造技术的发展趋势

先进制造技术是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。从本质上可以说，先进制造技术是传统制造技术、信息技术、自动化技术和现代管理技术等的有机融合。

先进制造技术的特点如下：

1.1.先进制造技术贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修等全过程，成为“市场—产品设计—制造—市场”的大系统。而传统制造工程一般单指加工过程。

1.2.先进制造技术充分应用计算机技术、传感技术、自动化技术、新材料技术、管理技术等的最新成果，各专业、学科间不断交叉、融合，其界限逐渐淡化甚至消失。

1.3.先进制造技术是技术、组织与管理的有机集成，特别重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。先进制造技术又可看作是硬件、软件、人和支持网络的综合与统一。

1.4.先进制造技术并不追求高度自动化或计算机化，而是通过强调以人为中心，实现自主和自律的统一，最大限度地发挥人的积极性、创造性和相互协调性。

1.5.先进制造技术的目的在于能够以最低的成本、最快的速度提供用户所希望的产品，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，并取得理想的技术经济效果。

制造业与机器人中有如下技术〔2〕：

1.5.1.计算机集成制造系统

1.5.

2.生产自动化

1.5.3.大批量定制

1.5.4.先进的机器人

这四种技术是最重要的先进制造技术。仅对计算机集成制造系统和大批量定制作一简单的介绍。

2计算机集成制造系统（CIMS）

现代集成制造系统（contemporary integrated manufacturing system）是计算机集成制造系统新的发展阶段，在继承计算机集成制造系统优秀成果的基础上，它不断吸收先进制造技术中的相关思想的精华，从信息集成、过程集成向企业集成方向迅速发展，在先进制造技术中处于核心地位。

2.1集成化

CIMS中有以下几个关键的信息集成系统。

2.1.1.ERP（企业资源计划）系统：国外有名的系统是SAP ，Oracle ，Baan，IBM等，国内有金蝶、用友、开思等。ERP系统集成了企业中的生产管理、财务、人事、采购、销售等子系统。系统涉及面广，十分庞大，对人员素质、数据和流程规范性要求高，因此实施难度大，成功率不高。

2.1.2.CAD/CAPP/CAM一体化：目前虽然有些CAD系统可以支持CAD/CAPP/CAM一体化，但主要针对基本上都采用数控加工的零件，如PRO/E 软件。由于不同产品中的零件差别很大，每个企业的加工条件和水平也不相同，因此复杂零件的CAD/CAPP/CAM一体化还没有通用的系统。

2.1.

3.PDM（产品数据管理）系统：被用于管理和控制由CAX（CAD、CAPP、CAE、CAM等的统称）系统所形成的大量的信息，避免花费很多时间去寻找本应该唾手可得的信息。PDM是设计自动化技术系统的核心，在产品的整个生命周期内管理全部的产品知识和信息，并为产品开发过程中的各个应用系统提供所需的数据，为不同应用系统提供集成平台。PDM系统以产品数据库为底层支持，以BOM为组织核心，把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织、控制和管理。

2.2网络化

以因特网为代表的网络技术正在制造业中产生越来越大的影响。在制造业

中，也正在出现一种新的模式——网络化制造模式。在网络化制造中，新的网络空间与传统的物理空间紧密结合，产生出各种新思想、新观点、新方法和新系统。制造企业将利用因特网进行产品的协同设计和制造；通过因特网，企业将与顾客直接联系，顾客将参与产品设计，或直接下订单给企业进行定制生产，企业将产品直接销售给顾客；由于因特网无所不到，市场全球化和制造全球化将是企业发展战略的重要组成部分；由于在因特网上信息传递的快捷性，并由于制造环境变化的激烈性，企业间的合作越来越频繁，企业的资源将得到更加充分和合理的利用。企业内联网（Intranet）/外联网（Extranet）也将极大地改变企业内的组织和管理模式，将有效地促进企业员工的信息和知识的交流和共享。

2.3虚拟化

虚拟制造可以简单地理解为“在计算机内制造”，通过应用集成的、用户友好的软件系统生成“软样机”，对产品、工艺和整个企业的性能进行仿真、建模和分析。虚拟制造包括：虚拟设计、虚拟装配和虚拟加工过程。例如在开发一种新车型时，其美学的创造性要受到安全性、人机工程学、可制造性及可维护性等多方面的制约。在虚拟设计中，利用虚拟原型在可视化方面的强大优势以及可交互地探索虚拟物体的功能，对产品进行几何、制造和功能等方面的交互建模与分析，快速评价不同的设计方案，可以从人机工程学角度检查设计效果，设计师可直接参与操作模拟，移动部件和进行各种试验，以确保设计的准确性。这种技术的特点是：①及早看到新产品的外形，以便从多方面观察和评审所设计的产品；②及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题；③及早对产品的可制造性有清楚的了解。

3.结束语：

先进制造技术是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。

参考文献：

[1]张世昌，《先进制造技术》.天津：天津大学出版社.2003

[2]顾新建，祁国宁.《知识型制造企业》.北京：国防工业出版社，2000

[3]顾新建，祁国宁，陈子辰.《网络化制造战略和方法》.北京：高等教育出版社，2001

[4]祁国宁，顾新建.《计算机集成制造系统方法论》.上海：上海科学技术出版社，1996