先进制造技术及发展范文

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【关键词】先进制造技术；特点；发展趋势

随着计算机技术、自动化控制技术和现代科学技术的高速发展及交叉融合，产生了要求高精度、高速度、多功能、复合型、安全环保、智能化的先进制造技术理念，与传统的机械制造技术相比，先进制造技术是综合了机械制造技术、计算机技术、电子技术、智能技术、网络技术等先进技术的总称。

一、先进制造技术的特点

1.先进制造技术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，它的目的是提高制造业的综合经济效益和社会效益，是面向工业应用的技术。

2.先进制造技术强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流，是生产过程的系统工程。

3.80年代以来，随着全球市场竞争越来越激烈，先进制造技术要求具有世界先进水平，它的竞争已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的竞争，因此它是面向全球竞争的技术。

4.先进制造技术的最新发展阶段保持了过去制造技术的有效要素，同时吸收各种高新技术成果，渗透到产品生产的所有领域及其全部过程，从而形成了一个完整的技术群，具有面向21世纪新的技术领域。

二、先进制造技术发展方向

近年来，计算机技术、自动控制理论、数控技术、机器人、CAD/CAM技术、CIM技术以及网络通信技术等在内的信息自动化技术的迅猛发展，为先进制造技术的发展和应用提供了日益增多的高效能手段。

（一）工业应用的技术，机械、电子、信息、材料及能源技术成果，综合应用于制造过程。

1.数控技术（Numerical Control），简称数控（NC），是用数字量及字符作为加工的指令，实现自动控制的技术。目前数控一般采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此也称为计算机数控技术（Computer Numerical Control），简称CNC，数控技术在国外一般都称为CNC。数控技术的核心是数字控制技术，用计算机来对输入的指令进行存储、译码、计算、逻辑运算，并将处理的信息转换为相应的控制信号，控制运动精度较高的驱动元件，使之按编程人员设定的运动轨迹来高效加工，从而彻底克服了传统机械加工的缺点。

2.计算机辅助设计与制造（CAD/CAM），是计算机辅助设计（Computer Aided Design）简称CAD，与计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing）简称CAM相结合而组成的系统，依托强大软件来完成产品设计中的建模、解算、分析、虚拟模拟、加工模拟、制图、数控编程、编制工艺文件等工作。

3.特种加工技术，传统机械切削加工的本质为：刀具材料比工件更硬，用机械能把工件上多余的材料切除，零件的形状由机床的成型运动产生。但是，随着生产发展和科学实验的需要，很多工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、耐高温、小型化和结构复杂化等方向发展。尺寸精度、表面粗糙度和某些特殊要求越来越高，工件材料越来越硬，加工表面越来越复杂，传统的加工方法已不能满足生产的需要，人们探索利用电、磁、声、光、化学等能量或将多种能量组合施加在工件的被加工部位，实现材料去除、变形、改变性能或被镀覆等非传统加工方法，这些方法统称为特种加工。

（二）制造业综合自动化，信息技术、自动化技术、现代企业管理技术的有机结合。

1.机器人技术，计算机控制的可再编程的多功能操作器，又称工业机器人。它能在三维空间内完成多种操作。机器人技术综合了计算机、控制论、机构学、信息、传感技术、人工智能和仿生学等多学科而形成的高新技术。

目前机器人大致分为两大种，工业机器人（或称机械手）是机器人的一种，它是由关节元件、末端执行器、机身和控制装置所组成，具有类似人的动作的功能；另一种由于安装有感觉元件和遥感元件，分析计算机及行走装置，具有感觉、触觉、分析、判断、决策和行走的功能而称为智能机器人。

2.成组技术，人们用大批量生产的组织形式以高效的生产设备、高效的工艺技术去制造单件小批的零件，降低生产成本，成组技术（Group Technology简称GT）就应运而生。成组技术就是应用相似性原理，在多品种产品的生产中将相似零件组织在一起进行生产，使组内零件近似为原来的单一品种的大批量，或者变单件、小批生产为批量生产，按照批量生产的生产组织、管理技术来进行生产。

3.柔性制造系统（FMS-Flexible Manufacturing System），是以计算机为控制中心实现自动完成工件的加工、装卸、运输、管理的系统。它具有在线编程、在线监测、修复、自动转换加工产品品种的功能。一个柔性制造系统概括为以下三部分组成，即：加工系统、物料储运系统和计算机控制的信息流系统。

柔性制造系统具有：高柔性，在线编程使计算机响应进行控制高自动化设备工作；高效率，合理控制设备的切削用量实现高效加工，减小辅助时间和准备、终结时间；高度自动化，工件的加工、装配、检验、搬运、仓库存取完全由自动化程度高的设备来完成；柔性化生产大大减少操作人员、机床数目，提高机床利用率，缩短生产周期、降低产品成本、降低库存、减少流动资金、缩短资金流动周期，因此可取得较高的综合经济效益。

三、系统管理技术，制造业综合自动化、过程工业综合自动化、系统技术等综合应用于制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，获得理想技术经济效果

1.并行工程（Concurrent Engineering），简称（CE）是对产品及其设计过程和制造过程进行并行、集成设计的一种系统化工作模式，这种模式使产品开发人员从一开始就考虑到从概念形成到产品报废的全生产周期中的所有因素，包括加工的质量、成本、进度和产品的技术性能及使用性能需求等，减少加工制造中可能出现的问题，加速产品开发过程，缩短开发周期。并行工程的最大特点是利用计算机的仿真技术，用上、下游共同决策方式，在计算机上进行产品整个生命周期各个阶段的设计。

2.虚拟制造（Virtual Manufacturing），简称（VM）利用计算机技术、建模技术、信息处理技术、仿真技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真模拟，以发现设计或制造中出现的问题，在产品实际生产前就改进完成，省略了产品的开发研制阶段，达到降低设计和生产成本，缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。

3.计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing Systen），简称（CIMS）是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础之上，通过计算机网络及数据库，将分散的自动化系统有机的集成起来，完成从原材料采购到产品销售的一系列生产过程的高效益、高柔性的先进制造系统。系统包含技术应用系统：工程设计与制造系统、管理信息系统、制造自动化系统、质量保证系统和支撑系统：数据库系统、通讯网络保障系统。

现阶段我国先进制造技术与先进国家相比还有一定的差距，但随着国家对先进制造技术加大扶持力度，我国制造技术会更加进步。

参考文献

[1]韩秋实.机械制造技术基础[M].机械工业出版社，2006

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【关键词】先进制造技术；新兴交叉学科；智能化；绿色制造

1.引言

制造技术是使原材料成为产品的一系列技术的总称。自人类社会进入工业社会以来，制造业一直是国民经济的支柱产业，制造技术水平的高低已成为衡量一个国家经济实力和科技发展水平的重要标志之一。进入20世纪80年代以来，随着计算机、信息技术的迅速发展，产品更新速度明显加快，世界范围的竞争日趋白热化，传统制造技术越来越不适应经济的发展。工业发达国家普遍认为：在未来的竞争中，谁掌握了先进制造技术谁就掌握了市场。在一定程度上讲，先进制造技术已成为一个国家命运的主宰。

2.先进制造技术的产生

先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology，简称为AMT）是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。

1993年，美国政府批准了由联邦科学、工程与技术协调委员会（FCCSET）主持实施的先进制造技术计划（Advanced Manufacturing Technology-AMT）计划。先进制造技术计划（Advanced Manufacturing Technology-AMT）是美国根据本国制造业面临的挑战和机遇，为增强制造业的竞争力和促进国家经济增长，首先提出了先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology）的概念。此后，欧洲各国、日本以及亚洲新兴工业化国家如韩国等也相继作出响应。

3.先进制造技术的特点

先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于，传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺，先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，因而可以将其综合应用于制造的全过程。并且传统制造技术的学科、专业单一独立，相互间的界限分明。先进制造技术由于专业和学科间的不断渗透、交又、融合，界线逐渐淡化甚至消失，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。

先进制造技术是面向全球的。随着世界自由贸易体制的进一步完善，以及全球交通运输体系和通信网络的建立，制造业将形成全球化与一体化的格局，新的先进制造技术也必将是全球化的模式。目前每一国家都处于全球化市场中。一个国家的先进制造技术是支持该国制造业在全球范围市场的竞争力。因此，先进制造技术的主体应具有世界水平。但是，每个国家的国情也将影响到从现有的制造技术水平向先进制造技术的过渡战略和措施。中国正在以前所未有的速度进入全球化的国际市场，开发和应用适合国情的先进制造技术势在必行。

4.先进制造技术的主体技术群和支撑技术群

先进制造技术的主体技术群主要包括有关产品设计技术和工艺技术两大技术群。面向制造的设计技术群系指用于生产准备的工具群和技术群。设计技术对新产品开发生产费用、产品质量以及新产品上市时间都有很大影响。产品和制造工艺的设计可以采用一系列工具，例如计算机辅助设计以及工艺过程建模和仿真等，生产设施、装备和工具，甚至整个制造企业都可以采用先进技术更有效地进行设计。近几年发展起来的产品和工艺的并行设计具有双重目的，一是缩短新产品上市的周期，二是可以将生产过程中产生的废物减少到最低程度，使最终产品成为可回收、可再利用的，因此对实现面向保护环境的制造而言是必不可少的。制造工艺技术群是指用于物质产品生产的过程及设备。例如，模塑成形、铸造、冲压、磨削等。随着高新技术的不断渗入，传统的制造工艺和装备正在产生质的变化。制造工艺技术群是有关加工和装配的技术，也是制造技术或称生产技术的传统领域。

支撑技术群是指支持设计和制造工艺两方面取得进步的基础性的核心技术。基本的生产过程需要一系列的支撑技术，诸如：测试和检验、物料搬运、生产计划的控制以及包装等。它们也是用于保证和改善主体技术的协调运行所需的技术，是工具、手段和系统集成的基础技术。

5.先进制造技术的发展趋势

先进制造技术的发展逐步智能化、信息化。基于CAD/CAM技术的CMS是制造业自动化的一个重要方向。CMS通过CAX系统和PDM系统，进行产品的数字化设计、仿真，并结合数字化制造设备，进行自动加工。智能制造技术（MT）是将人工智能融入制造过程的各个环节，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在外界干扰或内部激励下能自动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。信息化是当今社会发展的趋势，信息技术正在以人们想象不到的速度向前发展。信息技术也正在向制造技术注入和融合，促进着制造技术和各种先进生产模式的发展，如C IM S、并行工程、精益生产、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造等，无不以信息技术的发展为支撑。

可持续发展的绿色制造正在逐步引起人们的重视。科技的发展创造了历史的奇迹，但人们也认识到自然界的资源是有限的，环境和生态正遭受巨大的破坏，绿色制造与可持续发展已成为人们最为关注的课题之一。绿色制造是通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最人限度地减少制造对环境的负而影响，同时使原材料和能源的利用效率达到最高。对十日前世界资源紧张，环境恶化的现状以及人类的持续发展的要求来讲，绿色制造是必然的趋势。

加工制造技术向着超精密、超高速的方向发展超精密加工技术。目前加工精度达到0.025μm，表而粗糙度达0.0045μm，已进入纳米级加工时代。超精切削厚度由目前的红外波段向可见光波段甚至更短波段靠近。超精加工机床向多功能模块化方向发展，超精加工材料由金属扩大到非金属。

超高速切削。目前铝合金超高速切削速度已超过27m/s，铸铁25m/s，超耐热镍合金为5m/s，超高速切削的发展已转移到一些难加工材料的切削加工。

生物制造系统正在逐步形成。日本三重大学和冈山大学率先开展了生物技术应用于工程材料加工的研究，并初步证实了微生物加工金属材料的可行性。我国于1982年将生物技术列为重点技术之一。生物学和制造学这两个原来人们觉得毫不相干的学科，今天正在相互渗透、交叉，正在形成一个新的学科——生物制造系统。

6.我国先进制造技术的发展现状

从“六五”开始我国就启动了制造技术主要是机械制造技术的国家部委与地方级重点攻关研究开发，由于体制所限，这方面的规划、研究开发主要是按行业分块进行的。企业开发先进制造技术的能力薄弱，人力与资金投人都不足。1995年4月在北京召开了先进制造技术发展战略研讨会，从战略高度探讨了我国发展先进制造技术的路线和方法。同一时期，国家二期863规划也开始规划下世纪初先进制造技术的发展。

十几年来通过技术引进和人才培养等各方面的努力，我国不少企业已掌握了一批相对先进的制造技术，但是和发达国家还是有很大差距。我国当务之急首先是要改善实施先进制造技术的基础条件，包括扩大数控机床、加工中心的应用，建立完善的国产数控系统产业群，扩大市场占有率。再就是大力发展和推广国产CAD/CAM计算机辅助设计与制造系统，在各大高校开设相关专业，加大人才培养力度。相信我国的先进制造技术在不久的将来会翻开崭新的一页。

7.结束语

知识就是财富，人类当前社会正在由工业经济时代步入知识经济时代。高科技的发展促使制造业发生了革命性的变化。先进制造技术就是在这个时代背景下应运而生，它是一个不断发展、不断更新的技术体系，使人类的生产生活发生了巨大改变。总之，21世纪的机械制造业是信息化、智能化、网络化、不断创新的绿色制造业，是人类智慧的结晶。

参考文献

[1]师汉民，易传云.人间巧艺夺天工——当代先进制造技术[M].华中理工大学出版社，2000.

[2]盛晓敏，邓朝晖.先进制造技术[M].机械工业出版社，2000.

[3]张立鼎等.先进电子制造技术[M].国防工业出版社，2000.

[4]梁福军，石治平.21世纪的制造技术[M].机械工程学报，2002.

[5]国家自然科学基金委员会.先进制造技术基础优先领域战略研究报告[M].科学出版社，1996.

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关键词：制造技术；自动化；提高

中图分类号：TD406 文献标识码：A

1 先进制造技术的特点

1.1 是新世纪的技术

机械制造是蒸汽时代就已经开始，到了21世纪，它已经成为了任何一个国家发展的必要条件。先进制造技术是在制造技术基础上的发展和升华，在这之后既保留了传统制造技术的精华，又吸收利用了这种高科技，将这两方面的优势杂糅在一起，形成了更加先进的技术，快速的参与到了各项产品生产及其他环节，大大提高了产品在生产、销售、售后等方面的效率。先进制造技术具有极其明确的范畴，是21世纪最需要、最渴求的技术。

1.2 是面向工业应用的技术

先进制造技术涉及的范围不仅仅局限于生产过程，它还包含了产品的设计和研发、施工工艺的设计、产品在生产、加工制造、售后维护维修等。它主要是应对于一些具有寿命周期的产品。先进制造技术的使用，其直接的就会体现在生产效率的提高和产品质量的提高。应用先进制造技术对于我国的国家经济发展有着明显的实际效果，它不仅仅提高了企业的综合实力，还促进了我国综合国力的增长。

1.3 是驾驭生产过程的系统工程

目前的先进制造技术主要应用了以下的先进技术：计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务。先进制造技术是在吸收各种高新科技的基础上不断发展的，它是与时俱进的技术，驾驭了生产过程的物质流、能量流和信息流，是一个先进系统工程。

1.4 是面向全球竞争的技术

“地球村”概念的出现，使得全世界的经济有了多重的一体化，全球化市场的发展，以前相对封闭的经济活动变得多种多样，不再局限于一域的经济市场，使得各个国家在争夺市场方面有着空前的激烈性，发达国家不断向外输出资本和工厂，世界市场呈现出寸土必争的盛况，而先进制造技术的产生正是顺应这一时代的需求而产生。国家自身先进制造技术的水平，在一定程度上表现出了该国在国际市场竞争中的地位。

1.5 是市场竞争三要素的统一

在以前产品制造技术不发的时期，往往一种热销产品的上市，都会引来很多相似产品的出现，而这时的竞争主要指向生产率的提高上。而在先进制造技术出现后，制造业不仅仅是简单的生产过程，这之中的竞争已经从提高生产率水平转化到产品生产的成本、质量和时间上。先进制造技术正是利用这三方面的合理统一，从而达到了提高市场竞争力的目的。

2 先进机械制造技术的发展现状

改革开放30年已经过去，在这30年里，我国已经成为了世界上最大的制造业国家，中国制造在各个我家都拥有相当大的份额。这一成果是我国的先进制造技术不断发展的结果。我国制造业的发展可以用腾飞来形容，可是与发达国家相比，差距已然是巨大的。

2.1 管理方面。发达国家的制造业普遍采用了办公自动化管理，计算机的应用早已应用到了管理体制和生产过程的各个环节。而准时生产（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生产（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技术应用，又在思想形态上占据了先进性。而我国计算机辅助管理也仅仅应用到少数企业的个别部分，大多数的企业仍然是采用的经验管理模式。

2.2 设计方面。在工业发达的国家，制造业的设计数据和工作准则都在不断的更新中，在很多大型企业中都已经使用了无图纸设计和生产模式，而在我国普遍的CAD/CAM技术利用率较低。

2.3 制造工艺方面。制造工艺需要有高精的制造工艺，发达国家在这方面都已经采取了高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。这些技术在我国的使用率很低，还有一些技术是在开发中，还没有及时掌握，因此，我国的制造工艺和发达工业国家还有很大的差距。

3 我国先进机械制造技术的发展趋势

3.1 全球化。第一，是国内的制造业已经受到了国际制造业的猛烈冲击，他们不仅仅是争夺国际市场，还进一步的进驻国内市场，这对我国的制造业是一个严峻的挑战。这一现实情况逼迫的我国制造业要适应生存法则--优胜劣汰。国内的很多中小企业都在这一场没有硝烟的战争中纷纷落败，也有一些优秀的企业在这之中凸显出来。第二，今网络通讯技术已经深入到了企业的各个方面，这一技术给企业带来了合作的同时，又进一步计划了国际市场的竞争。这两个因素已经大力的带动了制造业的全球化。

3.2 网络化。这个社会的网络化已经深入到了人们的日常生活，迅速的网络化水平，给企业带来的是更加活性化的发展。企业的产品设计、生产资料、市场拓展和产品销售都可以跨区域和跨国界的进行。而网络通讯技术的发展，使得企业间的信息交流、技术交流更加的便利，这不仅仅方面的企业的进一步发展，又为企业的发展提供了发展的推动作用。

3.3 虚拟化。虚拟技术是指模拟生产过程和生产产品的技术，这可以检验生产过程的合理性和制造过程的效率。虚拟化主要都是运用计算机的仿真软件来模拟现实的生产，用这一技术可以在进行产品生产之前来检验产品的质量，保证产品制造的准确性，及时避免不必要的错误。

3.4 自动化。自动化的发展是顺应时代的必然，制造业自动化发展的未来趋势是在制造业环节中高度智能化、自动化、网络化、虚拟化、绿色化。

3.5 绿色化。绿色化是针对近年来兴起的可持续发展观衍生的发展趋势，对生产模式进行总结，就是在设计、生产、材料、工艺、包装以及管理等各个环节都实现绿色工艺，在循环环节也能够积极回收再次使用。绿色制造是工业生产对环境伤害最小的生产模式，也使资源的有效利用率臻至最大。

结语

先进制造技术在一个国家的发展过程中占据这非常重要的位置，是衡量一个国家现代化的重要标志，也是在国际竞争中能否占据有利位置的重要因素。我国在走过30多年的改革开放后，我们的制造业已经到了一个需要质变的阶段，先进制造技术的运用已经成为了我国制造业的软肋，只有紧跟国际先进制造技术，努力学习，积极的应用到实处，才能引起制造业的质变，才能缩短和发达国家的差距，才能在时下激烈的市场竞争中占据一席之地，才能使我国的现代化更上一层楼。综上所述，发展先进制造技术刻不容缓，需要我们必须有紧迫意识，加快发展先进制造技术的脚步。

参考文献

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关键词：问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景

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。

一、当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：

（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。

（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-RealSpace)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间(配置空间ConfigurationSpace)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(ScrewSpace)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

（3）在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。

（4）各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。

这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。

二、现代机械工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域，国内外已经做了大量的研究工作，但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究，但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此，与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2．1制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质，另一方面对制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息，这一领域有如下主要研究方向和内容：

(1)制造信息的获取、处理、存储、传递和应用，大量制造信息向知识和决策转化。

(2)非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物，构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2．2微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化，成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度，大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞；制造出3mm大小能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，具有许多传统传感器无法比拟的优点，因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想，1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样，在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来，微机械的发展令人瞩目。其特点如下：相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功，体现了其现实的和潜在的应用价值；多种微型制造技术的发展，特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术；微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。

目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

2．3材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2．4机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交"，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面：

2．4．1面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型，例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等；

2．4．2面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如：基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略；研究仿生制造的概念体系及其基础，例如：仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作，具有鲜明的基础研究的特点，如果抓住机遇研究下去，将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学，以及与生物工程相关的关键技术基础等。

三、现代制造技术的发展趋势

20世纪90年代以来，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面：

(1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式会获得不断发展。

(2)设计技术与手段更现代化。

(3)成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。

(4)新型特种加工方法的形成。

(5)开发新一代超精密、超高速制造装备。

(6)加工工艺由技艺发展为工程科学。

(7)实施无污染绿色制造。

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【文献标识码】A

【文章编号】1672—5158（2012）10-0142-01

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及推陈出新而形成的。先进制造技术作为一个专有名词提出后，至今没有一明确的、公认的定义。

经过近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，可以认为：“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，以实现优质、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称”。

1　先进制造技术特点

（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“市场一产品设计一制造一市场”的大系统。而传统制造工程一般单指加工过程。

（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。

（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。

（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。

（5）先进制造技术是一个高度开放、具有高度自组织能力的系统，通过大力协作，充分、合理地利用全球资源，不断生产出最具竞争力的产品。

2　先进制造技术面临的挑战与发展机遇

21世纪制造业仍将在国民经济的发展中拥有重要的地位与作用，是国民经济的基础。先进制造技术仍是一个国家繁荣昌盛的基础技术之一，是直接创造社会财富的重要手段，是一个国家经济发展的主要技术支撑。

21世纪先进制造技术的发展面临如下挑战与机遇。

2.1　有限的资源与日益增长的环保压力的挑战

地球这个宇宙中的一个村落已日益“变小”，环境污染正威胁着人类的生存，而有限的资源正威胁着人类的持续发展。因而，如何实现可持续发展已是21世纪人类的一个重要课题。先进制造技术的发展必须充分考虑资源紧缺与环保压力。绿色制造是21世纪制造技术的一个重要特征。绿色设计技术、产品的拆卸与回收技术、生态工厂的循环式制造技术将得到迅速的发展。

2.2　消费观念变革及市场剧烈竞争

21世纪消费者的行为更具有选择性，“客户化、小批量、快速交货”的要求不断增加，批量生产的产品逐渐为个性化、多样化的产品所取代，产品的生产与服务的界限越来越模糊，市场的动态多变性以及剧烈的竞争迫使制造业改变策略。

2.3　制造全球化和贸易自由化的挑战

随着世界自由贸易体制的进一步完善及全球交通运输体系和通信网络的建立，国际经济合作与交往日趋紧密，全球产业界进入了结构大调整的重要时期，世界正在形成一个统一的大市场。制造业的全球化与一体化的格局已经初步形成。制造技术的发展必须与此相适应，新的生产模式必将是全球化的生产模式。

2.4　信息技术的发展为先进制造技术的发展提供良好的机遇

21世纪的制造业正在从以机器为特征的传统技术时代向着以信息为特征的系统技术时代迈进。信息技术的发展将大大促进先进制造技术的发展。

3　先进制造技术的发展趋势

随着电子、信息等高新技术的不断发展，随着市场需求个性化与多样化，未来先进制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展。当前先进制造技术的发展趋势大致有以下四个方面。

3.1　信息技术越来越重要

信息化是当今社会发展的趋势，信息技术正在以人们想象不到的速度发展，产品制造过程中的信息投人已成为决定产品成本的主要因素。信息技术也正在向制造技术注入和融合，促进制造技术不断发展。可以说先进制造技术的形成与发展，无不与信息技术的应用与注入有关。信息技术是推动制造技术发展的最关键因素。信息技术促进着设计技术的现代化，加工制造的精密化、快速化，自动化技术的柔性化、智能化以及整个制造过程的网络化、全球化。各种先进生产模式的发展，如CIMS、并行工程、精益生产、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造，也无不以信息技术的发展为支撑。通过信息交换和信息共享，企业生产的柔性和敏捷性大大提高。

3.2　集成程度越来越高

集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成为一个能协调工作的、功能更强的新系统。先进制造技术的集成不是简单的连接，而是经过统一规划设计，分析原技术和单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。先进制造技术的集成促进了制造企业的功能集成。功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术的集成，同时还要强调人的集成。

先进制造技术的集成程度越来越高，使得专业、学科问的界限逐渐淡化、消失。先进制造技术的不断发展，使加工、检测、物流、装配过程以及设计、制造过程等逐步走向一体化，专业车间、专用设备的概念逐渐淡化，不同专业的技术甚至设备集成为先进制造技术逐渐增多。先进制造技术的高度柔性与高度集成，使得系统越来越复杂。由于计算机、知识工程及制造软件系统的使用，一些先进制造技术的智能化越来越高，能够进行分析、判断、推理、构思和决策，可以在没有人为干预的情况下进行制造生产。

3.3　趋向绿色制造

先进制造技术在整个制造过程中，应该大大减少能耗及对环境的负面影响，使得废弃物和有害物质的排放最小，对资源利用效率最高，这就是绿色制造。日趋严格的环境与资源的约束，使绿色制造业显得越来越重要。中国的资源、环境问题尤为突出，制造业不仅要解决生产过程的污染和资源浪费问题，更重要的是要为社会提供在全寿命周期内没有污染、节约资源的产品。因此，绿色制造将成为先进制造技术的重要特征。先进制造技术应该充分体现绿色制造，使产品在生命周期符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求。

3.4　越来越多地使用虚拟技术

从本质上讲，虚拟制造技术是对真实制造过程的动态模拟、仿真，是在计算机上制造数字化产品，经过模拟仿真使产品外形设计、布局设计、加工及装配过程达到优化产品的设计及工艺过程、优化制造环境配置和生产供给计划、优化制造过程并改进制造系统的目的，用来改善各个层次的决策和控制。虚拟制造从根本上改变了设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制出之前，在虚拟制造环境中生成软产品原型（Soft　Prototype）代替传统的硬样品（Hard　Prototype）进行试验，对其性能和可制造性进行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本，提高系统快速响应市场变化的能力。最新的进展是在并行工程环境下，开展虚拟成形制造，使得在产品的设计完成时，成形制造的准备工作也同时完成。

参考文献

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关键词：先进制造业 市场结构调整 产业结构升级

同志在党的十报告《坚定不移沿着中国特色社会主义道路前进 为全面建成小康社会而奋斗》中指出，要“推进经济结构战略性调整”，关键就是要“推动战略性新兴产业、先进制造业健康发展，加快传统产业转型升级”。一国产业体系进而经济结构的高级程度是由与本国产业梯度演进阶段相适应的先进制造业所占的比重决定的。先进制造业的形成可以依靠国际产业转移和先进技术引进，但要真正转化为具有国别特色的优势产业，必须依靠持续不断的产业扩容和技术创新。因此，探索先进制造业产业扩容、技术创新以及结构升级的影响和制约因素，并由此明确我国产业调控政策的有效着力点，对推动我国经济结构战略性调整具有重大的政策指导意义。

基于我国产业梯度演进的先进制造业涵界

先进制造业作为一种与时俱进的产业形态，具有较鲜明的梯度演进特征：从最初级的轻纺制造业到重化制造业，再到高技术含量的装备制造业以及信息化、智能化制造业。立足于当前国际经济技术发展前沿和我国制造产业体系演进路径，可以大致确定，与我国产业梯度演进阶段相适应且与传统制造业相对应的先进制造业是通过不断吸收电子信息、计算机、机械、材料以及现代工艺流程等方面的高新技术成果，并将这些先进技术综合应用于产品研发、生产制造、过程控制、营销服务等的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，实现更高市场效率和更好经济社会效益的制造业的总称。

基于上述基本判断，依据国家统计局的产业分类标准，大致可以将先进制造业大致涵界在医药制造业（含化学药品制造业、中成药制造业、生物/生化制品的制造业）、电子及通信设备制造业（含通信设备制造业、雷达及配套设备制造业、广播电视设备制造业、电子器件制造业、电子元件制造业、家用视听设备制造业、其他电子设备制造业）、电子计算机及办公设备制造业（含电子计算机整机制造业、电子计算机外部设备制造业、办公设备制造业）、医疗设备及仪器仪表制造业（含医疗设备及器械制造业、仪器仪表制造业）以及航空航天器制造业（含飞机制造及修理、航天器制造）五大类十七小类子产业范围内。这些产业构成了我国当前促进先进制造业发展，推进产业自主创新和结构升级的产业主体。

产业升级视角下先进制造业发展现状考察

作为一国引导制造业技术进步和结构升级的主要动力，先进制造业应该在发展速度、投资强度、竞争能力、研发力度、经济效率等方面表现出显著的先导性特征。只有自身形成了良性正向的发展态势，才可能有效承担产业发展的导向职能和推动作用。然而，从我国先进制造业近年来的实际发展情况看，尽管产值规模连年提升、从业人员不断扩大，作为国家重点建设的领域，在产业投资和研发投入方面都有所侧重，但产业发展态势仍不容乐观。具体而言：

（一）增长速度低于制造业总体，结构升级效应尚未体现

2008-2011年，我国先进制造业产业规模逐年上涨，2011年产值规模达到88434亿元，年均增幅达到15.71%；但与同期制造业总产值高达18.48%的平均增速相比，先进制造业反而处于劣势，在制造业总产值中的比重也从2008年的12.93%降至12.05%，不仅未奠定先导产业的地位并带动产业结构的升级，反而呈现出不及传统制造业的增长态势。

（二）经济效率缺乏优势，投资吸纳和流量调整能力不足

2008-2011年，我国先进制造业利润总额逐年提升并突破5000亿元大关，且利润总额年均增幅达到24.39%，显著高于同期产值增幅，推动行业总体利润水平由2008年的5.40%提升到7.02%。但与此同时，也应看到，7%的利润率与先进制造业本身的产业属性和产业定位是不相符的。偏低的产业效率进一步制约了先进制造业对经济资源的吸纳力和整合力。一方面，先进制造业固定资产投资额占制造业固定资产投资额的比重长期处于9.5%左右的水平，低于先进制造业占制造业的产值比重；另一方面，2008-2011年，先进制造业固定资产投资额年均增长27%，增速超过了先进制造业的产值增幅和利润增幅，对所吸纳产业投资的利用效率明显偏低。

（三）研发经费投入力度偏低，自主创新意识和效果薄弱

我国先进制造业偏低的运行效率和产出能力是与其相对薄弱的技术水平相联系的。首先，美国（16.89%）、英国（11.04%）、日本（10.64%）等国先进制造业研发经费占行业总产值的比重都超过10%，而我国先进制造业该比重仅1.5%左右，研发经费投入力度明显偏低。其次，从投入力度偏低的研发经费的内部结构看，用于从国内外引进、吸收技术的经费和用于技术改造经费分别占11%和28%，只有近六成用于自主研发，自主创新意识仍显薄弱。最后，由于研发投入力度不足、自主创新意识薄弱，在我国先进制造业内部，多数子行业（或企业）并未将科学技术确立为本行业（或企业）的核心竞争力来源，仍高度依赖我国相对丰裕的劳动力资源和自然资源，由此导致科学技术对产业先进性和高效率的支撑效果微乎其微。

（四）企业规模化趋势有所显现，但产业资源仍有待整合

从人员规模和产值规模看，我国先进制造业企业都有所提升，分别从2008年的366人和2.21亿元提高到529人和408亿元。这一走势尽管一定程度上展现了我国先进制造业内部并购整合的举措，但也说明我国先进制造业中的产业资源仍高度分散在诸多企业当中，尚未真正实现规模经济效益。

（五）内资企业竞争力不足，外资主导型产业格局待扭转

由于自主创新能力有限，产业资源整合不充分，我国先进制造业中内资企业呈现数量众多、市场份额不高、企业规模偏小，竞争力严重不足的发展态势，外资企业（含港澳台资）仍是产业发展格局的主导力量。在先进制造业的所有企业中，内资企业数量超过了60%，但产值总规模仅占行业总产值的31%；外资企业平均规模达到8.52亿元，港澳台企业平均规模为5.62亿元，而内资企业平均规模仅2.32亿元。显然，外资企业不仅在市场份额上占据主流，而且基于规模经济形成了更强的市场势力和竞争优势，将在未来较长时间内主导行业发展。

先进制造业市场结构的产业升级影响研究

我国先进制造业代表着产业体系发展的方向，承载着国家经济结构调整升级的战略，却呈现成长性、创新性、规模性、投资强度、经济效率乃至综合竞争力的“六低”发展态势，亟需从各层面挖掘阻碍其发展的影响因素，进行政策引导和调控。

在上述“六低”产业特征中，制约我国先进制造业发展的最突出的问题在于产业经营效率偏低，而产业经营效率又取决于行业中企业的技术研发水平。根据产业组织理论“结构-行为-绩效”研究范式，产业经营效率和产业中企业的研发行为又决定于行业所处的市场结构。所以，要从技术创新、结构升级、效率提升的角度推进先进制造业的发展，需要在市场结构层面寻找问题的根源。

（一）我国先进制造业的绝对集中度考察

我国先进制造业的平均市场集中度CR4（行业中最大的4家企业所占的产值份额）为23.35%（2010年，按17个子行业加权平均），依据贝恩市场结构分类标准属于竞争性行业。在各子行业中，飞机、航天器、雷达设备制造等行业由于涉及国家安全，具有一定的行政垄断性，集中度高于行业总体水平；除此以外集中度高于行业平均水平的行业要么由外资企业占据主导（日资主导的办公设备制造业为41.05%），要么由港澳台资企业占据主导（台资主导的电子计算机整机制造业为51.48%）；由内资企业主导的子行业则普遍集中度偏低。分散的市场结构必然导致行业内部竞争烈度的提升和行业盈利水平的降低，并进而对行业效率提升和规模扩容带来负面影响。

（二）引入规模差异性的相对集中度考察

绝对集中度指标不能反映市场中企业之间的规模差异程度，因此还须引入“规模差异系数”来度量先进制造业的相对集中度。所谓规模差异系数，就是行业集中度与行业平均份额的比值，系数越大，表明行业中主要企业规模相对越大。

我国先进制造业的平均规模差异系数GC4为49.92（2010年，按17个子行业加权平均），总体上，行业中企业规模的差异性较大；从子行业看，医药制造业（53.92）、医疗设备及仪器仪表制造业（60.88）、电子及通信设备（65.00）的市场差异系数高于平均水平，行业中大企业的主导地位更突出；电子计算机及办公设备制造业（31.77）和航空航天器制造业（8.64） 的市场差异系数低于平均水平，行业中的主导权相对涣散。

进一步考察五大子行业下的细分行业，可以利用绝对集中度和相对集中度指标把17个先进制造业细分行业划分为I、II、III、IV四种类型，如表1所示。除了I型的三个细分行业初步确立了行业主导权之外，其他多数细分行业要么集中度偏低，要么企业规模差异偏低，不利于产业资源的整合和运行效率的提升。

（三）面向差异化和进出壁垒的延伸考察

一般认为，先进制造业的核心竞争优势在于先进技术和专利技术，所以成熟的先进制造业往往向高度标准化和高度专业化两个方向发展。我国先进制造业由于市场结构高度分散，中小企业为数众多，应该面向“长尾市场”开展专业化和个性化经营。但现实中，我国先进制造业中的企业却多集中于主流市场，针对通用性需求开展生产和研发，一方面缺乏“菜单式”的个性化，另一方面缺乏“专业性”的集约化，导致附加值偏低，运行效率降低，产业缺乏吸引力。

类似地，一般认为先进制造业兼具高研发风险和高投资收益的特性，其沉淀成本较高和资产专用性较强，因此进入和退出存在技术。但在我国，由于国家对先进制造业发展给予了大量的政策支持，使个别子产业趋向于公共产业，行政性壁垒较高但技术性壁垒不足，投资收益不高，行业吸引力不强；在如此政策依赖环境下，得不到政策支持的子产业，往往不愿承担高研发风险，所以停滞于低技术水平，不得不开展价格竞争，同样导致利润率趋低，行业吸引力下降。

可见，我国先进制造业虽然初具雏形，却没有真正导入先进制造业应有的发展路径，如果不进行必要的补偿性政策调整，极易陷入低度均衡，失去发展机遇，逐步沦为传统制造业，复归国际分工体系的中下层。

（四） 市场结构对研发行为的影响考察

为了能对先进制造业企业的技术研发形成更清晰的认识，可以再将技术研发划分为产品创新型研发和过程创新型研发两个层次，其中：产品创新型研发强度主要用新产品销售收入占主营业务收入的比重来衡量，过程创新型研发强度主要用微电子控制设备占固定资产的比重来衡量。通过对17个细分行业研发强度的计量统计和合并计算，可以得到表2。

从理论上讲，松散型的寡头垄断是最有利于技术研发的市场结构。从表2可以发现：I型细分行业中产品创新和过程创新的研发强度都高于全行业平均水平；IV型细分行业中产品创新和过程创新的研发强度均低于全行业平均水平；II型细分行业中产品创新的研发强度要高于全行业平均水平，而过程创新的研发强度则低于全行业平均水平；III型细分行业中产品创新的研发强度要低于全行业平均水平，而过程创新的研发强度则高于全行业平均水平。

由此，可以进一步推论：寡占型市场结构对于先进制造业的技术研发行为具有最好的激励效果，企业研发行为最活跃，新技术和新产品和新工艺都将得到引进、消化和吸收；行业集中度低、企业规模差异小是制约先进制造业技术研发行为的重要因素。由于行业利润水平低，技术外溢效应强，技术研发的风险巨大但收益较小，所以技术研发不构成最有效的竞争手段，低成本渗透策略会被多数企业使用；高行业集中度能够帮助企业保持较高的盈利能力，进而获得较强的风险抵御能力，因而有助于激励企业开展产品创新型研发；企业规模差异让大型企业获得了规模经济效益，而中小型企业不得不引入差异化战略，于是面向成本降低和工艺改进的过程创新成为该类细分行业的主要研发行为。

（五） 市场结构对产业效率的影响考察

从我国先进制造业17个细分子行业的主营业务利润率看，行业差异仍是盈利能力的主要决定因素。医药制造（11.65%）、医疗设备和仪器仪表（9.82%）行业利润率保持在10%左右的较高水平，而航空航天器制造（5.11%）、电子及通信设备（6.21%）以及电子计算机及办公设备（3.46%）行业利润率则处在5%左右的较低水平。

进一步考察市场结构对行业经济效率的影响。通过对17个细分行业盈利能力的计量统计和合并计算，可以得到表3。行业内企业的规模差异性也对行业盈利能力和经济效率起着重要的影响作用。规模差异性的存在一方面有助于弱化过度竞争，提升行业经济绩效；另一方面有助于激发行业内的兼并重组，提高资源的配置效率。同时，较高的盈利能力还会形成更强的行业吸引力，吸引更多的产业投资并推动更快的产业扩容，由此实现先进制造业的结构升级效应。

另外需要特别指出的是，对于II型细分行业，尽管处于较高集中度的市场结构中，但由于一方面该市场结构主要是由行政力量构造的，公共产品属性突出；另一方面企业规模差异较小，无法形成行业整合的主导力量，所以行业经济绩效和资源配置效率都较低。

面向市场结构的先进制造业政策调控方略

承载着我国制造业转型提升和经济结构调整升级重要战略使命的先进制造业呈现自主创新不足，综合效率偏低，产业资源配置不合理，内资的行业主导力不强的发展态势。这一态势不仅在短期内影响着先进制造业的扩容和升级，更会对我国的产业安全、经济转型、国际分工等造成长期影响。同时，也应该看到，市场结构构成了我国先进制造业低速度、低效益、低水平发展的根源性影响因素，因此，政府在制定相关产业政策和财税政策的过程中，应高度重视市场结构的调整和优化。

总体而言，政府对先进制造业市场结构的监控、分析和调控是一项较为系统的工作：从静态、动态、绝对、相对等多个视角监测先进制造业的市场结构特征；从产业整体和细分行业两个层面考察先进制造业的市场结构特征；从经济绩效、技术研发和资源配置三个层面认识先进制造业市场结构的影响；从企业行为引导和企业绩效调节两个方向开展先进制造业的市场结构调控。如此才能更好地创造有利于先进制造业发展的长效环境和机制。

具体而言，政府针对先进制造业的市场结构、技术研发以及运营效率的政策调控可以重点着力于如下三个方面。

（一）政策引导

通过政策引导推动先进制造业向大型企业主导、大中小企业协同合作的低集中寡占型市场结构演化。对我国先进制造业而言，市场集中度高、企业规模差异大的市场结构更有利于技术创新的开展和产业运营效率的提升。因此，政府在市场结构调控过程中，重点推进如下工作：

在充分发挥大型企业技术创新和市场开拓主导作用的同时，保持中小企业在产品改进、工艺完善、业务细分化、服务专业化等渐进性创新和长尾市场需求满足方面的优势，利用好二者之间的互补性，提升产业运营效率。

选择企业规模小，市场组织散的细分行业，推动企业间兼并重组，特别是技术研发型企业与生产制造型企业的横向联合，推动行业市场结构向低集中寡占型演化。

通过必要的专项支持，如园区建设、人才工程等，推动行业内的资源共享、设施配套、产业集聚以及人才培养。

推动细分行业内的纵向一体化整合，通过信贷支持协调供应链矛盾、通过供应链协同实现强强联合、促优逐劣，通过打通从技术研发到商业化应用的价值链强化产业自主创新能力和综合竞争优势。

针对中小企业，拓宽融资渠道，建立风险基金，协调自主创新体系中各创新承担者之间的权利义务关系，确保知识产权得以有效保护。

（二）政府组织协调

基于政府的组织协调能力，集成企业资源，整合研发力量，推动先进制造业技术进步和自主创新。政府要为企业提供技术创新的制度环境和政策环境，在技术创新中发挥引导和支撑作用。

对产业自主创新和技术研发的资金支持要采取事前补贴和事后奖励相结合的方式，避免事前补贴监督不力，事后补贴激励不足的缺陷。

对于对产业全局具有深远影响的基础性研究，特别是重大科技专项，应通过国家专项、研究基金、产业联合攻关等方式进行，政府科技资金应以直接方式介入并给予支持。

对于产业后技术，特别是部分引进消化、模仿改进技术，政府资金应当间接介入，做好产业创新环境创建工作，在信息服务、产学研一体化、知识产权保护等方面为企业提供良好的发展环境。

（三）利用好财税政策手段

利用财税政策手段，将先进制造业作为幼稚产业加以保护和鞭策，加速产业规模扩容和竞争力提升。

要采取必要的成本补贴、研发资助甚至行政保护等方式，弥补产业竞争力不足，给予先进制造业相对宽松的市场环境。

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[关键词]先进制造业 制造技术 制造模式 市场网络组织

〔中图分类号〕F062.9 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕 1000-7326（2008）06-0074-06

在经济全球化和信息技术革命的推动下，国际制造业的生产方式正在发生着重大变革。近十余年来，世界主要工业国纷纷制定各种发展计划，促进传统制造业向先进制造业（advanced manufacturing industry）转变。加快发展先进制造业，已经成为世界制造业发展的新潮流。本文根据当代国际制造业发展的新趋势，从超微观、微观和中观三维视角进行综合概括，建立起一个新的先进制造业理论模型。

一、关于先进制造业概念的讨论

“先进制造业”是国内学术界近年中提出的新概念，目前尚没有一个明确的、一致公认的定义。什么是先进制造业？解释主要有以下三种。

（1）先进制造业主要指采用先进制造技术为主要生产手段的制造业。先进制造业最主要的特点是技术革新快，适应市场需求的多样化。[1]

（2）先进制造业是指能够不断吸收高新技术成果，并将先进制造技术和管理方式综合应用于研究、设计、制造、检测和服务等全程的制造业。具有技术含量高、经济效益好、创新能力强、资源消耗低、环境污染少、服务功能全、就业比较多等特点。[2] 它不仅包括高新技术产业，也涵盖运用高新技术和先进适用技术改造的传统产业。

（3）先进制造业指制造业不断地吸收电子信息、计算机、机械、材料以及现代管理技术等方面的高新技术成果，并将这些先进制造技术综合应用于制造业产品的研发设计、生产制造、在线检测、营销、服务和管理的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，即实现信息化、自动化、智能化、柔性化、生态化生产，取得很好的经济、社会和市场效果的制造业的总称。[3]

上述三种解释都有合理之处，但又都不全面和准确。首先，先进制造业无疑离不开先进技术，但仅采用先进技术，或仅从先进技术来定义，不足以揭示先进制造业的内涵，也无法把先进制造业与以技术先进为标志界定的高新技术产业区分开来。实际上，传统制造业也是追求技术不断进步的。其次，先进制造业的确不仅仅局限于生产过程，还应该包括产前和产后全过程，但这也还不足以说明先进制造业是一种新的生产方式。最后，上述解释都把先进制造视为一个封闭的系统，忽视了现代网络化的营销系统和企业之间的广泛关联。

笔者认为，应该结合国际制造业的发展趋势和先进国家制造业的发展特征，可以从超微观、微观和中观的三维视角来对先进制造业进行理论概括。

从超微观即企业内部的角度看，先进制造业首先表现为技术的先进性，是一个能够不断进行技术创新的先进技术体系。既能不断吸收当代高新技术成果来进行自主技术开发，又善于将先进技术应用于从研发、制造到营销、维修服务的全过程。先进技术是企业生产和发展的基础，对制造业的发展起决定性作用。正是在先进技术的基础上，先进制造业才能够实现信息化、自动化、智能化、柔性化和生态化生产。

从微观即企业整体的角度看，先进制造业表现为生产模式的先进性，是一种能够适应市场变化、不断优化企业内部资源配置、并能兼顾生态环境和社会利益的高效生产体系。诸如柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、精益生产模式（LP）、清洁生产模式（CP）、高效快速重组生产系统、虚拟制造模式（VM）等，就是最为著名的先进制造模式。它决定着企业具体配置各种生产要素的方式和效率，体现着企业与市场之间密切的良性互动关系，也反映着企业与生态和社会环境的和谐相处。正是在生产模式这一点上，先进制造业与传统制造业迥然有别。

从中观即产业体系的角度看，先进制造业表现为营销网络组织的先进性，是一种以产业链为主干、集群化为依托的网络化市场组织。先进制造业是以现代生产业和发达的市场网络为支撑的。先进制造业内部各产业部门、各企业之间，在投入产出方面存在着密切的联系，需要通过价值链上的整合与协同、形成供应链联盟和产业集群，从而组成高效率的市场系统。

通过上述分析，概括起来，可以得出先进制造业的简明定义：先进制造业就是广泛应用先进制造技术、采用先进制造模式、拥有先进市场网络组织的工业生产系统。可用图1来清楚表示先进制造业的理论模型。

二、先进制造技术的内涵与发展

一般认为：先进制造技术是将先进的机械制造技术、电子信息技术和自动化设备以及材料技术等高新技术和先进适用性技术，综合应用于产品的研究与开发、设计、生产、管理和市场开拓、售后服务，并取得经济社会效益的综合技术，它们被统称为先进制造技术。

先进制造技术一般分为四大类。（1） 现代设计技术，包括计算机辅助设计(CAD)、反求工程技术的新产品开发、基于并行工程的产品设计、文件设计技术与质量功能配置、再生产工程、绿色产品设计等。（2） 先进的制造工艺技术，包括计算机辅助制造(CAM)、少无切削制造技术、非机械加工制造技术、生长型加工和快速原型技术制造(RPM)、虚拟制造技术（VMP）等。（3） 综合自动化技术，包括分布式数控技术(DNC)、柔性制造技术(FMT )、集成制造技术(CIMT)、智能制造技术(IMT)等。（4） 现代系统管理技术，包括制造资源计划（MRPII）、准时制（JIT）及精益生产(LP)、敏捷制造（AM）、全球化制造(GM)和信息管理系统(IMS)、可持续发展技术和相关技术等。[4]

1994年初，美国联邦科学、工程和技术协调委员会（FCCSET）下属的工业和技术委员会先进制造技术工作组，曾经对先进制造技术的内涵首次作系统的说明，认为先进制造技术主要包括三个技术群：主体技术群、支撑技术群和制造基础设施（制造技术环境）。这三部分构成一个完整的体系，缺一不可，否则很难发挥预期的整体功能效益。

与传统制造技术相比，先进制造技术具有四大特征。（1） 它的基础是优质、高效、低耗、无污染或少污染工艺，并在此基础上实现优化及与新技术的结合，形成新的工艺与技术。（2） 传统制造技术一般单指加工制造过程的工艺办法，而先进制造技术覆盖了从产品设计、加工制造到产品销售、使用、维修整个过程。（3） 传统制造技术一般只能驾驭生产过程中的物质流和能量流，随着信息技术的列入，使先进制造技术成为能驾驭生产过程中的物质流、能量流和信息流的系统工程。（4） 传统制造技术的学科、专业单一，界限分明，而先进制造技术的各专业、学科、技术之间的不断交叉、融合，形成了综合、集成的新技术。

目前在发达国家，先进制造技术发展的基本态势是：其一，以数控机床、加工中心和工业机器人为标志的柔性制造单元系统，以柔性制造单元和自动、半自动物料输送组合为标志的柔性制造系统，这两个阶段的先进制造技术已相当成熟。其二，以信息、工艺、物流、计算机集成为特点的集成技术已处于完善阶段。其三，以设计智能化、单元化加工过程智能化和系统整体管理智能化为特征的智能集成制造系统，仍然处在研究与开发过程中。[5] 具体来看，呈现出以下几大发展趋势。

（1）数字化。它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理技术的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统发展的必然趋势。它包含了三大部分：以设计为中心的数字制造，以控制为中心的数字制造和以管理为中心数字制造。

（2）精密化。它一方面是指对产品、零件的精度要求越来越高，一方面是指对产品、零件的加工精度要求越来越高，如精密加工技术、细微加工技术、纳米加工等。

（3）集成化。先进制造技术的集成化趋势本质就是知识的集成。其具体表现在三个方面：现代技术的集成；加工技术的集成和企业管理技术的集成。

（4）网络化。利用网络，在产品设计、制造与生产管理等活动乃至企业整个业务流程中充分享用有关资源，即快速调集、有机整合与高效利用有关制造资源。制造技术的网络化由两个因素决定：一是生产组织变革的需要，一是生产技术发展的可能。

（5）虚拟化。虚拟技术是以计算机支持的仿真技术为前提，对设计、加工、装配等工序统一建模，形成虚拟的环境、虚拟的过程、虚拟的产品、虚拟的企业，主要包括虚拟环境技术、虚拟设计技术和虚拟制造技术。

（6）智能化。制造系统正由原先的能量驱动型转变为信息驱动型，这就要求制造系统不但要具备柔性，而且还要表现出某种智能，以便应对大量复杂信息的处理、瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境。

（7）绿色化。环境保护与环境制约使先进制造技术逐渐向绿色化、可持续化发展。制造业的产品从构思开始，到设计阶段、制造阶段、销售阶段、使用与维修阶段，直到回收阶段、再制造各阶段，都必须充分考虑环境保护。

三、先进制造模式的内涵与发展

由于资源、环境、市场需求变化及日趋激烈的市场竞争，对制造业市场变动能力、企业网络组织结构、可持续发展等方面提出了更高的要求。传统的大批量生产模式（即福特制生产模式）受到越来越多的挑战，从而催生和创新出了一系列先进制造模式。关于先进制造模式国内外有许多不同看法。主要有两种观点：一是从制造科学和制造系统的角度出发，认为制造模式是一种典型的制造系统；另外一种观点从管理的角度出发，从比较广泛的范围来看，认为先进制造模式是一种在生产和制造领域中应用的新生产方式和方法，或是一种制造战略。

一般而言，制造模式具有典型的制造过程和运行机制，同时具备明确的功能、结构、通信和操作机制。它对于企业内部的信息流、物流和人流的管理具有明确的处理方法；对于企业外部的动态联盟（包括市场销售、供应链、资源、生产服务等）也具有相应的对策；最后对于上述问题的处理都具有相应的评价指标和方法。因此，制造模式是制造业为了提高产品质量、市场竞争力、生产规模和生产速度，以完成特定的生产任务而采取的一种有效的生产方式和一定的生产组织形式。现代先进制造生产模式是从传统的制造生产模式中发展、深化和逐步创新而来。

简单地说，所谓先进制造模式，就是围绕企业的价值增值链，依据不同的环境、通过有效地组织各种要素形成的，可以在特定环境中达到良好效果的先进生产方式和运行管理机制。这种模式已经形成规范的概念、哲理和结构，可以供企业依据不同的环境条件，针对不同的制造目标来加以采用。

根据国际生产工程学会（CIRP）近10年的统计，发达国家所涌现的先进制造系统和先进制造生产模式多达33种。发达国家制造企业，特别是跨国公司和创新性中小企业已广泛采用一些新的制造模式，如：柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、精益生产模式（LP）、清洁生产模式（CP）、高效快速重组生产系统、虚拟制造模式（VM）等。[6] 目前，正在开发下一代制造和生产模式，如：并行工程和协同制造（HM）、生物制造（BM）、远程网络制造（RM）、全球制造（GM）和下一代制造系统（NGMS）等。以下择要简单介绍八种主要的先进制造模式：

（1）精益生产模式（LP）。精益生产是美国麻省理工学院根据其IMVP的研究中对日本丰田生产方式的总结。精益生产的最终目标是要以具有最优质量和最低成本的产品，对市场需求做出最迅速的响应。它的基本原则是消灭一切浪费和不断改善。准时制作业、成组技术、弹性作业人数和尊重人性是精益生产的主要支柱。

（2）准时生产制（just-in-time）。又称无库存生产模式，其基本思想是订单驱动，仅当下道工序需求该零件时，才将其生产出来，任何前提生产都是浪费。追求目标是零库存、零废品和零设备故障。它适合于相对稳定的大批量流水线或重复生产作业。

（3）柔性制造系统（FMS）。柔性生产主要依靠有高度柔性的、以计算机数控机床生产为主的制造设备来实现多品种小批量生产。其优势是：增强制造企业的灵活性和应变能力，缩短产品生产周期，提高设备使用率和员工的劳动生产率以及改善生产模式从而大大推动了制造业的发展。

（4）敏捷制造。又称灵捷制造，是美国通用汽车公司于1988年提出的，1992年美国政府将其作为“21世纪制造企业的战略”。敏捷制造是新一代生产模式，是对已有生产模式的丰富和发展，它是柔性制造和精益生产发展的结果。敏捷制造包括产品制造机械系统的柔性、员工授权、制造商供应商关系、总体质量管理及企业重构。目前较权威的定义是：敏捷制造是一种结构，在这个结构中每个公司都能开发自己的产品并实施自己的经营战略。构成这个结构的基石是三种基本资源：有创新精神的管理机构和组织，有技术、有知识的高素质人员和先进制造技术。敏捷源于这三种资源的有效集成。

（5）计算机集成制造系统（CIMS）。是现代信息技术条件下的新一代制造系统。它以计算机来辅助制造系统的集成，以充分的、及时的信息交流或信息共享将企业的设计、工艺、生产车间以及供销和管理部门集成为一个有机的整体，使他们相互协调的运作，以提高产品质量，缩短产品开发周期，提高生产效率，确保企业的整体效益，提高企业的竞争能力和生存能力。

（6）虚拟制造模式（VM）。是虚拟现实技术在制造中的应用。虚拟制造实际上是一种计算机科学技术，以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支柱，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体感觉到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以做出前瞻性的决策与优化实施方案。从本质上讲虚拟制造技术是对真实制造过程的动态模拟、仿真，是在计算机上制造数字产品，在虚拟制造环境中生产软产品替代传统的硬样品进行试验，对其性能和可制造性进行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本，提高系统快速响应市场变化的能力。

（7）清洁生产模式（CP）。联合国环境计划署对清洁生产的定义为：清洁生产是一种新的创造性的思想，该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险。对生产过程，要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，减降所有废弃物的数量和毒性；对产品，要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。总之，清洁生产是将环境保护延伸到企业内部的方方面面。清洁生产追求的目标有二：一是追求资源和能源的循环利用和综合利用、不可再生资源和短缺资源的代用、废弃物的资源化和再生利用；二是追求产品生产和消费过程与环境的相容，如采用低废、无废的清洁生产工艺。

（8）绿色制造(green manufacturing)是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作用)最小，资源效率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。它具有以下基本特征。（1） 全球性――绿色制造的研究和应用将愈来愈体现全球化的特征和趋势。（2） 配套性――以绿色设计和制造技术为中心的配套系统(绿色营销、绿色标志、绿色教育、绿色法规等相关配套的社会支撑系统)是绿色制造工程的发展方向。（3）集成性――将更加注重系统技术和集成技术的研究。例如，产品和工艺设计与材料选择系统的集成、用户需求与产品使用的集成、绿色制造的问题领域集成、绿色制造系统中的信息集成、绿色制造的过程集成等集成技术的研究将成为绿色制造的重要研究内容。（4） 智能性――人工智能和智能制造技术将在绿色制造研究中发挥重要作用。

四、先进市场网络组织的内涵与发展

先进制造业是以现代生产业和发达的市场网络为支撑的。激烈的市场竞争和快速多变的市场需求使制造业企业在生产过程中面临着提高产品质量、缩短产品的生产销售周期、降低企业运营成本和提升核心竞争力的压力，这使得制造商、供应商、分销商、零售商和研究机构间的联系趋于紧密，并使其之间的界限逐渐淡化（如制造业服务业化），形成了新的市场网络组织结构，集群、供应链是其典型的表现形式。先进市场网络组织可以降低单个企业的经营风险，妥善地解决产品的设计、生产、供应、销售等一系列环节中的问题，并降低企业的外部效应和外部交易成本，提高了企业和整个制造业的国际竞争力。

根据波特的价值链理论，每一个企业都是由进行设计、生产、营销、交货以及对产品起辅助作用的各种活动（材料供应、技术、人力资源、 售后服务等）的集合。这些活动在公司的价值创造中相互联系，组成公司价值增值的链条，即为价值链。价值链并不是一些独立活动的集合，而是相互依存的活动构成的一个系统。并且，一个公司价值链与其他经济单位的价值链也是相连的，任何一个企业都存在于从供应商到消费者的价值链体系中，体系中各价值行为之间的联系对公司竞争优势的大小有着至关重要的影响。因此，发展先进制造业需要对价值链上的活动进行整合与协同，以实现整条价值链的整体提升。

价值链上各环节的增值收益是不同的。通常可用微笑（价值链）曲线表示，在曲线左端（产业链上游）的知识产权开发企业，随着研发和设计的投入，产品增值收益逐渐上升；在曲线右端（产业链下游）的品牌销售企业，随着品牌运作、销售渠道的建立，产品增值收益也大幅上升；而弧底部分的成品装配和低端产品为主的制造业则“流汗多拿钱少”，技术含量低、产品增值少，而且市场竞争激烈，容易被成本更低的同行所替代。

由于制造工艺的标准化以及“模块化”技术的发展，产业内的各工序可以被调整与分割，通过把利润递减的制造环节外包转移出去，跨国公司的经营重点从产品制造向产业链的两端转移，向上游主要是从事技术研发和产品设计；向下主要做销售、做渠道、做品牌和服务等，从而使价值链上知识密集型的环节利润递增，先进制造产业链两端的技术含量更高，附加价值也更高。

同时，先进制造业以发达的供应链网络为依托。供应链是由供应商、制造商、分销商（ 或配送中心）、零售商及用户等实体组成的供需网络，是跨越企业中多个职能部门活动的集合，它包括从订单的发送和获取、原材料的获得、产品的制造，到产品分销给销售商及最终用户的整个过程。它是在给最终顾客提品和服务的不同的过程和活动中所涉及的上下游相互联系的组织网络。供应链是相互合作共同控制、管理和改进从供应商到用户的物流和信息流的多个相互联系和依赖的组织的网络。供应链是伴随先进制造业出现的一种社会生产组织方式。有两种基本模式：一是具有单一核心企业的供应链；二是多核心企业的供应链。随着先进制造业的发展，产生了许多先进的供应链管理理念，如绿色供应链管理、敏捷供应链管理、逆向供应链管理、闭环供应链管理以及供应链联盟等。发达国家在制造业不断先进化的同时，其市场支撑体系也在不断变革与创新。

五、先进制造业的基本特征

通过上述分析，我们可以对先进制造业的基本特征作一简要概括。首先，与传统制造业相比，先进制造业的“先进”主要体现在以下几点：在生产方式方面，由单一产品的大规模、标准化生产，转变为可根据社会需求，小批量、多品种生产，具有更强的灵活性和适应性；在生产关联方面，先进制造业更加突出了产业间的生产链动态关联和企业的全球生产配置；在生产理念方面，更注重依靠科技进步，减少能源消耗和环境污染、提高经济效益、增加产品科技含量；在经济发展方面，着眼于未来，更注重信息化程度、无形资产的比重、技术创新的能力，更重视节约型、集约化和可持续发展。

其次，先进制造业是一个动态演变的概念，它随着时间、空间的变化而发展。在经济发展的不同时期，先进制造业表现在不同的制造产业上。以三次产业革命为例，在第一次产业革命中，先进制造业以纺织、煤炭、冶金等产业为代表；第二次产业革命时，先进制造业表现在电力、钢铁、石化等制造业上；在20世纪40年代爆发的第三次产业革命，电子通信、航空航天、光机电一体化、生物医药、新材料等产业作为先进制造业在各国经济中得到较快的发展。[7] 在空间方面，先进制造业在不同经济发展水平的区域表现在不同的产业部门上，因此不同区域在选择先进制造业发展战略时需结合实际情况进行产业选择。

再次，先进制造业是一个开放的系统。其开放性一是表现为制造业已经不再局限于制造的生产环节，而是开放到了包括产前和产后的全过程；二是表现为通过网络化组织向社会经济领域的全面开放，尤其体现为制造业与生产业融为一体；三是表现为全球制造，即在全球范围内整合资源，形成全球价值链和产业链体系。

最后，先进制造业本质上是一种先进的生产方式。发展先进制造业，不仅仅是一个技术进步问题，也不仅仅是一个产业结构转型升级和产业发展问题，而是一场生产方式的深刻变革。如果说世界制造业的发展曾经历了三个阶段，即初级产品生产阶段、加工装配阶段、自主知识产权阶段，那么，先进制造业标志着制造业发展进入了一个新的历史阶段。

[参考文献]

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[2]杨大庆，谭凤其. 世界先进制造业的发展经验及其借鉴[J]. 北方经济，2006，（2）.

[3]秦世俊. 世界先进制造业发展态势[Z]. 维普资讯 省略 .

[4]李斌. 先进制造技术的发展与展望[J]. 制造业信息化，2004，（3）.

[5]杨叔子，吴波. 先进制造技术及其发展趋势[J]. 求是，2004，（4）.

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关键词：制造技术；发展现状；发展趋势

一.先进制造技术的特点

1.先进制造技术是面向21世纪的技术

先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是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。

2.先进制造技术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。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。

3.先进制造技术是驾驭生产过程的系统工程

先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、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。

4.先进制造技术是面向全球竞争的技术

20世纪80年代以来，市场的全球化有了进一步的发展，发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场，倾销产品，输出资本。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。

5.先进制造技术是市场竞争三要素的统一

在20世纪70年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此，市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后，制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来，使三者达到了统一。

二.先进机械制造技术的发展现状

近年来，我国的制造业不断采用先进制造技术，但与工业发达国家相比，仍然存在一个阶段性的整体上的差距。

1.管理方面

工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推出了准时生产（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生產（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数小型企业仍处于经验管理阶段。

2.设计方面

工业发达国家不断更新设计数据和准则，采用新的设计方法，广泛采用计算机辅助设计技术（CAD/CAM），大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。

3.制造工艺方面

工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高，尚在开发、掌握之中。

4.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。

三.我国先进机械制造技术的发展趋势

1.全球化

一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈，例如在机械制造业中，国内外已有不少企业，甚至是知名度很高的企业，在这种无情的竞争中纷纷落败，有的倒闭，有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业，不得不扩展新的市场；另一方面，网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展，这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用，已成为全球化制造业发展的动力，全球化制造的第一个技术基础是网络化，网络通讯技术使制造的全球化得以实现。

2.网络化

网络通讯技术的迅速发展和普及，给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外，网络通讯技术的快速发展，加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习，推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。

3.虚拟化

制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真，通过仿真软件来模拟真实系统，以保证产品设计和产品工艺的合理性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。

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瞎．篷词]机械制造；特征；走向机械制造技术是研究机械产品设计、生产、加工、销售、使用、维修服务以及回收再生的整个过程的工程技术学科，它以提高质量、效益、竞争力为目标等系统工程。随着经济社会的发展，人们对机械产品的需求也发生了巨大的变化，要求品种多样、更新快捷、质量较高、使用方便、价格合理、外形美观、自动化程度高、售后服务好，要满足人们日益提高的要求，这就要应用先进的机械制造技术。

先进制造技术的特征先进制造技术是制造技术的高级发展阶段，它在传统制造技术的基础上发展而来，它保持了传统制造技术中的有益因素，不断吸收了一些高新技术成果，使之溶入产品生产的各个具体领域与全过程。先进制造技术与现代高新技术的结合产生了—个技术群，它是面向未来的技术。

先进制造技术不仅仅限于制造过程，它是从产品市场调研、产品开发工艺设计、生产；隹备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的全部内容，并结合成有机的整体。先进制造技术的应用尤其关注产生最佳的实用效果，是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的提升。

以提高制造业的综合经济效益和社会效益，先进制造技术是面向工业应用的技术。

先进制造技术非常强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术、现代系统管理技术在产品设计、制造和生产管理、销售及售后服务等方面的应用。它不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术结合，使制造技术成为驾驭生产全过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。

随着经济全球化的发展，市场竞争越来越激烈，先进制造技术是为适应这种激烈的市场竞争而产生的。一个国家的先进制造技术，应该具有世界先进水平，这样才能提升本国现代制造业在全球市场的竞争力。

先进制造技术是市场竞争三要素的统一。20 LJ-±-?,80年代后，制造业要赢得市场竞争，提高劳动生产率已经转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个要素有机结合起来，使三者达到了有机的统一。

我国机械制造技术的发展方向先进制造技术是制造技术的新的发展阶段，它是由传统的制造技术发展起来的，既要保持过去制造技术中的有效要素，还要不断吸收各种高新技术成果，并物化于产品生产的各个领域及全过程。

纳米技术是实现纳米级精度，即在纳米尺度上研究原子和分子结构，物质特性及相互作用与运动，并运用这种技术为人类服务的高新技术，纳米技术对制造业产生了较大的影响，它的应用范围将非常广泛，包擂纳米材料技术、纳米加工技术、纳米装配技术和纳米测量技术等。

超精密加工的加工精度在世纪之交已达到纳米级，在近几年来，开发的分子束生长技术、离子注入技术和材料合成、扫描隧道工程可使加工精度达到0．0003—0．0001 Ll m，精密工程正向终极目标一原子级精度的加工靠近，可进行移动原子级别的加工。现代机械制造技术的发展主要表现在精密工程技术，以超精密；|]nzz的前沿部分、微细加工、纳米技术为代表，就要实现微型机械电子技术和微型机器人的时代彻械制造的高度自动化，以ClMS和敏捷制造等为代表。

机械制造的精密成形技术。成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等。精密成形技术包括．精密铸造如湿膜精密成形铸造、刚型精密成形铸造、高精度造芯，精密锻压如冷湿精密成形、精密冲裁、精密热塑性成形、精密焊接与切割等。

机械制造的无切削液加工。其加工的主要应用领域是机械加工行业，此工艺加工简化了工艺、减少了成本并消除了冷却液带来的一系列问题，如废液排放和回收等。

机械制造的快速成形技术。快速原型零件制造技术(RPM)的设计突破了传统加工技术所采用的材料去除的要求，应用添加、累积的原理。其代表性技术有分层实体制造(LOM)，熔化沉积制造等。

机械制造的绿色化走向。绿色制造通过绿色生产过程绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用和绿色服务。采用绿色制造能最大限度地减少制造产业及企业对环境的破坏和影响，提高原材料和能源的利用效率实现制造业的节能减排，提高环保质量。

机械制造的全球化趋势。由于国际和国内市场上的竞争的激烈，在机械制造业中，国内外一些企业，包括知名度较高的企业，在竞争中纷纷下滑，甚至倒闭和被兼并。一些暂时还在国内市场上占有一定份额的企业，继续拓展新市场：通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展，这进—步激化了国际间市场的竞争。这己成为全球化制造业发展的动力，全球化制造的主要技术基础就是网络化，通讯技术的发展使制造的全球化迅速实现。

机械制造的网络化走向。通讯技术的迅速发展，给企业的生产和经营活动带来了巨大的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都突破了地区的界限，较多的企业超越国界进行。网络通讯技术的快速发展，加速技术信息的交流、加强了产品开发的合作和经营管理，推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。

工艺和技术的发展减少了原材料和能源的耗用量或缩短了开发周期、减少了成本，有一些工艺的改进对环境起到保护作用，绿色制造是人类往会可持续发展在制造业中的体现。除了工艺革新外，还要运用信息技术，通过计算机的模拟、仿真来实现。机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，还是国际间科技竞争的重点领域。我国制造技术目前还是经济技术发展中的薄弱环节。追逐世界先进制造技术的发展潮流，将其作为战略优先，并加大力度使其快速发展，缩小与世界发达国家的差距，在激烈的国际市场竞争中站稳脚跟。

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【关键词】先进制造业；成本动因；作业成本法

当代高科技的发展给人们的生活生产活动带来了巨大的改变，同时也影响着人们的生活方式，给人类生产历史带来了变革。作业成本法正是在这样的环境下应运而生，它是以作业为基础，将成本计算、成本控制等要素结合起来，同时又能与及时生产方式、全面质量管理紧密结合的一种新型的会计核算方法。由于国外及西方国家早一步完成工业革命，使得技术发展模式处于领先地位，因而种方法孕育于国外并在发达国家得到广泛的应用，而鉴于我国近代工业发展的历史原因，该方法的应用不是很普遍。近十年以来，我国现代企业已经逐步借鉴外国企业的成功经验，通过跨国公司、合资企业的交流与合作，也初步完成现代企业制度建立的过程，高科技元素在各行各业慢慢普及并快速发展，此时更是提出根据我国产业发展的实际情况，对我国企业中应用作业成本法可行性研究的绝佳时期。

一、作业成本法的定义及基本原理

作业成本法，其基本思想为：把企业的生产经营过程区分为若干个作业，以作业为成本计算的基本对象，通过资源动因的确认、计量，归集资源费用到作业上，再通过作业动因的确认、计量，归集作业成本到产品或顾客上去，最终计算出产品成本的新型成本计算方法。

运用了作业成本法后，就不再按照原先使用的方法进行费用的分配与归集，而是基于以下基本认识来进行的：成本动因理论是作业成本法的理论基础：（1）资源被作业消耗，作业被产品消耗；（2）生产导致作业的发生，作业导致成本的发生。

二、作业成本法的特点

1.对成本概念的影响―――将价值链贯穿于成本管理。对比以前传统的成本概念，其局限于产品的生产过程，而本方法则突破局限，将范围拓宽，使其围绕作业消耗资源、产品消耗作业，不忽视其他相关因素，保证成本概念的完整性。

2.对间接费用的重新界定―――有助于考核企业的管理效益。传统成本法只包括与生产产品直接、间接有关的费用，并没有全面考虑所谓成本中包含的所有费用，而是将用于筹集生产资金、销售产品、管理和组织全厂生产的支出是作为期间费用，这样的做法是缺乏实际意义的，无法正确反映成本的完全价值。与此不同的是，作业成本法强调了费用支出的合理有效，而不将相关费用分类成与生产直接相关还是间接相关，这样做可以简化分类，同时又分析全面，保证完整性，完善了成本的概念，最直接的优点就是使考核企业的管理效益更加方便直观。

3.对动因的影响―――将成本动因多元化考量，可以更加准确地分配间接成本，使成本信息的质量水平有了本质的提高和保证。产品成本结果本身在传统成本计算方法受到过分关注，认为产量被看作是产品成本的唯一动因，从理论实践方面已被证明并不合适。所以作业成本法着眼于成本发生的原因，即成本动因，这样更符合实际情况。

三、先进制造业的现状及其特点

制造业作为创造社会财富的主要产业历来是推动一个国家和地区经济发展的主导力量，也是衡量区域经济综合实力和现代化水平的重要标志。为此，世界各国均把制造业放在重要的战略位置。

目前，国内提出了一个经济概念：先进制造业，是以先进制造技术为主要生产手段的制造业。它广泛采用先进技术、设备和现代管理手段，是一种科技含量较高的制造业形态。先进制造业具有三大特征：一是科技含量高；二是生产效率高；三是创新能力强。制造业的如此飞速发展，促成了我国的国民经济能持续、高速的发展。

发展先进制造业首先是适应了先进生产力发展的时代要求。其次，发展先进制造业是把我国建设成为经济强国的必然选择。再次，发展先进制造业是顺应世界制造业发展的大趋势。当今世界已形成产业结构大调整和制造业基地大转移的趋势。不久的将来，中国将有望成为国际制造中心。

目前，我国高新技术产业和一些已实现高度自动化的先进制造业发展势头良好。另外一些传统的制造行业，通过技术改造，技术水平也得到了较大提高。具体表现在：

1.技术产业发展快、规模扩大。在我国，运用了先进制造技术的高新技术产业实现连年增值，其所创造的价值在我国的总产值中占有越来越大的比重。这些高新技术产业的规模也在慢慢地不断扩大，并逐步向成熟的先进制造业迈进。

2.企业技术水平有了明显提升。近二十年来，我国加快电子技术革命推进步伐，在行业中推进高科技的运用，生产技术得到迅猛发展，于此同时，巨大变革也在管理观念和管理技术方面得以体现。这些先进的生产技术以信息和知识为特征，使先进制造业发展成为我国的主导产业。

3.先进制造业区域集聚优势明显。我国先进的制造业主要集中在东南部，这有有利于经验、技术的交流，提高企业在同行业之间的竞争能力，从而使先进制造业得到更快、更健康地发展。

先进制造业对提高劳动生产率和生产新产品不断提出需求，它包括了设计自动化技术、制造自动化技术、流程工业综合自动化技术和系统集成技术等，它将机械、电子、信息、材料及现代管理技术综合结合，以实现设计、制造、经营和管理一体化、信息化及现代化，并进一步加强其在国际市场的垄断地位。

四、先进制造业应用作业成本法的可行性

近二十年来，我国在行业中推进高科技的运用，生产技术得到迅猛发展，先进制造业凭借其高度自动化逐步发展开来，于此同时产生的就是管理技术的巨大变革。作业成本法突出特点就是其成本管理的新思维、新理念，综合分析我国先进制造业产生和发展的具体情况，可以得出这样的结论：我国先进制造业符合率先推行、逐步推广作业成本法的要求。而且从理论上分析，在我国先进制造业中应用作业成本法是可行的，主要体现如下：

1.从生产的组织管理上讲，在未来的十年左右的时间内，通过全社会加大推广电子信息技术相关自动化设备，我国先进的制造企业将在世界的瞩目下取得高速而长远的进步，相信通过全行业的共同努力，一定会尽快接近JIT的标准。

2.近年来，我国政府极其重视交通状况的改善情况，通过各种渠道加快交通运输的推进，从根本上解决原材料和产品的运送周期缓慢的问题，从而在基础设施建设方面支持了作业成本法的可行性。

3.从市场需求方面来谈，客户的商品需求已经发生了显著变化，其需求初步趋于小批量、多样化和非经常性，如果我们不转变相关生产方针，即季度化大批量生产的方针，则必将在市场竞争中处于被动甚至劣势，所以我们应该迎合消费者的实时需求，提高产品的质量，退出多样化的产品，尽量避免大量生产同一种产品。与此对应，相关企业已经不能按照传统产业模式来采购原材料然后制造产品，这些过程必须顺应现在产业发展的要求加以改进，如果还是按部就班，肯定会在市场作用下遭受失败。就企业日常生经营管理而言，在生产方面，采购产品成本计量已经不能依旧沿用过去的方法，而在制造、企业决策服务考量方面，其周期性的会计决策理论、控制手段、业绩评价方法也面临着相同的问题，改用合适的方法已经成为燃眉之急。这样，作业成本法就以其灵活而科学准确的特点成为解决问题的关键，运用其进行成本核算和经营管理，不仅能适应各个方面的客观要求，而且从一定程度上推动了产品生产模式的改进，为企业带来更大效益。

4.在成本结构方面，我国相关产业的制造环境与过去相比，已经大大提高了先进程度，机器生产在很多行业得到大部分应用，人工手动制造的比例相当低，其直接结果就是人工成本比例大大下降，相应的机器、设备等固定成本比例则上升。这样，我国制造业的产品成本结构与过去相比变化很大，如果不及时改变传统的制造成本法，那么就无法得出当前生产方式下的产品成本信息，没有科学有效的方法对制造成本进行分析计算，就无实际数据核算相关企业自动化的效益成果，然而企业决策和控制必须以此为依据，使用了错误的会计信息，就不可能得出符合实际情况的结论，进而不能在企业决策上取得突破，必然导致企业总体获利水平下降。以上形势分析中可以看出，作业成本法是与当前成本结构相符合的方法。其必要性也已清晰明了，表明作业成本法确实拥有了其生存的土壤。

5.对于自动化程度较高的先进制造业，青年会计人才已然成为必须，人才的重要性在先进技术的发展历史中被多次证实，这些人才综合素质较高，在技术获取和技术革新方面都大有可为，没有足够的人才储备，先进制造业肯定无法得到长远发展，而作业成本法同样需要这样的人才基础。

参考文献：

[1]姜红珍.论作业成本法的产生及应用意义[J].财经论坛，2003，（6）：50-51