先进制造技术的特征范文

导语：如何才能写好一篇先进制造技术的特征，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】数字化；先进制造；机械；信息化

【Abstract】This paper presents the key feature of advanced manufacturing technology. The relationship of advanced manufacturing technology and digital technology were discussed. The status and development of the digital technology and advanced manufacturing technology were analyzed. Pointing out that digital manufacturing is the core technology of the advanced manufacturing technology. Several key technologies in the digital manufacturing system were specifically discussed.

【Keywords】Digital technology； Advanced Manufactories Technology； Mechanical Manufacture； Informatization

1 先进制造技术的含义

先进制造技术AMT（Advanced Manufactories Technology）是指以提高制造企业综合效益为目的，综合利用信息、能源、环保等高新技术以及现代系统管理技术，对传统制造过程中及产品的整个寿命周期中的使用、维护、回收、利用等有关环节进行研究并发行的所有适用技术的总称[1-2]。

相对传统制造技术，数字化制造技术是一项融合数字化技术和制造技术，且以制造工程科学为理论基础的重大的制造技术革新，是先进制造技术的核心。数字化先进制造是在计算机和网络技术与制造技术的不断融合、发展和广泛应用的基础上诞生的。它是对制造过程进行数字化的描述，将制造信息采用数字化的表征、存储、处理、传递和加工，从而在数字空间中完成产品的制造过程[3-6]。

2 数字化是先进制造技术的基础

2.1 先进制造技术的基本特征

先进制造技术包括以下五个基本特征。

（1）先进性。制造工艺作为先进制造技术的基础，必须是经过优化的先进工艺。先进制造技术的基础必须是优质、高效、低耗、清洁工艺，它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。

（2）通用性。先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节，它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、销售使用、维修服务，甚至回收整个过程。

（3）系统性。随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术的驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。

（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。

（5）技术与管理的更紧密结合。对市场变化做出更敏捷的反应及对最佳技术经济效益的追求，使先进制造技术十分重视生产过程组织管理体制的合理化和最佳化。

2.2 基于数字化的先进制造技术

数字化制造技术符合先进制造技术的上述五个基本特征。先进制造技术时代是数字化信息的时代，数字化技术是数字的生产、采集、存贮、变换、传递、处理及广泛利用的新兴科技领域。制造业从50年代数控机床的发明，标志着机械制造业向着数字化走出了第一步，随后制造信息化沿着三个方面推进，一是现场生产方面，如：NC/CNC/DNC/PLC/FMS/AC等；二是产品和工艺设计方面，如APT/CAD/CAM/CAE等；三是生产管理和集成方面，如MRP/PDM/ERP/CIMS等。可以说信息技术改变了当代制造业的面貌。

3 数字化是先进制造技术发展的核心

3.1 数字化先进制造的核心技术

数字化是先进制造技术的核心，它是在计算机和网络技术与制造技术的不断融合、发展和广泛应用的基础上诞生的。数字化先进制造主要包括以下几个核心技术[4，6]：

（1）制造过程的建模与仿真。制造过程的建模与仿真是在一台计算机上用解析或数值的方法表达或建模制造过程，建模通常基于制造工艺本身的物理和化学知识，并为实验所验证。

（2）网络化敏捷设计与制造。利用快速发展的网络技术，改善企业对市场的响应性。我国企业向国际接轨就必须在此领域开展研究，尽快掌握并赶上国外先进水平。

（3）虚拟产品开发。虚拟产品开发有四个核心要素：数字化产品和过程模型、产品信息管理、高性能计算与通讯和组织、管理的改变。

3.2 数字化对先进制造技术的实现

（1）数字制造的全球实现―网络制造。随着数字化技术、计算机网络技术及交通运输事业的迅速发展，这些企业可利用协同工作技术，在一定的时间、一定的空间内，利用计算机网络，小组成员共享通过数字网络在企业内部传递的知识与信息。

（2）数字制造的动态联盟―敏捷制造。为实现高增值、高产品质量及优质服务，只有借助于高性能计算机和高速网络，在数字化环境中，充分利用其他企业制造过程的信息流和数据库等有用的数字化资源，才能对变化市场做出快速的响应。对于某些产品一个企业不可能快速、经济地独立开发和制造其全部，必须根据任务，由一个公司的某些部门或不同公司按资源、技术和人员的最优配置。于是，一种以数字制造为平台的先进制造技术即数字制造的动态联盟―敏捷制造崭露头角。

（3）数字制造的计算机实现―虚拟制造。数字化表征与传递、建模与仿真是数字制造的核心科学问题。这种能实现制造形状与过程的数字化表征、非符号化制造知识的表征、制造信息的可靠获取及其传递的、由整个制造信息形成的数字空间，为计算机和计算机网络的应用提供了用武之地。

（4）数字制造的快速实现―快速原型制造。制造业面临两个重要的挑战：一是要大大减少开发时间，二是产品的个性化。虽然计算机辅助设计和制造（CAD和CAM）已在很大程度上改善了传统的产品设计和制造方法，但在计算机辅助设计和计算机辅助制造集成实践过程中仍有许多障碍。

虚拟制造技术在计算机上实现了产品实际的制造过程，对缩短产品开发的周期、减少开发费用、提高市场竞争能力做出了重大贡献。通过长期的探索与实践，催生了制造技术上的又一次新的变革―快速成型制造技术。

（5）数字制造的环保化实现―绿色设计与制造。制造业为人类的繁荣昌盛做出了巨大贡献的同时，每年产生了近55亿吨的无害废品和7亿吨的有害废品。因此，为了有效地保护环境，一定要在制造的各个阶段进行污染控制。有必要使用能在各个阶段评估环境被影响的后果的工具和方法学来支持设计和制造，一种具有意识的先进制造技术―绿色设计与制造ECD&M （EnvironmentallyConscious Design and Manufacturing ）。

4 数字化是先进制造技术发展的未来

目前，计算机和网络已成为制造业企业的基础环境和重要手段，目前世界500强企业无一例外地建立了内部网。制造业在知识经济到来时呈现明显的信息化趋势，可以说信息技术在促进当代制造业发展过程中的作用是第一位的，信息技术将在更深层次上渗透和改造传统制造业。

当前，数字化制造正在深入发展，其主要趋势呈以下四点：

（1）由二维向三维的转变―形成以MBD/MBI（Model Based Definition，MBD 基于模型的定义/Model-BasedInstructions，MBI基于模型的作业指导书）为核心的设计与制造。MBD是用集成的三维实体模型来完整的表达产品生命周期各阶段的产品定义技术标准，为设计人员服务，解决的是要制造什么的问题；MBI是以三维模型表达的车间工作规范和方法，为加工、装配、检测人员服务，解决的是怎么制造的问题。MBD/MBI技术将使工程技术人员从繁琐的二维图纸和表格文化中解放出来，可将更多精力转移到需求分析和产品创新研发上。

（2）真正并行和协同的实现-数字化制造中的直观可视化工作环境以及建模和仿真技术，为并行和协同工作提供了友好的协同工作环境及有效的实验验证手段和评估优化工具。数字化制造是制造业信息化发展的新阶段，也是目前制造业的重要发展方向，如精密化、智能化、网络化、极端化等，无一不与数字化制造技术的发展密切相关。

（3）数字化装配与维修的应用―装配是产品生命周期中的重要环节。虚拟现实技术（VR， Virtual Reality）的发展为解决装配序列规划和装配性能仿真提供新的思路和方法，虚拟装配技术可在无物理样机的情况下对产品可装配性、可拆卸性、可维修性和装配过程中的装配精度、装配性能等进行分析、预测和验证，并支持面向生产现场的装配工艺过程的动态仿真、规划与优化。目前虚拟装配技术已从简单的几何装配正朝着考虑精度、物性、过程、环境等多方面因素的装配技术方向发展，这是推进虚拟装配技术实用化发展的重要一步。

（4）数字化车间与数字化工厂―数字化工厂是数字化制造技术在车间和和工厂集成应用和高效运营的全新生产模式。它在三维工艺过程、工艺装备、生产线布局和生产管理综合优化和集成的基础上，实现产品在工厂、车间和生产线上由设计到制造的数字化执行、管理和控制问题，是实现企业挖潜和增效的最有效形式。目前，生产线建模仿真技术和车间布局规划已日益受到重视，它为高效物流实施以及精益生产、可重构制造、单元化制造等先进制造模式提供科学分析工具，尤其对多品种、变批量和混线生产等复杂生产模式具有重要指导意义。

5 结束语

先进制造技术是改造传统制造业的有效手段，为了有效地在我国利用先进制造技术改造传统制造业，需要明确研究、开发和应用先进制造技术的重点。综观以上先进制造技术的现状和发展，可以看出数字制造实为先进制造技术的核心技术，是实施其他先进制造技术的平台。

数字化先进制造技术是席卷全球的数字化浪潮中的重要一环，其本质是支持数字化或信息化制造业的技术。充分运用当代数字化技术，大力发展数字化先进制造技术符合本世纪制造业的发展趋势。

【参考文献】

[1]杨叔子，吴波，李斌. 再论先进制造技术及其发展趋势[J].机械工程学报，2006，42（1）：5-8.

[2]江征风，吴华春.以数字制造为基础的先进制造技术[J].组合机床与自动化加工技术，2005，6：5-7.

[3]张训杰，童伟国，陈林静，胡金泽.先进制造技术与数字化制造[J].装备制造技术，2007，11：106-107.

[4]张伯鹏.数字化制造是先进制造技术的核心技术[J].制造业自动化，2000，22（2）：1-9.

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【关键词】先进制造技术；自动化技术；应用

在世界经济多极化的今天，面对快速的市场变化和激烈的技术竞争，发达国家都将制造业作为了本国的经济支柱，先进制造技术正是制造业为适应时代需求，提高竞争力推陈出新而形成的。先进制造技术是完成制造活动所需的一切手段的综合，产品的整个制造过程包括了：市场调研、产品设计和产品零部件制造与装配以及产品销售与售后服务四个环节，实现制造过程的整个制造系统所涉及的技术就是先进制造技术。随着我国高新技术和知识经济的快速发展，生命科学、材料科学和信息技术等新兴科学技术也随之涌现，将传统机械制造技术转变成为了如今的集机械技术、计算机技术和信息技术以及自动化技术等为一体的科学技术。自动化技术具有提高产品质量、提高产品生产率、缩短产品的生产周期、降低产品生产成本、减轻工人劳动强度和提高企业经济效益等诸多优点，将传统制造技术结合现代自动化技术，不仅可以优化设计和制造过程，同时还可以将人们从体力劳动中解放出来，使机械设备能够自动、精确、高效的完成整个制作过程，进而加快实现工业信息化。

一、概述先进制造技术的含义和特点

随着社会需求个性化、多样化的发展，生产规模由单件、小批量到多品种、变批量的方向发展，同时，随着计算机技术和现代化管理技术的渗透和融化，不断改变着传统制造技术的内涵，进而形成了如今的先进制造技术。

（一）先进制造技术的含义

目前，对于先进制造技术还没有一个明确和一致公认的定义，经过近年来对发展新型制造技术方面开展的工作和对其特征的分析研究，国内专家认为：先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术的成果，将其综合的应用与产品设计和加工以及检测等制造的全过程，逐渐实现优质、高效、灵活的生产，是提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。

（二）先进制造技术的特点

先进制造技术最重要的特点是，它首先是一项面向工业应用，具有较强的实用性的新技术，先进制造技术相比传统的制造技术在应用范围上的一个不同点在于，传统制造技术一般是指各种将原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术虽然大量应用于加工和装配过程，但是由于其组成结构中包括了设计技术和自动化技术以及系统管理技术等，因而则将其综合应用于制造的全过程。同时，传统制造技术的学科专业单一、独立，互相之间的界限明显，而先进制造技术因其专业和学科之间的不断渗透、交叉、融合，界限渐渐的淡化甚至是消失，技术趋于系统化和集成化，逐渐发展成为了集机械和电子以及信息等技术为一体的新型交叉学科。

随着微电子和信息技术的引入，使得先进制造技术成为了驾驭信息的生成和传递以及反馈的集成过程。为了能够有效的确保生产和经济效益持续稳定提高，同时能对市场变化做出更加快捷的反应，以及对最佳技术效益的追求，进而提高企业的竞争能力，先进制造技术比传统的制造技术更加的重视技术和管理的结合，更加重视制造过程组织和管理体制的简化与合理化，最终产生了一系列先进的制造模式。随着世界自由贸易体制的逐步完善，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将成为全球化的模式。

二、先进制造技术发展中自动化技术的应用

（一）先进制造技术的发展趋势

合理的体系结构不仅能够更好的推动先进制造技术的发展，同时还能影响其发展趋势。机械科学研究院提出先进制造技术由多层次的技术群构成，重点强调了先进制造技术从基础制造技术到新型制造单元技术再到先进制造集成技术的一个发展过程，同时也表明了在新型产业和市场需求的带动下，在各种高新技术的推动下先进制造技术的发展过程。

信息技术正向着制造技术注入和融合，以促进制造技术的快速发展，可以说先进制造技术的形成和发展，与信息技术的应用有着千丝万缕的关联。信息技术促进着设计技术的现代化、加工制造的精密化、快速化及自动化技术的柔性化和智能化等，这些都需要以信息技术的发展为支撑。

（二）先进制造技术发展中自动化技术的应用

近几年以来，自动化技术得到了迅猛的发展，其应用范围扩展到了人类活动的所有领域，从某种意义上来说，自动化已经成为了现代化的同义语。

先进制造技术与自动化技术的发展是相互依存的，是提高生产效率和竞争力的需要，同时也是促进经济增长、提高国家综合实力的需要。随着电子技术和计算机技术以及智能技术等的快速发展，自动化技术得到了较大的提升和广泛的应用，具有更深的意义。信息革命使得信息技术得到了较快的发展，其不仅与人们的日常生活有着密切的联系，同时在工业制造业中也占据着重要的地位。市场信息使得企业能够快速了解市场，根据市场实际情况而制造适应市场的产品，同时及时调整产品结构和生产模式等。此外，随着计算机技术和电子技术的发展，以并行工程和虚拟制造为代表的信息技术的应用提高了创新产品的设计与制造水平。虚拟制造是指设计和制造过程的虚拟化，设计过程的虚拟化是指对产品结构和性能进行计算仿真，对产品的受力和形状等进行分析计算，进而优化产品的性能和降低设计成本；而制造过程中的虚拟则指的是对生产过程、组织管理等活动的仿真，保证产品设计和制造以及装配的可行性，降低制造的风险和成本。

三、结束语

制造技术不仅是衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志，同时也是各国科技竞争的重点，我们国家正处于经济发展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节，只有跟上先进制造技术的发展潮流，将其放在战略的优先地位，并以足够的力度予以实施，才能有效的缩短与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中占有一席之地。

参考文献：

[1]魏庆涛、冀永钢.自动化技术在先进制造技术发展中的影响分析研究[J].大连交通大学、大连科技学院.2014-02-05

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关键词：现代制造技术；特征；趋势

摘要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。

随着高新技术和知识经济的迅猛发展，生命科学、材料科学、信息技术、微电子技术、航空航天等新兴的科学技术不断涌现。以计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合的先进制造技术应运而生，对传统的制造业产生了巨大的影响和冲击。目前，世界各国尤其是工业发达国家都非常重视制造技术的开发研究和应用，在这一领域的国际竞争日趋激烈，我们要想在新一轮的较量中立于不败之地，就必须大力发展制造技术。

一、现代制造技术的主要特征

随着通讯和网络的发展，全球性的贸易壁垒正在逐步消失，制造技术已发展成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科且高度复杂的集成技术。制造的概念和内涵得到大大扩展，它是一种涵盖面很广的广义制造概念，是“大过程”、“大制造”，包括光、机、电产品的制造，工艺流程设计，通用产品和高精尖产品的制造以及材料制备；不仅包括机械加工方法，而且还包括高能束加工方法、硅微加工方法、电化学加工方法等；它不但包括从毛坯到成品的加工制造过程，而且还涉及产品的市场信息收集与分析、产品的选型决策、产品的设计制造过程、产品的销售和售后服务、报废产品的处理以及产品的疲劳强度和全寿命过程的预估等产品整个生命周期的全过程。

经济的发展和社会的进步对制造科学提出了新的要求与期望，它与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学等不同学科之间的交叉融合更为紧密，形成了多学科交叉、多方位立体发展的模式。一方面，制造技术为信息科学、生物科学和材料科学提供观察、实验、检测、制造的装备和技术支持；另一方面，信息科学、生物科学、材料科学的最新成果也会应用于制造业，进一步丰富制造科学的内容，同时，它们的发展也给制造业不断提出新的使命和挑战，从而促进制造科学的进一步提高。制造生产模式对制造过程、制造系统和产品的优质将起着关键的作用，而制造生产模式是管理科学、社会人文科学与制造科学的交叉、融汇和发展而成的结果，有着统率生产过程、加速高新技术的发展、决定产品质量和市场竞争能力的作用。

先进制造技术的发展与信息技术的发展密不可分。信息技术，特别是计算机技术，极大地改变着制造的面貌，是先进制造技术的发展与制造科学形成的客观条件。信息这一要素已成为现代制造业中最重要的资源和最宝贵的竞争要素。制造技术不仅加工、处理信息，而且将制造信息录制、物化在原材料上，提高其信息含量，使之转化为产品。现代制造业，尤其高科技、深加工企业，其主要投入已不再是材料和能源，而是信息和知识；其所创造的社会财富实际上也是某种形式的信息，即产品信息和制造信息。未来的产品一般应是基于信息或知识的产品。未来的制造技术将向数字化、智能化、网络化发展，信息技术将贯穿整个制造业。

二、制造技术的发展趋势

21世纪，制造业日趋全球化，先进制造技术向着自动化、柔性化、集成化和智能化方向发展。总的来看，纳米技术、超精密加工技术和可持续制造技术是今后发展的关键。

扫描隧道显微镜的发明与应用使人们对世界的认识进入纳米尺度，从宏观转向微观扩展。纳米技术和纳米制造技术是当前竞相研究的最前沿领域，它将使人们在生产方式和生活方式上有更大的改观。纳米技术包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米装配技术、纳米测量技术和纳米机械学等。纳米技术对制造业已经产生了很大的影响，对传统制造方法、制造工艺与手段带来了巨大冲击；同时，纳米技术的发展带动了微型系统制造技术的发展。微型系统是机械技术和电子技术在微/纳米尺度上相融合的产物，发展极其迅速，有可能对世界各国的科技、经济发展和国防建设产生重大影响。其覆盖领域十分广泛，从1959年科学家提出微型机械的设想，到第一个硅微型压力传感器问世，以及微型齿轮、微型齿轮泵、微型气动涡轮及联接件、硅微型静电电机、微型加速度计，直至2000年重仅200多克的微卫星上天，微型系统受到了世界各国越来越多的青睐，其应用领域将不断扩大。

制造技术的全球化和中国加入WTO给我国的制造业带来了前所未有的发展机遇，同时也面临着巨大的挑战。当前，人类社会已进入信息时代和知识经济时代，国际经济合作与交往日益紧密，全球产业结构进入大调整的重要时期，世界正在形成一个统一的大市场。世界范围内制造业的竞争变得越来越严酷，人们对于产品的个性化和服务的要求越来越强烈，产品的生命周期越来越短，只有采取积极的应对措施，才能逐步缩短我国在制造领域与工业发达国家的差距。

进入21世纪，用户的消费观念有了很大改变，对企业和产品提出了更新、更高的要求，产品的交货时间、新产品的开发时间和上市时间，甚至产品的整个生命周期都显著缩短 产品的开发周期缩短，对市场的响应已经成为企业竞争力的关键所在。谁能在最短的时间内交货，开发出新产品并打入市场，并在产品整个生命周期之内提供最好的服务，谁就能够占领市场。同时，原来对于产品质量、成本要求的内涵也有所改变，质量除了指对产品本身的性能、功能、外观、可靠性和使用寿命等方面的要求外，更重要的是指如何在产品整个生命周期之内全面地满足客户的要求，包括各种服务，顾客对产品及其服务的满意程度是衡量产品质量和企业竞争力的重要指标。成本也不是指单一的产品制造和销售成本，而且是指包括产品的运行成本、维护成本及报废后的处理成本在内的全部成本。为了降低成本，要求企业的产品和制造系统均具有高度的柔性，以响应快速变化的市场，增强企业竞争力。

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【关键词】模具 先进制造技术 发展 应用

改革开放以来，我国的计算机信息技术、自动化技术取得了前所未有的发展，传统制造技术再次成为人们关注的一大焦点。当前我国的先进制造技术已经逐步向系统化、集成化发展，为现代先进制造技术的发展提供了必要的技术支持，对模具先进制造技术的发展和应用研究有着重要的实践意义与应用价值。

1.模具CAD/CAE/CAM技术概述

在数字化技术以及三维造型技术的支持下，CAD/CAE/CAM一体化技术在我国各大行业中得到了广泛地推广。目前CAD/CAM技术已经普遍应用于汽车大型覆盖件模具，不仅能够进行模具设计、制造与冲压，而且在数控编程技术的支持下能够实现DNC。CAD/CAE/CAM技术在塑料模具方面也得到了进一步的应用，我国自主研发的软件如北航华正CAXA软件已经得以广泛地推广。新时期，我国的CAD/CAE/CAM技术得到了进一步发展。模具CAD不仅仅是对传统设计与计算方法的单一模仿，而且采用先进的设计理论，根据以往的实践经验与专业的知识理论进行设计，结果更加合理、科学。其次在模具结构设计过程中采用了立体思维以及三维参数化特征，信息流组织以及管理、共享等技术贯穿了模具设计、装配与检测等的全过程。另外还能够对模具的可制造性进行科学评价，其中主要涉及到模具制造与费用的大致估算、模具实用性的评估以及零件制作工艺的评估等。

2.模具先进制造技术的发展

2.1高速铣削技术

作为型腔模具加工的重要组成部分，铣削加工技术以其加工平稳、加工质量优良以及加工效率高等特点在模具加工中得到了广泛地应用。首先该技术具有高效性，一般情况下，高速铣削的主轴转速保持在15000～40000转/min，其最高能够达到100000转，在进行钢切削时，速度可以达到400m/min，其与传统的铣削加工相比高出10倍左右，在加工效率方面也显示出极大的优越性。以插座外壳压铸模加工为例，传统的铣削、电火花成型加工所需的时间为60h左右，而采用先进的高速铣削加工14h便能够完成。高速铣削技术精度较高，一般能够10um，其工件温升小，表面不会出现变质会微裂纹，质量较高，研究显示其表面粗糙度Ra不高于1um。另外高速铣削技术能够对高硬材料进行加工，最高硬度可达到60HRC，成为当前模具制造技术的重要发展方向。

2.2电火花加工技术与绿色产品技术

所谓电火花加工主要指的是在液体介质中，采用脉冲放电原理对导电材料出现的电蚀现象进行清除，进而使零件的尺寸、形状等达到相应的技术要求。国外的电加工机床技术发展较快，其性能、工艺指标与自动化程度均处于领先水平。近年来，随着电火花加工技术的不断发展，人们对加工中的安全与防护技术给予了高度重视。当前电火花加工机床过程中的问题主要集中在辐射骚扰方面，其不仅会引发一系列安全事故的发生，而且对环境具有一定的破坏作用，因此，国际市场开始致力于对绿色产品的研究。以日本某公司为例，该公司采用直线电机伺服实施驱动，不仅反应速度快，而且具有较高的定位精度，且不容易变形，体现了鲜明的优越性。除此之外部分EDM采用混粉加工工艺、微精加工脉冲电源等技术，提升了工作效率。

2.3RPM下的快速经济制模技术

快速原型制造技术最早起源于20世纪中后期的美国，是对制造领域的一次新的创新与突破，该技术将CAD技术、数控技术以及机械工程技术等融为一体，实现了由零件设计发展成为三维实体原型设计，是一项系统性的先进制造技术。截至目前，RPM技术已经实现了向快速模具技术的转移，成为国内外RPM领域研究的一个热点话题。

3.模具先进制造技术的应用

新时期，我国的科学技术水平得到了极大的提升，模具先进制造技术的应用范围越来越广，不仅有效改变了传统加工难以实施的状况，而且在航空航天、机床、汽车以及电器等领域的模具制造中得到了广泛地应用。除此之外，其在电化学、超声波以及激光等新能源中的应用不仅提升了能量的多元化、综合化，而且扩大了传统加工领域的范围，提高了模具制造的质量。目前超声波的加工精度能够达到0.01～0.02mm之间，粗糙程度与传统的模具制造技术相比明显降低，仅为0.54um，对于充模、拉丝模以及抛光模等工艺中体现了较好的应用效果。再如激光加工，其不仅能够对表面进行一系列的处理，而且能够实施打孔、雕刻以及微细加工等工艺，其在聚晶金刚石拉丝模胚料中的加工直径不足0.04mm，数十秒便能够完成。当前我国的车辆与电机等产品呈现出轻量化的发展趋势，这在一定程度上增加压铸模的比例，与此同时对压铸寿命与质量也提出了更高的要求。另外随着现代成型工艺的进一步发展，气辅模具的应用更加广泛，其以优良的刚性与耐高压特性在精密模具型腔应淬火中得到了广泛地应用。除此之外在热流道技术的支持下，制件的质量以及生产效率能够得到极大的提升，降低对原材料的依赖性，节省了大量的生产成本，目前，热流道模具在我国企业中的使用率已经达到了85%以上。

结束语：模具先进制造技术类型复杂多样，且拥有良好的发展前景。新时期必须充分利用现代信息技术、管理技术以及自动化技术等，加强先进制造技术系统中人力、技术与组织构成的集成，不断探索新的模具制造模式，提升先进制造技术在模具制造中的应用效果。

参考文献：

[1]陈亘宇.快速成型技术及其在模具制造领域的应用[J].

科技视界， 2015， 34（23）：101-102.

[2]袁南征， 卢远富， 张开熙，等.高速、高效加工技术在汽车

模具中的应用[J].科学时代，2014，22（13）：253-254.

[3]杨翊.面向先进制造技术的注塑模具设计与制造新理念分

析[J].华东科技：学术版，2015，14（2）：245-245.

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关键词 先进制造技术 模式 生产

中图分类号：F273.1 文献标识码：A

1先进制造技术概述

先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology，简称AMT）是指在制造过程和制造系统中融合电子、信息、材料、能源等现代科学技术，使材料转换为产品的过程更为优质、高效、低耗、清洁、精益、敏捷、灵活，取得理想的技术经济和社会效益的制造技术的总称。

先进制造技术是一个多学科体系，包容了从市场需求、创新设计、工艺设计到生产过程组织与市场信息反馈在内的工程系统，主要以先进制造工艺、计算机应用技术为核心，辅以支撑技术和制造技术基础设施（管理技术）。如支撑技术包含有信息技术、传感器和控制技术等，管理技术着重在产品品质管理及人员组织培训等。因此，先进制造技术就是人、技术、组织三者的协调融合统一。

2先进制造技术的发展模式

先进制造生产模式是从传统的制造生产模式中发展、深化和逐步创新的过程而来。工业化时代的福特大批量生产模式是以提供廉价的产品为主要目的；信息化时代的柔性生产模式、精益生产模式、敏捷制造模式等是以快速满足顾客的多样化需求为主要目的；未来发展趋势是知识化时代的绿色制造生产模式，它是以产品的整个生命周期中有利于环境保护减少能源消耗为主要目的。

2.1柔性生产

柔性生产模式由英国莫林斯公司首次提出的，在20世纪70年代末得到推广应用。该模式主要依靠有高度柔性的以计算机数控机床为主的制造设备来实现多品种小批量的生产，以增强制造业的灵活性和应变能力，可缩短产品生产周期，提高设备使用效率和员工劳动生产率且改进产品质量。

2.2精益生产

精益生产模式是由1990年美国麻省理工学院在总结第二次世界大战后以丰田汽车为代表的日本制造工业的经验时提出的。这种模式以改革企业生产管理为特点，其基本要求是企业在生产过程中要同时获得极高的生产率、最好的产品质量和极大的生产柔性，使所生产出的产品具有精益特点。

精益生产就是及时制造，消灭故障，消除一切浪费，向零缺陷、零库存进军。因此有些管理专家也称精益生产方式为JIT生产方式、准时制生产方式、适时生产方式或看板生产方式。其核心思想包括：

（1）追求零库存。精益生产是一种追求无库存生产，或使库存达到极小的生产系统，为此而开发了包括“看板”在内的一系列具体方式，并逐渐形成了一套独具特色的生产经营体系。

（2）追求快速反应，即快速应对市场的变化。为了快速应对市场的变化，精益生产者开发出了细胞生产、固定变动生产等布局及生产编程方法。

（3）企业内外环境的和谐统一。精益生产方式成功的关键是把企业的内部活动和外部的市场（顾客）需求和谐地统一于企业的发展目标。

（4）人本位主义。精益生产强调人力资源的重要性，把员工的智慧和创造力视为企业的宝贵财富和未来发展的原动力，包含了充分尊重员工；重视培训；共同协作等。

（5）库存是“祸害”。高库存是大量生产方式的特征之一。由于设备运行的不稳定、工序安排的不合理、较高的废品率和生产的不均衡等原因，常常出现供货不及时的现象，库存被看作是必不可少的“缓冲剂”。但精益生产则认为库存是企业的“祸害”，其主要理由是库存提高了经营的成本以及库存掩盖了企业的问题这两个方面。

2.3敏捷制造

敏捷制造模式产生于20世纪80年代后期，该模式是将柔性制造的先进技术、熟练掌握的生产技能、有素质的劳动力，以及促进企业内部和企业之间的灵活管理三者集成在一起，利用信息技术对千变万化的市场机遇做出快速响应，最大限度地满足顾客的要求。

2.4虚拟制造

虚拟制造生产模式是利用制造过程计算机模拟和仿真来实现产品的设计和研制的模式，即在计算机中实现的制造技术。在产品真正制造出来之前，首先在虚拟制造环境中完成软产品原型代替传统的硬样品进行试验，对其性能进行了预测和评估，从而大大缩短产品设计与制造周期、降低产品开发成本，提高其快速响应市场变化的能力，以便更可靠地决策产品研制，更经济地投入、更有效地组织生产，从而实现制造系统全面最优的制造生产模式。

2.5绿色制造

绿色制造模式是综合运用生物技术、“绿色化学”、信息技术和环境科学等方面的成果，使制造过程中没有或极少产生废料和污染物的工艺或制造系统的综合集成生态型制造技术。绿色制造模式是实现制造业可持续长远发展的制造模式。

3结语

制造业是国家经济和综合国力的基础，被称为“立国之本”。先进制造技术是现代制造业的关键技术，已经成为一个国家综合实力和科技发展的重要标志，为提高一个国家的国际地位起着举足轻重的作用。未来的发展趋势使制造技术成为一个以市场为导向，数据化控制和研发为依托，绿色技术为制造主体，系统化管理为辅助系统的更加灵活而高效的低污染技术模式，同时也直接带动了国际间的信息交流和技术互动。

参考文献

[1] 马晓春.我国现代机械制造技术的发展趋势[J].森林工程，2002（3）.

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[关键词]先进制造技术；应用型；人才培养；教学改革；实践

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）02-0134-02

随着计算机、微电子、信息和自动化技术的迅速发展，传统的机械制造技术正逐渐向先进制造技术方向转变。[1]这对我们机械专业人才培养提出了更高的要求。在全国教育改革的大背景下，我们学校的定位是应用型本科院校。基于应用型人才培养模式需要，探讨符合我校特色的先进制造技术教学模式刻不容缓。因此，我们对机械设计制造及自动化专业先进制造技术课程进行了初步改革探索。

一、教学内容整合及优化

我们的人才培养目标是培养能在现代制造企业生产第一线从事产品制造、技术应用、技术革新、生产管理等技术工作，适应区域经济社会发展，富有社会责任感和创新创业精神的复合型应用型人才。我们的教学要服从于人才培养目标，所以我们对课程内容进行了整合优化，以便更有利于提高学生工程素养，培养高素质应用型人才，服务于区域经济和社会发展。

先进制造技术课程内容覆盖面广，先进制造理念深奥，作为一门专业选修课程其教学课时较少，难以全面讲述先进制造技术的全部相关内容。[2][3]由于缺乏适合我们校情的应用型本科院校的教材，我们结合本校办学模式和本专业学生深造、就业情况，对课程内容进行了优化整合，重点讲述现代制造工艺技术和自动化加工技术两大类，缩讲现代设计和先进制造生产管理模式。现代制造工艺包括特种加工、快速成型技术、精密与超精密加工技术、超高速加工技术、微纳技术；自动化加工技术包括计算机辅助制造、数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术。其中数控技术前期专门开设课程讲述，这里就不再讲述。另外，先进制造技术课程是一门动态课程，其教学内容与重点会随着相关支撑技术的进步而发展。[4]为保持教学内容的先进性，教师应密切关注先进制造技术的发展，根据实际情况增加最新研究成果、应用热点，力求把最前沿的信息传达给学生，弥补教材的滞后性。

二、改进教学方法和手段

课程教学不是简单的传授知识点，而是要培养学生兴趣，提升学生素质和应用能力。板书和多媒体教学不能完全满足教学需要。为达到教学目标，调动学生积极性，在讲授本门课程时应融合多种教学方法手段。

（一）讨论式教学

例如在讲授快速成型技术时，预先布置下题目，让学生分组准备，在课下查阅资料，收集关于快速成型发展的最新信息，并做成PPT的形式。在课堂上让学生做主，分组讲授发言，自由讨论补充，最后教师总结。这极大地发挥了学生的主动性，开阔了学生的视野，改变了过去那种被动的单向填鸭式的教学模式。

（二）充分利用多媒体和现代教育技术手段

由于先进制造技术在生产中应用得还不是那么普遍，许多新工艺新方法学生都没有接触过，也没有条件都去实训。为了增加学生的感性认识，我们制作了丰富的课件，收集了很多加工视频影像资料。在教学过程中，我们适量插入视频播放，深入浅出地讲清了枯燥的原理。比如在学生喜爱的成龙电影《十二生肖》里有一段兽首从扫描到打印成型的过程，整个过程十分生动，学生对此兴趣浓厚，视频直观地展示出了快速成型原理。

可以引导学生更好地浏览制造技术的网站、网络课程等，网络课程上有丰富的课件、视频、习题、往届学生的大作业等资源；也可以利用微信引导学生更多地去关注像先进制造技术、材料+、军工圈之类的微信公众平台，让学生能第一时间了解先进制造技术的发展和实际应用。

（三）现场教学

用课堂板书加课件的方式讲授制造原理学生会觉得枯燥乏味，把课堂搬到制造现场，让学生边听边做，边做边学，这能大大提高教学效果。例如在讲述柔性制造技术时，我们采用现场教学，将课堂搬到柔性制造实验室，让学生现场观察柔性系统的各部分组成，通过介绍各部分特点与结构分析，让学生了解现代机械的特点及发展趋向，从而掌握相关工作原理。通过演示，学生对于柔性系统工作过程有了初步认识。这样的现场教学改变了传统的课堂教学通过图片灌输式讲原理的教学模式。

（四）实践教学

实践教学对培养应用型人才起着不可或缺的作用。教师在课堂上灌输的先进制造技术原理会让学生感觉很高深、很遥远，而学生通过实训亲自动手操作后，会感觉到原理很直观，记忆深刻。楸Vな笛堤跫，近几年学校花费大量资金建立了柔性制造实验室、机器视觉实验室，工业现场过程控制实验室，并拥有按工业4.0标准建设的智能加工车间，数控加工中心，拥有数字扫描3D打印、电火花切割等特种加工设备，为学生建设了实际的工程环境。我们充分利用校内实训基地资源开设实训项目，设计了一系列实验项目，以提高学生工程能力和实践应用能力。

1.学生将典型零件通过三维实体造型零件，选择性地用快速成型光固化法（SLA）和数控加工机床编程加工出来。这个过程能让学生学会自己分析、解决问题，动手操作，体会增材制造和去除加工两种成型方法。电火花线切割实验不仅能让学生认识设备结构、加工原理、操作方法，更能让学生通过实训体会在加工精度的控制上，出现误差后怎样进行误差分析及优化工艺，而不是单纯的根据设计图形，加工出来就完了。通过实训操作来提高学生实际分析、解决问题的能力，培养他们的工程素养，以便更好地培养应用型人才。

2.根据实验室设备情况，我们还设计了综合实验，比如创新作品的设计与制作。学生分小组设计机械作品，选出优秀方案，教师指导，学生动手加工出来产品。这个过程涉及计算机辅助设计、辅助工艺规程编制、数控程序编制加工仿真、实际数控加工、装配性能检测。这样的综合创新实验，可以让学生熟悉产品的设计制造过程，使得学生能够面向制造过程，考虑实际工程问题。

3.我们注重培养学生的创新能力与实践能力，通过开放实验室、实训中心，鼓励学生利用资源参加创新能力与实践能力较强的科技大赛。在2015年举办的第四届山东省大学生工程训练综合能力竞赛中，我校获得三等奖三项，并在全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛中多次获奖。我们引导学生参与到教师的科研项目中来，让毕业生具有项目开发背景。学生能运用计算机辅助设计CAD、计算机辅助工艺规程设计CAPP、仿真与虚拟设计等现代设计技术开展毕业设计，这个过程锻炼了学生的实际动手能力。

4.组织学生到企业了解当前先进制造企业的现状，要求他们写出相关企业的重要产品特征。这能让学生建立现代工业制造思维模式和先进制造工程意识，熟悉不同企业的社会地位、历史、产品分类，并且熟悉本专业在这些企业中的应用，同时，这也能为他们毕业后应聘做好准备。组织部分学生到机床展览会、工业博览会参观，近距离感触当前先进制造技术发展的最新成果、技术应用情况、研究热点，拓宽学生视野，并要求学生选取先进制造技术的某一方面撰写文献综述。

三、师资队伍建设

为了保证教学效果，提升教学能力，必须配备理论知识丰富、实践应用能力强的“双师型”师资队伍。为适应高校对应用型人才培养的需求，加快“双师型”师资队伍建设，学校制定了《关于选派中青年教师到企业培训暂行办法》，通过校企合作，建立了稳定的培训基地。教师不定期地去生产企业培训，学习企业的先进技术，能提升自身的专业实践技能，促进自身实践教学水平的提高，保障应用型人才培养质量。学校鼓励教师积极参加各类专业职业证书的培训考试，制定了继续教育暂行管理办法；实施双语教学培训，鼓励教师申报科研项目，提高教师的研究能力，同时还从企业聘用实践技能丰富的工程师参与实践性强的课程教学。我们通过一系列措施加快了教队伍建设，建立了一支素质优良的师资队伍。

上述各项措施虽然取得了一定的教学效果，但还有不足之处。目前，实验室时间和空间都足够开放，但实验内容开放还不够；先进制造设备相对较昂贵，成本投入较大，需要发展虚拟实验等教学手段。基于应用型人才培养的先进制造技术课程建设是一个长期的过程，需要不断优化课程内容，在教学模式和教学方法上要持续探索和改进，这样才能提高教学效果，为培养高素质应用型人才服务。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 陈明.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2012：206.

[2] 葛英飞.面向应用型本科的先进制造技术课程建设与教学改革实践与探讨[J].科技信息，2008（26）：393-395.

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关键词：制造强国；强势制造企业；制造集聚区

一、研究背景

进入新世纪后，全球产业竞争格局不断发生重大变化。特别是近年来，为应对国际金融危机引致的经济衰退，各国纷纷加快谋划和布局，努力寻找摆脱困境的出路。一些发达国家则实施“再工业化”战略，强力发展先进制造业，重塑制造业优势，通过产业转移和资本转移促使全球产业再分工。2013年4月，德国了《确保德国制造业的未来：对实施“工业4.0”战略计划的建议》，旨在依靠德国制造业的领先优势，在全球制造领域实行一场制造模式和制造技术的革命性突破；日本的经济再生总部在2013年1月制定了经济增长战略，提出要重振战略制造业，2015年1月日本又了《机器人新战略》，提出要通过物联网和信息物理系统，实现全行业的智能化生产，创立制造业的标准化生产模式；英国于2013年10月推出了《制造业的未来：英国的机遇与挑战新时代》；韩国于2014年6月推出了《制造业创新3.0战略》；法国于2013年9月推出了《新工业法国》；俄罗斯于2015年10月推出了“国家技术计划”；印度于2014年9月推出了“印度制造”计划；而美国一直强调制造业的发展，先后提出过发展先进制造业的系列战略或规划，有代表性的如2009年的《重振美国制造业框架》、2010年的《制造业促进法案》、201 1年的《美国制造业创新网络计划》和《先进制造伙伴计划》、2012年的《先进制造业国家战略计划》、2013年的《国家先进制造创新网络：初步设计》、2015年的《美国创新战略》、2016年的《国家制造创新网络计划年度报告》和《国家制造创新网络战略计划》等。显然，制造业的激烈竞争，互联网、物联网与制造业的深度融合，正使全球制造业格局发生重大调整，引发意义重大、影响深远的新工业革命，诞生新的生产模式、新业态、新商业模式和新的经济增长点。在这一大背景下，中国政府于2015年5月推出了首个发展制造业的十年规划《中国制造2025》，明确提出要发展先进制造业，通过创新驱动提高质量，抢占制造业新一轮竞争制高点，将中国建设成制造强国。

为实现《中国制造2025》的目标，中国全面展开了制造强国的建设行动和理论研究。行动上，中国实施了五大工程，即建设制造业创新中心工程、工业强基工程、绿色制造工程、智能制造工程、高端装备制造创新工程等。重大工程的实施，旨在实现中国制造业在重点领域前沿技术和关键共性技术的突破；解决核心基础零部件、关键基础材料、先进基础工艺等的瓶颈问题，加强制造业的基础服务；普及数字化制造，进行智能化制造示范，推动制造业的智能转型，使制造业迈向中高端；提高制造业资源能源利用效率和清洁生产水平，推动制造业各个行业、各个环节的绿色改造升级，构建中国的绿色制造体系；在一批重大装备制造的应用方面实现突破，为国民经济各行业的升级提供先进的生产工具。在学术上，一些学者展开了建设制造强国的理论研究。“制造强国的主要指标研究”课题组详细分析了中国制造业规模和结构状况，分析了制造强国的内涵和应有特征，并设计了一个制造强国的测度评价指标体系对国际上公认的制造强国进行了典型研究，对中国制造强国的建设进程进行了预测，提出了推进的战略路径。江飞涛认为，建设制造强国应调整现阶段中国产业政策模式，深化体制改革，让市场居主导地位，强化制造业技术创新体系，构筑实施中国制造强国战略的政策体系。李伟认为，现阶段中国制造业面临的最突出问题是生产处于世界制造业产业链的中低端，许多制造产品技术含量低、价格低、附加值低，在国际贸易利益分配中不占优势，因而在未来较长时期内，中国需要加快实现制造业转型升级，进行重大战略调整和政策安排，提高中国制造业竞争力和在全球范围内的竞争优势。而中国工程院的《2015年度中国制造强国发展指数报告》显示，中国制造强国的规模发展指数占综合指数的比重较高，为51.08%，而质量效益、结构优化和持续发展这三项指数占比均偏低，仅为15%左右，这表明中国制造强国进程正在稳步推进，但制造业转型才刚刚开始，相较于美国、德国和日本等制造强国，中国仍有巨大的提升空间。

查阅当下学术界的研究成果可以发现，关于中国制造强国建设的研究焦点主要集中于建设工程、政策体系、制造业文化和技术研究等方面，与既有成果有别的是，本文主要依托中国制造企业500强的数据，从整体和分行业两个维度研究这些代表中国制造竞争实力的强势制造企业的规模、竞争实力和布局状况。并据此提出建设制造强国的对策建议。这些强势制造企业是中国建设制造强国的重要基础，其发展状况对制造强国的建设有着重要影响，故而此项研究的理论意义和现实意义重大。

二、整体实力布局的测度与分析

2016年8月29日，2016中国制造企业500强，这一年的入围门槛是年利润总额65.37亿元，营业收人总额26.52万亿元，本文所研究的主体，其定义完全等同于中国制造企业500强的定义。上榜的这些企业也就是中国的强势制造企业，这些企业的实力基本决定了中国制造的竞争力。

企业的竞争力就是在市场经济条件下，企业通过培育自身资源、创造产品、提升质量和控制成本，在为顾客提品和服务的基础上，实现自身价值的综合性能力。Porter认为，企业获取竞争优势的来源是成本领先、差异化和目标集聚。Marshall认为，产业专业化分工的不断加剧会导致企业内部出现新的协调问题，这需要新的内部专门职能来进行各种要素的协调与整合，企业内部条件而不是外部条件对于企业占据市场竞争优势具有决定性作用，企业只有不断积累生产知识、能力和资源才能保持竞争优势。RahMad和Amel认为，企业的竞争力源自于一个企业在生产经营环节中拥有的独有技术或生产技能，且这种技术或生产技能具有明显优势，如果企业拥有一种特殊的智力资本，且这种资本能够确保企业以自己特有的方式更有效地从事生产经营活动，则企业就将具有持续竞争力。比照企业竞争力理论，判定强势制造企业的主要指标为营业收入、资产总额、利润总额、所有者权益、研发投入和从业人数等，这也是中国制造企业500强的遴选测度指标。依据研究目标，笔者整理出反映中国制造企业500强竞争力的相关指标，如表1所示。

依据表1的指标数据，可测度中国强势制造企业在区域上的分布状况，多元统计中的对应分析法提供了这种研究的方法论。多元统计中的因子分析分为R型和Q型，对变量进行因子分析称为R型因子分析，对样品进行因子分析称为Q型因子分析。实际中，有些社会经济现象十分复杂，单的变量因子分析或样品因子分析均无法满足研究的需要，需将两者结合起来进行对应关系分析。这种将把R型和Q型因子分析结合起来，把变量和样品同时反映到同一因子平面上，并由此来揭示所研究的变量与样品之间的对应关系便是对应分析（Correspondence Aanalysis）。对应分析法也称R-Q型因子分析，由法国统计学家Benzecri提出，其基本思想是通过对应变换后的标准化矩阵z将R型和Q型因子分析结合起来，在同一平面上，对变量（分析指标）和样品同时进行分类，以此反映所研究的变量和样品之间的内在联系。设有n个样品，每个样品有p个变量，则原始数据矩阵可描述为：

表1中的变量有企业数、营业收入、利润总额、资产总额、纳税总额和从业人数，样本点为29个省级行政区域，本文运用SPSS 11.0软件运算，得到对应分析的4个特征值，分别为0.137、0.114、0.061和0.008，其对应的方差贡献率分别为0.526、0.368、0.104和0.002。由于前两个特征值的累计方差贡献率达到89.40%，这表明前两个特征值即能解释原始矩阵中89.40%的信息。因此，可根据前两个特征值计算变量的因子坐标，而不需要其他特征值信息。据此，R型因子分析的处理结果如表2所示。

表2给出了R型因子分析表的维度描述结果，其中的分析指标为6个，即企业数、营业收入、利润总额、资产总额、纳税总额和从业人数等，维度为两个。这里，企业数、从业人数反映500强制造企业的规模或总量，营业收入、利润总额、资产总额以及纳税总额一定程度说明企业的生产经营效益和竞争实力，特别是营业收入和资产总额，更是国际上通行的反映企业竞争力的重要分析指标。几个指标综合，基本上能全面地表现出500强制造企业在中国省级行政区域内的实力布局，这成为科学研究中国500强制造企业地域分布，思考发展先进制造业，培育领军企业，建设制造强国路径政策的重要基础。据此，Q型因子分析的处理结果如表3所示。由表2和表3绘制的2016年中国强势制造企业对应分析图，如图l所示。

根据图1，本文将中国现阶段强势制造企业分为四类集聚区：第一类，安徽、河北、江苏、山东、广东、浙江，其强势制造企业的营业收入、利润总额、资产总额有相似之处，且集中于中国制造业较为发达的东中部地区。第二类。北京、辽宁、重庆、四川，其强势制造企业的资产总额、从业人数有相似之处，可归为一类。第三类，云南和贵州，其强势制造企业的纳税总额、利润总额有相似之处，可归为一类。第四类，青海、内蒙、山西、宁夏、新疆、湖南，其强势制造企业的企业数、营业收人、利润总额、资产总额、纳税总额和从业人数有相似之处，可归为一类。

进一步的计算分析显示.2016年东北地区集聚的强势制造企业有22家，其中，黑龙江3家、吉林两家、辽宁17家；东北部地区集聚的强势制造企业的营业收入10 583亿元、利润总额35亿元、资产总额13 555亿元、纳税总额1 023亿元.从业人数67万人。东部地区集聚的强势制造企业有346家，其中，北京34家、上海14家、天津16家、河北39家、山东75家、江苏43家、浙江93家、福建7家、广东25家；东部地区集聚的强势制造企业的营业收入202 375亿元、利润总额5 050亿元、资产总额221 327亿元、纳税总额172 579亿元，从业人数974万人。中部地区集聚的强势制造企业有69家，其中，山西3家、河南12家、湖北17家、湖南9家、江西13家、安徽15家；中部地区集聚的强势制造企业的营业收入27 975亿元、利润总额251亿元、资产总额26 788亿元、纳税总额1 722亿元、从业人数140万人。西部地区集聚的强势制造企业63家，其中，重庆13家、四川14家、广西9家、贵州两家、云南8家、甘肃3家、青海两家、宁夏两家、新疆4家、陕西4家、内蒙古两家；西部地区集聚的强势制造企业的营业收入24 256亿元、利润总额355亿元、资产总额29 682亿元、纳税总额2 448亿元、从业人数130万人。

三、行业分布和企业效益的测度分析

在考察了中国强势制造企业的布局后，可进一步测度其行业分布格局和经济效益情况，2016年中国强势制造企业行业分布状况如表4所示。

从表4中可以看出，中国具有较强竞争力的制造企业主要集中在黑色冶金及压延加工，化学原料及化学制品制造，一般有色冶金及压延加工，电力、电气、机械、元器件及光伏、线缆制造，汽车及零配件制造，石化产品、炼焦及其他燃料生产加工，综合制造业，医药、医疗设备制造，农副食品及农产品加工，金属制品、加工工具、工业辅助产品加工制造，建筑材料及玻璃等制造，家用电器及零配件制造等行业。但根据国家统计局2012年6月的《战略性新兴产业分类（2012）》（试行），战略性新兴产业和先进制造业主要集中于工业机械、设备及零配件制造，电子元器件与仪器仪表、自动化控制设备制造，通讯器材及设备、元器件制造，动力、电力等装备、设备制造，办公、影像等电子元器件制造，航空航天及国防军工，计算机及零部件制造，船舶工业，轨道交通设备及零部件制造等行业。而表4中的数据显示，这些先进且具战略性的行业，其集聚的强势制造企业较少，这从一个侧面反映出中国制造企业竞争力存在短板。

中国制造企业500强中，民营企业317家，国有企业183家，数量上民营企业居多。2016年，国有强势制造企业的营业收入158 437亿元、利润总额2 207亿元、资产总额201 781亿元、纳税总额1 450亿元，从业人数864万人；而民营强势制造企业的营业收入10 675亿元、利润总额3 484亿元、资产总额89 572亿元、纳税总额3 266亿元，从业人数447万人。可见，国有强势制造企业在营业收入、资产总额、从业人数方面占优势，但在利润总额、纳税总额方面处于劣势。经济效益指数方面，国有强势制造企业的资产利润率、人均利润、资产周转率、人均营业收入、收人利润率分别为1.09%、3万元、79.52%、185.70万元和1.61%；而民营强势制造企业则分别为3.87%、8万元、119.19%、242.39万元和3.30%，显然民营强势制造企业经济效益整体高于国有经济效益企业。

根据《2016年中国500强企业发展报告》，2016年中国制造企业500强中，共有14家企业的海外营业收入占总收人的比重超过50%，其中，总排名第320位的蓝思科技股份有限公司海外营业收入占总收入比重高达93.32%，之后依次是排第34位的浙江吉利控股集团（79.38%），排第378位的东凌控股（75.65%），排第352位的山东科瑞控股集团（73.50%），排第468位的宁波均胜电子股份有限公司（68.85%），排第113位的杭州汽轮动力集团（68.81%），排第1l位的联想控股股份有限公司（68.39%），排第321位的深圳中金岭南有色金属股份有限公司（60.84%），排第133位的京东方科技集团（58.84%），排第5位的华为技术有限公司（58%），排第110位的中国国际海运集装箱集团（57.94%），排第14位的中国化工集团（56.76%），排第337位的宁波申洲针织有限公司（52.81%）和排第27位的中国电子信息产业集团有限公司（52.74%）。可见，制造企业500强中只有2.80%的企业海外营业收入超过50%，绝大多数企业的海外营业收人较低，且海外营业收入占比的排位与综合排位没有关联，总排位靠前的企业其海外营业收入并不一定高。

在绝对量方面，强势制造企业海外营业收入由高到低的排序却依次为华为技术有限公司（2 291亿元）、联想控股股份有限公司（2 119亿元）、中国化工集团（1 477亿元）、浙江吉利控股集团（1 312亿元）、中国电子信息产业集团有限公司（1 045亿元）、杭州汽轮动力集团（392亿元）、中国国际海运集装箱集团（340亿元）、京东方科技集团（286亿元）、蓝思科技股份有限公司（160亿元）、山东科瑞控股集团（108亿元）、深圳中金岭南有色金属股份有限公司（103亿元）、东凌控股（95亿元）、宁波申洲针织有限公司（67亿元）、宁波均胜电子股份有限公司（56亿元）。这表明，有些强势制造企业海外营业收入虽占比较高但绝对量却不大，反映出其在国际竞争力方面的弱项。

在研发投入方面，2016年中国制造企业500强中，研发投入没有增长或为负增长的企业177家，占比达37.03%，比2015年增加33家；研发投入增长率在10%以下的企业125家，占比达26.15%，比2015年减少1家；研发投入增长率在10%-30%的企业107家，占比达22.38%，比2015年减少7家；研发投入增长率在30%-50%的企业37家，占比7.74%，比2015年减少9家；研发投入增长率在50%-100%的企业16家，占比3.35%，比2015年减少11家；研发投人增长率超过100%的企业14家，占比2.93%，比2015年增加1家。显然，在表现企业创新竞争力投入的重要指标研发投入方面，中国强势制造企业正呈退减之势。2017年1月11日，前身为汤森路透知识产权与科技事业部的科睿唯安依据企业研发投入、专利申请量、专利授予率和全球创新影响率等指标遴选出了备受关注的“2016年全球百强创新机构”，入榜企业多数为美国和日本企业，中国强势制造企业中仅华为技术有限公司一家上榜，可见，中国制造企业与全球百强创新企业或机构相比存在一定的差距。

四、政策启示

1.有序进行制造业产业布局，加快建设先进制造集聚区

产业布局是多种因素交互影响共同作用的结果，包括生产要素成本、地理位置、资源环境、产业政策、经济发展水平、基础设施、市场潜力、内外部交易成本以及经济活动人口等。其中，劳动力供给是关键性因素，其与自然资源一样，是制造业进行产业转移的重要牵引力，劳动力供给越充足，劳动力的成本就越低，对制造业转移拉力就越大。现在，由于先进技术的不断面世，加之交通、通讯和物流环境的改善，全球低成本制造地区的格局正在改变，东南亚、南亚和非洲地区正成为低制造成本洼地，制造业正形成产业转移流。现代先进制造业对技术、人才和生产组织模式都比传统制造业有更高的要求，而中国西部地区由于自然资源、生态环境和地理位置等多方面因素的影响，人才、教育、医疗、通讯、交通、电力等公共服务和基础设施较之东中部地区相对落后，严重影响了先进制造生产要素的集聚，造成了中国制造业空间布局的两极分化，这不利于制造业和中国区域经济的协调发展。

因此，必须进行顶层设计，统筹兼顾，有序进行制造产业转移，加快建设先进制造业集聚区.促进中国制造业的合理布局。依据各地区现有的优势制造业布局状况，可以武汉、长沙、南昌等市为中心建设长江先进制造工业区，重点发展以光电子、新能源汽车、工程机械、化工新材料等为特色的先进制造业；以深圳、广州为中心建设深广先进制造工业区，重点发展以计算机、生物医药、电子通信、新材料、光电显示、移动智能终端、海洋工程装备等为特色的先进制造业；以沈阳、大连为中心建设沈大先进制造工业区，重点发展以汽车、电子信息、软件、临海装备制造、智能装备制造、轴承装备制造、有色金属、钢材精深加工等为特色的先进制造业；以西安、郑州为中心建设西郑先进制造工业区，重点发展以航空航天器、计算机通信、电气机械器材、专用设备、电子信息、软件、汽车、铁路、制冷设备、起重和振动等为特色的先进制造业；以天津、济南、青岛为中心建设环渤海先进制造工业区，重点发展以新材料、新医药、轮胎、机器人、新一代信息技术、高档数控机床、轨道交通装备等为特色的先进制造业；以成都、重庆、贵阳为中心建设西南先进制造工业区，重点发展以C器人、计算机、重型机械、电子、高新技术制造、移动通信、物联网、车联网科技、新能源汽车、制冷设备制造等为特色的先进制造业。要统筹规划，加强欠发达地区、先进制造工业区在基础设施、高速交通网络、信息通信网络方面的建设，加大对环境、通讯、教育、文化、住房、医疗等建设的投入.改善先进制造工业区的生活环境，创造吸引一流技术人才、管理人才的条件，提高西部地区、欠发达地区先进制造业的承接能力，促进其制造产业的转型升级。搭建先进制造业区际产业联动合作机制，打破以行政区域为单元的产业发展格局，构建大区域、大单元、大空间、大产业的发展模式，形成不同地域间的产业链，优化产业资源配置，充分提高产业资源的利用效率。

2.重点培育先进制造领域领军企业。加快建设先进制造业创新中心

中国的强势制造企业多集中在传统制造领域，而机器人、装备制造、先进计算机、新一代信息技术、生物医药等先进制造领域的强势制造企业则显薄弱，这严重制约了中国制造业的国际竞争力。因此，必须加快信息技术、智能制造技术在先进制造领域和传统制造领域的应用，不断吸收新材料、机器人、电子信息以及现代管理技术的创新型成果，加快培育先进制造领域的领军企业。要制定点对点、一对一的领军企业培育计划，支持优秀领军企业的产品研发计划、产品开发专项、技术改造和技术研发项目；支持领军企业建设重点实验室、工程实验室、技术研发中心、技术合作联盟、科技创新平台；支持其不断拓展市场，特别是海外市场，创新适应领军企业的商业运营模式和管理模式。要建立适应领军企业发展的金融、税收服务政策体系，保护领军企业的知识产权、专利技术、专有技术和注册商标；建立领军企业知识产权智库，提供服务领军企业的知识产权管理诊断、综合解决方案：建立领军企业品牌资源库，对不同层级品牌进行分类管理，比照国际先进技术标准、先进质量标准、先进服务标准，支持领军企业创造国际顶级品牌。要加强对领军企业优秀人才的引进和培养，对优秀人才在职称评定、社会保险、医疗卫生、子女上学、基本公共服务、养老福利、社会保障、人职、选购政府福利房、政府补贴周转房等方面提供特殊优惠政策，通过开放灵活的移民政策，广泛吸纳全球优秀人才、特别是世界500强企业的技术人才和管理人才；加大对优秀人才的奖励激励，对引进人才的工资实现全开放管理，因人而异地采取协议工资、年薪制、股权、期权分配制等薪酬形式，或采取技术入股、技术转让收入提成、成果转化利润分成等作为劳动报偿形式。

要对接国家“十三五”规划、“中国制造2025”、长江经济带、“一带一路”建设等重大发展战略，建设一批支撑先进制造业发展的创新中心，重点解决先进制造业转型升级问题，解决3D打印、新材料、新一代信息技术、生物医药、重大装备制造等领域创新发展的重大共性需求。同时，在具备条件、综合实力较强的地区或行业，建成一批省市级制造业创新中心，以此作为国家制造业创新中心的补充和辅助，在全国形成不同层级的先进制造业创新中心网络和体系。要建立和完善先进制造企业的协调联动机制，建成先进制造业创新中心的合作联盟，开展重大技术、重大项目、重大工程的联合攻关；要建立政、产、学、研、用协同创新通道，促进技术、人才、产业、金融等全球创新资源的整合。鼓励先进制造企业加入国家重点实验室等协同创新平台，支持先进制造民营企业参与军工项目，推动多领域军民深度融合发展，实现先进制造企业的创新发展。要汇聚先进制造创新资源，建立共享机制。发挥溢出效应，构筑技术开发、转移、商业化应用的创新链条，完善以制造企业为主体、市场为导向、产学研相结合的先进制造业创新体系，形成大中小先进制造企业协同发展的新格局，切实提高先进制造业的创新能力，提高先进制造业的国际竞争力。

3.鼓励领军企业加大研发投入，支持先进制造企业高效拓展海外市场空间

篇8

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。

篇9

关键词：先进制造技术，统计过程质量控制，模式识别，质量保证

一、引言八十年代以来，顾客对产品的需求从单一型向多样型转变，国际市场的竞争日趋激烈。据国外的调查表明，企业之间的竞争焦点已从价格因素向柔性、质量、对市场变化的快速响应等非价格因素转移[1]。随着世界工业市场竞争的不断加剧，为了生存和发展，越来越多的企业认识到实施先进制造技术的重要性，并已经开始引进和实施AMT[2]。在AMT的研究和应用不断取得成功的同时，也有许多企业发现AMT带来的效益并不如所期望的那么大，甚至还有许多失败的例子摆在人们面前。影响先进制造技术成功应用的因素有很多，其中一个重要的因素是产品的质量。

传统的统计过程质量控制基于休哈特控制图，监测控制同一产品的同一质量特征的变化规律，使之满足精度并保持稳定，在刚性自动化大生产中得到了广泛的应用，并取得了巨大的经济效益[3]。但是，在小批量生产方式占主导地位的AMT生产环境下，传统的统计模型无法得到足够的数据来建立统计控制关系。因此，传统的SPQC却不能直接被应用在AMT生产环境下，SPQC需要一种新的指导思想。对此，国内外均做了一些研究[4-8]，提出一些解决方案，但均没能在根本上解决数据不足的问题。

此外，在先进制造系统中还存在对控制图的识别问题。传统的生产环境下控制图是否处于统计控制状态下，是由人对控制图进行统计状态的识别。在AMT生产环境下如果继续沿用这种方法，一方面影响信息反馈的及时性，另一方面工人一直监视控制图会提高工作强度，降低他们的工作效率。利用模式识别算法对控制图自动识别，就可以很好地解决这两方面的问题。有一些工序的失控状态很容易用普通算法识别，例如控制变量超出控制界限以及连续的上升和下降的趋势。然而对于小波动的持续上升或下降或者是循环变化趋势，则难以用普通方法进行判断。由于神经计算技术的发展，许多以前计算量很大并耗时较长的问题得到了解决，模式识别就是其中的一项。考虑到在AMT生产模式中计算机化是基本条件之一，而且生产环境中的计算机只是利用已经训练好的程序运行识别算法，不需要太大的计算量。因此，利用神经网络对控制图的异常模式进行识别是非常合适的。

基于以上讨论，本文提出了基于等效工序能力的统计过程控制方法，并给出了统计变量的计算方法。而且，以这种统计方法所得到的控制图的变化趋势为研究对象，采用人工神经网络理论设计了控制图异常状态的自动识别软件。

二、基于等效工序能力的统计过程质量控制方法

1.等效工序能力控制的理论基础现代统计过程质量控制的出发点是在事前控制加工过程，使其处于正常状态；而不是在事后通过检验的方法控制次品的扩散。进行的是“过程控制”而不是“产品控制”。总的来说，只要是无显著差异的5M1E[9]环境下生产出来的产品的质量特征值（不一定为同类产品）偏离期望值的正常波动服从的分布。等效工

序能力控制图通过对的标准化变换，使得等效工序能力控制图的控制界限不随质量特征的不同

而变化，使统计变量成为服从标准正态分布的无量纲量的随机变量，达到利用历史数据的目的。不同的统计变量的转换方法不同，但其基本理论可以由下式表达：

(1)

式(1)是对的标准化，新得到的统计变量T为服从标准正态分布的无量纲量随机变量，控制界限

在给定第一类统计错判的容许概率的情况下固定不变。这样在等效工序能力下，不同产品的质量特征以及同一产品的不同质量特征就能够通过标准化变换利用同一种统计方法分析，实现不同但相关的统计特征之间的统计关系，达到充分利用一台机床的历史数据和部分相关数据的目的，实现在中小批量生产中对加工工序的统计过程质量控制。

2.x-Rs控制方法统计变量的计算基于以上思想，本文改进了传统的单值-移动极差控制图，利用这种控制图实现了对多品种、小批量生产过程的统计过程质量控制。

传统的单值－移动极差控制图是用所有数据的均值作为的估计值，故只有在数据全部收集后才

能进行控制图的绘制和分析，而在实际生产中，数据是一批一批或一个一个获得的。因此改进的单值－移动极差控制图在获得第i个数据后，为充分利用已知信息，用过去i-1个数据来计算控制界限和统计变量。并通过统计变换，消去统计变量中的平均值和整体方差，实现对质量信息的充分利用。

(1)单值控制变量的计算

改进的单值变量在每个控制点，利用进行判别。

因为，由正态过程平均值的抽样分布性质可知：

由正态过程的可加性和正态过程的标准化变换得到：

因为总体标准差未知，故必须消去表达式中的。由标准差的抽样分布的性质可知：

根据student-t分布的定义得到：

化简后得到：

(2)

上式表明，服从自由度为i－2的student-t分布，对于给定的显著性水平，由student-t分布找出满足下式的控制界限值使得：

但由于在给定下，随着n的变化而变化，因此首先作自由度为i－2的student-t分布概率密度积分得（p(t)为t分布概率密度函数），然后对积分值进行反标准正态变换得到单值控制图的统计变量。

(3)

此时统计变量根据给定的第一类统计错判的容许概率，由标准正态分布找出满足下式的控制界限：

如果把某次检测的数据代入上式中，使或一段时间内值的排列出现异常趋势则意味着工

序已发生了变化，反之则工序处于统计控制状态。

(2)移动极差控制变量的计算

因为：且

则可知在生产过程没有显著变异的情况下的特征分布规律服从于的正态分布规律。

所以，由正态过程的基本性质可得

且由特征分布的定义可以得到：

由特征分布的概念可以得到：

(4)

由于在给定第一类统计错判的容许概率的情况下，随着i的变化而变化，为此特做以下变换。自由

度为的F分布的概率密度积分为，其值为0到1之间，对进行反标准正态变换得到移动极

差控制图的统计变量：

(5)

用T2作为统计变量，新的控制图的中心线为0，如采用3原则时，其上下控制界限就是+3和-3。至此，以T1和T2为统计控制变量，就可画出改进的单值－移动极差控制图了。控制图的中心线为0，上下控制界限根据给定的第一类统计错判的容许概率计算，不再随样本大小和物理特征的变化而变化。

三、异常模式自动识别本研究将前馈型的反向传播神经网络算法用于AMT质量控制中的异常模式自动识别，采用离线训练与在线识别相结合的方法，建立了一个三层的神经网络。该网络的输入是经过预处理的二进制数，输出是一种特定的控制图表现趋势。网络由输入层、隐层和输出层组成。输入层有i个结点，每个结点代表控制图上按顺序排列的一个质量特征，数值为特征点在控制图上的位置。输出层有o个结点，结点输出值为1或0，代表了o种不同的控制图异常趋势。隐层结点数为h，本文采用实验分析的方法确定隐层结点数。整个网络的结点数为i+h+o。

人工神经网络的学习算法为有教师的δ学习律，其输入与输出关系满足非线性单调上升的函数：

(6)

在实际研究中，训练数据是利用VisualC++中的随机数函数产生(0,1)上均匀分布的随机数Ri。利用所产生的随机数，并根据中心极限定理，由式(7)生成标准正态分布的样本。变换标准正态分布的总体生成80组不同作用趋势的数据，其中20组数据为普通的，60组为三种复杂趋势，分别是小波动的持续上升、小波动的持续下降和循环趋势。

(7)

利用这80组数据，对所建立的神经网络进行训练取得了良好的效果。在对不同加工过程中所得到的20组实际数据的测试中，全部正确。对各种其它方法不易判断的复杂趋势具有良好的判断能力。

四、结论本文在研究SPQC技术应用于先进制造环境下所存在的问题的基础上，提出了解决AMT生产环境下质量数据不足的问题的方法，给出了基于等效工序能力的统计过程控制图的控制变量的计算方法；分析表明这种质量控制方法能够有效地控制先进制造生产环境下生产过程的稳定，算法易于编程计算机化，是一种适用于AMT环境的统计过程质量控制技术。同时，利用以前馈型的反向传播神经网络算法为基础的模式识别技术，开发了加工过程异常模式的自动识别软件，应用表明具有良好的效果。

参考文献：

[1]Levy,P.etal.,“OrganizationalStrategyforCIM”,Computer-IntegratedManufacturingSystem,1991,4.

[2]国家科委科技司情报司，航空航天部航天科技情报研究所，“美国国家关键技术”，1991.9.

[3]M.Al-SaltiandA.statham,“AReviewoftheLiteratureoftheUseofSPCinBatchProduction”,QualityandReliabilityEngineeringInternational.Vol.10,pp49-61.

[4]王永信，单件、小批加工质量统计分析方法的研究，西安交通大学，1991.

[5]GeorgeF.Koons,JefferyJ.Luner,SPCinLow-volumeManufacturing:ACaseStudy,J.ofQualityTechnology,vol.23,No.4,1991.

[6]StephenV.Crowder,“AnSPCModelforShortProductionRuns:MinimizingExpectedCost”,Technometrics1992.2Vol.34pp64-73.

[7]PatricaP.Ramsey,“SimpleTestsofNormalityinSmallSamples”,JounalofQualityTechnology,1990.10,Vol.22,pp299-307.

[8]Shih-YenLin,“Short-RunStatisticalProcessControl:MulticriteriaPartFamilyFormation”,QualityandReliabilityEngineeringInternational,1997,Vol.13,pp9-24.

[9]郎志正，《质量控制方法与管理》，国防工业出版社，1989.5。

篇10

关键词：CIMS；并行工程；敏捷制造；虚拟制造

0 前言

计算机辅助设计(CAD)技术是近几十年来迅速发展起来的一门新兴的综合计算机应用技术,它的应用和发展已经成为衡量一个企业工业现代化水平的重要标志。特别是在当今市场竞争日趋激烈的条件下，要想赢得竞争，企业必须以最快的上市速度、最好的质量、最低的成本、最优的服务、最利于环境的产品满足用户的不同需求。在各种先进的制造模式中，CAD技术得到了广泛的应用。无论是并行设计、协同设计、虚拟设计，还是环保设计都离不开现代CAD技术的应用。应用现代CAD技术能使设计工作实现网络化、集成化和智能化，以求达到产品设计周期短、成本低和高质量的目标。

1 CAD技术在并行工程中的应用

并行工程和协同工作是一种新型的设计模式，通过把先进的企业管理和先进的自动化技术结合在一起，采用并行化的产品设计理念及其相关过程，在产品的设计早期全面考虑产品的制造过程和生命周期。并行工程的设计方法强调功能和过程的集成。在对产品设计过程进行集成的前提下，优化和重组产品的开发过程，实现多学科专家群体协同工作的工作方式。

（1）将企业实施的各种串行过程转变为并行工程，要求在进行上游工作环节设计的同时，尽可能多的考虑下游工作环节的工作。在产品设计的初始阶段，应全面考虑后续制造的相关问题，对产品的可靠性、可制造性、可测试性、规范性和成本可计算性进行设计，尽早考虑产品整个生命周期中的所有设计因素，以求达到各项设计工作的协调一致，力争设计工作一次完成。

（2）并行工程的实施需要建立多学科协作的组织形式，运用可制造性设计DFM方法开发新产品。当采用这种设计方法时，由于需要集体合作，所以个体的设计结果应该信息共享，设计规范统一，应用集体的智慧和经验，产生高质量、低成本的产品。

（3）在进行产品的并行设计时，要选择合适的软件工具和方法，选定的软件能对产品的设计、制造周期进行全程服务。在设计、制造周期中的数据交换应符合STEP标准，便于实现产品数据管理PDM。通过这些CAD技术的应用使产品的开发集体所有成员都组合在同一个信息环境中，保证所有成员得到最新、最准确的产品信息，协同一致的完成设计任务。在产品的设计早期全面地考虑产品的制造周期。

2 CAD技术在敏捷制造中的应用

精良（Lean Production,LP）生产是一种新的生产模式，这种生产方式在日本企业中得到了推广应用，并且取得了成功，促进了日本经济的快速发展。在精良生产方式中，从生产操作、组织管理、经营方式等各方面，找出一切不能为产品增值的活动和人员，加以改革，进而杜绝浪费，提高经济效益。精良生产方式实现了精良管理、精良设计、协同配套、用户至上、高素质人员的集成。在此基础上，美国的制造业界提出了敏捷制造（Agile Manufacturing, AM）的先进制造模式，为了实现企业生产制造的敏捷性，采取现代通讯手段，通过快速配置各种资源，以有效和协调的方式响应用户需求的一种新的企业发展战略。这种生产模式正在发展之中，其基本思想是将灵活的动态联盟组织、先进的柔性生产技术和高素质的人员全面集成，使企业能够应付迅速变化和不可预测的市场需求，以求得长期稳定的经济效益。CAD技术在产品设计、生产全过程的动态联盟组织中的应用有如下特点：

（1）实现产品的敏捷设计和管理。

应用CAD技术可实现设计资源共享、信息服务、合作建模、数据管理和设计过程管理，达到敏捷设计的目的。在敏捷设计中，产品的开发是利用数字方式确定工作任务，用数字方式在各部门、各地点的合作者之间进行联络。产品开发环境中的产品实际上是一种数字模型，在同一个数字模型上工作，通过PDM系统管理和集成，PDM是管理产品信息的重要技术措施。

（2）实现网上协同设计。

在网络环境下，从事CAD技术工作的人员组成跨专业学科的设计团队，分散在不同的企业中，实现企业间的动态集成。随着产品结构的日益复杂化以及新技术更替的加快，对某些产品一个企业已不可能快速、经济的独立开发和制造，必须寻求企业的动态联盟形式，把具有各种特点和优势的企业以产品为纽带联合在一起，共享一个产品数据库和统一的产品数据管理系统，最大限度的保证设计者和制造者以优化的形式在网上进行新产品的协同设计和制造。

3 CAD技术在CIMS集成系统中的应用

早期的CAD系统是致力于提高绘图的工作效率，数控机床的出现，发展成了计算机辅助制造CAM，进而促进了CAD技术的发展。在CIMS系统中，要求产品的信息实现CAD、CAPP和CAM的集成，实现产品设计到制造各环节中资源共享和信息传递，提高设计效率。CAD技术在CIMS系统中的应用有如下特点：

（1）CAD建模技术的应用。

特征建模技术是CIMS的关键技术之一。它是在CAD/CAPP/CAM范围内建立相对统一的、基于特征的产品定义模型，包括了从产品设计到制造各阶段所需要的产品定义信息，通过产品的几何形状信息和工程信息的描述，体现设计意图，并将产品的设计意图反映到各个后续环节。特征建模技术是CAD/CAPP/CAM集成的重要前提。

（2）数据交换技术的应用。

对于以单元自动化为目标的CAD/CAPP/CAM应用系统，各子系统数据的逻辑和物理结构差异很大，这给各子系统间的数据传递带来了一定的困难。因此，需要设计专用的数据格式文件交换产品信息。为了提高产品数据格式的标准化程度，可通过标准数据格式文件交换产品信息，这需要在各个子系统中设计前/后置数据处理程序，实现系统数据格式与标准格式的转换，常用IGES图形数据交换格式作为各子系统数据转换的标准格式。也可以通过统一的产品模型交换设计信息，使各子系统间直接进行信息交换，采用STEP标准以通用的数据格式描述一个产品在生产周期内完整的产品模型。这样做可以大大提高系统的集成性。

（3）产品数据管理（PDM）技术的应用。

为了提高数据传输效率和系统的集成化程度，保证各子系统间设计数据的一致性、可靠性和数据共享。可采用产品数据管理系统（PDM）统一管理与生产有关的全部信息。CAD/CAPP/CAM之间不需要传递信息。各子系统从PDM系统中提取和存放各自需要的信息，从而真正实现CAD/CAPP/CAM的集成。通过PDM实现产品设计、分析、制造、工艺规划和质量管理等方面的信息集成，确保CAD/CAPP/CAM设计出最新、最好、性能最优的产品。