先进制造范文

导语：如何才能写好一篇先进制造，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】制造技术；生产模式；柔性；信息；对策

随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造企业开始将大量的人力、财力和物力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中。改革开放以来，我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，确立了社会主义市场经济体制，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接新的挑战，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，因此，对制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，以实现我国机械制造业跨入世界先进行列。

一、机械制造业的发展趋势

先进的制造业是将物料、能源、设备、资金、技术、信息和人力等制造资源通过先进的制造技术、先进的管理技术和先进的制造过程转变成人类需求产品的行业。行业追求的目标是：高质量、高效率、高柔性、低成本、低劳动力、低消耗、品种多和规格全的产品，因此， 21世纪的机械制造技术的发展趋势体现在以下几个方面：

（一）精密化

精密加工、特种加工、超精密加工技术、微型机械是现代化机械制造技术发展的方向之一。精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加工(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米(l nm=10-3μm)技术发展。纳米技术己在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术得到了应用。因此，它促进了机械科学、光学科学、测量科学和电子科学的发展。

（二）自动化

自动化技术自20世纪初出现以后，经历了由刚性自动化向柔性自动化的发展过程，自动化技术的成功应用，不但提高了效率，保证了产品质量，还可以代替人去完成危险场合的工作。对于批量较大的生产自动化，可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。小批量生产自动化可通过NC、MC、CAM、FMS、CIM、IMS等来完成。在未来的自动化技术实施过程中，将更加重视人在自动化系统中的作用。

（三）信息化

信息、物质和能量是制造系统的三要素。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程，最终形成的产品可看作是信息的物质表现，因此可以把信息看作是一种产业，包括在制造之中。为此一些企业开始利用网络技术、计算机联网、信息高速公路、卫星传递数据等实现异地生产。使生产分散网络化，以适应高柔性生产的需要。

（四）柔性化

随着科学技术的飞速发展和人民生活水平不断提高，促使产品更新换代的速度不断加快，这就要求现代企业必须具备一定的生产柔性来满足市场多变的需要。所谓柔性，是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力，它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人员能保证加工任务，完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。

（五）集成化

集成是综合自动化的一个重要特征。集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成一个能协调工作的和功能更强的新系统。集成不是简单的连接，是经过统一规划设计，分析原单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。集成化的目的是实现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实现技术集成，同时还要强调人的集成，由于系统中不可能没有人，系统运行的效果与企业经营思想、运行机制、管理模式都与人有关，因此在技术上集成的同时，还应强调管理与人的集成。

（六）智能化

智能化是制造技术的发展趋势之一。智能制造技术(IMT)是将人工智能融入制造过程的各个环节，在整个制造过程中贯彻智力活动，使系统柔性的方式集成起来，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，在受到外界干扰或内部激励能自动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。

二、先进的制造模式

机械制造业发展趋势表明，只有采用先进的制造技术并能实施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趋势。制造模式是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作模式。

（一）精良生产(LP)与独立制造岛(AMI)

20世纪90年代美国麻省理工学院(MIT)提出精良生产(LP)概念。它的特征是：（1）重视客户需求，以最快的速度和适宜的价格提供质量优良的适销新产品去占领市场，并向客户提供优质服务。（2）重视人的作用，强调一专多能，推行小组自治工作制，赋予每个工段有一定的独立自主权，运行企业文化。（3）精简一切生产中不创造价值的工作，减少管理层次，精简组织结构，简化产品开发过程和生产过程，减少非生产费用，强调一体化质量保证。（4）精益求精、持续不断的改进生产、降低成本、零废品、零库存和产品品种多样化。

独立制造岛是教授根据在引进先进技术的同时，必须改革生产组织的角度提出新的生产模式。独立制造岛的技术构思是：以GT为基础，以NC机床为核心，强调信息流的自动化和以人为中心的生产模式，它的特征是：组织、人员和技术三者的有机集成，面向车间、权力下放、综合治理，并以获取经济效益为主要目标。AMI是发展中国家走向工厂自动化的重要途径，它的推广对中国机械制造业转向市场机制，参与国际竞争意义重大。

（二）敏捷制造与虚拟制造

美国通用汽车公司与里海大学于1988年提出了敏捷制造(AM)，AM是在不可预测的持续变化的竞争环境中取得繁荣成长，并具有能对客户需求的产品和服务驱动市场做出迅速响应的生产模式。AM的特征是：（1）制造资源的集成性，企业间联作集成。充分发挥各企业的长处，针对限定市场的目标要求共同合作完成任务。（2）具有需求响应的快捷性和高度的制造柔性。制造柔性是指制造企业对市场要求迅速转产和能实现产品多品种变批量的快速制造。（3）充分发挥人的作用，不断提高企业职工素质和教育水平，优化人机功能分配。

虚拟制造(VM)是国际上提出的新概念。VM与AM联系密切。VM的特征是：当市场新的机遇出现时，组织几个有关公司联作，把不同的公司，不同地点的工厂或车间重新组织协调工作。在运行之前必须分析组合是否最优，能否协调运行，以及投产后的效益和风险进行评估，这种联作公司称虚拟公司。虚拟公司在一定的环境和条件下通过虚拟制造系统运行，包括物理基础、法律保障、社会环境和信息技术。因此研究开发虚拟制造技术(VMT)和虚拟制造系统(VMS)意义重大，美国称AM为21世纪制造业发展战略。

（三）集成制造与智能制造

美国哈林顿博士在“计算机和集成制造”一书中提出计算机和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心内容是：制造企业从市场预测、产品设计、加工制造、经营管理直至售后服务是一个不可分割的整体，需要统筹考虑。整个制造过程的实质是信息采集、传递和加工过程，最终生产的产品可看作是信息的物质表现。集成是CIM的核心，这种集成不仅是物的集成，更主要的是以信息集成为特征的技术集成和功能集成，计算机是集成的工具，计算机和辅助各单元技术是集成的基础，信息交换是桥梁，信息共享是关键。集成的目的在于制造企业组织结构和运行方式的合理化和最优化，以提高企业对市场变化的动态响应速度，并追求最高整体效益和长期效益。

智能制造(IM)是美国出版研究IM和IMS书籍中首先提出的。它的特征是：在制造工业的各个环节的高度柔性与高度集成的方式，通过计算机和模拟人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展。

三、存在差距和实施策略

改革开放以来，通过技术改造和引进国外先进制造技术，使我国的制造工业有了长足的进步，但和先进国家相比还存在很大差距，表现在：技改投入相对不足，原有技术基础和研究开发能力薄弱，制造业产品落后，技术水平低，信息含量少，更新换代慢，以及市场营销、经营管理、人才素质相对落后，缺乏国际竞争能力。面对这样形势，发展先进制造技术、实施先进的制造模式已经到了刻不容缓的地步。为了使我国的制造业站在世界先进行列，必须采取相适应的措施和策略。

（一）人才是关键。发展和推广先进的制造技术、实施先进的制造模式人才是关键。我国是社会主义市场经济体制，研究先进制造技术和先进的生产模式其根本目的是制造出有竞争力的产品去占领国内市场和国际市场，科技人员必须强化市场意识，因此人才的培养要注意市场导向。要有产业观念、企业观念、信息观念、竞争观念和效益观念。科技人员要懂得市场营销、经营管理和经济法。要拓宽学科领域，更新教育内容与方法，培养一支了解和掌握机械工程科学的前沿技术人才，加速先进制造技术的推广和实施，为市场经济服务。

（二）加强政策与法规建设， 建立强有力的宏观调控机制。在市场经济环境下，国家仍应制订科学的制造产业规划和制造技术进步的总体规划，以及相应的法规政策。避免重复建设、重复生产和重复引进的事情发生，要尽可能减少和避免市场盲目竞争造成的损失。

（三）发展适应我国国情的生产模式。对于一些先进的制造技术和先进的制造模式，要根据我国现实存在的技术水平和能力向前发展，避免盲目的追求目前实施有一定困难的理想的先进科学制造技术。目前要积极发展适应我国国情的制造模式。

（四）建立与发展我国自主的 NC、MC、CAD、CAM、FMS、CAT、CIM、IMS等制造自动化单元技术，结合实际情况实现与现有成熟技术的有效结合。同时要有组织有计划的引进先进制造技术进行消化和吸收。对于引进的并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、精良生产(LP)、智能制造( IM)等先进制造模式要根据它们的技术构思和特征开发创新成适合我国国情的生产模式，(如独立制造岛)以使企业适应市场经济的需要。

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对先进制造业来说，同样非常流行向“微笑曲线”延伸的说法。即处于先进制造业下弯处的位置就是生产环节，这是属于层次最低、附加值最低、技术含量最低的位置。而我国装备制造业应该觉醒，在发展先进制造业时应走“微笑曲线”，从下巴位置向两侧延伸。往左侧延伸是大力搞研发设计，往右侧延伸是注重搞流通销售，只有这样才有竞争力。

数字化技术助力制造设计

目前数控机床等智能制造领域已经成为广东、浙江、福建沿海城市的发力点，而在沈阳、西安等西部地方，具有优势的传统产业如汽车、商用飞机等领域成为先进制造业的重点，并无一例外地成为技术发展的受益者。

西安作为我国西部的传统制造业基地之一，在早期形成了以汽车、飞机等有优势的工业产业。2012年，陕西西安经开区提出将提升发展先进制造业，稳步推进“千亿元”先进制造业基地建设，为打造商用汽车、兵器工业两大“千亿产业”集群提供支撑。而在今年10月，西安市政府副市长岳华峰再次提出将把渭北工业区打造为西安经济的新增长极，其定位仍明确为“全国先进制造业基地”，重点发展汽车、航空、新材料、通用专用设备制造等工业产业。

据了解，近年来西安高新区依托西安雄厚的工业基础和人力资源优势，引进和培育了一大批先进制造企业，并在汽车制造、能源机械、仪器仪表等领域初步形成了产业集群。如中船705所西安船舶重工科技产业集团公司产业园项目，总投资70000万元，实验及调试楼主体封顶并投运；世界钢铁巨头、澳大利亚最大的钢铁制造商博思格钢铁集团投资的博思格巴特勒钢结构设计生产基地项目，总投资37000万元，该项目2号厂房已经建成，设备已安装并试运行，将竣工投用。

朱森第认为，先进制造业的特点之一是技术的先进性。“只有夕阳技术，没有夕阳产业”。从这个观点看，先进制造业基地不是非高新技术产业莫属，传统产业只要通过运用高新技术或先进适用技术改造，在制造技术和研发方面保持先进水平，同样可以成为先进制造业基地。

通过两化融合的推进和信息技术的普及，目前西安市传统产业技术的改造不断在加快，企业信息化水平在不断提高，同时也为企业的研发设计、制造提供了帮助。比如西安飞机工业（集团）有限责任公司（以下简称西飞公司）积极应用数字化制造技术，产品设计周期由原来的42个月缩短至8个月，产业集聚发展能力显著增强。

在飞机的研制过程中，西飞广泛采用了数字化设计、辅助分析计算、构型管理、产品数据管理、数字仿真等先进技术，并初步建立了数字化设计环境和较完善的数字化设计应用标准体系，指导和规范数字化设计。在西飞数字化平台建设中，实现了以技术创新：提高了快速设计能力和水平，提高了设计质量，提高了并行工程效率，加快了更改周期，从而提高了企业的创新能力快速应变能力，缩短了飞机研制周期。有效地管理电子样机，支持设计本专业内部、设计各专业之间的设计协调，更重要的是根据产品成熟度支持设计与工艺、工装、制造之间的协同和并行工程，大大地减少了工程更改。

对于数字化制造技术在装备制造业中的应用及影响，中国工程院院士谭建荣认为，从手工作业使用图板到计算机二维绘图和NC加工，从三维设计到数字样机，从数字化工艺过程到数字化制造、虚拟制造，从CAD应用到数字化企业的发展，使传统制造业发生了质的飞跃。数字化与互联网信息技术以及新能源技术的结合正在孕育一场新的产业革命，这必将对国民经济的各个支柱产业带来根本性的变革。

融合服务型制造

科技水平的快速提高尤其是信息技术的迅猛发展，使得制造业和服务业的融合更为容易；客户不仅希望购买到优质的产品，更希望获得高水平的服务或整体解决方案。在这种背景下，“服务型制造”和先进制造业融合发展已经成为全球制造业的的一个基本趋势。

关中地区集中了陕西省97%以上的装备制造。在《关中-天水经济区规划》中提出，关天经济区要建设全国先进制造业重要基地，以装备制造业和高技术产业为重点，打造航空航天、机械制造等若干规模和水平居世界前列的先进制造业集群，培育一批具有国际竞争力的企业，其中打造服务型制造企业更是规划的重点之一。

西安标准股份是一家从事工业缝纫机研发、制造，为服装、鞋帽、箱包等行业提品的生产设备商，2008年全球经济危机爆发，新一届董事会面临一个根本性课题：大众服装消费和消费预期明显下降，对工业缝纫机需求锐减。为此，他们全面梳理、制订了完整的战略体系。“全球领先的服饰及相关产业设备和服务提供商”成为公司新的发展定位。推动销售向营销的全面转型，将简单的产品销售转向研究市场、发现需求、整合服务、推广公司理念和品牌文化的价值实现过程，实现了研发、生产、销售的全流程营销。

通过实施服务型制造模式，陕西鼓风机集团走上由单机供应商到系统供应商的高端发展之路。陕西鼓风机集团从21世纪之初就开始在产品市场调查、开发改进、生产制造、安装调试、售后服务上为顾客提供综合服务，提供包括方案设计、系统成套供货、设备状态管理以及备件零库存、金融融资等个性化的、完整的问题解决方案和系统服务。

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工业自动化、3D打印等行业，今年以来跑出了大批牛股，但这并不是简单的概念炒作，而是有着扎实的基本面支持。国联证券对先进制造业上市公司中报财务数据的统计报告显示，报告期内先进制造板块实现营业收入8315.54亿元，同比增长10%。应对新科技革命、塑造产业竞争新优势是发展先进制造业必经之路，不可否认先进制造业已经正式进入快速发展时期，其广阔的发展前景正被各界投资者关注。作为专业投资机构的鹏华基金对于先进制造业在宏观经济调整期的逆势表现似是早有准备，自10月13日起在农业银行等各大银行券商开始发售鹏华先进制造股票基金。

记者了解到，鹏华基金投研团队不仅对当前先进制造业的市场投资环境有着全面的认识，在布局投资先进制造业时还提出新的切入视角。鹏华先进制造股票拟任基金经理袁航表示，未来基金将选择以‘产业先进’、‘技术先进’及‘模式先进’三大领域为投资方向，

鹏华基金认为，一方面近年来中国的制造业企业出现了明显的分化：传统的劳动密集型、资本密集型企业逐步面临竞争加剧、产能过剩、产品附加值低等诸多问题，企业增长的步伐开始放缓；以创新和技术进步为发展驱动力的先进制造企业，则进入蓬勃发展的状态。另一方面目前中国经济正处于转型阶段，政府推动技术进步、优化产业结构的态度极为明确，对于创新型、技术型企业在财税金融等方面的支持政策也在陆续出台，先进制造企业具备良好的发展环境和广阔的市场空间。

鹏华先进制造业股票型基金将先进制造企业分为三种类型：一是产业先进，即企业产品与新兴产业密切相关，下游需求处在高速发展阶段，例如新能源汽车、可穿戴设备、智能家居等等；二是技术先进，即企业掌握了复杂的生产工艺，产品具备高技术、高难度、高附加值的三高特性，这一类型的企业分布在军工、海工以及航空航天等多个领域；三是模式先进，即企业通过对经营中的关键环节进行流程再造，颠覆传统的经营模式，从而改变行业的竞争格局。

机构投资者普遍认为，中国先进制造业的崛起符合产业由低级向高端升级的规律，也符合政府调整优化产业结构的要求，未来先进制造业的发展将成为中国经济演进的核心方向之一。海通证券四季度基金投资策略报告建议，围绕经济结构调整的线索，应积极关注善于把握投资主题的基金产品。

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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】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】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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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。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。

先进制造技术是制造业21世纪发展的方向。先进制造技术的特点如下：

(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。先进制造技术又可看作是硬件、软件、人件和支持网络（技术的与社会的）综合与统一。

(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。

(6)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。

美国从90年代初相继提出了先进制造技术计划、TEAM计划、下一代制造（NGM)技术计划、美国国家关键技术等，德国提出了“生产2000”计划、“生产2000+”计划、“微系统2000”计划等、日本提出了智能制造系统计划、韩国提出了高级先进技术国家计划(G-7计划）等。

图1为先进制造技术的体系结构。

美国乔治?华盛顿大学于90年代初成立了由45位著名的未来学家和技术专家组成的新兴技术预测委员会，在1996年的预测中，从可以预见到的最重要的技术进步中挑选85项将要出现的技术。共分为12个大类。其中在第类：制造业与机器人中有如下技术：

(1)计算机集成制造系统。在2012年，80%的工厂生产将实现计算机集成化；(2)生产自动化。到2015年，由于实现了生产自动化，工厂的就业人数在劳动力总人数中所占的比例将下降到10%以下；(3)大批量定制。到2011年，汽车、电器等30%以上的产品将广泛实现大批量定制生产；(4)先进的机器人。到2016年，带有传感输人、具有决策和学习功能、可移动的机器人将投放市场；(5)纳米技术。到2016年，微型机器和纳米技术将投人商业应用。

可以认为，这五种技术是最重要的先进制造技术。限于篇幅，这里仅对计算机集成制造系统和大批量定制作一简单的介绍。这两种技术对企业的影响范围较大，有较大的适用性。

先进制造技术的发展趋势可以概括为：

(1)数字化。在这方面，人们提出了CIMS、数字化工厂等概念。通过CAX(CAD，CAPP，CAE,CAM)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。并采用MRPII/ERP系统，对整个企业的物流、资金流、管理信息流和人力资源进行数字化管理。进一步的发展是，通过数字化的供应链管理（SCM)系统和客户关系管理(CRM)系统，支持企业与供应商和客户的合作。网络技术的发展使企业内部和外部的数字化运作更加方便。

(2)知识化。知识将成为企业的最重要的生产要素，技术创新将是企业最重要的生存和竞争能力。知识管理技术、学习型组织等将受到越来越大的重视。

(3)模块化。产品的模块化和企业的模块化将使企业能快速地、低成本地生产出顾客所需要的个性化产品。

    (4)微小化。微机械及制造技术正在迅速发展，这将导致一大类全新的产品，深刻改变人们的生活。

(5)绿色化。强调产品和制造过程对环境的友好性。 2计算机集成制造系统(CIMS)

自从美国的Harringtong博士在1973年提出CIMS概念以来，CIMS在世界上走过了曲折的道路，人们对C1MS的本质认识有了巨大的变化，主要是:现代制造业的方向并不只是计算机的集成，信息的集成，而是人、技术、组织的整体集成，包括功能集成、组织集成、信息集成、过程集成、知识集成和企业间的集成⑷。由于计算机集成制造系统这一词容易使人误解，以为只要将计算机集成在一起就能构造成一个先进的制造系统。为此，我国的一些学者提出了现代集成制造系统（CIMS，ContemporaryInte?gratedManufacturingSystems)的概念。当前，CIMS的发展有以下特点。

2.1集成化

CIMS中有以下几个关键的信息集成系统。CIMS在这些系统的基础上进一步实现企业的总体集成。

(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髙，因此实施难度大，成功率不高。

(2)CAD/CAPP/CAM一体化：目前虽然有些CAD系统可以支持CAD/CAPP/CAM-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-体化还没有通用的系统。

(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垂手可得的信息。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B〇M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。PDM系统一般是由CAD软件开发商所开发的。因此，同一软件公司的CAD系统和PDM系统能很好的无缝集成，而来自不同软件公司的CAD系统和PDM系统间的集成性就差多了。PDM系统的实施难度比CAD系统要大，因为前者涉及管理、组织等问题。

(4)工作流管理系统：主要用于办公自动化，是企业管理层的信息集成系统。目前工作流管理系统与知识管理系统紧密结合起来，使企业的知识得以共享和保存。

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。人类正在进入一个新的时代--网络经济时代，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〔5〕。

2.3敏捷化

进人21世纪，企业将面对日益激烈的国际化竞争的挑战，另一方面，企业可以利用制造全球化的机遇，专注发展自己有优势的核心能力及业务，而将其它任务外包和外协。企业将变得更加敏捷，对市场的变化将有更快的反应能力。但这些需要新的信息技术的支持，如供应链管理系统，促进企业供应链反应敏捷、运行髙效，因为企业间的竞争将变成企业供应链间的竞争；又如客户关系管理系统，使企业为客户提供更好的服务，对客户的需求作出更快的响应。2.4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。新产品的开发需要考虑很多因素。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。美国波音飞机公司在设计波音777飞机中采用了虚拟制造技术。采用飞行仿真器及虚拟原型技术在各种模拟的条件下，对飞机进行飞行试验。

2.5智能化

例如，随着CAD系统中知识的积累，CAD系统的智能化程度将大幅度提髙。这种智能化具体表现为:①智能地支持设计者的工作，而且人机接口也是智能的。系统能领会设计人员的意图，能够检测失误，回答问题，提出建议方案等;②具有推理能力，使不熟练的设计者也能做出好的设计来。

2.6绿色化

包括绿色产品和绿色制造。要求产品的零部件易回收、可重复使用、尽量少用污染材料、在整个产品的制造和使用过程中排废少、对环境的污染要尽可能的小、所消耗的能量也尽可能的少。要求制造和使用具有洁净性。产品和制造过程的绿色化，不仅要求企业把环境保护当作自己的重要使命，同时也是企业未来生存和发展的战略。因为不注意环境保护的企业将被市场所淘汰。

3大批量定制

当前我国已进人买方市场，一般产品和一般的制造能力严重过剩；随着市场竞争的国际化，用户可以在更广泛的范围内选择自己需要的产品，用户对产品的质量、价格和新颖性的要求越来越高。许多企业都在探索如何在这种新环境中生存和发展。大批量定制（MC，MassCustomization)就是一种很有前途的生产模式。大批量定制又称大规模定制、大规模客户化生产、批量定制、批量客户化等。

从理论上讲，大批量定制要实现以大批量的低成本和短交货期生产用户定制的单件产品，但实际上，大批量定制可以看作是一种低成本、快速满足用户个性化需求的产品设计、制造和营销的新概念、新模式和新实践。大批量生产和单件产品的定制生产一直是两种水火不相容的生产方式。实现大批量定制不仅仅是技术问题，还涉及到组织、管理和技术的全面变革。真正实现大批量定制也并非是一个企业的事情，需要全行业、全社会的共同努力。因此，大讲:量定制是一个大系统工程。

大批量定制从产品和过程两个方面对制造系统及产品进行了优化，或者说产品维（空间维）和过程维（时间维）的优化。其中，产品维优化的主要内容是：

(1)正确区分用户的共性和个性需求；

(2)正确区分产品结构中的共性和个性部分;

(3)将产品维的共性部分归并处理；

(4)减少产品中的定制部分。

过程维优化的主要内容是：

(1)正确区分生产过程中的大批量生产过程环节和定制过程环节；(2)减少定制过程环节，增加大批量生产过程环节。

图2描述了大批量定制中的产品维和过程维优化的基本原理。这里将企业产品中的各种零部件分为两大类，一类是通用零部件，另一类是定制零部件。产品维优化方向是减少定制零部件数。这里还将产品的生产环节分成两部分，一部分是大批量生产环节，另一部分是定制环节，过程维优化方向是减少定制环节数。大批量定制的实质是要减少图2中的小矩形面积，理想的情况是该面积为零，但这实际上是不可能的。

图2大批量定制中的产品维和过程维优化的基本原理大批量定制的典型案例有：

(1)美国莱维?斯特劳斯（LeviStrauss)服装公司：该公司可以向用户提供多达近千种不同的款式、花色，加上量体裁衣的服务，以保证用户获得称心如意的牛仔裤。用户只需多付10美元即可根据腰围等个人尺寸在流水线上定制。公司的营业额上升了三成，库存急剧减少，经营成本大幅降低。

(2)宝洁公司（P&G):把洗发剂的配方增加到5万多种，只要顾客能拿出头发的油性酸性指标，就可以按通常价格给顾客定制专用洗发剂。

(3)日本松下自行车工业公司：每辆车都是根据用户的身体重量和爱好特制的，价格仅比现成的型号高10%，两星期内交货。不同定制的自行车中，大量零部件则是采用标准化战略进行设计和制造的。

(4)福特公司：发动机的模块化设计，即对6缸、8缸、10缸和12缸等不同规格的发动机结构进行调整，使其绝大部分组件都能通用，以尽可能少的规格部件实现最大的灵活组合。不同规格的发动机可在一条生产线上加工。每年节约数亿美元。

(5)海尔集团：以58大门类9200个规格品种为素材，再加上提供的上千种“佐料”--2万多个基本功能模块，经销商和消费者可自由地将这些“素材”和“佐料”组合，形成独具个性的产品。目前可以提供适合B2B2C的模块化网络家电9万种以上。

(6)波音公司：面对结构复杂、品种繁多、零件数以百万计的大型民用客机，将飞机中的零部件分为三类:第一类是基本的、稳定的无个性特性件、第二类是用户的可选件、第三类是用户特定的零部件。由于前两类的数量占了一架飞机的工作量90%左右，这样接到订单90%的工作量已经完成或接近完成，这就大大缩短了生产周期，库存量也不高，生产成本也降低了。并且波音公司在飞机模块化设计的基础上，开发了一个飞机配置设计及制造资源管理系统。波音的销售代表在与用户谈判时，可以利用便携式计算机上的这个软件系统与用户协同配置飞机。这一软件能直接从构型库中存取数据。销售人员能向用户展示各种选项将如何影响飞机的价格和重量。这些信息有助于用户作出考虑周全的经营决策。

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关键词：先进制造技术；制造工艺；分析

制造业是我国经济发展的核心，同样对于很多国家而言，制造业也都有着举足轻重的地位，导致全球制造业领域的竞争十分激烈。所以，本文从制造业层面展开研究，深刻剖析先进制造技术和机械制造工艺的现状，寻求发展的契合点，从而获得适合两者发展策略。

一、先进制造技术与机械制造工艺分析

先进制造技术是对比的产物，旨在过往技术的差异下，所实现的高效率、低成本生产方式。而结合当前信息时代背景，先进制造技术也与信息化、数字化的使用息息相关。从技术背景来看，目前的先进制造技术，主要囊括了电子技术、新型管理理念、信息技术等当前使用较为广泛的技术形式，再结合所处领域的技术水平及实力，所形成的技术模式。可以认为，先进制造技术是解决当前困境的技术模式，能够突破现有技术生产瓶颈，从而达到优化生产，提升生产力的目的。不过，即使先进制造技术，其自身也存在着一定的发展阻碍。所以，当周边技术有所提升时，新型的先进技术便会将当前技术模式替代。而制造工艺则体现在具体的技术环节上，以生产力为根本，实现多层面、多层级的技术优化，优化、简化生产流程，并提升产品质量，从而将机械制造工艺的功能最大化发挥出来。

二、先进制造技术及机械制造工艺关系

一般意识认为，先进制造技术依托机械制造工艺，在工艺基础上逐步形成完善且可靠的生产技术。然而，事实上一些先进制造技术，可能源自于材料科学，或是新型辅助技术的出现。故而，前者的认知是不全面的。而不可否认，新技术也是提升工艺的有效渠道，随着新兴技术的出现，机械制造工艺会以成本、效率等方面的需求进行优化，从而形成工艺的升级。因此，可以认为两者的关系为：先进制造技术是时函的产物，也是诸多生产领域发展的带动着。而其影响着机械制造工艺的发展，同时也会因制造工艺的升级而丰富自身。所以两者关系相辅相成、共同促进。

三、先进制造技术水平与机械制造工艺质量提高对策

1.注重整合，加强创新

实现的先进制造技术水平，必须要确保在现有的技术水平上达到一定水准。该问题，也是我国一些企业盲目拖进长期无法提升而导致消亡的重要原因。所以在实现先进技术的创造之前，必须确保对当前技术的掌握水准。同时，虽然技术与工艺之间有着上述的联系。但是，从两者根本导向来看，完全可以分开进行创新性发展。首先，整合当前技术，有效实现技术优化；其次，积极鼓励创新，扩大技术创新优势；第三，深化工艺创新，提升生产基础优势。同时，国家应主导技术和工艺创新，提供优势资源进行扶持，并作为中间角色，将企业与高等院校紧密的联系在一起，从而提升国家的创新能力。

2.增加投入，加大扶持

政府的付出对于技术和工艺的发展尤为重要。首先，政府应当建立专项基金，用于鼓励创新和研发工作；其次，政府应当对优势产业进行扶持，确保此类产业能够平稳有效的实现发展；最后，政府实现直接资金注入，帮助有潜力的企业发展，既起到扶持作用，同时也可以作为公共产品的投资收入，使政府公共服务能力得以提升。除政府外，院校也应该加强社会人才扶持。在现有的教学体系，为机械生产工艺和先进技术领域，培养适合的社会人才。同时，院校也可以寻求企业的帮助，实行定点输送培养的方式，使毕业生更加符合企业需求，从而构建的制造业发展的良性循环。

3.注重推广，稳步发展

技术不能够固守自珍，应当在适合的环境中，发挥出最大作用。但是，先进技术和工艺的创新，很多是由企业所有。企业为了保证自身的竞争力，并不會按照政府的请求将其推广。所以，笔者认为应当从两个方面进行：首先，政府为主导鼓励研究所创新，并用研究成果扶持相关企业，从而促进区域制造业发展；其次，鼓励企业之间实现技术减缓，促进区域共同发展，实现地方经济的良性竞争。政府和高等院校在技术发展层面功能，应当更多是作为经济背景的调节，既要合理的鼓励区域竞争，也应当将竞争控制在良性层面，不断实现先进技术的推广和扶持。

4.加强合作，培养人才

人才是技术发展的必要元素。培养人才主要从三个方面进行：第一，高等学院的自主培养，确保人才知识程度。高校的教育可以保证人才的知识基础，如此也是其未来发展重要支持；第二，实现政府专项奖励机制，鼓励人才在校创新；第三，实行校企合作制度，保证人才与学校的契合性。事实上，校企合作所带来的影响是多层面的。企业不仅可以获得优质的毕业生，也能够将员工送到院校的研究所中，接受高等教育的培养。

四、结语

先进的技术发展水平，很大程度上决定了制造业的发展。我国目前所处于的瓶颈，主要在于高速发展与研究的脱节。随着政府支持和社会力量的注入，先进制造技术与机械制造工艺，将能够在较短的时间内突破瓶颈，从而恢复我国以往的制造业发展水准。本文的主要研究，同样是一次为目的，通过对相关技术和工艺提升的探讨，提出了一定切实可行的策略，希望能够为我国制造业发展略尽绵力。

参考文献： 

[1]桑露萍.先进制造技术与机械制造工艺分析[J].科技创新导报，2013（03）. 

[2]胡烨，陈艳伟.先进制造技术与机械制造工艺分析[J].山东工业技术，2017（01） 

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关键词：CAD技术 先进制造 应用

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

（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。

4结束语

随着计算机科学技术的发展，CAD技术在工程领域会得到了越来越广泛的应用。CAD正经历着从传统单元技术向复杂大系统环境下的设计自动化技术的重要转变。21世纪，济竞争是世界各国竞争的焦点和世界发展的重要推动力。对制造业而言，每个企业都面临找持续多变和不可完全预测的全球化市场竞争，竞争的核心是以知识为基础的新产品的竞争。为了提高竞争力企业必须解决好产品的上市速度（T）、最好的质量（Q）、最低的成本（C）、最优的服务（S）和最清洁的环境（E）来满足顾客的不同需求和社会可持续发展的要求。先进制造技术必然十分重视产品设计问题。没有适销对路的创新产品会在激烈的市场竞争中败下阵来，所以采用先进制造技术的企业必然将产品设计这个环节视为企业的生命线，先进的设计技术必然成为先进制造技术的核心之一，先进设计技术离不开CAD技术，而且会大大促进CAD技术的发展。

参考文献：

[1]黄森彬主编.机械设计基础.高等教育出版社.

篇10

关键词：先进制造技术；工程训练；教学模块化；自主创新

工程训练是我国在进行高等教育改革的发展历程中必然经历的一种实践教学的新型模式[1]，近几年来，工程训练已然成为工科类院校规模最大、受众学生最多的重要教育教学资源。前不久国家提出了“中国制造2025”的概念，强调创新驱动以及发展先进制造业已成为现阶段国际竞争主流。为适应“中国制造2025”，需加强对学生工程能力的培养和对学生的先进制造动手能力的培养。

1高校工程训练中存在的問题

1）教学结构欠佳。

由于工程训练开课学期较早，理论知识还未学习，没有系统性的金属加工概念，理论与实践无法相互结合，为学生的学习增加了理解难度。

2）设备缺乏以及设备落后。

由于工程训练中心规模较大，需涉及到各个工种，需投资资金较多。再加上民办本科以及独立学院资金来源较少，或重视成都不够，导致基础设备过于陈旧不能及时更新，遇到问题无法检修[2]。同时，缺少先进的数控车床或先进制造车床，使学生仍旧停留于传统加工方式的观念，对于先进制造技术只能观看无法进行操作，严重降低了教学效果以及影响学生对先进制造技术操作能力的培养。

3）教学模式滞留。

目前，大多数学校工程训练仍旧停留在生从师带的过程，加工物品仍旧是榔头，指导教师给出各种要求条件以及设计图纸，学生只是在被动的模仿老师的加工过程，缺乏自主动脑的思维，限制了学生创新能力的发展。

指导教师教学模式过于程式化，讲解简单，学生无法形成系统、全面的知识架构体系，致使理论与实践环节脱离，也导致了工程训练结束后，学生对其印象不深，仅仅获得了加工过程以及劳动力的付出，无法与自身理论知识联系到一起。

2先进制造技术应用于工程训练必要性分析

1）先进制造技术及其特点。

先进制造技术（AdvancedManufacturingTechnology，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[34]。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[5]。其特点为：

a.先进制造技术具有范畴领域性。

b.先进制造技术企业推展性和经济效益性。

c.先进制造技术具有主体性和群体性。

2）先进制造技术应用于工程训练的必要性。

从根本上说，随着AMT的发展，传统的制造业正面临一场全新的技术革命，以制造业信息化推动制造业发展是当前必然趋势[3]。培养创新驱动型人才，正是我们开展先进制造技术工程训练的首要目的。其必要性有以下几点：

a.先进制造技术应用于工程训练是培养创新性人才的必须过程。

b.先进制造技术应用于工程训练是提出培养适合我国提出的“中国制造2025”技术性人才的关键过程。

c.先进制造技术应用于工程训练也是现如今互联网快速发展，以及材料快速成型的必然要求。

3先进制造技术应用于工程训练的模块化教学理论

把先进制造技术应用于工程训练中，是必然经历的过程，其培养目标也非常明确：提高学生整体工程的综合性能力，包括系统的统的工程技术理论知识和实践能力、良好的职业素养和创新意识、初步的市场感知能力和对行业规则的了解。为达到这一目标，也需要调整相关的教学模式，建立起教学研究小组，采用化整为零，逐步突破的方法实施模块教学理论。

1）先进制造技术工业生产认识模块教学方式。

设计此模块的目的是对先进制造技术基础流程以及产品加工过程的了解。此教学模块最大的特点是虚实结合，以演示视频为主，结合各行业特色，与各专业老师合作，找到各专业切入点进行深入讲解，使各专业学生对本专业所从事的行业采用先进制造技术的生产制造以及管理模式进行直观了解。

2）基础工艺学训练与先进制造技术结合模块教学方式。

该模块以基础工艺理论为主导，结合传统制造工艺过程逐步过渡至先进制造技术，实行基础训练讲解和演示操作，由学生自主设计具有一定简单功能的日常生活器具或用品，如榔头、锤子、衣架等。指导教师根据学生设计进行分类讲解工艺知识，指导加工。并讲解同种加工方式采用先进制造技术与传统制造技术的优缺点以及工艺的不同性。实施作品展览等形式，让学生能独立完成先关设计以及工艺的交互式学习体验。

3）先进制造技术实习模块教学方式。

该模块以数控设备和激光设备以及3D打印等设备为主体框架，进行自主式指导教学法，指导教师需要根据学生设计物品进行讲解加工，并传授数控变成法则，让学生自主编程然后检查相应对错并指导加工，使学生能自主完成设计物品并加工出实物，并与设计对比，找出不合理的地方然后进行改进，培养学生工程设计和优化设计的工程学思维。

4）综合创新训练与开发教学模块。

此模块针对大学生创新实践训练与竞赛平台功能和协同研究开发功能于一体的教学模块，以历届工程训练大赛或机械创新大赛要求为主题，以各一等奖作品为蓝本讲解设计中的优缺点以及如何优化和处理。使学生在训练之后能继续对本专业有所兴趣参加各类比赛，继续发展自己的创新能力。

尽量引导学生的制造方式从传统加工方式逐步过渡到先进制造技术中，以更好的适应毕业后所处的先进制造的大环境中。

4总结

培养创新驱动型人才，正是我们开展先进制造技术工程训练的首要目的，也是培养未来机械创新驱动型人才的重要工具，通过发现现如今各高校对于先进制造技术应用于工程训练教学模式过于陈旧等问题，提出工程训练与先进制造技术的模块化教学理论，为以后先进制造技术能更加有效的应用于工程训练中，起到一定的指导教学实践的作用。

参考文献： 

[1]牛同训，王燕.适应先进制造技术的继续教育体系探析[J].现代制造技术与装备，2012（4）：7678. 

[2]周福章.先进制造技术与跨世纪人才培养[J].高等工程教育研究，1996（1）：1922. 

[3]郭砚荣，周文杰，王欣.先进制造技术[J].内蒙古科技与经济，2012（16）：81. 

[4]王飞南.浅淡化学实验中的发展性教学[J].内蒙古农业大学学报（社会科学版），2005（1）：7980.