論述先進(jìn)制造技術(shù)的形成和發(fā)展特點(diǎn)機(jī)械制造及其自動(dòng)化1先進(jìn)制造技術(shù)的提出背景科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)需求個(gè)性化、多樣化的發(fā)展，使現(xiàn)代制造業(yè)市場(chǎng)出現(xiàn)了前所未有的買方化、國(guó)際化的大趨勢(shì)，傳統(tǒng)的制造技術(shù)和制造模式已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代制造環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。20世紀(jì)70年代，美國(guó)許多學(xué)者提出美國(guó)已進(jìn)人“后工業(yè)化”社會(huì)，力圖把經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重心從制造業(yè)轉(zhuǎn)向服務(wù)業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)，導(dǎo)致了美國(guó)科技優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的衰退。在某些工業(yè)領(lǐng)域諸如家電、汽車和機(jī)器人等產(chǎn)品方面的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力一度明顯下降，并有相對(duì)落后于日本和德國(guó)等國(guó)家的危險(xiǎn)趨勢(shì)。20世紀(jì)90年代初開(kāi)始，克林頓政府發(fā)起了振興美國(guó)經(jīng)濟(jì)計(jì)劃，突出了現(xiàn)代裝備制造業(yè)的支撐作用，強(qiáng)調(diào)了技術(shù)創(chuàng)新及其成果轉(zhuǎn)化，提出了增強(qiáng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵是發(fā)展“先進(jìn)制造技術(shù)”(AdvancedManufacturingTechnology，簡(jiǎn)稱AMT)的新觀點(diǎn)和新概念。之后，白宮科技政策辦公室發(fā)表的國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)報(bào)告中有四項(xiàng)涉及先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，即柔性計(jì)算機(jī)集成制造、智能加工設(shè)備、毫納米級(jí)制造、系統(tǒng)管理技術(shù)。面對(duì)21世紀(jì)國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的形勢(shì)，美國(guó)、日本、西歐、新加坡等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)以及部分新興工業(yè)國(guó)都把需投入大量資金的先進(jìn)制造技術(shù)及其系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)列為國(guó)家的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域［1］。2先進(jìn)制造技術(shù)的形成制造業(yè)是現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)和綜合國(guó)力的重要支柱⑵，其創(chuàng)造了國(guó)民生產(chǎn)總值的1/3,工業(yè)生產(chǎn)總值的4/5,提供了國(guó)家財(cái)政收入的1/3。由此可見(jiàn)，制造技術(shù)的水平將對(duì)一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技發(fā)展的水平產(chǎn)生重要的影響。制造技術(shù)尤其是先進(jìn)制造技術(shù)將主宰一個(gè)國(guó)家的命運(yùn)，因而，各國(guó)政府都非常重視先進(jìn)制造技術(shù)的研究和發(fā)展。美國(guó)提出先進(jìn)制造技術(shù)提出后，同時(shí)，以計(jì)算機(jī)為中心的新一代信息技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了制造技術(shù)的飛躍發(fā)展，逐步形成了先進(jìn)制造技術(shù)的概念。先進(jìn)制造技術(shù)在現(xiàn)代制造戰(zhàn)略的指導(dǎo)下，不斷吸取計(jì)算機(jī)、信息、自動(dòng)化、新材料和現(xiàn)在傳統(tǒng)管理技術(shù)，將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)、售后服務(wù)，同時(shí)能取得社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的綜合技術(shù)。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和學(xué)科間的相互融合，先進(jìn)制造技術(shù)迅速發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出新技術(shù)、新概念。例如：成組技術(shù)(GT)、精益生產(chǎn)(LP)、并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、快速成型技術(shù)(RPM)、虛擬制造技術(shù)(VMT)等。3先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)是面向21世紀(jì)的技術(shù)系統(tǒng)，它的目的是提高制造業(yè)的綜合效益(包括經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境生態(tài)效益)，以贏得激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。它已不是傳統(tǒng)意義上的機(jī)械制造技術(shù)，它是集機(jī)械、電子、光學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、管理學(xué)最新成就于一身的新興技術(shù)。其發(fā)展特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：先進(jìn)制造技術(shù)是一個(gè)動(dòng)態(tài)技術(shù)。它要不斷吸收各種高新技術(shù)成果，將其滲透到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)管理及市場(chǎng)營(yíng)銷的所有領(lǐng)域及其全部過(guò)程，并且實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。不摒棄傳統(tǒng)技術(shù)，而是不斷用科技新成果新手段去研究它、改造它、充實(shí)它。它涉及到產(chǎn)品從市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、加工制造、售前售后服務(wù)等產(chǎn)品壽命周期的所有內(nèi)容，并將它們結(jié)合成一個(gè)有機(jī)的整體。特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)組織管理等方面的應(yīng)用。特別強(qiáng)調(diào)人的主體作用，強(qiáng)調(diào)人、技術(shù)、管理三者的有機(jī)結(jié)合。強(qiáng)調(diào)各專業(yè)學(xué)科之間的相互滲透和融合，淡化并最終消除它們之間的界限［3叫4先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)4.1成組技術(shù)(GT)成組技術(shù)(GT)⑸揭示和利用事物間的相似性，按照一定的準(zhǔn)則分類成組，同組事物采用同一方法進(jìn)行處理，以便提高效益的技術(shù)，稱為成組技術(shù)。在機(jī)械制造工程中，成組技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助制造的基礎(chǔ)，將成組哲理用于設(shè)計(jì)、制造和管理等整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，改變多品種小批量生產(chǎn)方式，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。4.2敏捷制造(AM)敏捷制造(AM)⑹是指企業(yè)實(shí)現(xiàn)敏捷生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的一種制造哲理和生產(chǎn)模式。敏捷制造包括產(chǎn)品制造機(jī)械系統(tǒng)的柔性、員工授權(quán)、制造商和供應(yīng)商關(guān)系、總體品質(zhì)管理及企業(yè)重構(gòu)。敏捷制造是借助于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，構(gòu)造有多個(gè)企業(yè)參加的“VM”環(huán)境，以競(jìng)爭(zhēng)合作的原則，在虛擬制造環(huán)境下動(dòng)態(tài)選擇合作伙伴，組成面向任務(wù)的虛擬公司，進(jìn)行快速和最佳生產(chǎn)。4.3并行工程92并行工程(CE)⑹是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程(包括制造過(guò)程和支持過(guò)程)進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。在傳統(tǒng)的串行開(kāi)發(fā)過(guò)程中，設(shè)計(jì)中的問(wèn)題或不足，要分別在加工、裝配或售后服務(wù)中才能被發(fā)現(xiàn)，然后再修改設(shè)計(jì)，改進(jìn)加工、裝配或售后服務(wù)(包括維修服務(wù))。而并行工程就是將設(shè)計(jì)、工藝和制造結(jié)合在一起，利用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)并行作業(yè)，大大縮短生產(chǎn)周期。4.4快速成型技術(shù)(RPM)快速成型技術(shù)(RPM)［7］是集CAD/CAM技術(shù)、激光加工技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和新材料等技術(shù)領(lǐng)域的最新成果于一體的零件原型制造技術(shù)。它不同于傳統(tǒng)的用材料去除方式制造零件的方法，而是用材料一層一層積累的方式構(gòu)造零件模型。它利用所要制造零件的三維CAD模型數(shù)據(jù)直接生成產(chǎn)品原型，并且可以方便地修改CAD模型后重新制造產(chǎn)品原型。由于該技術(shù)不像傳統(tǒng)的零件制造方法需要制作木模、塑料模和陶瓷模等，可以把零件原型的制造時(shí)間減少為幾天、幾小時(shí)，大大縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，減少了開(kāi)發(fā)成本。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和三維CAD軟件應(yīng)用的不斷推廣，越來(lái)越多的產(chǎn)品基于三維CAD設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，使得快速成型技術(shù)的廣泛應(yīng)用成為可能?？焖俪尚渭夹g(shù)已廣泛應(yīng)用于宇航、航空、汽車、通訊、醫(yī)療、電子、家電、玩具、軍事裝備、工業(yè)造型(雕刻)、建筑模型、機(jī)械行業(yè)等領(lǐng)域。4.5虛擬制造技術(shù)(VMT)虛擬制造技術(shù)(VMT)w以計(jì)算機(jī)支持的建模、仿真技術(shù)為前提，對(duì)設(shè)計(jì)、加工制造、裝配等全過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一建模，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，實(shí)時(shí)并行模擬出產(chǎn)品未來(lái)制造全過(guò)程及其對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響，預(yù)測(cè)出產(chǎn)品的性能、產(chǎn)品的制造技術(shù)、產(chǎn)品的可制造性與可裝配性，從而更有效地、更經(jīng)濟(jì)地靈活組織生產(chǎn)，使工廠和車間的設(shè)計(jì)布局更合理、有效，以達(dá)到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最高化。虛擬制造技術(shù)填補(bǔ)了CAD/CAM技術(shù)與生產(chǎn)全過(guò)程、企業(yè)管理之間的技術(shù)缺口，把產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)、作業(yè)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、制造過(guò)程、庫(kù)存管理、成本核算、零部件采購(gòu)等企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)在產(chǎn)品投入之前就在計(jì)算機(jī)上加以顯示和評(píng)價(jià)，使設(shè)計(jì)人員和工程技術(shù)人員在產(chǎn)品真實(shí)制造之前，通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬產(chǎn)品來(lái)預(yù)見(jiàn)可能發(fā)生的問(wèn)題和后果。虛擬制造系統(tǒng)的關(guān)鍵是建模，即將現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的物理系統(tǒng)映射為計(jì)算機(jī)環(huán)境下的虛擬系統(tǒng)。虛擬制造系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品是虛擬產(chǎn)品，但具有真實(shí)產(chǎn)品所具有的一切特征。4.6智能制造(IM)智能制造(IM)⑼是制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程與人工智能等學(xué)科互相滲透、互相交織而形成的一門綜合技術(shù)。其具體表現(xiàn)為:智能設(shè)計(jì)、智能加工、機(jī)器人操作、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能調(diào)度與管理、智能裝配、智能測(cè)量與診斷等。它強(qiáng)調(diào)通過(guò)“智能設(shè)備”和“自治控制”來(lái)構(gòu)造新一代的智能制造系統(tǒng)模式。5結(jié)語(yǔ)先進(jìn)制造技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力和科技發(fā)展的重要標(biāo)志，為提高一個(gè)國(guó)家的國(guó)際地位起著舉足輕重的作用。因此，我國(guó)對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)已引起高度的重視，大力發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)，培養(yǎng)專業(yè)人才，使我國(guó)由世界制造大國(guó)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槭澜缰圃鞆?qiáng)國(guó)。參考文獻(xiàn)蔡建國(guó)，吳祖育.現(xiàn)代制造技術(shù)導(dǎo)論[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2000.1-14.武秋俊，王建軍.先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2006,19(6):6-7.楊叔子.制造、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展及其趨勢(shì)[J].裝備制造，2008(5):38-41.王秀彥，費(fèi)仁元.先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)綜述[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008(5):38-41.孫剛,殷國(guó)富.成組技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用研究[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2006,19(6):4-5.吳良芹.先進(jìn)制造技術(shù)及其發(fā)展[J].機(jī)械制造與自