先进制造技术发展的趋势

1.数是发展的核心

数是指制造领域的数字化。它包括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的数字制造。对数字化制造设备而言，其控制参数均为数字化信号；对数字化制造企业而言，各种信息（如图形、数据、知识、技能等）均以数字形式通过网络在企业内传递，在多种数字化技术的支持下，企业对产品信息、工艺信息与资源信息进行分析、规划与重组，实现对产品设计和产品功能的仿真，对加工过程与生产组织过程进行仿真或完成原型制造，从而实现生产过程的快速重组和对市场的快速反应。对全球制造业而言，在数字制造环境下，用户借助网络发布信息，各类企业通过网络应用电子商务，实现优势互补，形成动态联盟，迅速协同设计并制造出相应的产品。

2.精是发展的关键

精是指加工精度及其发展。20世纪初，超精密加工的误差是10μm，70～80年代为0.01μm，现在仅为0.001μm，即1 nm。从海湾战争、科索沃战争，到阿富汗战争、伊拉克战争，武器的命中率越来越高，其实质就是武器越来越精，也可以说，关键就是打精度战。在现代超精密机械中，对精度要求极高，如人造卫星的仪表轴承，其圆度、圆柱度、表面粗糙度等均达到纳米级；基因操作机械其移动距离为纳米级，移动精度为0.1 nm；细微加工、纳米加工技术可达纳米以下的要求，如果借助于扫描隧道显微镜与原子力显微镜的加工，则可达0.1 nm。至于微电子芯片的制造，有所谓的三超：①超净，加工车间尘埃颗粒直径小于1μm，颗粒数少于每立方英尺^[1]0.1个；②超纯，芯片材料有害杂质，其含量要小于十亿分之一；③超精，加工精度达纳米级。显然，没有先进制造技术，就没有先进电子技术装备；当然，没有先进电子技术与信息技术，也就没有先进制造装备。先进制造技术与先进信息技术是相互渗透、相互支持、紧密结合的。

3.极是发展的焦点

极就是极端条件，是指生产特需产品的制造技术，必须达到极的要求。例如，能在高温、高压、高湿、强冲击、强磁场、强腐蚀等条件下工作，或有高硬度、大弹性等特点，或极大、极小、极厚、极薄、奇形怪状的产品等，都属于特需产品。微机电系统就是其中之一。这是工业发达国家高度关注的一项前沿科技，亦即所谓微系统制造。微机电系统用途十分广泛。在信息领域中，用于分子存储器、原子存储器、芯片加工设备；生命领域中，用于克隆技术、基因操作系统、蛋白质追踪系统、小生理器官处理技术、分子组件装配技术；军事武器中，用于精确制导技术、精确打击技术、微型惯性平台、微光学设备；航空航天领域中，用于微型飞机、微型卫星、纳米卫星（0.1 kg以内）；微型机器人领域中，用于各种医疗手术、管道内操作、窃听与搜集情报；此外，还用于微型测试仪器，微传感器、微显微镜、微温度计等。微机电系统可以完成特种动作与实现特种功能，乃至可以沟通微观世界与宏观世界，其深远意义难以估量。

4.自是发展的条件

自就是自动化。它是减轻、强化、延伸、取代人的有关劳动的技术或手段。自动化总是伴随有关机械或工具来实现的。可以说，机械是一切技术的载体，也是自动化技术的载体。第一次工业革命，以机械化这种形式的自动化来减轻、延伸或取代人的有关体力劳动，第二次工业革命即电气化进一步促进了自动化的发展。据统计，从1870—2000年，加工过程的效率提高为20倍，即体力劳动得到了有效的缓解，但管理效率只提高1.8～2.2倍，设计效率只提高1.2倍，这表明脑力劳动远没有得到有效的解放。信息化、计算机化与网络化，不但可以极大地解放人的身体，而且可以有效提高人的脑力劳动水平。今天的自动化的内涵与水平已远非昔比，从控制理论、控制技术到控制系统、控制元件等，都有着极大的发展。自动化已成为先进制造技术发展的前提条件。

5.集是发展的方法(www.xing528.com)

集就是集成化。目前集主要指：①现代技术的集成。机电一体化是个典型，它是高技术装备的基础。②加工技术的集成。特种加工技术及其装备是个典型，如激光加工、高能束加工、电加工等。③企业的集成，即管理的集成，包括生产信息、功能、过程的集成，也包括企业内部的集成和企业外部的集成。从长远看，还有一点很值得注意，即由生物技术与制造技术集结而成的微制造的生物方法，即所谓的生物制造。它的依据是，生物是由内部生长而成器件，而非同一般制造技术那样由外加作用以增减材料而成器件。这是一个崭新的充满活力的领域，作用难以估量。

6.网是发展的道路

网就是网络化。制造技术的网络化是先进制造技术发展的必由之路。制造业在市场竞争中，面临多方的压力：采购成本不断提高，产品更新速度加快，市场需求不断变化，全球化所带来的冲击日益加强等。企业要避免这一系列问题，就必须在生产组织上实行某种深刻的变革，抛弃传统的小而全与大而全的夕阳技术，把力量集中在自己最有竞争力的核心业务上。科学技术特别是计算机技术、网络技术的发展，使这种变革的需要成为可能。制造技术的网络化形成一种新的制造模式，即虚拟制造组织，这是由地理上异地分布的、组织上平等独立的多个企业，在谈判协商的基础上，建立密切合作关系，形成动态的虚拟企业或动态的企业联盟。此时，各企业致力于自己的核心业务，实现优势互补，实现资源优化动态组合与共享。

7.智是发展的前景

智就是智能化。制造技术的智能化是制造技术发展的前景。近20年来，制造系统正在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，因此智能制造越来越受到重视。与传统的制造相比，智能制造系统具有以下特点：①人机一体化；②自律能力强；③自组织与超柔性；④学习能力与自我维护能力；⑤在未来，具有更高级的人类思维的能力。可以说智能制造作为一种模式，是集自动化、集成化和智能化于一身，并具有不断向纵深发展的高技术含量和高技术水平的先进制造系统，也是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统。它的突出之处是在制造诸环节中，以一种高度柔性与集成的方式，借助计算机模拟的人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，同时收集、存储、处理、完善、共享、继承和发展人类专家的制造智能。尽管智能化制造道路还很漫长，但是必将成为未来制造业的主要生产模式之一。

8.绿是发展的必然

绿就是绿色制造。人类必须从各方面促使自身的发展与自然界和谐一致，制造技术也不例外。制造业的产品从构思开始，到设计、制造、销售、使用与维修，直到回收、再制造等各阶段，都必须充分顾及环境保护与改善。不仅要保护与改善自然环境，还要保护与改善社会环境、生产环境以及生产者的身心健康。其实，保护与改善环境，也是保护与发展生产力。在此前提下，制造出价廉、物美、供货期短、售后服务好的产品。作为绿色制造，产品必须力求同用户的工作、生活环境相适应，给人以高尚的精神享受，体现物质文明与精神文明的高度交融。因此，发展与采用一项新技术时，必须树立科学的发展观，使制造业不断成为绿色制造。