第一篇：國內(nèi)外先進制造技術(shù)的新發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢解讀

國內(nèi)外先進制造技術(shù)的新發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 1 當(dāng)前制造科學(xué)要解決的問題

（1）制造系統(tǒng)是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，為滿足制造系統(tǒng)敏捷性、快速響應(yīng)和快速重組的能力，必須借鑒信息科學(xué)、生命科學(xué)和社會科學(xué)等多學(xué)科的研究成果，探索制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)、制造模式和制造系統(tǒng)有效的運行機制。制造系統(tǒng)優(yōu)化的組織結(jié)構(gòu)和良好的運行狀況是制造系統(tǒng)建模、仿真和優(yōu)化的主要目標(biāo)。制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)不僅對制造企業(yè)的敏捷性和對需求的響應(yīng)能力及可重組能力有重要意義，而且對制造企業(yè)底層生產(chǎn)設(shè)備的柔性和可動態(tài)重組能力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統(tǒng)，以滿足制造系統(tǒng)新的要求。

（2）為支持快速敏捷制造，幾何知識的共享已成為制約現(xiàn)代制造技術(shù)中產(chǎn)品開發(fā)和制造的關(guān)鍵問題。例如在計算機輔助設(shè)計與制造(CAD／CAM)集成、坐標(biāo)測量(CMM)和機器人學(xué)等方面，在三維現(xiàn)實空間(3-Real Space)中，都存在大量的幾何算法設(shè)計和分析等問題，特別是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題；在測量和機器人路徑規(guī)劃及零件的尋位(如Localization)等方面，存在C-空間(配置空間Configuration Space)的幾何計算和幾何推理問題；在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機器人多指抓取規(guī)劃、裝配運動規(guī)劃和操作規(guī)劃方面則需要在旋量空間(Screw Space)進行幾何推理。制造過程中物理和力學(xué)現(xiàn)象的幾何化研究形成了制造科學(xué)中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進一步突破，當(dāng)前一門新學(xué)科--計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。3）在現(xiàn)代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產(chǎn)業(yè)的決定性因素，而且還是最活躍的驅(qū)動因素。提高制造系統(tǒng)的信息處理能力已成為現(xiàn)代制造科學(xué)發(fā)展的一個重點。由于制造系統(tǒng)信息組織和結(jié)構(gòu)的多層次性，制造信息的獲取、集成與融合呈現(xiàn)出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結(jié)構(gòu)模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數(shù)據(jù)的制造知識庫管理等方面，都還有待進一步突破。

（4）各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應(yīng)用促進了制造智能的發(fā)展。一類基于生物進化算法的計算智能工具，在包括調(diào)度問題在內(nèi)的組合優(yōu)化求解技術(shù)領(lǐng)域中，受到越來越普遍的關(guān)注，有望在制造中完成組合優(yōu)化問題時的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規(guī)模的制約。制造智能還表現(xiàn)在：智能調(diào)度、智能設(shè)計、智能加工、機器人學(xué)、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能診斷等多方面。

這些問題是當(dāng)前產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵理論問題，也是制造由一門技藝上升為一門科學(xué)的重要基礎(chǔ)性問題。這些問題的重點突破，可以形成產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)研究體系。2 現(xiàn)代機械工程的前沿科學(xué)

不同科學(xué)之間的交叉融合將產(chǎn)生新的科學(xué)聚集，經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步對科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了新的要求和期望，從而形成前沿科學(xué)。前沿科學(xué)也就是已解決的和未解決的科學(xué)問題之間的界域。前沿科學(xué)具有明顯的時域、領(lǐng)域和動態(tài)特性。工程前沿科學(xué)區(qū)別于一般基礎(chǔ)科學(xué)的重要特征是它涵蓋了工程實際中出現(xiàn)的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題。

超聲電機、超高速切削、綠色設(shè)計與制造等領(lǐng)域，國內(nèi)外已經(jīng)做了大量的研究工作，但創(chuàng)新的關(guān)鍵是機械科學(xué)問題還不明朗。大型復(fù)雜機械系統(tǒng)的性能優(yōu)化設(shè)計和產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計、智能結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)、智能機器人及其動力學(xué)、納米摩擦學(xué)、制造過程的三維數(shù)值模擬和物理模擬、超精度和微細(xì)加工關(guān)鍵工藝基礎(chǔ)、大型和超大型精密儀器裝備的設(shè)計和制造基礎(chǔ)、虛擬制造

和虛擬儀器、納米測量及儀器、并聯(lián)軸機床、微型機電系統(tǒng)等領(lǐng)域國內(nèi)外雖然已做了不少研究，但仍有許多關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題有待解決。

信息科學(xué)、納米科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、管理科學(xué)和制造科學(xué)將是改變21世紀(jì)的主流科學(xué)，由此產(chǎn)生的高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)將改變世界的面貌。因此，與以上領(lǐng)域相交叉發(fā)展的制造系統(tǒng)和制造信息學(xué)、納米機械和納米制造科學(xué)、仿生機械和仿生制造學(xué)、制造管理科學(xué)和可重構(gòu)制造系統(tǒng)等會是21世紀(jì)機械工程科學(xué)的重要前沿科學(xué)。

2．1 制造科學(xué)與信息科學(xué)的交叉--制造信息科學(xué)

機電產(chǎn)品是信息在原材料上的物化。許多現(xiàn)代產(chǎn)品的價值增值主要體現(xiàn)在信息上。因此制造過程中信息的獲取和應(yīng)用十分重要。信息化是制造科學(xué)技術(shù)走向全球化和現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。人們一方面對制造技術(shù)開始探索產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中的信息本質(zhì)，另一方面對制造技術(shù)本身加以改造，以使得其適應(yīng)新的信息化制造環(huán)境。隨著對制造過程和制造系統(tǒng)認(rèn)識的加深，研究者們正試圖以全新的概念和方式對其加以描述和表達，以進一步達到實現(xiàn)控制和優(yōu)化的目的。

與制造有關(guān)的信息主要有產(chǎn)品信息、工藝信息和管理信息，這一領(lǐng)域有如下主要研究方向和內(nèi)容：

(1)制造信息的獲取、處理、存儲、傳遞和應(yīng)用，大量制造信息向知識和決策轉(zhuǎn)化。

(2)非符號信息的表達、制造信息的保真?zhèn)鬟f、制造信息的管理、非完整制造信息狀態(tài)下的生產(chǎn)決策、虛擬管理制造、基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的設(shè)計和制造、制造過程和制造系統(tǒng)中的控制科學(xué)問題。

這些內(nèi)容是制造科學(xué)和信息科學(xué)基礎(chǔ)融合的產(chǎn)物，構(gòu)成了制造科學(xué)中的新分支--制造信息學(xué)。

2．2 微機械及其制造技術(shù)研究

微型電子機械系統(tǒng)(MEMS)，是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統(tǒng)。MEMS技術(shù)的目標(biāo)是通過系統(tǒng)的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統(tǒng)。MEMS的發(fā)展將極大地促進各類產(chǎn)品的袖珍化、微型化，成數(shù)量級的提高器件與系統(tǒng)的功能密度、信息密度與互聯(lián)密度，大幅度地節(jié)能、節(jié)材。它不僅可以降低機電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統(tǒng)無法完成的任務(wù)。例如用尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個紅細(xì)胞；制造出3mm大小能夠開動的小汽車；可以在磁場中飛行的像蝴蝶大小的飛機等。MEMS技術(shù)的發(fā)展開辟了技術(shù)全新的領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)，具有許多傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)點，因此在制造業(yè)、航空、航天、交通、通信、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、軍事、家庭以及幾乎人們接觸到的所有領(lǐng)域中都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。

微機械是機械技術(shù)與電子技術(shù)在納米尺度上相融合的產(chǎn)物。早在1959年就有科學(xué)家提出微型機械的設(shè)想，1962年第一個硅微型壓力傳感器問世。1987年美國加州大學(xué)伯克利分校研制出轉(zhuǎn)子直徑為60~120μm的硅微型靜電電動機，顯示出利用硅微加工工藝制作微小可動結(jié)構(gòu)并與集成電路兼容制造微小系統(tǒng)的潛力。微機械技術(shù)有可能像20世紀(jì)的微電子技術(shù)那樣，在21世紀(jì)對世界科技、經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)產(chǎn)生巨大的影響。近10年來，微機械的發(fā)展令人矚目。其特點如下：相當(dāng)數(shù)量的微型元器件(微型結(jié)構(gòu)、微型傳感器和微型執(zhí)行器等)和微系統(tǒng)研究成功，體現(xiàn)了其現(xiàn)實的和潛在的應(yīng)用價值；多種微型制造技術(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體微細(xì)加工等技術(shù)已成為微系統(tǒng)的支撐技術(shù)；微型機電系統(tǒng)的研究需要多學(xué)科交叉的研究隊伍，微型機電系統(tǒng)技術(shù)是在微電子工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域，涉及電子工程、機械工程、材料工程、物理學(xué)、化學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等多種工程技術(shù)和科學(xué)。

目前對微觀條件下的機械系統(tǒng)的運動規(guī)律，微小構(gòu)件的物理特性和載荷作用下的力學(xué)行

為等尚缺乏充分的認(rèn)識，還沒有形成基于一定理論基礎(chǔ)之上的微系統(tǒng)設(shè)計理論與方法，因此只能憑經(jīng)驗和試探的方法進行研究。微型機械系統(tǒng)研究中存在的關(guān)鍵科學(xué)問題有微系統(tǒng)的尺度效應(yīng)、物理特性和生化特性等。微系統(tǒng)的研究正處于突破的前夜，是亟待深入研究的領(lǐng)域。

2．3 材料制備／零件制造一體化和加工新技術(shù)基礎(chǔ)

材料是人類進步的里程碑，是制造業(yè)和高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。每一種重要新材料的成功制備和應(yīng)用，都會推進物質(zhì)文明，促進國家經(jīng)濟實力和軍事實力的增強。21世紀(jì)中，世界將由資源消耗型的工業(yè)經(jīng)濟向知識經(jīng)濟轉(zhuǎn)變，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的設(shè)計實現(xiàn)定量化、數(shù)字化；要求材料和零件的制備快速、高效并實現(xiàn)二者一體化、集成化。材料和零件 的數(shù)字化設(shè)計與擬實仿真優(yōu)化是實現(xiàn)材料與零件的高效優(yōu)質(zhì)制備／制造及二者一體化、集成化制造的關(guān)鍵。一方面，通過計算機完成擬實仿真優(yōu)化后可以減少材料制備與零件制造過程中的實驗性環(huán)節(jié)，獲得最佳的工藝方案，實現(xiàn)材料與零件的高效優(yōu)質(zhì)制備／制造；另一方面，根據(jù)不同材料性能的要求，如彈性模量、熱膨脹系數(shù)、電磁性能等，研究材料和零件的設(shè)計形式。進而結(jié)合傳統(tǒng)的去除材料式制造技術(shù)、增加材料式覆層技術(shù)等，研究多種材料組分的復(fù)合成形工藝技術(shù)。形成材料與零件的數(shù)字化制造理論、技術(shù)和方法，如快速成形技術(shù)采用材料逐漸增長的原理，突破了傳統(tǒng)的去材法和變形法機械加工的許多限制，加工過程不需要工具或模具，能迅速制造出任意復(fù)雜形狀又具有一定功能的三維實體模型或零件。

去，將可能產(chǎn)生革命性的突破。今后應(yīng)關(guān)注的研究領(lǐng)域有生物加工技術(shù)、仿生制造系統(tǒng)、基于快速原型制造技術(shù)的組織工程學(xué)，以及與生物工程相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)等。現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

20世紀(jì)90年代以來，世界各國都把制造技術(shù)的研究和開發(fā)作為國家的關(guān)鍵技術(shù)進行優(yōu)先發(fā)展，如美國的先進制造技術(shù)計劃AMTP、日本的智能制造技術(shù)（IMS）國際合作計劃、韓國的高級現(xiàn)代技術(shù)國家計劃(G--7)、德國的制造2000計劃和歐共體的ESPRIT和BRITE-EURAM計劃。

隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，市場需求個性化與多樣化，未來現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢是向精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發(fā)展。當(dāng)前現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢大致有以下九個方面：(1)信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合，現(xiàn)代制造生產(chǎn)模式會獲得不斷發(fā)展。

(2)設(shè)計技術(shù)與手段更現(xiàn)代化。

(3)成型及制造技術(shù)精密化、制造過程實現(xiàn)低能耗。(4)新型特種加工方法的形成。

(5)開發(fā)新一代超精密、超高速制造裝備。(6)加工工藝由技藝發(fā)展為工程科學(xué)。(7)實施無污染綠色制造。

(8)制造業(yè)中廣泛應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)。(9)制造以人為本。

第二篇：國內(nèi)外先進復(fù)合材料低成本制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)外先進復(fù)合材料低成本制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

從低成本成型的研發(fā)現(xiàn)狀看，大致可分為以下5方面的內(nèi)容：（1）對熱固性復(fù)合材料一直沿用的方法進行改進和提高效率，如Filament Winding（FW，纖維纏繞）、Pultrusion（拉擠）、Braiding（編織）、Tow placement（絲束排布）、自動成套裁剪、預(yù)浸材料激光樣板切割（Laser template）等自動化技術(shù)。（2）濕法工藝技術(shù)：RTM、RFI等在纖維增強體的預(yù)型件上再注入浸漬樹脂。（3）熱塑性復(fù)合材料的易成型新材料開發(fā)及IN-SITU（原位）成型方法：Direct consolidate（直接固結(jié)）、Commingled yarn（攙混紗線）、Powder coated towpreg（粉末涂覆絲束預(yù)浸）等新成型方法。（4）不用熱壓罐的新固化技術(shù)，用微波、電子束、超聲波、X線等高效率能量的新固化方法。（6）CAD/CAM模擬技術(shù)：鋪層、浸漬、成型、固化等工序的模型化/模擬技術(shù)，有助于保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。

低成本成型技術(shù)當(dāng)前發(fā)展的主流是濕法成型技術(shù)，也稱液體模塑成型技術(shù)（簡稱LCM），主要有樹脂傳遞模塑、真空輔助樹脂傳遞模塑（VARTM）、樹脂滲透成型工藝（SCRIMP）和結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射模塑等。其中最重要的是樹脂傳遞模塑技術(shù)（RTM）以及由此而發(fā)展起來的VARTM。RTM免除了將纖維制成預(yù)浸料，再切割成層片然后再鋪疊成預(yù)型件的過程，擺脫了大投資的熱壓罐，工藝易于實現(xiàn)自動化，具有生產(chǎn)周期短、勞動力成本低、環(huán)境污染少、制造尺寸精確、外形光滑、可制造復(fù)雜產(chǎn)品等優(yōu)點。是目前國際上發(fā)展應(yīng)用最快，并在航空工業(yè)應(yīng)用最多的低成本技術(shù)之一。

從國際上看，美國在濕法成型技術(shù)上處于領(lǐng)先地位，特別是在航空航天領(lǐng)域內(nèi)，在過去十年里，美國應(yīng)用RTM技術(shù)的增長率為20-25%。據(jù)美國塑料工程學(xué)會預(yù)測，在今后五年里美國應(yīng)用RTM技術(shù)的增長率將提高到30-32%。美國基本形成了RTM有關(guān)的材料體系、制造工藝、技術(shù)裝備和驗證系統(tǒng)，并在武器裝備上得到批量應(yīng)用，應(yīng)用范圍從次結(jié)構(gòu)件發(fā)展到主結(jié)構(gòu)件，包括機翼主承力正弦波梁，其它構(gòu)件包括前機身隔框、油箱構(gòu)架和壁板、中機身武器艙門帽型加強筋、機翼中間梁、尾翼梁和加強筋等。RTM技術(shù)的成熟和發(fā)展，為美國的航空工業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益，如美國F-22機上采用RTM技術(shù)制造的各種復(fù)合材料部件達400件，占復(fù)合材料結(jié)構(gòu)總量的1/4，單這一項就比原設(shè)計節(jié)省開支約2.5億美元。歐洲是濕法成型發(fā)展較快的另一地區(qū)，RTM制件的增長率為8-10%。業(yè)內(nèi)人士估計，20年以后大多數(shù)大型的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)或半結(jié)構(gòu)部件都將是RTM制品，所有重型卡車的殼體只有用RTM生產(chǎn)。

由RTM 開發(fā)出來的VARTM和SCRIMP工藝近年來更是發(fā)展迅速，這種方法改變了RTM采用雙邊閉合模的辦法，而只采用單邊硬模，用來鋪放纖維增強體，另一面則采用真空袋覆蓋，由電腦控制的樹脂分配系統(tǒng)先使樹脂膠液迅速在長度方向充分流動滲透。然后在真空壓力下向厚度方向緩慢浸潤，大大改善了浸漬效果，減少了缺陷發(fā)生，產(chǎn)品性能的均勻性和重復(fù)性以及質(zhì)量都能得到有效的保證。在同樣原材料的情況下，與手糊制件相比，成本節(jié)約可達50%，樹脂浪費率低于5%，而制件的強度、剛度及其它的物理特性可提高30%-50%以上。另外由于采用閉模成型，揮發(fā)性有機物和有毒空氣污染物均受到很好的控制，VOC排放不超過5PPm的標(biāo)準(zhǔn)，而開模成型的苯乙烯的揮發(fā)量超過500PPm。SCRIMP工藝使大尺寸、幾何形狀復(fù)雜、整體性要求高的的制件的制造成為可能，目前它可成型面積達185m2、厚度為3-150mm、纖維含量達70-80%、孔隙率低于1%的制品。樹脂浪費率低于5%，節(jié)約勞動成本50%以上。在船艇制造、風(fēng)機葉片、橋梁、汽車部件及其它民用和海洋基礎(chǔ)工程等方面得到廣泛應(yīng)用。實踐證明，SCRIMP工藝制造的部件性能與航空航天領(lǐng)域廣泛采用的熱壓罐工藝相媲美。隨著SCRIMP技術(shù)從軍事應(yīng)用向民用工業(yè)的轉(zhuǎn)移，在建筑、汽車行業(yè)將有很大的拓展空間，如大尺寸的屋面、建筑平臺等公用工程構(gòu)件。以Lotus公司為代表的汽車廠家已實現(xiàn)該工藝的大規(guī)模生產(chǎn)。SCRIMP工藝的另一個主要應(yīng)用領(lǐng)域是風(fēng)機葉片的制造，目前，國外采用閉模的真空輔助成型工藝用于生產(chǎn)大型葉片（葉片長度在40m以上時）和大批量的生產(chǎn)。這種工藝適合一次成型整體的風(fēng)力發(fā)電機葉片（纖維、夾芯和接頭等可一次模腔中共成型），而無需二次粘接。世界著名的葉片生產(chǎn)企業(yè)LM公司開發(fā)出56M的全玻纖葉片就是采用這種工藝生產(chǎn)的。

除濕法成型外，其它的低成本制造技術(shù)還有纖維纏繞、拉擠等。纖維纏繞主要用于圓柱體及旋轉(zhuǎn)體的制造，如壓力容器、石油管道、排水管道等。纏繞成型的一種拓展技術(shù)為預(yù)浸帶自動纏繞，采用的是經(jīng)樹脂預(yù)浸漬的纖維預(yù)浸帶，這種方法比一般的纖維絲束纏繞鋪放的效率更高，業(yè)內(nèi)專家介紹，美國波音787 飛機上采用50%的復(fù)合材料，其中整體機身段就是采用纖維預(yù)浸帶纏繞工藝制造的，機身段是長度和直徑都在5m以上的超大型制件，而采用這種高效的成型技術(shù)，整個制件的成型僅在三天之內(nèi)就完成，其中裝模和準(zhǔn)備一天，纏繞一天，固化及卸模一天，不僅高效快速，且能有效的保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。另一種高效的低成本成型是拉擠成型，拉擠成型有高度自動化大量生產(chǎn)的特性，特別適合民生用產(chǎn)品，許多金屬件也逐漸被拉擠成型的FRP制件來取代，各式各樣的拉擠制件件，如實心方管、實心圓管、工型梁、C型梁、空心方管、空心圓管以及空心加助補強制件件，幾乎任何截面都可制造出，其截面形狀變化能力非常高。用以取代金屬制件用于建筑工程，完全沒有銹蝕的問題，且結(jié)構(gòu)輕便、施工與保養(yǎng)容易。另外如屋頂波浪版、工型梁、中空方型梁都可用拉擠的復(fù)合材料取代又重又容易銹蝕的鋼制結(jié)構(gòu)。可以預(yù)見拉擠成型制件的輕、強、產(chǎn)量大、容易制造、成本低等優(yōu)點會逐漸取代金屬件，而在民品工業(yè)中占有一席之地。

國內(nèi)復(fù)合材料低成本產(chǎn)業(yè)起步較晚，技術(shù)水平較低，特別是高端的航空航天產(chǎn)品的低成本制造，目前僅停留在實驗階段，這也從一個側(cè)面反映出我國復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的總體現(xiàn)狀和水平。在低成本成型技術(shù)的研發(fā)方面，高端的航空航天產(chǎn)品，由于應(yīng)用需求問題，目前仍處于初級階段，在原材料、制造設(shè)備、成型技術(shù)以產(chǎn)品驗證系統(tǒng)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等還未形成自己的體系。其它民用復(fù)合材料的制造，目前手糊工藝制品占有相當(dāng)大的比重，但近年來隨著復(fù)合材料工業(yè)對成型工藝產(chǎn)品的質(zhì)量要求的不斷提升，特別是對成型工藝的環(huán)保及成本方面的要求越來越高，促進了這些企業(yè)復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量不斷改進和升級。其中低成本成型技術(shù)，包括濕法工藝的RTM和VARTM技術(shù)，以及纏繞、拉擠工藝得到了迅速的發(fā)展。我國玻璃鋼/復(fù)合材料企業(yè)生產(chǎn)能力與技術(shù)水平與世界先進國家之間有著明顯的差距。我國仍以手糊法為主，占75%的比例，相應(yīng)其它國家只有約20%，而在先進成型技術(shù)方面，美國接近40%，日本30%，德國15%，而我國不到3%；纏繞法我國發(fā)展較快，達13%，這是因為我國在這方面市場需求增長很快，而中低端的纏繞產(chǎn)品在技術(shù)上較容易實現(xiàn)。從產(chǎn)業(yè)規(guī)模和集成能力來看，我國的企業(yè)數(shù)量是美國的6倍，而相反年產(chǎn)量僅是美國的1/3。這是因為我國的中小型民營企業(yè)數(shù)量巨大，這些數(shù)量巨大的小型民營企業(yè)目前普遍存在諸如生產(chǎn)工藝落后，產(chǎn)品多為來樣加工，缺乏自主設(shè)計能力，無嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗體系，生產(chǎn)過程對空氣污染嚴(yán)重，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，工人缺乏必要的防護服等著一系列的問題。

第三篇：先進制造技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

先進制造技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

摘要

近年來, 制造業(yè)出現(xiàn)了世界范圍的研究并采用“先進制造技術(shù)”的浪潮，先進制造技術(shù)已成為當(dāng)代國際間的科技競爭的重點。本文論述了先進制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，指出：信息化、精密化、集成化、柔性化、動態(tài)化、虛擬化、智能化、綠色化將是未來制造技術(shù)的必然發(fā)展方向。

1.先進制造技術(shù)簡介

1.1先進制造技術(shù)的定義

先進制造技術(shù)AMT(advanced manufacturing technology)是制造業(yè)不斷吸收機械、電子、信息(計算機與通信、控制理論、人工智能等)、能源及現(xiàn)代系統(tǒng)管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱。它集成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)創(chuàng)新的成果，充分利用了信息技術(shù)，使制造技術(shù)提高到新的高度。先進制造技術(shù)是不斷利用新技術(shù)逐步發(fā)展和完善的技術(shù)，因而它具有動態(tài)性和相對性。先進制造技術(shù)以提高企業(yè)競爭能力為目標(biāo),應(yīng)用于產(chǎn)品的設(shè)計、加工制造、使用維修、甚至回收再生的整個制造過程，強調(diào)優(yōu)質(zhì)、高效、清潔、靈活生產(chǎn)，體現(xiàn)了環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展和制造的柔性化。

1.2 先進制造技術(shù)的內(nèi)涵和技術(shù)構(gòu)成

先進制造技術(shù)的技術(shù)構(gòu)成可以分為以提高生產(chǎn)效率和快速響應(yīng)市場需求為目的的技術(shù)構(gòu)成和以滿足特種需求為目的的技術(shù)構(gòu)成。

以提高生產(chǎn)效率和快速響應(yīng)市場需求為目的的技術(shù)構(gòu)成強調(diào)制造系統(tǒng)與制造過程的柔性化、集成化和智能化。包括：

(1)系統(tǒng)理論與技術(shù)(著重制造系統(tǒng)組織優(yōu)化與運行優(yōu)化,以提高制造系統(tǒng)的整體柔性與效率)。

(2)制造過程的單元技術(shù)(著重制造過程的優(yōu)化,以提高單元的效率與精度)。系統(tǒng)理論與技術(shù)涉及范圍包括：CIMS、敏捷制造、精益生產(chǎn)、智能制造等。制造過程單元技術(shù)涉及的范圍包括：設(shè)計理論與方法、并行工程、系統(tǒng)優(yōu)化、運行、控制、管理、決策與自組織技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、制造過程智能檢測、信息處理、狀態(tài)檢測、補償與控制、制造設(shè)備的自診斷與自修復(fù)、智能機器人技術(shù)、智能數(shù)控技術(shù)、精密成型技術(shù)等。

以滿足特種需求為目的的技術(shù)構(gòu)成使傳統(tǒng)制造工業(yè)與加工方法發(fā)生根本變化，其技術(shù)構(gòu)成包括：

(1)精密與超精密加工、細(xì)微與超細(xì)微加工技術(shù)等。

(2)快速成型制造(RPM)；激光加工；電子加工；離子加工；化學(xué)加工技術(shù)等。

先進制造技術(shù)在不同發(fā)展水平的國家和同一國家所處的不同階段，先進制造技術(shù)的內(nèi)涵和技術(shù)構(gòu)成是不同的。

1.3先進制造技術(shù)的分類

(1)現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)：現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是根據(jù)產(chǎn)品功能要求，應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)和科學(xué)知識，制定方案并使方案付諸實施的技術(shù)。它是一門多學(xué)科、多專業(yè)相互交叉的綜合性很強的基礎(chǔ)技術(shù)?，F(xiàn)代設(shè)計技術(shù)主要包括：現(xiàn)代設(shè)計方法，設(shè)計自動化技術(shù)，工業(yè)設(shè)計技術(shù)。

(2)先進制造工藝：現(xiàn)代制造工藝技術(shù)主要包括精密和超精密加工技術(shù)、精密成型技術(shù)、特種加工技術(shù)、表面改性、制模和涂層技術(shù)。

(3)自動化技術(shù)：自動化技術(shù)包括數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)、柔性制造技術(shù)、計算機集成制造技術(shù)、傳感技術(shù)、自動檢測及信號識別技術(shù)和過程設(shè)備工況監(jiān)測與控制技術(shù)等。

(4)系統(tǒng)管理技術(shù)：系統(tǒng)管理技術(shù)包括工程管理、質(zhì)量管理、管理信息系統(tǒng)等，以及現(xiàn)代制造模式(如精益生產(chǎn)、CIMS、敏捷制造、智能制造等)、集成化的管理技術(shù)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與虛擬公司等生產(chǎn)組織方法。

2.我國先進制造技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

(1)在設(shè)計方面，計算機助設(shè)計(CAD)技術(shù)普及化。計算機輔助設(shè)計(CAD)技術(shù)，是電子信息技術(shù)的一個重要組成部分，是促進科研成果的開發(fā)和轉(zhuǎn)化，促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和學(xué)科的更新和改造，實現(xiàn)設(shè)計自動化，增強企業(yè)及其產(chǎn)品在市場上競爭能力，加速國民經(jīng)濟發(fā)展和國防現(xiàn)代化的一項關(guān)鍵性高新技術(shù)，也是進一步向計算機集成制造(CIMS)發(fā)展的重要技術(shù)基礎(chǔ)。CAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用，提高了我國企業(yè)整體的設(shè)計水平和產(chǎn)品開發(fā)能力。以二維CAD和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理為重點，在軟件市場和企業(yè)應(yīng)用方面得到充分的發(fā)揮。

(2)在應(yīng)用方面，各種高新技術(shù)發(fā)展迅速，并取得了顯著的成效。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：快速原型制造技術(shù)由起步邁向成熟，應(yīng)用初具規(guī)模；精密成形與加工技術(shù)水平顯著提高，在汽車零部件、重大裝配制造中獲得廣泛應(yīng)用；熱加工工藝模擬優(yōu)化技術(shù)取得重要進展，使材料熱加工由“技藝”走向“科學(xué)”；激光加工在基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)方面有實質(zhì)性進展，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用獲得經(jīng)濟效益；數(shù)控技術(shù)取得重要進展，國內(nèi)市場占有率有所提高；現(xiàn)場總線智能儀表研究開發(fā)獲重要進展，應(yīng)用已有一定的基礎(chǔ)；現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)研究和應(yīng)用取得突破，在國際上已占有一席之地。

(3)在管理方面，新生產(chǎn)模式的研究和實踐具有特色，推動了我國制造業(yè)的技術(shù)進步和管理現(xiàn)代化。通過學(xué)習(xí)和引進工業(yè)發(fā)達國家的先進管理經(jīng)驗，采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展，推出了準(zhǔn)時生產(chǎn)(JIT)，敏捷制造(AM)，精益生產(chǎn)(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術(shù)，通過精簡機構(gòu)、減少管理層次和消除各種浪費現(xiàn)象，顯著提高了企業(yè)的經(jīng)營效益。

3.先進制造技術(shù)的前沿

3.1無余量精密成形技術(shù)

目前，某些中小零件經(jīng)過精密成形制成的，可以做到不經(jīng)切削加工或極少余量加工即可裝配，因此國外某些學(xué)者提出成形的工件應(yīng)該由“接近零件形狀(Near Net Shape Products)”向“完全成零件形狀(Net Shape Products)”發(fā)展, 即所謂的“凈成形技術(shù)(Net Shape Technique)”。

3.2毫微米技術(shù)與微型機械

“毫微米技術(shù)”又稱之為“超精密工程”，是高精度加工的技術(shù)前沿，據(jù)預(yù)測到2000年，普通加工、精密加工和超精密加工的精度可分別達到1um，0.01um和0.001um(毫微來一一納米)，而且“超精密工程”正在向原子級加工精度逼近。毫微米技術(shù)的發(fā)展還引發(fā)了微型機械的出現(xiàn)。微型機械是機械技術(shù)與電子技術(shù)在毫微米水平上相融合的產(chǎn)物。國外有人將毫微米技術(shù)與微型機械稱為“21世紀(jì)的核心技術(shù)”。

3.3自由造型制造與快速零件制造技術(shù)

近年來國外正在發(fā)展一種嶄新的稱為快速零件制造一的新技術(shù)，它是將 與各種自由造型制造等新的制造技術(shù)直接結(jié)合起來，從而使直接生產(chǎn)出零件的實體物理模型、樣件、鑄模或沖模。的出現(xiàn)將是制造技術(shù)的一場新的變革，它將使傳統(tǒng)的金屬切削加工技術(shù)面臨被部分或逐步替代的挑戰(zhàn)。

3.4新型材料的成型、加工技術(shù)

隨著材料使用結(jié)構(gòu)的不斷變化, 新型材料的成形、加工技術(shù)的重要性越來越突出，未來的重點是超硬材料、功能梯度材料、復(fù)合材料、工程陶瓷、非晶微晶合金及各種功能材料的某些嶄新的成形，加工技術(shù)將不斷出現(xiàn)并得到應(yīng)用，如未來的超導(dǎo)材料成形加工技術(shù)等。

3.5極限條件下的成形加工技術(shù)

下個世紀(jì)人類的活動區(qū)間將從陸地擴展到空間和海洋。宇航工程及海洋工程提出了極限條件下真空、失空、水下高壓等的成形加工技術(shù)要求，其中最重要的是空間焊接及水下切割、焊接技術(shù)。

4.先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1信息化

信息化是制造技術(shù)發(fā)展的生長點，信息技術(shù)正在以人們難以想象的速度高速發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特別是Internet/Intranet/Extranet技術(shù)的迅速發(fā)展，正在給制造業(yè)帶來新的變化和重大影響，制造網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的主要趨勢之一?；诰W(wǎng)絡(luò)的制造技術(shù)（NMT）是指網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合的有關(guān)技術(shù)和研究領(lǐng)域。NMT的技術(shù)內(nèi)容框架由計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)技術(shù)及其支撐下的基于網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)管理和營銷技術(shù)群、基于網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)技術(shù)群、基于網(wǎng)絡(luò)的制造過程技術(shù)群、基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)集成技術(shù)群構(gòu)成。NMT具有一系列的創(chuàng)新功能特點，如時域特點、空間特點、生產(chǎn)方式特點、組織模式特點等。4.2精密化

現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)品需要高精度制造，社會的發(fā)展對機械產(chǎn)品的質(zhì)量提出了越來越高的要求。這決定了發(fā)展精密加工、超精密加工技術(shù)是機械制造未來的一個重點。目前，加工制造技術(shù)向著超精密、超高速、創(chuàng)新裝備的方向發(fā)展。

4.3集成化

計算機集成制造(CIM)是信息技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)的綜合應(yīng)用，旨在提高制造企業(yè)的生產(chǎn)效率和響應(yīng)能力。因此，企業(yè)的所有功能信息和組織管理都是一個集成起來的整體的各個部分。其通俗含義就是用計算機通過信息集成實現(xiàn)現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造，求的企業(yè)的總體效益。SIM的實現(xiàn)方法就是CIMS。

理想的CIMS能夠?qū)崿F(xiàn)5個R：在正確的時間(Right time)將正確的信息(Right information)送到正確的地點(Right place)的正確的人(Right person)，從而幫助他做出正確的決策(Right decision)他通過管理、生產(chǎn)控制、工程設(shè)計等子系統(tǒng)的集成，使企業(yè)具有快速響應(yīng)市場的能力(T)、較好的產(chǎn)品質(zhì)量(Q)、較低的生產(chǎn)成本(C)和較好的服務(wù)(S)。

現(xiàn)代制造業(yè)的方向并不只是計算機的集成，信息的集成，而是人、技術(shù)、組織的整體集成，包括功能集成、組織集成、信息集成、過程集成、知識集成和企業(yè)間的集成。

4.4柔性化

柔性制造系統(tǒng)(FMS)集高效、高質(zhì)量、高柔性三者于一體，它既是CIMS的重要組成部分，也是當(dāng)前和未來制造業(yè)的一個主要生產(chǎn)系統(tǒng)，故發(fā)達國家都把FMS當(dāng)作是制造業(yè)自動化的一個重點發(fā)展領(lǐng)域。目前，F(xiàn)MS在發(fā)達國家已發(fā)展成熟，并正向規(guī)模大型化、功能復(fù)雜化(柔性制造車間)及小型化、簡單化(FMC)這兩極方向發(fā)展。

80年代中期以來，國外的柔性制造設(shè)備開始與CAD/ CAPP/ CAM 等自動化技術(shù)和生產(chǎn)管理中的MIS等進行集成，借助計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將企業(yè)所有的技術(shù)、信息、管理功能和人員、財務(wù)、設(shè)備等資源與制造活動有機結(jié)合在一起，向CIMS發(fā)展，構(gòu)成一個覆蓋企業(yè)制造全過程(產(chǎn)品訂貨、設(shè)計、制造、管理營銷)，能對全廠物質(zhì)流、能量流、信息流進行有效控制和集成管理的完整系統(tǒng)，實現(xiàn)全局動態(tài)綜合優(yōu)化、協(xié)調(diào)運作和整體高柔性、高質(zhì)量、高效率，從而創(chuàng)造出巨大生產(chǎn)力。

現(xiàn)在柔性化不僅是指企業(yè)的制造技術(shù)柔性化，還包括生產(chǎn)方式柔性化，管理模式柔性化。

4.5動態(tài)化

由于先進制造技術(shù)本身是針對一定的應(yīng)用目標(biāo)、不斷吸收各種高薪技術(shù)逐漸形成、不斷發(fā)展的新技術(shù)，因而其內(nèi)涵不是絕對的和一成不變的。

4.6虛擬化

虛擬制造系統(tǒng)(VMS)是指在虛擬環(huán)境下，以圖形虛擬和仿真技術(shù)為前提，通過不消耗實際資源和能量的生產(chǎn)活動，生產(chǎn)可視的虛擬產(chǎn)品，并具有現(xiàn)實制造系統(tǒng)所具有的一切特征、功能及運行機制從而做出可制造性和可裝配性評價及產(chǎn)品性能預(yù)測，做出收益和風(fēng)險評價，并發(fā)現(xiàn)潛在的問題。

VMS是集CAD/CAM技術(shù)、計算機技術(shù)、可視技術(shù)、并行工程、快速原型虛擬逼真設(shè)計等多學(xué)科先進技術(shù)的綜合應(yīng)用。其關(guān)鍵技術(shù)中最核心的是：虛擬環(huán)境下服務(wù)于產(chǎn)品全生命周期的建模、分布式并行協(xié)同求解技術(shù)、全局最優(yōu)化決策理論與技術(shù)，實現(xiàn)虛擬制造系統(tǒng)對實際制造系統(tǒng)映射的虛擬設(shè)備、虛擬傳感器、虛擬車間和工廠的建立基于真實動畫感的產(chǎn)品制造、裝配、生產(chǎn)調(diào)度過程仿真等。

VMS的應(yīng)用可以縮短產(chǎn)品的設(shè)計與制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，提高對市場變化的響應(yīng)能力。

4.7智能化

智能制造是指綜合利用各個學(xué)科、各種先進技術(shù)和方法，解決和處理制造系統(tǒng)中的各種問題。系統(tǒng)能領(lǐng)會設(shè)計人員的意圖，能夠檢測失誤，回答問題，提出建議方案等。

智能制造技術(shù)旨在將人工智能融進制造過程的各個環(huán)節(jié)，通過模擬專家的智能活動，取代或延伸制造環(huán)境中的部分腦力勞動，從而在制造過程中，系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運行狀態(tài)，在受到外界或內(nèi)部激勵時能夠自動調(diào)整其參數(shù)，以期達到最佳狀態(tài)，具有自組織能力。

4.8綠色化

綠色制造技術(shù)是指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源利用的一種現(xiàn)代制造模式。其主要技術(shù)是：

(1)綠色設(shè)計技術(shù)。在產(chǎn)品設(shè)計階段就考慮在其生命周期全過程的無污染、資源低耗和回收。

(2)清潔生產(chǎn)技術(shù)。清潔生產(chǎn)(Clean Production)或稱清潔工藝(Clean Technology)技術(shù)，是近年來，根據(jù)社會、環(huán)境要求而發(fā)展的一種新型生產(chǎn)技術(shù)。它與一般的環(huán)保技術(shù)的區(qū)別在于要求將加工過程產(chǎn)生的廢物減量化、資源化、無害化，使污染盡量消滅在生產(chǎn)過程之中，以達到末端排放最小的目的。

(3)拆卸回收技術(shù)。

(4)生態(tài)工廠的循環(huán)制造技術(shù)。

(5)ISO140000環(huán)保管理標(biāo)準(zhǔn)。

4.9快速化

快速化是指對市場的快速響應(yīng)，對生產(chǎn)的快速重組。它要求生產(chǎn)模式有高度的柔性與高度敏捷性?？焖倩軓娪辛Φ赝苿又圃旒夹g(shù)的進步與發(fā)展，它是先進制造技術(shù)發(fā)展的“動力”。

4.10全球化

新世紀(jì)制造業(yè)將從單一企業(yè)或企業(yè)集團為主的競爭模式發(fā)展成為完全調(diào)和、多企業(yè)共同合作的全球化生產(chǎn)體系的競爭，全球化的制造系統(tǒng)將成為21世紀(jì)的主要制造模式。面向全球制造環(huán)境(GME)的制造技術(shù)主要有：面GME企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟；面向GME的并行產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)；面向GME的異地設(shè)計與制造技術(shù)；面向GME的產(chǎn)品信息集成技術(shù)；面向GME的并行產(chǎn)品集成開發(fā)系統(tǒng)等。

先進制造技術(shù)的競爭正在導(dǎo)致制造業(yè)在全球范圍內(nèi)的重組，新的制造模式不斷出現(xiàn)，更加強調(diào)實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、清潔、靈活的生產(chǎn)。

5．結(jié)束語

近幾十年來，以微電子、信息、新材料、控制論、系統(tǒng)科學(xué)等為代表的科學(xué)與技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在制造領(lǐng)域的廣泛滲透、應(yīng)用、融合與衍生，極大地拓展了制造活動的深度和廣度，急劇地改變了現(xiàn)代制造業(yè)的設(shè)計方法、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)工藝和設(shè)備以及生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了一大批新的先進的制造技術(shù)和制造模式。新世紀(jì)的制造業(yè)將成為發(fā)展速度快、技術(shù)創(chuàng)新能力強的技術(shù)密集乃至知識密集的產(chǎn)業(yè)部門。

工業(yè)發(fā)達國家都把先進制造技術(shù)作為國家級關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，我國的制造工業(yè)已經(jīng)取得了長足的進步。但和先進國家相比還存在很大差距。主要表現(xiàn)在：技術(shù)投入相對不足，原有技術(shù)基礎(chǔ)和研究開發(fā)能力薄弱，制造業(yè)產(chǎn)品落后，技術(shù)水平低，信息含量少，更新?lián)Q代慢，以及市場營銷、經(jīng)營管理、人才素質(zhì)相對落后，缺乏國際競爭能力等方面。面對這樣形勢，我們必須注重科技人才的培養(yǎng)，大力發(fā)展對高新技術(shù)的研究，加強政策與法規(guī)建設(shè)，建立與發(fā)展我國自主的NC，CAD/CAM，F(xiàn)MS，CIMS，IMS等制造自動化單元技術(shù)，提高制造業(yè)現(xiàn)代化管理水平，發(fā)展適應(yīng)我國國情的生產(chǎn)模式。努力縮小我國與先進國家之間的差距，使我國的制造業(yè)站在世界先進行列。

參考文獻

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第四篇：先進制造技術(shù)

先進制造技術(shù)

定義:先進制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)及現(xiàn)代化管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱。特點: 1.動態(tài)性2.廣泛性3.實用性4.集成性5.系統(tǒng)性6.高效靈活性7.先進性

構(gòu)成: 從內(nèi)層到外層分別為基礎(chǔ)技術(shù)、新型單元技術(shù)、集成技術(shù)。

分類:（1）現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)（2）先進制造工藝技術(shù)（3）自動化技術(shù)（4）產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù) 發(fā)展趨勢: 1.集成化2.智能化3.網(wǎng)絡(luò)化4.信息化5.自動化6.柔性化7.數(shù)字化8.虛擬化

9.極端制造10.精密化11.綠色制造

自動化技術(shù)

制造技術(shù)的自動化包括產(chǎn)品設(shè)計自動化、企業(yè)管理自動化、加工過程自動化和質(zhì)量控制過程自動化。制造系統(tǒng)的自動化 突出特點是采用信息技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期中的信息集成，人、技術(shù)和管理三者的有效集成。

問: 制造自動化技術(shù)的研究現(xiàn)狀?

答: 1）制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)已成為制造自動化研究中熱點問題；

2）更加注重研究制造自動化系統(tǒng)中人的作用的發(fā)揮；

3）單元系統(tǒng)的研究仍然占有重要的位置；

4）制造過程的計劃和調(diào)度研究十分活躍，實用化的成果不多；

5）柔性制造技術(shù)的研究向著深度和廣義發(fā)展；

6）適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)模式的制造環(huán)境的研究正在興起；

7）底層加工系統(tǒng)的智能化和集成化研究越來越活躍。

柔性制造系統(tǒng)定義: 我國國家軍用標(biāo)準(zhǔn) “柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的自動化制造系統(tǒng),它包括多個柔性制造單元,能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(diào)整,適用于多品種、中小批量生產(chǎn)?！?/p>

柔性制造系統(tǒng)的特點：（柔性和自動化）

（1）適應(yīng)市場需求，以利于多品種、中小批量生產(chǎn)。

（2）提高機床利用率，縮減輔助時間，以利于降低生產(chǎn)成本。

（3）縮短生產(chǎn)周期，減少庫存量，以利于提高市場響應(yīng)能力。

（4）提高自動化水平，以利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動強度、改善生產(chǎn)環(huán)境。柔性制造系統(tǒng)一般由三個子系統(tǒng)組成：加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和控制與管理系統(tǒng)。加工系統(tǒng)的配置

互替形式（并聯(lián)）、互補形式（串聯(lián)）和混合形式（并串聯(lián)）三種。常見的物料存儲裝置有立體倉庫、水平回轉(zhuǎn)型自動料架、垂直回轉(zhuǎn)型自動料架和緩沖料架。柔性制造系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流,實質(zhì)上就是信息的流動.數(shù)據(jù)類型:基本數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

柔性制造技術(shù)是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的.計算機集成制造

定義:基于企業(yè)資源的一種先進制造模式是計算機集成制造系統(tǒng)，簡稱CIMS。信息集成和總體優(yōu)化是集成制造系統(tǒng)與一般制造系統(tǒng)的最主要區(qū)別之一。

組成: 人與機構(gòu)、經(jīng)營、技術(shù)三要素。

從功能角度看，一般可以將CIMS分為四個功能分系統(tǒng)和兩個支撐分系統(tǒng)。

四個功能系統(tǒng): 1）工程設(shè)計自動化分系統(tǒng)

2）管理信息分系統(tǒng)（MIS）

3）CIMS制造自動化分系統(tǒng)(MAS)

4)CIMS質(zhì)量保證分系統(tǒng) 質(zhì)量保證分系統(tǒng)的目標(biāo): a.保證用戶對產(chǎn)品的需求；

b.使這些要求在實際生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)得到實現(xiàn)。兩個支撐分系統(tǒng): 計算機網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng) , 數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫：就是以一定的組織方式將相關(guān)的數(shù)據(jù)組織在一起存放在計算機存儲器上形成的、能為多個用戶共享的、與應(yīng)用程序彼此獨立的一組相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。

先進制造工藝技術(shù)

特點: 具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、潔凈和靈活五個方面的顯著特點 特種加工技術(shù)

定義：是用非常規(guī)的切削加工手段，利用電、磁、聲、光、熱等物理及化學(xué)能量直接施加于被加工工件部位，達到材料去除、變形以及改變性能等目的的加工技術(shù)。

特種加工與傳統(tǒng)切削加工的不同特點主要有：

①不是主要依靠機械能，而是用其他的能量（如電能、熱能、光能、聲能以及化學(xué)能等）去除工件材料；

②工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情況下，例如在激光加工、電子束加 工、離于束加工等加工過程中，根本不需要使用任何工具； 激光加工

定義：激光加工是利用材料在激光聚焦照射下瞬時急劇熔化和氣化，并產(chǎn)生很強的沖擊波，使被熔化的物質(zhì)爆炸式地噴濺來實現(xiàn)材料去除地加工技術(shù)。

基本原理和特點：利用光能經(jīng)過透鏡聚焦后達到很高的能量密度，依靠光熱效應(yīng)加工各種材料?；驹O(shè)備包括：激光器、電源、光學(xué)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及機械系統(tǒng)等。

激光加工技術(shù)的應(yīng)用：（1）激光打孔（2）激光切割(3)激光焊接(4)激光表面處理等加工制造領(lǐng)域。

電子束加工

離子束加工分為離子刻蝕、離子濺射沉積、離子鍍及離子注入 4類。

激光加工、電子束加工、離子束加工都是利用高能量密度的束流作為熱源，對材料或構(gòu)件進行加工的技術(shù)，又稱為高能束加工。

超聲波加工 主要是磨粒的撞擊作用

超聲波加工 適合于加工硬脆材料，尤其是不導(dǎo)電的非金屬材料。(玻璃、陶瓷、石英、硅、瑪瑙、寶石)微細(xì)加工技術(shù) 是指微小尺寸零件的生產(chǎn)加工技術(shù)。

包括三級：微米級

亞微米級

納米級

快速原型制造技術(shù) 原理：基于“材料逐層堆積”的制造理念，將復(fù)雜的三維加工分解為簡單的材料二維添加的組合。

RPM技術(shù)的特點：（1）可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實體，不受傳統(tǒng)機械加工中刀具無法達到某些型面的限制。

（2）成形過程中無人干預(yù)或較少干預(yù)，大大減少了對熟練技術(shù)工人的需求。

（3）任意復(fù)雜零件的加工只需在一臺設(shè)備上完成，也不需要專用的工裝、夾具和模具。

快速堆積成形

快速成形系統(tǒng)根據(jù)切片的輪廓和厚度要求，用片材、絲材、液體或粉末材料制成所要求的薄片，通過一片片的堆積，最終完成三維實體原型的制備。

選擇性激光燒結(jié)則使用粉末材料。

超高速加工技術(shù)

常用的刀具材料有：涂層刀具 金屬陶瓷刀具 立方氮化硼（CBN）刀具

聚晶金剛石（PCD）刀具 超高速切削機床 電主軸采用陶瓷滾動球軸承 磁懸浮軸承

PDM技術(shù)的發(fā)展可以分為以下三個階段：配合CAD工具的PDM系統(tǒng)、專業(yè)PDM系統(tǒng) 產(chǎn)生和PDM的標(biāo)準(zhǔn)化階段。

PDM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化包括:管理對象的標(biāo)準(zhǔn)化和管理過程的標(biāo)準(zhǔn)化

第五篇：先進制造技術(shù)

簡述先進制造技術(shù)及其現(xiàn)代

集成制造系統(tǒng)

概述：綜述先進制造技術(shù)的概念、內(nèi)涵、特點、主要內(nèi)容等，結(jié)合現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)理解先進制造技術(shù)及其發(fā)展歷程

1先進制造技術(shù)概述 2 先進制造技術(shù)的內(nèi)涵 3 先進制造技術(shù)的特點 4現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

1先進制造技術(shù)概述

先進制造技術(shù)是系統(tǒng)的工程技術(shù)，可以劃分為三個層次和四個大類。三個層次：一是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的基礎(chǔ)制造技術(shù)。這一層次的技術(shù)是先進制造技術(shù) 的核心，主要由生產(chǎn)中大量采用的鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護、機械加工等基礎(chǔ) 工藝優(yōu)化而成。二是新型的制造單元技術(shù)。這是制造技術(shù)與高技術(shù)結(jié)合而成的嶄新制造技術(shù)。這是運用信息技術(shù) 和系統(tǒng)管理技術(shù)，對上述兩個層次進行技術(shù)集成的結(jié)果，系統(tǒng)駕馭生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流、能 量流和信息流。如成組技術(shù)（CT）、系統(tǒng)集成技術(shù)（SIT）、獨立制造島（AMI）、計算機集 成制造系統(tǒng)（CIMS）等。四個大類：一是現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)，是根據(jù)產(chǎn)品功能要求，應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)和科學(xué)知識，制定方案 并使方案付諸實施的技術(shù)。它是門多學(xué)科、多專業(yè)相互交叉的綜合性很強的基礎(chǔ)技術(shù)。現(xiàn)代 設(shè)計技術(shù)主要包括：現(xiàn)代設(shè)計方法，設(shè)計自動化技術(shù)，工業(yè)設(shè)計技術(shù)等；二是先進制造工藝技術(shù)，主要包括精密和超精密加工技術(shù)、精密成刑技術(shù)、特種加工技術(shù)、表而改性、制模和 涂層技術(shù)；三是制造自動化技術(shù)，其中包括數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)、柔性制造技術(shù)、計 算機集成制造技術(shù)、傳感技術(shù)、自動檢測及信號識別技術(shù)和過程設(shè)備工況監(jiān)測與控制技術(shù)等； 四是系統(tǒng)管理技術(shù)，包括工程管理、質(zhì)量管理、管理信息系統(tǒng)等，以及現(xiàn)代制造模式（如精 益生產(chǎn)、CIMS、敏捷制造、智能制造等）、集成化的管理技術(shù)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與虛擬公司等 生產(chǎn)組織方法。關(guān)于先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。2先進制造技術(shù)的內(nèi)涵

目前對先進制造技術(shù)尚沒有一個明確的、一致公認(rèn)的定義，經(jīng)過近年來對發(fā)展先進制造 技術(shù)方面開展的工作，通過對其特征的分析研究，可以認(rèn)為：先進制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸 收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動 態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱。3 先進制造技術(shù)的特點

先進制造技術(shù)最重要的特點在于，它是一項面向工業(yè)應(yīng)用，具有很強實用性的新技術(shù)。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，先進制造技術(shù)更具有系統(tǒng)性、集成性、廣泛性、高精度性。先進制造 技術(shù)雖然仍大量應(yīng)用于加工和裝配過程，但在其制造過程中還綜合應(yīng)用了設(shè)計技術(shù)、自動化 技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)等。先進制造技術(shù)比傳統(tǒng)的制造技術(shù)更加重視技術(shù)與管理的結(jié)合，更加 重視制造過程組織和管理體制的簡化以及合理化，從產(chǎn)生了一系列先進的制造模式，并能 實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。先進制造技術(shù)主要有如下特征：

1）系統(tǒng)性 由于計算機技術(shù)，信息技術(shù)，傳感技術(shù)，自動化技術(shù)，和先進管理等等技術(shù)的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相結(jié)合，使先進制造技術(shù)成為能夠駕駛在生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流，信息流，和能量流的系統(tǒng)工程

2）廣泛性 傳統(tǒng)制造技術(shù)通常只是將原材料變成成品的各種工藝加工，而先進制造技術(shù)貫穿了從生產(chǎn)設(shè)計，加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修的整個過程，“成為市場——設(shè)計開發(fā)——加工制造——市場”的大系統(tǒng)

3）集成性 傳統(tǒng)制造技術(shù)的學(xué)科專業(yè)單一，獨立相互界限分明。而先進制造技術(shù)由于專業(yè)和學(xué)科的不斷深入，交叉，融合其界限逐漸淡化和消失，技術(shù)系統(tǒng)化，集成化的現(xiàn)代交叉性制造系統(tǒng)工程。

4）動態(tài)性 先進制造技術(shù)是針對一定的應(yīng)用目標(biāo)不斷吸收各種高新技術(shù)逐漸形成和發(fā)展起來的新技術(shù)因而其內(nèi)涵不是絕對的和一成不變的。

5）實用性 先進制造技術(shù)的發(fā)展是針對某一具體的制造要而發(fā)展起來的先進實用技術(shù)，有著明確的需求方向 4現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

1）現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的含義與定位

現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)是計算機集成制造系統(tǒng)新的發(fā)展階段，在繼承計算機集成制造系統(tǒng)優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)上，它不斷吸收先進制造技術(shù)中相關(guān)思想的精華，從信息集成、過程集成向企業(yè)集成方向迅速發(fā)展，在先進制造技術(shù)中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進行有機地結(jié)合，通過計算機技術(shù)使企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營、管理和技術(shù)有機集成和優(yōu)化運行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(yōu)、成本低的目的，進而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。從集成的角度看，早期的計算機集成制造系統(tǒng)側(cè)重于信息集成，而現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的集成概念在廣度和深度上都有了極大的擴展，除了信息集成外，還實現(xiàn)了企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中的各種業(yè)務(wù)過程的整體優(yōu)化，即過程集成，并發(fā)展到企業(yè)優(yōu)勢互補的企業(yè)之間的集成階段。

現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究范圍應(yīng)該介于國家攀登計劃和國家攻關(guān)計劃之間。與攀登計劃研究項目相比較，它更注重成果的應(yīng)用性，盡可能將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，并推動我國制造業(yè)的現(xiàn)代化進程；與國家攻關(guān)計劃相比較，它更注重解決我國制造業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵的共性問題、前瞻性問題和示范性問題。2）現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成

先進制造技術(shù)(AMT Advanced Manufacturing Technology)作為一個專有名詞至今還沒有一個明確的、一致公認(rèn)的定義。通過對其內(nèi)涵和特征的研究，目前共同的認(rèn)識是：先進制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱。它具有如下一些特點：

從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會的需要；

從強調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)變，使勞動者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮；

從金字塔的多層管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，減少層次和中間環(huán)節(jié)；

從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)量；

從按照功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)的自主管理的小組工作方式轉(zhuǎn)變。

通過對先進制造技術(shù)的定義和特點的分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)擁有先進制造技術(shù)的絕大部分特點，只不過先進制造技術(shù)所涉及的范圍要比現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)大，因此通過對先進制造技術(shù)的綜合考察，提出了一個現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成模式。在先進制造技術(shù)中，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)在吸收計算機集成制造系統(tǒng)的優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)推動并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動態(tài)聯(lián)盟的研究工作深入進行，并不斷吸收先進制造技術(shù)中的成功經(jīng)驗和先進思想，將它們進行推廣應(yīng)用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進制造技術(shù)的核心。3）我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略

在市場競爭的推動下，先進制造技術(shù)發(fā)展十分迅速，新思想、新概念層出不窮，通過對現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進制造技術(shù)關(guān)系的分析，我們認(rèn)為在制定我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略時，應(yīng)該注重以人為本的思想，運用并行工程的哲理，使各種先進制造技術(shù)相互銜接、協(xié)調(diào)發(fā)展，并不斷吸收先進制造技術(shù)的成熟成果，為先進制造技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用起到促進的作用。

目前，在美國并行工程已到了推廣應(yīng)用階段，在虛擬制造方面也有商品化軟件投入市場，在這方面我們存在巨大的差距，主要表現(xiàn)在：研究工作方面，科研經(jīng)費緊缺，科研力量分散，科研成果難以推廣應(yīng)用，人才流失嚴(yán)重；企業(yè)方面，企業(yè)的整體素質(zhì)不高，管理工作落后，科研能力薄弱，當(dāng)面臨國際競爭時大多難以為繼，很難在現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)方面花費過多，而且受企業(yè)人員素質(zhì)的制約，一些先進的技術(shù)還不易取得立竿見影的效果，這些都挫傷了企業(yè)應(yīng)用先進制造技術(shù)的熱情；國家政策方面，雖然國家對制造業(yè)十分重視，但是，由于我國當(dāng)前正處在改革過程中，多種機制同時運行，多方利益難以協(xié)調(diào)，在資金使用上往往顧此失彼，而且國家財政困難，也難以使用重金支持現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究。

綜上所述，發(fā)展我國的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)應(yīng)該以企業(yè)的需求為動力，通過政府的政策和計劃的協(xié)調(diào)，繼續(xù)深入開展并行工程、虛擬制造、敏捷制造和綠色制造的研究與應(yīng)用，并利用分布式網(wǎng)絡(luò)化研究中心，組織各地區(qū)的科研力量，集中突破與現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)密切相關(guān)的如STEP標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用、CORBA規(guī)范的推廣、企業(yè)過程重構(gòu)理論的研究等具有重大戰(zhàn)略意義的理論研究工作，逐步使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為我國制造業(yè)的靈魂。