第一篇：我國3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及環(huán)境分析

我國3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及環(huán)境分析

摘要：3D打印技術(shù)已獲得迅速發(fā)展，并受到世界各國廣泛關(guān)注，基于目前3D打印技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況，著重分析我國3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及面臨的環(huán)境條件，并提出我國3D打印技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的對策建議，以便為我國搶抓3D打印技術(shù)發(fā)展機(jī)遇提供重要技術(shù)支撐。

近年來，3D打印技術(shù)獲得迅速發(fā)展，并受到世界各國的廣泛關(guān)注，美國科學(xué)家將3D打印產(chǎn)業(yè)列為“美國十大增長最快的工業(yè)”之一，有的甚至期望3D打印這種神奇的技術(shù)能帶來“第三次工業(yè)革命”[1][2]。軍事強(qiáng)國加大技術(shù)研發(fā)力度，3D打印技術(shù)成熟度及性能不斷提升，3D打印精度和速度不斷提高，打印成本越來越低，打印原材料更加豐富；主要國家積極探索3D打印技術(shù)在武器裝備設(shè)計(jì)、制造和維修保障中的應(yīng)用，已經(jīng)通過3D打印技術(shù)成功“打印”出手槍；美軍應(yīng)用3D打印技術(shù)，輔助研制了導(dǎo)彈用的彈出式點(diǎn)火器模型；美國GE集團(tuán)已應(yīng)用3D打印技術(shù)制造噴氣發(fā)動機(jī)[3]。隨著世界各國不斷加大對3D打印技術(shù)的研發(fā)與投入，我國也開始高度重視3D打印技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用，已持續(xù)加大對3D打印技術(shù)支持，在若干關(guān)鍵技術(shù)方向取得了重要突破，在多個領(lǐng)域的應(yīng)用取得重要進(jìn)展，3D打印技術(shù)發(fā)展的支撐環(huán)境條件更加完善。

一、我國3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國3D打印技術(shù)發(fā)展與發(fā)達(dá)國家相比，雖然在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)鏈方面還存在大量有待改進(jìn)和發(fā)展的地方，但經(jīng)過多年的發(fā)展，已形成以高校為主體的技術(shù)研發(fā)力量布局，若干關(guān)鍵技術(shù)取得重要突破，產(chǎn)業(yè)發(fā)展開始起步，形成了小規(guī)模產(chǎn)業(yè)市場，并在多個領(lǐng)域成功應(yīng)用，為下一步發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。

(一)初步建立以高校為主體的技術(shù)研發(fā)力量體系

自上世紀(jì)90年代初開始，北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)等高校相繼開展了3D打印技術(shù)研究，成為我國開展3D打印技術(shù)的主要力量，推動了我國3D打印技術(shù)的整體發(fā)展。北京航空航天大學(xué)“大型整體金屬構(gòu)件激光直接制造”教育部工程研究中心的王華明團(tuán)隊(duì)，西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的黃衛(wèi)東團(tuán)隊(duì)主要開展金屬材料激光凈成形直接制造技術(shù)研究。清華大學(xué)生物制造與快速成形技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室顏永年團(tuán)隊(duì)主要開展熔融沉積制造技術(shù)、電子束融化技術(shù)、3D生物打印技術(shù)研究。華中科技大學(xué)材料成形與模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室史玉升團(tuán)隊(duì)主要從事塑性成形制造技術(shù)與裝備、快速成形制造技術(shù)與裝備、快速三維測量技術(shù)與裝備等靜壓近凈成形技術(shù)研究。西安交通大學(xué)制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，以及快速制造技術(shù)及裝備國家工程研究中心的盧秉恒院士團(tuán)隊(duì)主要從事高分子材料光固化3D打印技術(shù)及裝備研究。[4](二)整體實(shí)力不斷提升，金屬3D打印技術(shù)世界領(lǐng)先

我國增材制造技術(shù)從零起步，在廣大科技人員的共同努力下，技術(shù)整體實(shí)力不斷提升，在3D打印的主要技術(shù)領(lǐng)域都開展了研究，取得一大批重要的研究成果，特別是在高性能金屬零件激光直接成形技術(shù)方面取得重大突破，技術(shù)水平達(dá)到世界領(lǐng)先。高性能金屬零件激光直接成形技術(shù)世界領(lǐng)先，攻克了金屬材料3D打印的變形、翹曲、開裂等關(guān)鍵問題，成為首個利用選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)制造大型金屬零部件的國家。北京航空航天大學(xué)已掌握使用激光快速成形技術(shù)制造超過12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件。西北工業(yè)大學(xué)的激光立體成形技術(shù)可一次打印超過5米的鈦金屬飛機(jī)部件，構(gòu)件的綜合性能達(dá)到或超過鍛件。北京航空航天大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué)的高性能金屬零件激光直接成形技術(shù)已成功應(yīng)用于制造我國自主研發(fā)的大型客機(jī)C919的主風(fēng)擋窗框、大中央翼根肋，以及正在設(shè)計(jì)的第五代戰(zhàn)斗機(jī)的鈦合金主體結(jié)構(gòu)，成功降低了飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量，提高了戰(zhàn)機(jī)的推重比，縮短了設(shè)計(jì)時間[5]。

(三)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快，初步形成小規(guī)模產(chǎn)業(yè)市場

利用高校、科研院所的研究成果，依托相關(guān)技術(shù)研究機(jī)構(gòu)，我國已涌現(xiàn)出20多家增材制造設(shè)備與服務(wù)企業(yè)。北京隆源自動成型系統(tǒng)有限公司，1993年開始研發(fā)選區(qū)粉末燒結(jié)激光快速成型機(jī)并取得自主知識產(chǎn)權(quán)，廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶兵器等行業(yè)的設(shè)計(jì)試制部門；北京太爾時代科技有限公司自主研發(fā)了擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的控制系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、打印材料等3D打印機(jī)核心技術(shù)；紫金立德公司專業(yè)從事3D打印機(jī)及其耗材的開發(fā)、生產(chǎn)、銷售，并提供相關(guān)服務(wù)；西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司是激光快速成形技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化公司，公司產(chǎn)品已在國家多項(xiàng)重點(diǎn)型號研制和生產(chǎn)過程中得到應(yīng)用，如應(yīng)用于C919大型商用客機(jī)中央翼身緣條鈦合金構(gòu)件的制造，是目前國內(nèi)金屬3D打印技術(shù)領(lǐng)先者；武漢濱湖機(jī)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司主要生產(chǎn)LOM、SLA、SLS、SLM系列產(chǎn)品并進(jìn)行技術(shù)服務(wù)和咨詢，1994年就成功開發(fā)出我國第一臺快速成型裝備－薄材疊層快速成形系統(tǒng)，開發(fā)生產(chǎn)的大型激光快速制造裝備具有國際領(lǐng)先水平，2013年，成功開發(fā)出全球首臺工作臺面1.4m*1.4m的四振鏡激光器選擇性激光粉末燒結(jié)裝備，標(biāo)志著其粉末燒結(jié)技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。據(jù)中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)，2012年，我國3D打印市場規(guī)模約為10億元，2013年翻一翻達(dá)到20億元，2014年達(dá)到50億元[6]。未來幾年，中國3D打印市場每年將至少以1倍以上的速度成長，規(guī)?；蜻_(dá)百億元。

(四)應(yīng)用取得突破，在多個領(lǐng)域顯示了良好的發(fā)展前景

隨著關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破，以及產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，我國3D打印技術(shù)的應(yīng)用也取得較好進(jìn)展，已成功應(yīng)用于設(shè)計(jì)、制造、維修等產(chǎn)品全壽命周期。一是在設(shè)計(jì)階段，已成功將3D打印技術(shù)廣泛應(yīng)用于概念設(shè)計(jì)、原型制作、產(chǎn)品評審、功能驗(yàn)證等，顯著縮短了設(shè)計(jì)時間，節(jié)約了研制經(jīng)費(fèi)。在研制殲-

15、殲-16和殲-31等戰(zhàn)斗機(jī)過程中，利用金屬3D打印快速制造鈦合金主體結(jié)構(gòu)，在一年之內(nèi)連續(xù)組裝出多款飛機(jī)進(jìn)行飛行實(shí)驗(yàn)，顯著縮短了研制時間[7]。運(yùn)-20在做首飛前的靜力試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)起落架連接部位一個很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件出了問題，需要更換材料，重新加工。采用3D打印技術(shù)，在很短的時間內(nèi)生產(chǎn)出了需要的部件，保證了試驗(yàn)如期進(jìn)行。二是在制造領(lǐng)域，已將3D打印技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)緊密部件和大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造。我國國產(chǎn)大型客機(jī)C919的中央翼根肋、主風(fēng)擋窗框都采用3D打印技術(shù)制造，顯著降低了成本，節(jié)約了時間。C919主風(fēng)擋窗框若采用傳統(tǒng)工藝制造，國內(nèi)制造能力尚無法滿足，必須向國外訂購，時間至少需要2年，模具費(fèi)需要1300萬元。采用激光快速成形3D打印技術(shù)制造，時間縮短到2個月內(nèi)，成本降低到120萬元。三是在維修保障領(lǐng)域，3D打印技術(shù)已成功應(yīng)用于飛機(jī)部件維修。當(dāng)前，我國已將3D打印技術(shù)應(yīng)用于制造過程中報(bào)廢和使用過程中受損的航空發(fā)動機(jī)葉片的修復(fù)，以及大型齒輪的修復(fù)。以大型艦船伴隨保障為背景的3D打印技術(shù)973項(xiàng)目成功立項(xiàng)，將對3D打印應(yīng)用于伴隨保障的重大基礎(chǔ)問題進(jìn)行研究。

二、我國3D打印技術(shù)發(fā)展面臨的環(huán)境 隨著技術(shù)的不斷發(fā)展及廣泛應(yīng)用，3D打印技術(shù)受到越來越多的重視，我國3D打印技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。

(一)我國已對3D打印技術(shù)高度重視與大力支持，為3D打印技術(shù)發(fā)展提供了有力的政策支撐環(huán)境

當(dāng)前，我國正大力推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式轉(zhuǎn)型，高端制造業(yè)成為工業(yè)發(fā)展的重要方向，3D打印已經(jīng)開始受到國家的高度重視，3D打印技術(shù)發(fā)展已被提升到國家戰(zhàn)略層面，有關(guān)部門正在制定支持3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的專項(xiàng)政策。2013年國慶前夕，中共中央政治局以實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略為主題開展第九次集體學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)期間，中央領(lǐng)導(dǎo)專門考察了中關(guān)村與3D打印相關(guān)的研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)，表明我國上層開始重視3D打印技術(shù)的發(fā)展?？萍疾孔钚轮贫ǖ摹秶腋呒夹g(shù)研究發(fā)展計(jì)劃》、《國家科技支撐計(jì)劃制造領(lǐng)域2014年度備選項(xiàng)目征集指南》中，也明確提出系列支持3D打印技術(shù)發(fā)展的政策，提出把“3D打印關(guān)鍵技術(shù)、裝備研制聚焦航空航天、模具領(lǐng)域的需求”作為重點(diǎn)研究，力求突破3D打印制造技術(shù)中的核心關(guān)鍵技術(shù)。此外，國家在《2013年產(chǎn)業(yè)振興和技術(shù)改造專項(xiàng)重點(diǎn)專題》，《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》，《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級規(guī)劃（2011-2015年）》，《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，《高端裝備制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》等文件中，都提出要加大對3D打印技術(shù)的支持力度。隨著黨和國家的高度重視，必將帶動全社會對3D打印技術(shù)的重視，政府和企業(yè)對3D打印技術(shù)的研發(fā)投入也必將大幅增長，為我國3D打印技術(shù)的發(fā)展提供良好的條件，吸引越來越多的科技工作者投身于3D打印技術(shù)的研究，快速攻克制約3D打印技術(shù)發(fā)展的技術(shù)瓶頸，為我國3D打印技術(shù)的發(fā)展提供不竭的動力。

(二)我國已具備良好的技術(shù)基礎(chǔ)，為3D打印技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的3D打印技術(shù)已具備較好的基礎(chǔ)。世界上，3D打印技術(shù)仍處在技術(shù)發(fā)展初期，我國與技術(shù)先進(jìn)國家的差距較小，為我國3D打印技術(shù)發(fā)展提供了難得的歷史機(jī)遇。從上世紀(jì)末開始3D打印技術(shù)研究，經(jīng)過多年的積累，形成了一批穩(wěn)定的研究機(jī)構(gòu)和專家隊(duì)伍，突破了一批關(guān)鍵技術(shù)，建成了一批重要的研究基地，創(chuàng)建了一批產(chǎn)業(yè)公司，我國3D打印技術(shù)發(fā)展已經(jīng)具備趕超發(fā)達(dá)國家的技術(shù)基礎(chǔ)。北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)的金屬材料激光快速成形技術(shù)攻克了長期制約金屬材料3D打印的關(guān)鍵技術(shù)問題，成功應(yīng)用于航空領(lǐng)域，技術(shù)水平居世界領(lǐng)先地位，為下一步發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)和中航工業(yè)北京航空制造工程研究所等高校和科研結(jié)構(gòu)形成了一批高水平專家隊(duì)伍，為下一步發(fā)展奠定了人才基礎(chǔ)。北京隆源自動成型系統(tǒng)有限公司、北京太爾時代科技有限公司，西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司、華曙高科和武漢濱湖機(jī)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司等3D打印公司形成了自己的產(chǎn)品特色，業(yè)務(wù)穩(wěn)步增長，為3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定了產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。發(fā)達(dá)國家3D打印技術(shù)仍不成熟，為我國3D打印技術(shù)留下了趕超的時間窗口?？傮w上，3D打印技術(shù)仍處于技術(shù)積累期，尚有大量核心關(guān)鍵技術(shù)待攻克和突破，整體技術(shù)水平還有待提升，產(chǎn)業(yè)模式還有待拓展，相對傳統(tǒng)高級制造業(yè)，發(fā)達(dá)國家在技術(shù)上領(lǐng)先幅度并不大，為我國趕超世界先進(jìn)技術(shù)水平留下了機(jī)會。(三)我軍武器裝備發(fā)展模式正在向自主創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，對3D打印技術(shù)的發(fā)展提出了迫切需求

當(dāng)前，新一輪工業(yè)革命已經(jīng)吹響了號角，新型數(shù)字化制造特別是3D打印技術(shù)的發(fā)展為新工業(yè)革命的即將來臨提供了無限遐想，我國正在按照國防和軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)“三步走”戰(zhàn)略構(gòu)想，加緊完成機(jī)械化和信息化建設(shè)雙重歷史任務(wù)，國防科技和武器裝備的發(fā)展模式正在由跟蹤模仿向自主創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，對3D打印技術(shù)的發(fā)展提出了迫切的需求。3D打印技術(shù)是滿足武器裝備研制對快速制造需求的有效手段。近年來，新型武器裝備的研制顯著提速，僅僅在航空領(lǐng)域就有殲-20、殲-

15、殲-

31、運(yùn)-20等多種型號軍用飛機(jī)在同步研制。復(fù)雜武器裝備研制是一個重復(fù)迭代過程，每一輪設(shè)計(jì)調(diào)整到實(shí)驗(yàn)都需要制造原型機(jī)，傳統(tǒng)制造方式需要制造模具，時間長、花費(fèi)多，常常造成新型武器裝備研制周期長、成本高。3D打印技術(shù)可直接根據(jù)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造零件，可以大大節(jié)約樣品制作時間，極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，降低研制成本。3D打印技術(shù)是滿足高性能武器裝備生產(chǎn)對復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造需求的有效手段。3D打印技術(shù)幾乎可以成型任意形狀的零件，特別適用于制造具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的零件，如制造復(fù)雜的鈦合金結(jié)構(gòu)部件，具有復(fù)雜內(nèi)部冷卻通道的航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片，內(nèi)部材料和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的坦克裝甲等關(guān)鍵武器零部件。

(四)發(fā)達(dá)國家大力發(fā)展3D打印技術(shù)，對我國3D打印技術(shù)的發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)近年來，美、英、日等發(fā)達(dá)國家高度重視3D打印技術(shù)，大力推進(jìn)3D打印技術(shù)發(fā)展，技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用不斷取得重要進(jìn)步，有進(jìn)一步拉大與我領(lǐng)先優(yōu)勢的趨勢，我國3D打印技術(shù)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。一方面，美國、英國等將3D打印技術(shù)列為國家重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)，集全國之力進(jìn)行發(fā)展，搶占發(fā)展先機(jī)。2012年，美國在重整制造業(yè)計(jì)劃中將3D打印技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的11項(xiàng)技術(shù)之一，并作為其“全美制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”首家研究中心的主要研究方向[8]。英國技術(shù)戰(zhàn)略委員會也在“未來的高附加值制造技術(shù)展望”中，將3D打印增材制造作為提升國家競爭力，應(yīng)對未來挑戰(zhàn)的22個應(yīng)優(yōu)先發(fā)展技術(shù)之一。2013年1月，英國、德國、法國、意大利的產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界和政府間組織聯(lián)合啟動投資2千萬歐元的歐洲3D打印技術(shù)研究計(jì)劃，研究利用增材制造原理快速加工無缺陷零廢料的大尺寸金屬零件的技術(shù)，這是目前歐洲在3D打印領(lǐng)域最大的研究合作機(jī)構(gòu)和計(jì)劃。2014年，日本投入3960萬美元啟動國家3D打印項(xiàng)目，開展3D打印設(shè)備和精密3D成形技術(shù)的研發(fā)。另一方面，美國等發(fā)達(dá)國家的3D打印技術(shù)研究取得重要進(jìn)展，技術(shù)成熟度及性能顯著提升。2012年，美國Sciaky公司的新型電子束3D打印技術(shù)取得重要突破，具備大型金屬部件加工能力，美國國防部和洛克希德?馬丁公司準(zhǔn)備將其用于生產(chǎn)F-35戰(zhàn)斗機(jī)的鈦、鉭、鉻鎳鐵合金等高價(jià)值材料的高品質(zhì)零部件。3D Systems公司的激光熔融技術(shù)取得重要進(jìn)展，美國空軍將在此基礎(chǔ)上開發(fā)用于打印F-35戰(zhàn)斗機(jī)和其他武器系統(tǒng)的3D打印機(jī)。美國太空制造公司的太空3D打印技術(shù)已具備應(yīng)用于太空站維修、升級和延壽，載荷升級改進(jìn)，硬件太空制造等方面的能力，2014年向國際空間站運(yùn)送了首臺3D打印機(jī)[8]。最后，歐美已形成了包含材料制備、軟件開發(fā)、裝備生產(chǎn)和應(yīng)用服務(wù)等相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈條，領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)格局基本形成。美國3D systems、Stratasys公司、德國EOS公司的營業(yè)收入遙遙領(lǐng)先，已形成了寡頭壟斷的市場競爭格局。2013年全球3D打印市場規(guī)模約40億美元，其中美國和歐洲占據(jù)了25億美元。按國家統(tǒng)計(jì)工業(yè)級3D打印機(jī)數(shù)量，美國占38%，日本占9.7%，德國占9.4%，我國僅占8.7%。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，我國傳統(tǒng)制造業(yè)優(yōu)勢將不復(fù)存在。如果我國不能抓住3D打印技術(shù)發(fā)展機(jī)會，我國的制造業(yè)將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，美國甚至稱“技術(shù)進(jìn)步將使中國的制造業(yè)像過去20年里美國制造業(yè)那樣迅速衰落”。

三、啟示建議 著眼我國國情、軍情，以及3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，為加快推進(jìn)3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，要加強(qiáng)組織管理，開展基礎(chǔ)研究和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究，加強(qiáng)3D打印材料和軟件技術(shù)研發(fā)。

(一)加強(qiáng)組織管理，為3D打印技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用創(chuàng)造政策支撐條件

3D打印技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用涉及技術(shù)廣、覆蓋領(lǐng)域?qū)?、影響范圍大、特別是對現(xiàn)代工業(yè)體系和制造領(lǐng)域影響顯著，必須堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，加強(qiáng)管理和頂層設(shè)計(jì)，為我國3D打印技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的科學(xué)有序展開奠定基礎(chǔ)。一是要從國家層面重視對3D打印技術(shù)發(fā)展的規(guī)劃設(shè)計(jì)，做到統(tǒng)一發(fā)展規(guī)劃、統(tǒng)一資源配置、統(tǒng)一技術(shù)體制、統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，確保3D打印技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的科學(xué)實(shí)施，防止規(guī)劃亂象，標(biāo)準(zhǔn)不一。二是要突出需求牽引，深入分析我國3D打印技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的目標(biāo)、方向和重點(diǎn)，堅(jiān)持把技術(shù)應(yīng)用好作為衡量技術(shù)發(fā)展的基本準(zhǔn)則，把實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的社會效益、軍事效益和經(jīng)濟(jì)效益作為核心目標(biāo)，切實(shí)提高3D打印技術(shù)水平。三是要深化系統(tǒng)管理，充分考慮3D打印技術(shù)發(fā)展政策、產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策、財(cái)稅支持政策等因素，運(yùn)用系統(tǒng)管理的理論與方法綜合全面地對3D打印技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的相關(guān)要素實(shí)施最優(yōu)化配置和前瞻規(guī)劃。

(二)開展基礎(chǔ)研究和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究，為3D打印技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐

基礎(chǔ)研究和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究是推動3D打印技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的根本保證，應(yīng)在國家和軍隊(duì)數(shù)字制造發(fā)展計(jì)劃框架下，加強(qiáng)制造原理、方法、工藝、材料、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等方面的研究創(chuàng)新，為3D打印技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用打下基礎(chǔ)。一是開展基礎(chǔ)研究，進(jìn)一步提高3D打印的成形精度與打印速度，研發(fā)出更多可供3D打印的材料，使3D打印技術(shù)能夠更好地滿足應(yīng)用需求。開展3D打印制造原理、方法、工藝、設(shè)備的基礎(chǔ)研究，加強(qiáng)粉末原材料、材料工藝、成形工藝等基礎(chǔ)技術(shù)研究，進(jìn)一步提升3D打印的精度和效率；開展各類3D打印工藝的機(jī)理分析，提供工藝優(yōu)化基礎(chǔ)，支持與3D打印配套的工藝基礎(chǔ)理論研究；開展激光器、振鏡、光路系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件的研發(fā)與制造。二是研究共性技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，推動技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范軍民一體化，加快3D打印技術(shù)在武器裝備設(shè)計(jì)、制造和維修保障中的應(yīng)用。研究3D打印的創(chuàng)新原理、方法及其相關(guān)支撐技術(shù)，包括新材料、新器件（激光器）、智能控制、設(shè)計(jì)軟件、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、新成形原理、新的設(shè)備工藝、巨型結(jié)構(gòu)3D打印、微納3D打印、太空環(huán)境制造等共性技術(shù)；為支撐3D打印共性技術(shù)快速產(chǎn)業(yè)化，研究相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，包括材料性能標(biāo)準(zhǔn)、軟件接口標(biāo)準(zhǔn)、制造質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、制造工藝規(guī)范和元器件性能標(biāo)準(zhǔn)等。

(三)加強(qiáng)3D打印材料和軟件技術(shù)研發(fā)，滿足打印需求

3D打印材料與軟件技術(shù)的研發(fā)和突破是3D打印技術(shù)推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是滿足打印的根本保證。一是加強(qiáng)材料的研制，形成完備的打印材料體系。近幾年，3D打印材料發(fā)展比較快，2013年，金屬材料打印增長了28%，2014年達(dá)到30%多，約占3D打印材料的12%，金屬材料以鈦、鋁、鋼、鎳等合金為主，鈦合金、高溫合金、不銹鋼、模具鋼、高強(qiáng)鋼、合金鋼、鋁合金等均可作為打印材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于裝備制造和修復(fù)再制造。但目前還沒有一個3D打印材料體系，現(xiàn)有材料還遠(yuǎn)不能滿足3D打印的需求。用于激光立體成形的材料主要是金屬惰性材料，下一步需要嘗試其他活潑的金屬材料打印。未來成形材料發(fā)展要實(shí)現(xiàn)主要金屬材料3D打印的工藝與技術(shù)基本成熟，并廣泛應(yīng)用于航空航天結(jié)構(gòu)件及發(fā)動機(jī)關(guān)鍵件的制造；3D打印材料要成功擴(kuò)展至陶瓷及復(fù)合材料，并著手探索智能材料與結(jié)構(gòu)、生物材料與活性器官再造等打印材料的研發(fā)。二是要推進(jìn)我國數(shù)字化、智能化水平，加強(qiáng)3D打印軟件設(shè)計(jì)技術(shù)研發(fā)。3D打印的核心就是數(shù)字化驅(qū)動，由于數(shù)字化技術(shù)近來發(fā)展很快，所以帶動了3D打印的發(fā)展。我國3D打印的數(shù)字化程度還不高，軟件基本用的是國外的。將來3D打印能否走向太空，數(shù)字化水平很關(guān)鍵，這也是技術(shù)走得更遠(yuǎn)的核心內(nèi)容。目前有必要對由3D打印引發(fā)的設(shè)計(jì)體系、設(shè)計(jì)方式和設(shè)計(jì)技術(shù)本身的發(fā)展進(jìn)行改進(jìn)，包括對軟件技術(shù)的研發(fā)。

第二篇：數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

趙 學(xué) 明

（廣東工業(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510006）

摘要：現(xiàn)在世界上很多發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強(qiáng)大，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對國計(jì)民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，世界先進(jìn)技術(shù)的興起和不斷成熟，對數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床正在不斷采用最新成果，朝著高速化、超精度化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性與環(huán)保等方向發(fā)展。

關(guān)鍵字：數(shù)控機(jī)床、技術(shù)、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢

引言

從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強(qiáng)度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌，進(jìn)入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。1 數(shù)控機(jī)床的簡單介紹

車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等都是機(jī)械加工方法，所謂機(jī)械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設(shè)備都稱為機(jī)床，數(shù)控機(jī)床就是在普通機(jī)床上發(fā)展過來的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。數(shù)控系統(tǒng)是由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)、和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成。目前世界上最大的三家廠商是：日本法拉克、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西

班牙凡高等。國內(nèi)有華中數(shù)控、航天數(shù)控等。從目前來看，我們國家機(jī)床業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)就在數(shù)控系統(tǒng)。國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛才開始，產(chǎn)業(yè)化、質(zhì)量、技術(shù)水平一般，故障率比較高，質(zhì)量精度一般。因此，高檔次的數(shù)控系統(tǒng)全都是依賴進(jìn)口，每年國家需要在此方面花費(fèi)大量的外匯。給機(jī)床裝上數(shù)控系統(tǒng)后，機(jī)床就成了數(shù)控機(jī)床。當(dāng)然，普通機(jī)床發(fā)展到數(shù)控機(jī)床不只是加裝數(shù)控系統(tǒng)這么簡單，例如：從銑床發(fā)展到加工中心，機(jī)床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數(shù)控設(shè)備，主要是指數(shù)控車床和加工中心。我國數(shù)控機(jī)床的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

近6年來我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量一直處于持續(xù)地以年均增長超過30％快速發(fā)展，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)2004年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量為51860臺，同比年增長40.8％，數(shù)控機(jī)床的消費(fèi)量約70000余臺，同比年增長約30％。數(shù)控機(jī)床需求的旺盛也促進(jìn)了2004年內(nèi)新建的三資和民營機(jī)床廠以及數(shù)控機(jī)床品種的明顯增加。但是，另一方面進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床數(shù)量也在逐年同步增加，而且進(jìn)口數(shù)控機(jī)床的消費(fèi)額的增長趨勢更快。2004年數(shù)控機(jī)床的進(jìn)口數(shù)量同比年增長30％，而進(jìn)口消費(fèi)額的增長卻達(dá)52％，從而導(dǎo)致國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)市場消費(fèi)額中的所占比例已不足30％。之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象，其主要原因在于國內(nèi)市場對技術(shù)和附加值高的高效精密數(shù)控機(jī)床和高性能大重型數(shù)控機(jī)床需求增長，要依靠進(jìn)口解決。大量的高檔數(shù)控機(jī)床的進(jìn)口，主要由于以下三個領(lǐng)域發(fā)展的需求：高新技術(shù)和國防工業(yè)領(lǐng)域；重大基礎(chǔ)裝備制造領(lǐng)域。國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域等。因此，對于高速超精密數(shù)控機(jī)床，國內(nèi)還是欠缺的，主要依賴進(jìn)口。

但是最近幾年國家也加大了對數(shù)控機(jī)床研發(fā)的大力支持?？萍疾繉閿?shù)控機(jī)床專項(xiàng)研發(fā)投入2億元，主要圍繞數(shù)控設(shè)備支撐技術(shù)和航天、交通、能源等方面需要的超大型超精密加工設(shè)備。第一個建立在企業(yè)的數(shù)控機(jī)床國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)進(jìn)入審批階段?？萍疾窟€將組織重大專項(xiàng)研究，在關(guān)鍵功能部件等配套技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)上取得核心技術(shù)。國家的政策支持，產(chǎn)業(yè)扶持，這是數(shù)控機(jī)床業(yè)的春天，將會促進(jìn)我國數(shù)控機(jī)床朝向世界頂級技術(shù)邁進(jìn)。3 數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的趨勢高速度與超精度化

速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。高速度、超精度加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(CIRP)

將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。特別是在超高速切削、超精密加工技術(shù)的實(shí)施中，對機(jī)床各坐標(biāo)軸位移速度和定位精度提出了更高的要求；另外，這兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)又是相互制約的，也就是說要求位移速度越高，定位精度就越難提高。

目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000～8000m/min以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000轉(zhuǎn)/分(有的高達(dá)10萬轉(zhuǎn)/分)以上；工作臺的移動速度(進(jìn)給速度)：在分辨率為l微米時，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率為0.1um時，在24m/min以上；自動換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到12m/min。

在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10um 提高到5um，精密級加工中心則從3～5um，提高到1～1．5um,并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(0．01um)。2 高可靠性

隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機(jī)床制造商追求的目標(biāo)。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在l6小時內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率在P(t)>99％以上，則數(shù)控機(jī)床的平均無故障運(yùn)行時間MTBF就必須大于3000小時。我們只對一臺數(shù)控機(jī)床而言，如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為l0：1(數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個數(shù)量級)。此時數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333．3小時，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的MTBF就必須大于l0萬小時。當(dāng)前國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時以上，驅(qū)動裝置達(dá)30000小時以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。多功能化

在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機(jī)床上，因此數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多能，以最大限度地提高設(shè)備利用率。另外前臺加工、后臺編輯的前后臺功能，充分提高其工作效率和機(jī)床利用率。數(shù)控機(jī)床還具有更高的通訊功能，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床除具有通信口，DNC功能外，還具有網(wǎng)絡(luò)功能。多軸化

隨著5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個開發(fā)熱點(diǎn)，由于在加工自由曲面時，5軸聯(lián)動控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單，并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在3軸聯(lián)動控制的機(jī)床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參與切削，因此，5軸聯(lián)動機(jī)床以其無可替代的性能優(yōu)勢已經(jīng)成為各大機(jī)床廠家積極開發(fā)和競爭的焦點(diǎn)。

數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化，主要指機(jī)床通過所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。數(shù)控機(jī)床一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部，這就是所謂Internet/Intranet技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造，是機(jī)械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是國際先進(jìn)機(jī)床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式。

隨著信息化技術(shù)的大量采用，越來越多的國內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。機(jī)械制造企業(yè)在普遍采用CAD/CAM的基礎(chǔ)上，越加廣泛地使用數(shù)控加工設(shè)備。數(shù)控應(yīng)用軟件日趨豐富和具有“人性化”。虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造等高端技術(shù)也越來越多地為工程技術(shù)人員所追求。通過軟件智能替代復(fù)雜的硬件，正在成為當(dāng)代機(jī)床發(fā)展的重要趨勢。在數(shù)字制造的目標(biāo)下，通過流程再造和信息化改造，ERP等一批先進(jìn)企業(yè)管理軟件已經(jīng)脫穎而出，為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益。柔性化、智能化

數(shù)控機(jī)床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨(dú)立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)；注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓、完善；CNC單機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展；數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。

智能化是21世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個大方向。智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預(yù)才能解決的問題。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機(jī)界面等；智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。世界上正在進(jìn)行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。

21世紀(jì)的金切機(jī)床必須把環(huán)保和節(jié)能放在重要位置，即要實(shí)現(xiàn)切削加工工藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因?yàn)榍邢饕杭任廴经h(huán)境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。干切削一般是在大氣氛圍中進(jìn)行，但也包括在特殊氣體氛圍中(氮?dú)庵小⒗滹L(fēng)中或采用干式靜電冷卻技術(shù))不使用切削液進(jìn)行的切削。不過，對于某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實(shí)際應(yīng)用，故又出現(xiàn)了使用極微量潤滑(MQL)的準(zhǔn)干切削。對于面向多種加工方法/工件組合的加工中心之類的機(jī)床來說，主要是采用準(zhǔn)干切削，通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣的混合物經(jīng)由機(jī)床主軸與工具內(nèi)的中空通道噴向切削區(qū)。在各類金切機(jī)床中，采用干切削最多的是滾齒機(jī)。結(jié)束語

總之，數(shù)控(NC)機(jī)床技術(shù)已成為制造技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件，促使制造業(yè)向著高效、優(yōu)質(zhì)以及人性化的方向發(fā)展。為了滿足制造技術(shù)不斷發(fā)展的需要，NC機(jī)床將朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、數(shù)字化的方向發(fā)展。今后，隨著計(jì)算技術(shù)、測試技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料和機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的研究和科技的進(jìn)步，也必將面臨著新的挑戰(zhàn)?？梢灶A(yù)見，隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用 制造業(yè)將迎來一次足以撼動傳統(tǒng)制造業(yè)模式的深刻革命。

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第三篇：超聲成像技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用

超聲成像技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用引言

超聲成像以其使用安全、成像速度快、價(jià)格便宜和使用方便等優(yōu)勢在臨床診斷中被大量使用，是臨床診斷的重要工具之一[1]。隨著超聲在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域的廣泛而深入的應(yīng)用，以及微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)和探頭技術(shù)等工程技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了超聲診斷技術(shù)不斷發(fā)展。不僅儀器的圖像質(zhì)量明顯提高，而且診斷的模式和方法也更加豐富。國內(nèi)外很多研究人員從事著超聲的研究，使超聲技術(shù)從模擬技術(shù)擴(kuò)展到數(shù)字技術(shù)，即數(shù)字聲束形成技術(shù)[2]；從低幀率成像擴(kuò)展到高幀率成像[3]；從二維成像擴(kuò)展到三維成像[4]；從線性技術(shù)擴(kuò)展到非線性技術(shù)[5]，以適應(yīng)臨床不同的需求。本文著重對多普勒血流成像、三維成像技術(shù)和諧波成像技術(shù)作一下介紹，并對各自在臨床方面的應(yīng)用進(jìn)行概括。超聲多普勒成像技術(shù)

超聲多普勒技術(shù)主要應(yīng)用于心臟和血管疾病的診斷。它是無損診斷血管疾病的一種重要手段，對超聲多普勒血流信號的分析處理可以為疾病診斷提供重要依據(jù)[6]。當(dāng)超聲源與人體內(nèi)運(yùn)動目標(biāo)之間存在相對運(yùn)動時,接收到的回波信號將產(chǎn)生多普勒頻移,由此確定其運(yùn)動速度大小、方向以及在斷層上的分布。

2.1多普勒成像技術(shù)簡介

目前應(yīng)用于臨床的有一維連續(xù)多普勒、一維脈沖多普勒、彩色多普勒、能量多普勒和多普勒組織成像[7]。下面就多普勒組織成像技術(shù)及其應(yīng)用做一個簡單的介紹。

多普勒組織成像技術(shù)[7]是將低速高振幅的心肌運(yùn)動信息進(jìn)行彩色編碼顯示心臟運(yùn)動信息的圖像診斷技術(shù)。該技術(shù)能夠直觀的觀察心動周期內(nèi)各時相的室壁運(yùn)動方向，并定量分析心臟各節(jié)段的室壁運(yùn)動速度。與傳統(tǒng)超聲目測分析室壁運(yùn)動相比，能夠更為客觀地評價(jià)心臟的運(yùn)動特點(diǎn)。但多普勒組織成像無法克服多普勒聲束與室壁運(yùn)動方向夾角所產(chǎn)生的影響[8]。

2.2 超聲多普勒成像技術(shù)應(yīng)用

關(guān)于超聲多普勒成像技術(shù)的臨床應(yīng)用的報(bào)道有很多。學(xué)者經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)二維及

彩色多普勒超聲對甲狀腺良惡性腫瘤的鑒別有一定的診斷價(jià)值[9]。李斌采用彩色多普勒超聲對子宮頸部肌瘤的聲像圖特征及其相應(yīng)的生理、病理學(xué)基礎(chǔ)作了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析，得出彩色多普勒超聲對子宮頸部肌瘤有很高的診斷價(jià)值[10]。也有人針對彩色多普勒超聲和多層螺旋CT兩種檢查方式進(jìn)行比較[11]。另外，超聲多普勒成像技術(shù)也可用于心臟圖像的動態(tài)三維圖像[12]。三維超聲成像技術(shù)

三維超聲成像的概念最初由Baun和Greewood在1961年提出[13]。他們在采集一系列平行的人體器官二維超聲截面的基礎(chǔ)上，用疊加的方式得到了器官的三維圖像。在這之后，很多人進(jìn)行了這方面的研究工作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，三維超聲成像取得了明顯的進(jìn)展，一些實(shí)用的系統(tǒng)開始進(jìn)入臨床應(yīng)用。

3.1 三維超聲成像技術(shù)原理簡介

三維超聲成像技術(shù)包括數(shù)據(jù)獲取、三維圖像重建和三維圖像的顯示[14]。三維超聲成像是在采集二維圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)行重建而成。

要獲得理想而準(zhǔn)確的三維圖像，需要清楚地了解二維圖像的位置及角度，還需盡快掃查以避免運(yùn)動偽像。常用機(jī)械驅(qū)動掃查、自由掃查、一體化容積探頭掃查等方式獲取[15]。

獲取二維圖像數(shù)據(jù)后，便可形成三維立體數(shù)據(jù)庫。當(dāng)選擇一個參考切面對三維立體數(shù)據(jù)庫進(jìn)行任意方向的切割和觀察時，即可完成對感興趣結(jié)構(gòu)的三維重建與顯示。常用的重建方法為[15]：基于特征的三維圖像重構(gòu)法、基于體素的三維圖像重構(gòu)方法。顯示方式有：斷面成像、表面成像、透明成像。

3.2 三維超聲成像的優(yōu)缺點(diǎn)

與傳統(tǒng)二維超聲成像相比，三維超聲成像具有明顯的優(yōu)勢。主要表現(xiàn)在以下幾個方面[16]：直接顯示臟器的三維解剖結(jié)構(gòu)；可對三維成像的結(jié)果進(jìn)行重新斷層分層，從而能從傳統(tǒng)成像方式無法實(shí)現(xiàn)的角度進(jìn)行觀察；可對生理參數(shù)進(jìn)行精確測量，對病變位置精確定位。

無可厚非，三維超聲成像還存在不足之處[16]。主要表現(xiàn)在三個方面：(1)成像速度慢；(2)空間分辨力低；(3)成像效果未達(dá)到臨床診斷要求。

3.3 三維成像的應(yīng)用

三維超聲在產(chǎn)科領(lǐng)域的應(yīng)用較早，技術(shù)也較成熟[14]。不僅可以對胎兒體表結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面成像，還可利用透明成像對胎兒體內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建，從而對胎兒整體形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。在心血管疾病診斷中，可用于多種心臟疾病以及血管內(nèi)疾病的檢查。隨著實(shí)時三維超聲成像的研究成功，三維超聲有望在心臟疾病檢查中發(fā)揮更大的作用。另外，三維成像對慢性膀胱炎癥、憩室、結(jié)石、凝血塊等膀胱疾病的診斷，也顯示出優(yōu)越性[14]。當(dāng)然，它的臨床應(yīng)用還有很多，如在肝臟疾病、腎臟疾病以及眼科疾病等方面的治療中也取得不錯的成效[17]，再次不一一列舉。諧波成像技術(shù)

在諧波成像應(yīng)用于臨床之前，所有超聲成像系統(tǒng)都是按照線性超聲來設(shè)計(jì)的。非線性聲學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)表明，有限振幅聲波在傳播過程中會產(chǎn)生非線性效應(yīng)，因此可以利用人體組織產(chǎn)生的高次諧波進(jìn)行成像[18]。當(dāng)前應(yīng)用較廣的有造影諧波成像，組織諧波成像等。具有諧波成像和Doppler血流成像功能成為高端超聲成像儀的主要標(biāo)志。

4.1 組織諧波成像和造影諧波成像

臨床上，由于肥胖、胃腸氣體干擾、腹壁較厚或疾病等原因，約有20%-30%此類的病人被稱為超聲顯像困難病人[18]。對于此類病人需要較低頻率的超聲檢查以增加穿透力從而得到進(jìn)一步的診斷研究，組織諧波成像便能解決此問題。

組織諧波成像是利用超聲傳播過程中由人體組織自身產(chǎn)生的高次諧波進(jìn)行成像[19]。組織諧波成像和造影諧波成像都是通過提取回波信號中的高次諧波分量進(jìn)行成像，但高次諧波產(chǎn)生的物理原理卻不相同。造影諧波成像的原理如下

[20]：超聲造影劑內(nèi)存在大量的微氣泡，若通過靜脈注射造影劑，由于造影劑中的微氣泡與周圍血液的聲阻抗差異較大，增強(qiáng)了超聲束的后向散射信號，從而提高超聲圖像的對比度，改善圖像質(zhì)量。這種利用造影劑反射回波的二次諧波成像的方式稱為造影劑諧波成像。

4.3 諧波成像應(yīng)用

目前諧波成像技術(shù)在心臟和腹部疾病超聲圖像診斷方面的應(yīng)用較為廣泛。但諧波成像發(fā)射頻率較低，接受頻率較高，使得靶區(qū)圖像分辨力降低。因此，此項(xiàng)技術(shù)尚處在初級應(yīng)用階段。國內(nèi)對組織諧波成像研究僅限于臨床應(yīng)用研究，尚缺

少對該項(xiàng)技術(shù)在理論和實(shí)驗(yàn)方面的深入研究。國外已經(jīng)開展了組織諧波成像模型的理論研究，取得了一些成果。比如Yadong Li研究了用于產(chǎn)生諧波B型超聲圖像的計(jì)算模型[21]。組織諧波成像已經(jīng)被證實(shí)具有較好的影像解析度，它比基波圖像有著更好的對比，造影劑二次諧波成像可以增強(qiáng)造影劑與周圍組織的對比度，使成像更為清晰。展望

從早期超聲診斷技術(shù)到目前的超聲多普勒成像技術(shù)、三維成像技術(shù)和諧波成像技術(shù)的發(fā)展歷程來看，超聲圖像診斷技術(shù)的發(fā)展目的是為了提高圖像質(zhì)量，準(zhǔn)確反映疾病信息。超聲成像技術(shù)在過去、現(xiàn)在和將來都是醫(yī)學(xué)影像研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。隨著技術(shù)的發(fā)展、研究的深入，相信將會有更多新發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)用于超聲成像中。

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第四篇：光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢

光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢

年級：大一

學(xué)號：***

姓名：傅天一

專業(yè)：計(jì)科

指導(dǎo)老師：

二零一四年五月

摘要：由于光纖通信具有損耗低、傳榆頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn),備受業(yè)內(nèi)人士青睞,發(fā)展非常迅速,文章概述光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并展望其發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù);趨勢;光纖到戶;全光網(wǎng)絡(luò)

一、前 言

1966年,美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)發(fā)表論文,預(yù)見了低損耗的光纖能夠用于通信,敲開了光纖通信的大門,引起了人們的重視。1970年,美國康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖,光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn),備受業(yè)內(nèi)人士青睞,發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從

1980年到2000年增加了近1萬倍,傳輸速度在過去的10年中大約提高了10倍。

二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和傳輸流量提高的需求,傳輸系統(tǒng)供應(yīng)商都在技術(shù)開發(fā)上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進(jìn)行了55x20Gbit/s傳輸?shù)难芯?實(shí)現(xiàn)了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進(jìn)行了132x20Gbit/s、120km傳輸?shù)难芯?實(shí)現(xiàn)了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實(shí)現(xiàn)了3Thit/s的傳輸。目前,以日本為代表的發(fā)達(dá)國家,在光纖傳輸方面實(shí)現(xiàn)了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對超長距離的傳輸已達(dá)到4000km無電中繼的技術(shù)水平。在光網(wǎng)絡(luò)方面,光網(wǎng)技術(shù)合作計(jì)劃(ONTC)、多波長光網(wǎng)絡(luò)(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(wǎng)(PHOTON)、泛歐光網(wǎng)絡(luò)(OPEN)、光通信網(wǎng)管理(MOON)、光城域通信網(wǎng)(MTON)、波長捷變光傳送和接入網(wǎng)(WOTAN)等一系列研究項(xiàng)目的相繼啟動、實(shí)施與完成,為下一代寬帶信息網(wǎng)絡(luò),尤其為承載未來IP業(yè)務(wù)的下一代光通信網(wǎng)絡(luò)奠定了良好的基礎(chǔ)。

(一)復(fù)用技術(shù)

光傳輸系統(tǒng)中,要提高光纖帶寬的利用率,必須依靠多信道系統(tǒng)。常用的復(fù)用方式有:時分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)、頻分復(fù)用(FDM)、空分復(fù)用(SDM)和碼分復(fù)用(CDM)。目前的光通信領(lǐng)域中,WDM技術(shù)比較成熟,它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。

(二)寬帶放大器技術(shù)

摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵,它具有對偏振不敏感、無串?dāng)_、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點(diǎn)。但是普通的EDFA放大帶寬較窄,約有35nm(1530~1565nm),這就限制了能容納的波長信道數(shù)。進(jìn)一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有:(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA),它可實(shí)現(xiàn)75nm的放大帶寬;(2)碲化物光纖放大器,它可實(shí)現(xiàn)76nm的放大帶寬;(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來,可放大帶寬約80nm;(4)拉曼光纖放大器(RFA),它可在任何波長處提供增益,將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來,可放大帶寬大于100nm。

(三)色散補(bǔ)償技術(shù)

對高速信道來說,在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導(dǎo)致脈沖展寬而引起誤碼,限制高速信號長距離傳輸。對采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來說,色散限制僅僅為50km。因此,長距離傳輸中必須采用色散補(bǔ)償技術(shù)。

(四)孤子WDM傳輸技術(shù)

超大容量傳輸系統(tǒng)中,色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統(tǒng)中,使用孤子傳輸技術(shù)的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散,因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強(qiáng)、能抑制極化模色散等優(yōu)點(diǎn)。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合,凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優(yōu)勢,繼而向高速、寬帶、長距離方向發(fā)展。

(五)光纖接入技術(shù)

隨著通信業(yè)務(wù)量的增加,業(yè)務(wù)種類更加豐富。人們不僅需要語音業(yè)務(wù),而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂、互動視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已得到用戶青睞。這些業(yè)務(wù)不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò),用戶接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求,只有帶寬能力強(qiáng)的光纖接人才能將瓶頸打開,核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來。光纖接入中極有優(yōu)勢的PON技術(shù)早就出現(xiàn)了,它可與多種技術(shù)相結(jié)合,例如ATM、SDH、以太網(wǎng)等,分別產(chǎn)生APON、GPON和EPON。由于ATM技術(shù)受到IP技術(shù)的挑戰(zhàn)等問題,APON發(fā)展基本上停滯不前,甚至走下坡路。但有報(bào)道指出由于ATM交換在美國廣泛應(yīng)用,APON將用于實(shí)現(xiàn)FITH方案。GPON對

電路交換性的業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢,又可充分利用現(xiàn)有的SDH,但是技術(shù)比較復(fù)雜,成本偏高。EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢,成本相對較低,但對TDM類業(yè)務(wù)的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?，F(xiàn)今95%的局域網(wǎng)都使用以太網(wǎng),所以選擇以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于對IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是很合乎邏輯的,并且原有的以太網(wǎng)只限于局域網(wǎng),而且MAC技術(shù)是點(diǎn)對點(diǎn)的連接,在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng),還可擴(kuò)展到城域網(wǎng),甚至廣域網(wǎng),EPON眾多的MAC技術(shù)是點(diǎn)對多點(diǎn)的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術(shù)。

三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

對光纖通信而言,超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標(biāo),光纖到戶和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢想。

(一)光纖到戶

現(xiàn)在移動通信發(fā)展速度驚人,因其帶寬有限,終端體積不可能太大,顯示屏幕受限等因素,人們依然追求陸能相對占優(yōu)的固定終端,希望實(shí)現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬,它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代,光纖到戶的成本大大降低,不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當(dāng),這使FITH的實(shí)用化成為可能。據(jù)報(bào)道,1997年日本NTT公司就開始發(fā)展FTTH,2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增。美國在2002年前后的12個月中,FTTH的安裝數(shù)量增加了200%以上。在我國,光纖到戶也是勢在必行,光纖到戶的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)已在武漢、成都等市開展,預(yù)計(jì)2012年前后,我國從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶建設(shè)高潮?？梢哉f光纖到戶是光纖通信的一個亮點(diǎn),伴隨著相應(yīng)技術(shù)的成熟與實(shí)用化,成本降低到能承受的水平時,FTTH的大趨勢是不可阻擋的。

(二)全光網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化,但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍用電器件,限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣?因此真正的全光網(wǎng)絡(luò)成為非常重要的課題。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)之間也是全光化,信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換,交換機(jī)對用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行,而是根據(jù)其波長來決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴(kuò)展性,并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單,組網(wǎng)非常靈活,可以隨時增加新節(jié)點(diǎn)而不必安裝信號的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨(dú)立于眾多通信技術(shù),它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等相融合。目前全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段,但已顯示出良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看,形成一個真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層,建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò),消除電光瓶頸已成未來光通信發(fā)展的必然趨勢,更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心,也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級別,更是理想級別。

四、結(jié) 語

光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺,在未來信息社會中將起到重要作用。在國內(nèi)各研發(fā)機(jī)構(gòu)、科研院所、大學(xué)的科研人員的共同努力下,我國已研制開發(fā)了一些具有自主知識產(chǎn)權(quán)的光通信高技術(shù)產(chǎn)品,取得了一批重要的研究與應(yīng)用成果。這些研究工作和突出成果為O-TIME(光時代)計(jì)劃的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),有望在“十一五”期間取得更多的成果,為我國的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

第五篇：我國出版社外部環(huán)境分析

我國出版社外部環(huán)境分析

信管-1 090300235 伍恒

摘要:戰(zhàn)略分析是出版社制定發(fā)展戰(zhàn)略的基礎(chǔ)工作，它包括外部環(huán)境分析和內(nèi)部條件分析兩大內(nèi)容，其中外部環(huán)境分析是首先要進(jìn)行的工作，它可以成為內(nèi)部條件分析的某些標(biāo)準(zhǔn)。這就如同下棋，先要了解棋盤、棋子、規(guī)則和對手情況，然后才能估量出自己的地位、狀況，定下戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)投入角逐。

關(guān)鍵詞:環(huán)境分析

出版社

行業(yè)分析

一般環(huán)境分析

政治環(huán)境 國家政權(quán)的性質(zhì)關(guān)系到政府對出版行業(yè)干預(yù)的范圍、原則。它通過我國憲法、刑法、民法有關(guān)出版的條款和《出版管理?xiàng)l例》等法律規(guī)定明確地體現(xiàn)出來。我國政權(quán)性質(zhì)的穩(wěn)定性決定了這些因素是長期、穩(wěn)定、明確的，是出版社外部環(huán)境中最為硬性的因素，也就是“出版紀(jì)律”，忽視這一點(diǎn)，出版戰(zhàn)略就脫離了最重要的現(xiàn)實(shí)。從政治環(huán)境來看，國家政權(quán)的性質(zhì)關(guān)系到政府對出版行業(yè)干預(yù)的范圍、原則，我國政權(quán)性質(zhì)的穩(wěn)定性決定了這些因素是長期、穩(wěn)定、明確的。出版產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建和發(fā)展離不開政府的推動作用。我國黨和政府歷來非常重視出版業(yè)的發(fā)展。為了發(fā)展社會主義出版事業(yè),黨和政府制定了大量的優(yōu)惠政策，為我國出版產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)提供了良好的外部環(huán)境機(jī)遇。

同時，國家在宏觀發(fā)展的總體思考下制定一定的文化產(chǎn)業(yè)政策。這是出版社最重視的外部環(huán)境條件。國家的文化產(chǎn)業(yè)政策決定了對出版產(chǎn)業(yè)鼓勵或約束的力度，決定了對出版產(chǎn)業(yè)的布局安排和相應(yīng)的財(cái)政稅收等經(jīng)濟(jì)政策。如當(dāng)前出臺的出版企業(yè)集團(tuán)化、分銷渠道向國際資本開放、文化體制的改革等重大產(chǎn)業(yè)政策，必然深深影響出版社的發(fā)展前景。適應(yīng)產(chǎn)業(yè)政策、根據(jù)產(chǎn)業(yè)政策變化而變化，是出版社戰(zhàn)略制定或戰(zhàn)略調(diào)整的重要出發(fā)點(diǎn)和時機(jī)。

經(jīng)濟(jì)環(huán)境 國家整體經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展對出版業(yè)的影響體現(xiàn)在幾個方面：一是對出版社發(fā)展速度和空間的影響；二是對出版社經(jīng)營成本和盈利水平的影響。我國ＧＤＰ數(shù)值在近年快速增長，第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度又超過了各產(chǎn)業(yè)的平均值。但根據(jù)有關(guān)測算，當(dāng)前我國文化產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實(shí)購買量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于潛在的購買能力，出版業(yè)增長速度低于ＧＤＰ近年的平均增長速度。如何扭轉(zhuǎn)并利用這一狀況，是影響行業(yè)發(fā)展速度的重要課題。

從經(jīng)濟(jì)環(huán)境來看，我國目前正處于經(jīng)濟(jì)起飛階段，這一階段是羅斯特強(qiáng)調(diào)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中“最為重要的階段”，這對我國出版產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展無疑是一個難得的機(jī)遇，為我國出版產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)提供了一個極為有利的經(jīng)濟(jì)環(huán)境。改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展為出版產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的驅(qū)動力，一方面，居民的消費(fèi)水平顯著提高、消費(fèi)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，為出版市場的擴(kuò)大提供了可能；另一方面，市場經(jīng)濟(jì)體制的完善促進(jìn)了現(xiàn)代企業(yè)制度的建立，推動了出版業(yè)的變革。近年來，我國出版業(yè)諸多改革及發(fā)展戰(zhàn)略措施的出臺，如“發(fā)行代理制”“連鎖經(jīng)營”“ 出版集團(tuán)”等，無不是在宏觀經(jīng)濟(jì)形勢的總體要求下提出的，有的甚至是在其他經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域已經(jīng)取得初步成效的基礎(chǔ)上再引進(jìn)到出版產(chǎn)業(yè)中來的。

經(jīng)濟(jì)生活中可支配收入決定社會、個人圖書購買力，它決定圖書市場的潛在容量，影響著出版社的發(fā)展空間。國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度和財(cái)政政策又影響社會總購買力，并通過它影響著出版社的經(jīng)營成本，進(jìn)而影響出版社潛在的獲利能力。如何適應(yīng)市場，降低成本，必須考慮這一背景。

技術(shù)環(huán)境 一般情況下，技術(shù)環(huán)境對經(jīng)濟(jì)及企業(yè)的影響是累積漸進(jìn)的。但一旦出現(xiàn)重大的技術(shù)突破，就會產(chǎn)生全面的、革命性的影響，根本改變企業(yè)的活動方式。由于傳統(tǒng)的紙介圖書給讀者帶來的特定需要的滿足，在世界范圍，就圖書出版業(yè)整體看，技術(shù)環(huán)境還沒有造成圖書出版的衰退，但信息傳播技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了消費(fèi)觀念和消費(fèi)習(xí)慣的改變，占有了大量原來屬于圖書的潛在購買力，使出版社從行業(yè)內(nèi)競爭擴(kuò)展到行業(yè)外競爭。在出版行業(yè)內(nèi)，數(shù)字化出版、網(wǎng)絡(luò)發(fā)行技術(shù)，使出版生產(chǎn)經(jīng)營方式也在出現(xiàn)革命性的變化。因此，出版發(fā)展戰(zhàn)略必須考慮相關(guān)行業(yè)和本行業(yè)新技術(shù)的挑戰(zhàn)。

從技術(shù)環(huán)境來看，在科技進(jìn)步推動出版產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)現(xiàn)代化進(jìn)程的同時，信息傳播技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了讀者消費(fèi)觀念和消費(fèi)習(xí)慣的改變，占有大量原來屬于出版產(chǎn)品的潛在購買力，使出版產(chǎn)業(yè)從行業(yè)內(nèi)競爭擴(kuò)展到行業(yè)外競爭，而出版產(chǎn)業(yè)鏈對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電子信息產(chǎn)品、影視產(chǎn)品、期刊等廣義產(chǎn)業(yè)鏈的橫向整合還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有跟上。國外按需出版等先進(jìn)出版方式的逐步普及，也對我國出版產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)提出了更高的技術(shù)要求，形成潛在的威脅。

社會文化環(huán)境 就其對出版行業(yè)的影響而言主要集中在兩個方面。一是人口數(shù)量、分布、素質(zhì)的影響。人口數(shù)量影響圖書市場容量和勞動力成本；人口分布影響出版產(chǎn)業(yè)布局和需求集中地區(qū)的市場特點(diǎn)；人口素質(zhì)和教育水平結(jié)構(gòu)影響圖書產(chǎn)品層次和結(jié)構(gòu)。二是道德價(jià)值觀的影響。它涉及到外部環(huán)境的各個方面，是許多環(huán)境因素存在和變化的基礎(chǔ)。對出版社而言，涉及到如何處理社會效益與經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系，如何處理整體利益和局部利益的關(guān)系，如何處理與相關(guān)企業(yè)的關(guān)系，也影響到如何調(diào)動員工的工作積極性，等等。

從社會環(huán)境來看，我國作為一個正在向現(xiàn)代化邁進(jìn)的發(fā)展中國家，當(dāng)前正處于社會轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，人們對各種文化產(chǎn)品空前渴求，為出版產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)提供了良好的發(fā)展契機(jī)。在日趨激烈的市場競爭中，出版產(chǎn)業(yè)鏈必將融入社會發(fā)展進(jìn)程，推動社會進(jìn)步，成為建設(shè)和諧社會的有機(jī)組成部分。然而，盜版猖獗、地方保護(hù)，以及加入WTO后外資進(jìn)入伴隨機(jī)遇而來的挑戰(zhàn)讓我們不容樂觀。

自然環(huán)境 與出版社緊密相關(guān)的主要是所處地理位置及其對出版資源狀況的影響。偏遠(yuǎn)地區(qū)、社會經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)的出版社和中心地區(qū)、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的出版社，實(shí)現(xiàn)發(fā)展戰(zhàn)略需投入的要素種類、質(zhì)量、成本是不同的，如果投入相同，其收獲是不同的。出版資源豐富的地區(qū)占有較多的比較優(yōu)勢，出版資源不豐富的地區(qū)在有些出版資源上具備特定的區(qū)位優(yōu)勢。如何揚(yáng)長避短、變短為長是發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。

總體來看，從外部環(huán)境的機(jī)遇和威脅進(jìn)行分析，雖然威脅始終存在，但無論從政治、經(jīng)濟(jì)環(huán)境，還是社會、技術(shù)環(huán)境來看，我國出版產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)面對的都是更為難得的發(fā)展機(jī)遇。相對于外部環(huán)境具有的優(yōu)勢，我國出版產(chǎn)業(yè)內(nèi)部實(shí)力偏弱，現(xiàn)狀不容我們樂觀。在產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)上需要充分利用環(huán)境優(yōu)勢，大力推動整個出版產(chǎn)業(yè)鏈條的縱向和橫向整合，培養(yǎng)數(shù)字化人才、管理人才，促進(jìn)整個產(chǎn)業(yè)鏈的升級，以滿足社會進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

出版行業(yè)環(huán)境分析

出版企業(yè)間的競爭 出版社之間的競爭是出版行業(yè)內(nèi)最重要的競爭。我國出版社在數(shù)量上增加的速度并不快，但并沒有緩和競爭，反而它的激烈程度在日益加劇。這是因?yàn)?，出版單位?nèi)的出版規(guī)模在迅速擴(kuò)大；圖書品種的增加超過了社會的實(shí)際需要，讀者有了越來越大的挑選余地，導(dǎo)致單品種需求的下降；部分圖書生命周期的縮短和固定成本的提高導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高；出版企業(yè)競爭意識普遍加強(qiáng)，導(dǎo)致采取一些方法擠壓對手，等等。出版企業(yè)之間的競爭到了一定程度，圖書生產(chǎn)的利潤率將會下降，甚至?xí)菇^對利潤也下降，將威脅到優(yōu)勢出版社的發(fā)展和弱勢出版社的生存。這時，如何避免惡性競爭、優(yōu)勢互補(bǔ)、企業(yè)競合就顯得十分重要。

新競爭者的進(jìn)入 我國現(xiàn)行出版管理體制對新出版企業(yè)進(jìn)入出版行業(yè)設(shè)立了較高的行政門檻，但隨著ＷＴＯ協(xié)議的落實(shí)和社會資本追求利潤及其它利益的驅(qū)動，外國資本、行業(yè)外資本，體制外資本不斷涌入出版行業(yè)，它們對行業(yè)競爭的推動力量在某些方面甚至超過了正式注冊的出版社。這就出現(xiàn)了正確引導(dǎo)、有序管理、公平競爭的問題。

替代產(chǎn)品的開發(fā) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電子信息產(chǎn)品、影視產(chǎn)品、期刊雜志等在提供信息方面對傳統(tǒng)圖書都有一定的替代作用，它們限制了圖書的生產(chǎn)數(shù)量和價(jià)格。而且它們的快速發(fā)展的數(shù)量和快速下降的價(jià)格，會逐漸增加傳統(tǒng)圖書的競爭壓力。出版社需要研究如何吸收它們的優(yōu)點(diǎn)，突出自己的特點(diǎn)。

出版社的議價(jià)力量 它是指出版社通過擁有的出版資源或圖書產(chǎn)品的所有權(quán)，對圖書銷售企業(yè)、讀者要求自己權(quán)益的能力。我國一些出版社因擁有不可替代或很難替代的優(yōu)良出版資源，擁有較高的圖書生產(chǎn)水平，使自己的議價(jià)力量得到提高；也有許多出版社由于可替代產(chǎn)品的增多，議價(jià)力量在逐步削弱。值得注意的動態(tài)是，一些圖書銷售商為了控制圖書所有權(quán)，采用后一體化戰(zhàn)略——參與出版，使他們對出版社處于更有利的地位。

圖書銷售企業(yè)和讀者的議價(jià)力量 當(dāng)前，圖書銷售企業(yè)的集團(tuán)化，大型圖書集市的建立，超大型圖書賣場的建立，使行業(yè)內(nèi)更多地出現(xiàn)了用戶規(guī)模大、用戶集中、大批量購書等現(xiàn)象，這加強(qiáng)了圖書銷售企業(yè)的議價(jià)力量。圖書銷售企業(yè)正在利用這種優(yōu)勢在圖書質(zhì)量、折扣、賬期、退貨、售后服務(wù)等方面要求更為優(yōu)惠的條件。他們選擇供貨對象也更為挑剔。這對圖書質(zhì)量不高、沒有特點(diǎn)的出版社是一種很大的壓力。

參考文獻(xiàn): 《外部環(huán)境分析和出版社的發(fā)展戰(zhàn)略》---徐建軍 《成功出版社的六大基本要素》---朱勝龍