先进制造技术及发展模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇先进制造技术及发展，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

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随着计算机技术、自动化控制技术和现代科学技术的高速发展及交叉融合，产生了要求高精度、高速度、多功能、复合型、安全环保、智能化的先进制造技术理念，与传统的机械制造技术相比，先进制造技术是综合了机械制造技术、计算机技术、电子技术、智能技术、网络技术等先进技术的总称。

一、先进制造技术的特点

1.先进制造技术涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，它的目的是提高制造业的综合经济效益和社会效益，是面向工业应用的技术。

2.先进制造技术强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流，是生产过程的系统工程。

3.80年代以来，随着全球市场竞争越来越激烈，先进制造技术要求具有世界先进水平，它的竞争已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的竞争，因此它是面向全球竞争的技术。

4.先进制造技术的最新发展阶段保持了过去制造技术的有效要素，同时吸收各种高新技术成果，渗透到产品生产的所有领域及其全部过程，从而形成了一个完整的技术群，具有面向21世纪新的技术领域。

二、先进制造技术发展方向

近年来，计算机技术、自动控制理论、数控技术、机器人、CAD/CAM技术、CIM技术以及网络通信技术等在内的信息自动化技术的迅猛发展，为先进制造技术的发展和应用提供了日益增多的高效能手段。

（一）工业应用的技术，机械、电子、信息、材料及能源技术成果，综合应用于制造过程。

1.数控技术（Numerical Control），简称数控（NC），是用数字量及字符作为加工的指令，实现自动控制的技术。目前数控一般采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此也称为计算机数控技术（Computer Numerical Control），简称CNC，数控技术在国外一般都称为CNC。数控技术的核心是数字控制技术，用计算机来对输入的指令进行存储、译码、计算、逻辑运算，并将处理的信息转换为相应的控制信号，控制运动精度较高的驱动元件，使之按编程人员设定的运动轨迹来高效加工，从而彻底克服了传统机械加工的缺点。

2.计算机辅助设计与制造（CAD/CAM），是计算机辅助设计（Computer Aided Design）简称CAD，与计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing）简称CAM相结合而组成的系统，依托强大软件来完成产品设计中的建模、解算、分析、虚拟模拟、加工模拟、制图、数控编程、编制工艺文件等工作。

3.特种加工技术，传统机械切削加工的本质为：刀具材料比工件更硬，用机械能把工件上多余的材料切除，零件的形状由机床的成型运动产生。但是，随着生产发展和科学实验的需要，很多工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、耐高温、小型化和结构复杂化等方向发展。尺寸精度、表面粗糙度和某些特殊要求越来越高，工件材料越来越硬，加工表面越来越复杂，传统的加工方法已不能满足生产的需要，人们探索利用电、磁、声、光、化学等能量或将多种能量组合施加在工件的被加工部位，实现材料去除、变形、改变性能或被镀覆等非传统加工方法，这些方法统称为特种加工。

（二）制造业综合自动化，信息技术、自动化技术、现代企业管理技术的有机结合。

1.机器人技术，计算机控制的可再编程的多功能操作器，又称工业机器人。它能在三维空间内完成多种操作。机器人技术综合了计算机、控制论、机构学、信息、传感技术、人工智能和仿生学等多学科而形成的高新技术。

目前机器人大致分为两大种，工业机器人（或称机械手）是机器人的一种，它是由关节元件、末端执行器、机身和控制装置所组成，具有类似人的动作的功能；另一种由于安装有感觉元件和遥感元件，分析计算机及行走装置，具有感觉、触觉、分析、判断、决策和行走的功能而称为智能机器人。

2.成组技术，人们用大批量生产的组织形式以高效的生产设备、高效的工艺技术去制造单件小批的零件，降低生产成本，成组技术（Group Technology简称GT）就应运而生。成组技术就是应用相似性原理，在多品种产品的生产中将相似零件组织在一起进行生产，使组内零件近似为原来的单一品种的大批量，或者变单件、小批生产为批量生产，按照批量生产的生产组织、管理技术来进行生产。

3.柔性制造系统（FMS-Flexible Manufacturing System），是以计算机为控制中心实现自动完成工件的加工、装卸、运输、管理的系统。它具有在线编程、在线监测、修复、自动转换加工产品品种的功能。一个柔性制造系统概括为以下三部分组成，即：加工系统、物料储运系统和计算机控制的信息流系统。

柔性制造系统具有：高柔性，在线编程使计算机响应进行控制高自动化设备工作；高效率，合理控制设备的切削用量实现高效加工，减小辅助时间和准备、终结时间；高度自动化，工件的加工、装配、检验、搬运、仓库存取完全由自动化程度高的设备来完成；柔性化生产大大减少操作人员、机床数目，提高机床利用率，缩短生产周期、降低产品成本、降低库存、减少流动资金、缩短资金流动周期，因此可取得较高的综合经济效益。

三、系统管理技术，制造业综合自动化、过程工业综合自动化、系统技术等综合应用于制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，获得理想技术经济效果

1.并行工程（Concurrent Engineering），简称（CE）是对产品及其设计过程和制造过程进行并行、集成设计的一种系统化工作模式，这种模式使产品开发人员从一开始就考虑到从概念形成到产品报废的全生产周期中的所有因素，包括加工的质量、成本、进度和产品的技术性能及使用性能需求等，减少加工制造中可能出现的问题，加速产品开发过程，缩短开发周期。并行工程的最大特点是利用计算机的仿真技术，用上、下游共同决策方式，在计算机上进行产品整个生命周期各个阶段的设计。

2.虚拟制造（Virtual Manufacturing），简称（VM）利用计算机技术、建模技术、信息处理技术、仿真技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真模拟，以发现设计或制造中出现的问题，在产品实际生产前就改进完成，省略了产品的开发研制阶段，达到降低设计和生产成本，缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。

3.计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing Systen），简称（CIMS）是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础之上，通过计算机网络及数据库，将分散的自动化系统有机的集成起来，完成从原材料采购到产品销售的一系列生产过程的高效益、高柔性的先进制造系统。系统包含技术应用系统：工程设计与制造系统、管理信息系统、制造自动化系统、质量保证系统和支撑系统：数据库系统、通讯网络保障系统。

现阶段我国先进制造技术与先进国家相比还有一定的差距，但随着国家对先进制造技术加大扶持力度，我国制造技术会更加进步。

参考文献

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绿色制造是指运用再制造技术、环保型制造技术和节省资源型制造技术，生产出来的即环保节能，又节省资源以及易于回收利用的绿色产品。绿色制造即体现了循环经济和可持续发展的战略思想，也是关键、重大工程项目的技术支撑和产业的发展方向。

绿色制造涵盖了绿色产品设计（产品全寿命周期设计）和绿色制造系统的内容，解决了废弃产品处理的环境污染和资源浪费问题，推动了再制造产业的形成和报废产品回收处理的问题。它包括了干式切削加工技术、净成形制造技术、快速成型加工技术、虚拟制造技术和再制造工程技术等绿色制造的关键技术。

同时，运用再制造技术生产出的再制造产品的性能要求不低于新产品，因此采用的再制造技术既要适用，又要有很高的先进性，以保证再制造产品的应用性能。再制造技术随着绿色制造技术的发展，不断地弃旧纳新或梯次更新，呈现出动态性的特征。这些变化需要再制造技术善于创新，不断采用新方法、新工艺、新设备，以解决产品因性能落后而被淘汰的问题。

2 绿色再制造是再制造发展的必然

产品的再制造性是衡量产品再制造能力的基本指标。是否为绿色再制造，产品再制造性设计是实现基于再制造的产品多寿命周期的前提条件。面向多寿命周期的产品设计及评价技术重点发展方向为再制造性设计建模技术、再制造性指标设计技术和再制造性设计评价技术等。

作为多寿命周期工程中的关键技术，绿色、先进再制造工程技术重点发展方向是快速再制造成形技术、高效自动化拆装技术和绿色清洗技术等。

表面工程技术是是再制造的重要技术支撑，其重点发展方向为纳米表面工程技术、自动化表面技术和绿色表面技术等。

产品的再制造质量控制技术是实现再制造产品性能优于或等同于新产品的重要保证，也是产品多寿命周期的关键技术。其重点发展方向为再制造毛坯剩余寿命评估技术、再制造过程在线质量监控技术和再制造产品的质量检测与评价技术等。

再制造过程中不断地应用信息技术来进行管理，提升再制造的效益和再制造产品的质量。信息化再制造技术的重点发展方向为信息化再制造提升技术、信息化再制造管理技术与方法和虚拟与柔性再制造技术等。

正确评价并应用多寿命周期产品环境技术，来促进产品多寿命周期中的环境效益。多寿命周期产品环境技术重点发展方向为环境影响评价技术、环境影响分析技术和再制造清洗技术等。

3 再制造与先进制造的内在联系

运用传统的产品全寿命周期设计思想，其物流模式是“研制――使用――报废”的开环系统；而运用再制造产品的全寿命周期设计思想，其物流模式是“研制――使用――再生”的闭环系统。站在全寿命生产周期的角度考虑制造是处于上游，而再制造处于下游。再制造与产品全生命生产周期的关系如图1所示。

用于再制造生产的多生命生产周期设备的平均使用成本大为降低，并且随着生命周期循环次数的增多而下明显降低。用于再制造生产设备的成本平均只占制造生产设备的50％左右，并且再制造生产设备质量不低于原始制造设备(包括使用寿命)，因此其单位时间的使用成本大约也降低到相应数值。如果再考虑环境治理等而减少的社会成本，其综合社会经济效益应更为显著。

4 再制造与先进制造的区别

两者除了理论基础、研究对象和研究内容等方面的区别以外，既有共性技术、兼容性技术和互补技术，还存在以下几点不同。1）后者的关键技术包括：先进管理技术、先进工艺技术和先进信息化与自动化技术等；2）前者的关键技术包括：以微纳米为代表的表面工程技术（包括如纳米颗粒复合电刷镀技术、纳米固体干膜技术、纳米热喷涂技术、纳米减摩自修复添加剂技术、纳米涂装技术、纳米粘涂技术、纳米薄膜制备技术、金属表面纳米化等）；高速喷涂技术、热处理修复技术、自修复技术等；3）原料供应的区别：先进制造新产品以新开采的原始资源为主，再制造以废旧的可再循环利用的零部件为主；4）生产及物流方式的区别：新产品生产周期较长，属于正向物流；再制造产品生产周期较短，属于逆向物流。

5 再制造与先进制造的发展方向

再制造与制造受两个市场相互关联的制约，两者要进行决策的协调机制：1）生产资源的决策协调、资源分配与生产调度的协调等；2）引导和协调消费者的购买观念：扩大再制造产品与新产品有利的差异性，应该扩大宣传再制造对于环境污染更少、制造成本更低、节约原材料、降低资源和能量消耗，投入产出比高的积极作用；3）缩小再制造产品与新产品不利的差异性：用户可能认为再制造产品的寿命不如新产品的寿命长，质量也不及新产品的可靠。消费观念上的差异性对再制造产品不利，如何缩小这些差异性，让消费者喜欢购买再制造产品，使之成为信得过的再制造产品是一个新的课题；4）选择成熟品牌进行再制造，做好售后服务工作。如何提高再制造产品的技术标准公信力，制定包括各种产品的报废标准、废旧物资回收再制造的通用技术和关键技术标准完善再制造产品的技术标准，并将已认定的技术标准向社会公示，从而提高再制造产品的技术标准公信力；5）加强政府对再制造产品的监管力度。严把再制造产品质量关，引导用户形成购买再制造产品的习惯。按照产品质量法，使再制造产品在质量、性能、耐用性等方面达到甚至超过新产品的水平。

再制造技术和先进制造技术之间的关系越来越密切，两者之间存在许多互补性、共性和兼容性技术，运用产品全寿命周期理念，以面向制造的设计转为面向再制造的设计。从产品生产源头考虑末端产品的再制造，使政府和制造商制订提高环境和资源的措施和要求。随着再制造生产者获得巨大的经济利益和环境效益，使得越来越多的制造商投入到自己生产产品的再制造中，而且因其具有诸多优势（技术设备、专利等方面），使得原设备制造商开展再制造生产经营活动将成为新的生产、发展趋势。

6结论

进入21世纪后，节约资源能源和节能减排已成为世界各国关心的重要话题，再制造作为废旧产品资源化的最佳形式和节能减排的重要途径而得到广泛关注。在科学发展观指导下，人们对再制造工程的认识不断深化，再制造工程的内涵也在不断地拓展，目前再制造工程已成为发展循环经济、构建资源节约型和环境友好型社会的重要组成部分。

先进制造与再制造虽然研究内容不同，但存在着紧密的本质的联系，它们之间的关系是辩证的而且内涵深刻。再制造是先进制造中重要的组成部分，先进制造的发展带动了再制造的发展；同时再制造本身又具有相对的独立性，与维修工程、表面工程等相关学科密不可分，由于它的产业化和高科技的自然属性，有统领和带动这些学科共同发展的积极作用。再制造学科的发展无疑对于先进制造起到了支撑作用，有力地促进了先进制造技术的发展。

再制造工程作为一门新兴学科，其学科体系内涵和相关基础理论及应用实践问题值得深入研究。反映了大量国内外学者在先进制造、再制造及其关系的前沿的资料和成果。

参考文献

[1]徐滨士，等.再制造与循环经济[M].北京：国防工业出版社，2006．

[2]徐滨士，刘世参，史佩京.再制造工程和表面工程对循环经济贡献分析[J].中国表面工程，2009，19(1)．

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机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。

1 先进制造技术的特点

1.1 是面向21世纪的技术

先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了过去制造技术中的有效要素，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群，它是具有明确范畴的新的技术领域，是面向21世纪的技术。

1.2 是面向工业应用的技术

先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果，其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。

1.3 是驾驭生产过程的系统工程

先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。

1.4 是面向全球竞争的技术

20世纪80年代以来，市场的全球化有了进一步的发展，发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场，倾销产品，输出资本。随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越激烈，先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此，一个国家的先进制造技术，它的主体应该具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。

1.5 是市场竞争三要素的统一

在20世纪70年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此，市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后，制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来，使三者达到了统一。

2 先进机械制造技术的发展现状

近年来，我国的制造业不断采用先进制造技术，但与工业发达国家相比，仍然存在一个阶段性的整体上的差距。

（1）管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推出了准时生产（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生产（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数小型企业仍处于经验管理阶段。

（2）设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则，采用新的设计方法，广泛采用计算机辅助设计技术（CAD/CAM），大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。

（3）制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高，尚在开发、掌握之中。

（4）自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS），实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。

3 我国先进机械制造技术的发展趋势

（1）全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈，例如在机械制造业中，国内外已有不少企业，甚至是知名度很高的企业，在这种无情的竞争中纷纷落败，有的倒闭，有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业，不得不扩展新的市场；另一方面，网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展，这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用，已成为全球化制造业发展的动力，全球化制造的第一个技术基础是网络化，网络通讯技术使制造的全球化得以实现。

（2）网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及，给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外，网络通讯技术的快速发展，加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习，推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。

（3）虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真，通过仿真软件来模拟真实系统，以保证产品设计和产品工艺的合理性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。

（4）自动化。自动化是一个动态概念，目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。

（5）绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响，同时使原材料和能源的利用效率达到最高。

4 结语

制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之,在我国研究和发展先进制造技术势在必行。

参考文献

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1.引言

制造技术是使原材料成为产品的一系列技术的总称。自人类社会进入工业社会以来，制造业一直是国民经济的支柱产业，制造技术水平的高低已成为衡量一个国家经济实力和科技发展水平的重要标志之一。进入20世纪80年代以来，随着计算机、信息技术的迅速发展，产品更新速度明显加快，世界范围的竞争日趋白热化，传统制造技术越来越不适应经济的发展。工业发达国家普遍认为：在未来的竞争中，谁掌握了先进制造技术谁就掌握了市场。在一定程度上讲，先进制造技术已成为一个国家命运的主宰。

2.先进制造技术的产生

先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology，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。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。

1993年，美国政府批准了由联邦科学、工程与技术协调委员会（FCCSET）主持实施的先进制造技术计划（Advanced Manufacturing Technology-AMT）计划。先进制造技术计划（Advanced Manufacturing Technology-AMT）是美国根据本国制造业面临的挑战和机遇，为增强制造业的竞争力和促进国家经济增长，首先提出了先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology）的概念。此后，欧洲各国、日本以及亚洲新兴工业化国家如韩国等也相继作出响应。

3.先进制造技术的特点

先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于，传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺，先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，因而可以将其综合应用于制造的全过程。并且传统制造技术的学科、专业单一独立，相互间的界限分明。先进制造技术由于专业和学科间的不断渗透、交又、融合，界线逐渐淡化甚至消失，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。

先进制造技术是面向全球的。随着世界自由贸易体制的进一步完善，以及全球交通运输体系和通信网络的建立，制造业将形成全球化与一体化的格局，新的先进制造技术也必将是全球化的模式。目前每一国家都处于全球化市场中。一个国家的先进制造技术是支持该国制造业在全球范围市场的竞争力。因此，先进制造技术的主体应具有世界水平。但是，每个国家的国情也将影响到从现有的制造技术水平向先进制造技术的过渡战略和措施。中国正在以前所未有的速度进入全球化的国际市场，开发和应用适合国情的先进制造技术势在必行。

4.先进制造技术的主体技术群和支撑技术群

先进制造技术的主体技术群主要包括有关产品设计技术和工艺技术两大技术群。面向制造的设计技术群系指用于生产准备的工具群和技术群。设计技术对新产品开发生产费用、产品质量以及新产品上市时间都有很大影响。产品和制造工艺的设计可以采用一系列工具，例如计算机辅助设计以及工艺过程建模和仿真等，生产设施、装备和工具，甚至整个制造企业都可以采用先进技术更有效地进行设计。近几年发展起来的产品和工艺的并行设计具有双重目的，一是缩短新产品上市的周期，二是可以将生产过程中产生的废物减少到最低程度，使最终产品成为可回收、可再利用的，因此对实现面向保护环境的制造而言是必不可少的。制造工艺技术群是指用于物质产品生产的过程及设备。例如，模塑成形、铸造、冲压、磨削等。随着高新技术的不断渗入，传统的制造工艺和装备正在产生质的变化。制造工艺技术群是有关加工和装配的技术，也是制造技术或称生产技术的传统领域。

支撑技术群是指支持设计和制造工艺两方面取得进步的基础性的核心技术。基本的生产过程需要一系列的支撑技术，诸如：测试和检验、物料搬运、生产计划的控制以及包装等。它们也是用于保证和改善主体技术的协调运行所需的技术，是工具、手段和系统集成的基础技术。

5.先进制造技术的发展趋势

先进制造技术的发展逐步智能化、信息化。基于CAD/CAM技术的CMS是制造业自动化的一个重要方向。CMS通过CAX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。智能制造技术（MT）是将人工智能融入制造过程的各个环节，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，在外界干扰或内部激励下能自动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。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向前发展。信息技术也正在向制造技术注入和融合，促进着制造技术和各种先进生产模式的发展，如C IM S、并行工程、精益生产、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造等，无不以信息技术的发展为支撑。

可持续发展的绿色制造正在逐步引起人们的重视。科技的发展创造了历史的奇迹，但人们也认识到自然界的资源是有限的，环境和生态正遭受巨大的破坏，绿色制造与可持续发展已成为人们最为关注的课题之一。绿色制造是通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最人限度地减少制造对环境的负而影响，同时使原材料和能源的利用效率达到最高。对十日前世界资源紧张，环境恶化的现状以及人类的持续发展的要求来讲，绿色制造是必然的趋势。

加工制造技术向着超精密、超高速的方向发展超精密加工技术。目前加工精度达到0.025μm，表而粗糙度达0.0045μm，已进入纳米级加工时代。超精切削厚度由目前的红外波段向可见光波段甚至更短波段靠近。超精加工机床向多功能模块化方向发展，超精加工材料由金属扩大到非金属。

超高速切削。目前铝合金超高速切削速度已超过27m/s，铸铁25m/s，超耐热镍合金为5m/s，超高速切削的发展已转移到一些难加工材料的切削加工。

生物制造系统正在逐步形成。日本三重大学和冈山大学率先开展了生物技术应用于工程材料加工的研究，并初步证实了微生物加工金属材料的可行性。我国于1982年将生物技术列为重点技术之一。生物学和制造学这两个原来人们觉得毫不相干的学科，今天正在相互渗透、交叉，正在形成一个新的学科——生物制造系统。

6.我国先进制造技术的发展现状

从“六五”开始我国就启动了制造技术主要是机械制造技术的国家部委与地方级重点攻关研究开发，由于体制所限，这方面的规划、研究开发主要是按行业分块进行的。企业开发先进制造技术的能力薄弱，人力与资金投人都不足。1995年4月在北京召开了先进制造技术发展战略研讨会，从战略高度探讨了我国发展先进制造技术的路线和方法。同一时期，国家二期863规划也开始规划下世纪初先进制造技术的发展。

十几年来通过技术引进和人才培养等各方面的努力，我国不少企业已掌握了一批相对先进的制造技术，但是和发达国家还是有很大差距。我国当务之急首先是要改善实施先进制造技术的基础条件，包括扩大数控机床、加工中心的应用，建立完善的国产数控系统产业群，扩大市场占有率。再就是大力发展和推广国产CAD/CAM计算机辅助设计与制造系统，在各大高校开设相关专业，加大人才培养力度。相信我国的先进制造技术在不久的将来会翻开崭新的一页。

7.结束语

知识就是财富，人类当前社会正在由工业经济时代步入知识经济时代。高科技的发展促使制造业发生了革命性的变化。先进制造技术就是在这个时代背景下应运而生，它是一个不断发展、不断更新的技术体系，使人类的生产生活发生了巨大改变。总之，21世纪的机械制造业是信息化、智能化、网络化、不断创新的绿色制造业，是人类智慧的结晶。

参考文献

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[2]盛晓敏，邓朝晖.先进制造技术[M].机械工业出版社，2000.

[3]张立鼎等.先进电子制造技术[M].国防工业出版社，2000.

[4]梁福军，石治平.21世纪的制造技术[M].机械工程学报，2002.

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中图分类号：TM20 文献标识码：A

在工业发达国家都把先进制造技术作为国家级技术和优先发展领域。尽管决定国家综合竞争力的因素有多种，但制造业的基础地位不能忽视。20世纪90年代以来，各个发达国家都针对先进制造技术的研发提出了国家级发展计划，旨在提高本国制造业的国际竞争能力。我国虽已成了制造大国，但不是制造强国，这表现在许多现代制造基础技术尚未掌握，许多重大装备不能自主制造，缺乏自主创新能力。所以，为了缩短与先进国家的差距，迎接新的挑战，必须认清制造技术的发展趋势，使我国的产品上质量，上效率，上品种和水平，以增强市场竞争力。

1 先进制造技术的内涵、特点

1.1 先进制造技术的内涵

先进制造技术是集多种技术为一体的总称，它在制造业中不断吸收信息技术和现代管理技术，从而产生新技术、新设备和新系统，并综合应用于算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等各个产品开发与设计、制造、检测管理及售后服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得较理想的技术经济效果。所以，它是不断冲击传统制造技术的新型系统。

1.2 先进制造技术的制造特点

1.2.1 面向新世纪的技术方法。先进制造技术是由传统制造技术发展起来的，是制造技术的最新发展阶段。

它既保留了传统制造技术的有效要素，又吸取了各种高新技术成果，并将其渗透到产品生产的全部过程中，并在产品生产领域中不断产生新的完整的技术群 ，形成具有明确范畴的新技术领域。所以，它是制造业中的新一轮技术革新。

1.2.2 是面向工业应用的技术方法。先进制造技术是一个有机的综合体，又有很高的制度，它并不限于制造工艺，同时也覆盖了市场调研分析，产品设计，外包，加工和装配，销售，维修，服务等产品寿命周期的全过程。

1.2.3 是驾驭生产过程的系统工程最有效方法。先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。

1.2.4 是面向全球竞争的技术之一。制造业是综合国力的支柱之一，也是现代国民经济的体现。而制造技术的作用对制造业起着关键作用。随着科学技术的发展和市场竞争日益激烈，制造企业对先进的制造技术进行了大力的研究和实施。从而先进的制造技术应运而生。

2 先进制造技术的新发展

2.1 柔性自动化

柔性自动化是集柔性制造单元、柔性制造系统、柔性自动生成线为一体，并在计算机支持下，能适应加工对象的自动化机械制造系统。它最显著的特点就是可以有效改善设计工作和制造系统两方面的柔性，并能够根据实际情况迅速实现制造系统的重组。

2.2 知识智能化

知识智能化是将微电子学、计算机和系统工程等学科技术有机地结合起来，并在制造过程中，可以完整和理想地解决机械制造高自动化时的交叉问题。从而形成稳定的生产能力。

2.3 集成系统化

集成系统化是种高端技术行为，它强调技术和工程，并以解决方案为中心，将企业全部生产活动中的信息流和物质流有机结合，并实现最优化。所以，集成系统化有很强的复杂性，综合性和专业性。它的实施，在一定程度上比集成化的产品更为重要。在制造业运用过程中，不但运行灵活，产品应变能力大，而且产品质量高，市场经济效果显著。

3 先进制造技术在国内外发展现状

决定一个国家的综合竞争力是多方面的，其影响的因素很多。制造业就是其中的组成部分，它的基础地位十分重要，而先进制造技术既是制造业的基础，又是它的升华。所以，各个工业发达的国家都把先进制造技术作为国家重量级的关键技术，引为优先发展领域。从二十世纪九十年代以来，美国，德国，日本等工业发达的国家，都在着力对现代先进制造技术进行跟踪研究与探索，他们运用新兴信息技术，网络技术在工业制造过程中，从管理体制、经营理念、实际方法、制造手段等方面总结经验，寻求新思路，并在原有基础上，提出各种具有战略意义和现实意义的先进制造技术，其目的都是为了提高本国制造业的国际竞争力。

而我国，虽然自建国以来，尤其是改革开放以来，国内制造业发展迅速，国家有计划地推出一系列的重点科技项目，相应建立了比较完整的制造产业体系，有力地促进了先进制造技术的运用于推广，为国民经济和国防建设提供了许多重要装备，但是与发达工业国家还存在明显差距。这表现在技术创新能力较差，产品开发周期长，制造工艺设备相对落后，自动化生产程度低，高精尖技术开发薄弱。各个中小型企业及部分大型企业走的好似是低成本工艺控制自动化的道路。据统计，我国机床，汽车和重要发电设备等产品的产量虽居世界前列，但能跻身装备制造业世界五百强的却没有一家。究其原因在于起步晚，创新能力低，体系不完善，突出比例相对较少。我国自改革开放以来，大力发展生产力，追求科技创新，不断吸取国外先进技术，所以，才有了“十五”、“十一五”等长期的规划目标，为发展先进制造大国而奋斗。

4 先进制造技术的未来发展

为适应新技术革命浪潮的冲击，迎接新世纪的信息全球化、贸易自由化、制造全球化，新消费观念的挑战，先进制造技术正朝着全球化、集成化、智能化、精密化等方向发展。

其发展趋势，先进制造技术越来越表现在于它的综合运用，及管理方面的技术革新。在企业资源分散化、产品个性化的要求下，在信息管理技术的推动下，先进的制造技术综合有效的利用将是制造企业提高竞争力的重要保障。

结语

世界经济已经步入全球化经济，国内外市场竞争日趋激烈，国内外企业合作密度日益加强。这种既合作又竞争的局面，不断推动着制造业的发展，催动制造技术不断更新。这正是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。所以，先进制造技术是一个不断发展，更新的新技术体系，研究和探索它的内涵，特点以及未来发展趋势就显得尤为重要。

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近年来，世界范围内出现了研究应用先进制造技术的浪潮，以机械制造为代表的先进制造技术己成为当代国际间科技竞争的重点。它的水平高低，在很大程度上反映了一个国家工业发展的水平，是现代企业提高产品开发与技术创新能力、稳定产品质量、増强竞争能力的看家本领在我国，先进制造技术的重要性己引起各界的认识和重视，被列为“九五”计划和2010年中长期科研发展规划中的主要关键技术和重要发展方向。因而，了解先进制造技术的发展趋势和前沿技术，对全面把握我国先进制造技术的发展方向，确定它的发展目标及我们的战略对策是十分必要的。

2先进制造技术的定义及技术特征

2.1定义

制造技术是使原材料成为产品所使用的一系列技术的总称，是制造业赖以生存和进步的主体技术先进制造技术是制造业为了适应时代要求以提高竞争力，对制造技术不断优化及推陈出新而形成的它是一个相对的、动态的概念，具有鲜明的时代特征，可以将先进制造技术定义为:制造业不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等方面的成果，并将其综合应用于制造的全过程，实现优质、高效?低耗清洁、灵活生产，取得理想技术经济效果的制造技术总称。

2.2技术特征

先进制造技术具有以下五个技术特征：

2.21先进性

先进制造技术的核心和基础必须是优质、高效、低耗、清洁的工艺，它从传统制造工业发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成2.22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，甚至回收再生的整个过程

  2.23系统性

随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成采集、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

   22.4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，己发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新兴交叉学科。

22.5技术与管理的紧密结合

对市场变化作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，它是技术与管理自然科学与社会科学紧密结合的产物。

3先进制造技术的形成发展过程

先进制造技术的形成和发展同科技进步及市场需求密切相连在科技高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集一一设备密集一一信息密集一一知识密集”的方向发展在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着“小批量一一少品种大批量一一多品种变批量”的方向发展与之相适应，制造技术的生产方式沿着“手工一一机械化一一单机自动化一一刚性流水自动化一一柔性自动化一一智能自动化”的方向发展

当代制造技术的前沿己经发展到以信息密集的柔性自动化生产方式满足多品种、变批量的市场需求，并向知识密集的智能自动化方向发展在这个发展过程中，制造技术的内涵不断延伸与发展，经历了重视辅助工序、工装?生产过程，不断更新工艺方法，引入和集成信息技术以及更新管理观念，促进生产组织变革等四个环节，逐渐形成了先进制造技米

4先进制造技术的发展趋势

高生产率和高质量是先进制造技术的两大追求目标先进制造技术的发展趋势可概括成如下几个方面

4.1向自动化柔性化、集成化和智能化方向发展

微电子、计算机自动化技术与传统工艺及设备相结合，形成了多项制造自动化单元技术，经局部或简单到复杂不同档次的自动化制造系统，使传统工艺产生显著、本质的变化，极大地提高了生产效率和产品质量。当然，冷加工的发展道路是：NC(数控卜FMS(柔性制造系统）^CIMS(计算机集成制造系统hIMS(智能制造系统）热加工的发展道路是：优质高效低耗工艺-低成本自动化-综合自动化。

4.2向高精密方向发展

现代新技术产品需要高精度的制造，精密制造技术是先进制造技术的基础，它包括精密加工和超精密加工、微细加工和超微细加工、微型机械等当前有代表意义的是以纳米技术为代表的超精密加工技术和以微细加工为手段的微型机械技术。

精密加工和超精密加工的主要方法，目前有精密切削、超精密切削、超精密磨削和研磨加工等，其加工精度己从微米级(um)亚微米级（1~10-Vm)向纳米级（1dVm)进军。

微细和超微细加工是一种特殊的精密加工，它不仅加工精度极高，而且加工尺寸十分微小。如大规模集成电路芯片上的图形是用电子束?离子束刻蚀的方法加工的，线宽可达0.1um，微型机械是机械技术与电子技术在纳米级水平上相融合的产物。国外有人将纳米技术与微型机械称为“21世纪的核心技术”。

4.3向非传统加工技术方向发展

在继续开展传统切削、磨削等新工艺的同时，各种非传统加工方法也在开拓发展，并不断开创新工艺，达到新的技术水平由于这类加工方法能解决大量普通机械加工方法难以解决甚至根本无法解决的问题，因而得到迅速发展，并显示出极大的潜力和前景非传统加工方法主要指一些物理的、化学的特种加工和高能密度加工，如电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、离子束加工等。特种加工的对象主要是难加工材料。高能密度加工主要指三束加工(激光束、电子束和离子束），它们是极有前途的加工方法不少非传统加工法同时又是精密加工和超精密加工方法传统加工和特种加工相结合的复合加工同样有着良好的发展前景。

4.4采用新型生产模式，使企业适应多变市场需求机械制造生产模式除有通用机床加专用工艺装备、数控机床加具有计算机辅助设计和自动编程功

柔性制造单元（FMC)加管理信息控制系统（MIS)以外，还有计算机集成制造系统（CIMS)智能制造系统（IMS)、并行工程（CE)、精节生产（LP)和敏捷制造（AM)等生产模式现代企业只有采取先进的生产模式，改进生产组织管理，才能増强在激烈的市场条件下的竞争能力。

5先进制造技术的技术前沿与新型生产模式

计算机集成制造（CIM)技术作为人类未来工厂的概念模式，得到很多国家的重视企业从经营计划、产品设计、加工制造到市场销售形成一个完整的系统，进行综合优化它不断吸收微电子、计算机、自动化等最新技术成果形成了计算机辅助设计(CAD)制造（CAM)工艺（CAPP)测试（CAT)评价（CAE)?数控机床（NC)加工中心（MC)、企业管理信息系统（MIS)?柔性制造系统（FMS)等一系列具有划时代意义的新技术对上述技术进行局部或系统集成，就形成了从单机到生产线、从刚性到柔性、从简单到复杂等不同档次的集成制造系统(CIMS)可以预言CIMS将成为21世纪占主导地位的生产方式。

智能制造技术（IMT)旨在将人工智能溶进制造过程的各个环节，通过模拟专家的智能活动，取代或延伸制造环境中的部分脑力劳动，从而在制造过程中，系统能自动监测其运行状态，在受到外界或内部激励时能够自动调整其参数，以期达到最佳状态，具有自组织能力。它被称为21世纪的制造技术。

并行工程（CE)技术旨在将产品设计与制造以及相关过程进行系统的综合，以期在产品设计的同时就将生产、维修的各个环节考虑进去，大大缩短生产周期该技术的关键在于将CADCAMCATMIS等有机地集成起来，将引入动态并行机制，即将产品生产周期中各种因素进行有机综合、并行处理，将产品设计、生产计划丨生产加工、质量检验、市场分析等同步规划，它可显著缩短新产品从构思到实现批量生产的开发周期。

精节生产（LP)是由日本丰田公司率先提出并得以应用，后来受到美国的重视，它综合了单件生产和大批量生产两者的优点，其特点是：行小组自治工作制，工人既是主人也是雇员，企业把雇员看作比机器更为重要的固定资产。

(2)精简一切生产中不产生价值的工作，减少管理层次，精简组织机构。

(3)精益求精，以尽善尽美为最终目标，持续不断地改进生产，降低成本，力争无废品、无库存和产品品种多样化。

敏捷制造（AM)是近年来美国为恢复其在国际制造业中领导地位而提出的一种生产模式它是将柔性生产技术熟练掌握生产技能和有知识的劳动力，与企业内部和企业之间合作的灵活管理集成在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变或无法预见的消费者需求和市场时机作出快速响应它的主要特点是提出虚拟制造（VM)的概念，根据市场需求，采用虚拟公司来承接项目，开发产品和组织生产。从本企业和其它企业选出各种优势力量，集成为一个单一的经营实体一一虚拟公司，当所承接的产品或项目一旦完成，虚拟公司即行解体。

CIMSIMSCELP和AM都是制造系统中新的生产模式，其宗旨都是为了提高企业竞争力，以适应多变的市场需求;在运行机理上都是强调集成，但在侧重点上有所区别。

CE强调的是产品开发和设计与其它相关过程的集成，尽量保证开发和设计工作一次完善，减少反复，缩短产品生产制造周期。

LP是通过项目组或生产小组形式把各方面人员集成在一起，在生产?检验与维修等场地集成在一起，同时还采用相应的措施做到与协作厂家、用户的集成，从而实现最大限度地精简非増值人员和机构，提高企业竞争力。因而它强调的是组织管理和人员的集成。

AM则在先进的柔性生产技术的基础上通过企业内部的多功能项目组与企业外的多功能组织组成虚拟公司，把全球范围内的各种资源，包括人的资源集成在一起。

第一代CIMS只注重信息和功能的集成，随着CIM技术的发展和应用，CIMS含义也在深化，第二代CIMS更强调技术、组织和人的全面集成

可见，CIMS与CELP及AM等生产模式并无本质区别，他们之间的关系是一种互补而不是替代 。

没有计算机通讯系统?不采用现代制造技术的集成，是很难充分发挥精节生产的组织集成和人员集成的优势，而敏捷制造的基础和主体实质还是CIMS，不过只是CIMS的横向发展，是企业级的集成扩展为社会系统内的集成;而LP和AM则为CIMS真正取得效益提供了新的思想和技术，又促进了CIMS的进一步发展

6推动我国先进制造技术发展的战略设想

改革开放以来，通过研究开发、技术改造与国外引进，我国制造技术水平不断发展和提高，己经具有相当规模和实力但是从总体上看，我国制造生产水平仍然比较落后，在质量、品种、成本效率效益和售后服务等方面与国外先进水平相比都有很大差距，缺乏国际竞争力。

为发展我国的先进制造技术，我们应把握时机，超越某些阶段，迎头赶上世界先进水平。要使这种愿望变为现实，必须明确先进制造技术的发展目标，采取相应的战略对策6.1先进制造技术的发展目标

先进制造技术是使制造业强盛的关键所在，没有先进制造技术，就不可能在发达的制造业在市场经济为主体的世界经济体系条件下，先进制造技术是由市场选择和决定的。市场是先进制造技术存在、发展的源动力。先进制造技术研究的根本目的就在于及时、高效、优质、灵活、低耗地制造市场上有竞争力的产品，这是先进制造技术研究的市场观发达国家制造业的管理专家和先进制造技术研究专家早己从残酷市场竞争中明确了这一点，把占领市场作为发展先进制造技术的最终目标，建立和完善了一整套市场、技术、产品间相互联系、相互制约?相互促进的机制。

我国市场经济处在初级阶段，制造业还比较落后，先进制造技术主要依靠引进和跟踪的格局不会改变，中国是一个大国，应当有使产品具有进入国际市场的竞争力，先进制造技术应以提高制造业产品的市场竞争力为发展目标

   6.2战略对策

6.2.1组织起来，加强合作，共同开发，推动先进制理技术于一体的综合技术，它的发展涉及到规模管理资金保障、研究开发、生产应用等多个方面因此，必须把政策部门、科研单位、高等院校和企业各方面力量组织，加强合作，共同开发，尤其是要吸引企业界参与先进制造技术的研究，健全科技研究开发一体化机制，在先进制造技术研究中推进和建立大学、研究所和制造业相结合的研究体制随着市场的国际化和全球信息网络技术的发展，制造技术国际化日趋明显，我国制造领域专家和企业家要有使自己产品和技术进入国际市场、投置于国际竞争的大环境下并成为知名品牌的雄才大略，要积极促进先进制造技术基础研究的国际合作，以増强我国先进制造技术的实力

  

  6.22确定优先资助领域，支持应用前景明确的先进制造技术基础研究，加快研究成果的应用转化

当今世界科学技术化技术科学化的科技一体化趋势日益明显，技术的生命周期不断缩短如果一种现在还算先进的技术不迅速应用，过不了几年就可能被淘汰而大学在选择制造方面的应用基础研究项目时，往往缺乏先进制造技术的市场观，不注重实际考察，不注重应用前景，不注重研究成果的应用转化国家在应用基础研究成果到技术开发和应用的成果转化过程中的机制仍不健全。各部委?产业部门及国家自然科学基金委员会在资助先进制造技术基础研究中，应确定优先资助领域，在强调支持前沿和创新的同时更要强调研究项目的应用前景，支持和鼓励项目的联合资助在跟踪国际先进制造技术研究的同时，强调结合国情选题，面向经济选题，瞄准应用选题

6.23持续开展制造业的技术改造

制造技术的发展是通过技术改造过程实现的，通过技术改造逐步淘汰老工艺、老设备，推广应用先进的新工艺和新设备，以提高企业的制造技术水平，最终达到提高产品性能质量和对市场的应变能力。“八五”期间己对一批重点骨干企业实行重点投资，进行现代化的技术改造使诸如数控机床、加工中心'?计算机辅助设计、制造和管理等新技术在这些企业得到普及、推广和应用。“九五”期间将这些技术在更多的企业中逐步推广，视不同情况或建成FMCFMS，或进一步实现计算机集成制造系统。

进行技术改造必须从经营战略和生产系统整体出发，不能单纯把技术改造局限于更新工艺设备上因此，进行技术改造时应进行经济分析与论证，以作出科学的决策与判断

6.2.4采用新型的生产模式，改进生产组织管理，提高人员技术素质

先进制造技术既包括工艺技术设备，又包括生产的组织管理和人员技术素质只有相适应的生产组织管理和人员技术素质与其配套，先进的工艺技术装备才能充分发挥其应有的作用，形成先进制造技术为此，要根据企业特点，采取适用的生产模式，改进生产的组织管理，提高人员的技术素质，使生产组织管理便于实现计算机化和信息化，便于集成为有机联系的自动化整体，使参与生产过程的人员尽可能在技术上成为多面手，更好地适应多变的市场需求

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中图分类号：TD406 文献标识码：A

1 先进制造技术的特点

1.1 是新世纪的技术

机械制造是蒸汽时代就已经开始，到了21世纪，它已经成为了任何一个国家发展的必要条件。先进制造技术是在制造技术基础上的发展和升华，在这之后既保留了传统制造技术的精华，又吸收利用了这种高科技，将这两方面的优势杂糅在一起，形成了更加先进的技术，快速的参与到了各项产品生产及其他环节，大大提高了产品在生产、销售、售后等方面的效率。先进制造技术具有极其明确的范畴，是21世纪最需要、最渴求的技术。

1.2 是面向工业应用的技术

先进制造技术涉及的范围不仅仅局限于生产过程，它还包含了产品的设计和研发、施工工艺的设计、产品在生产、加工制造、售后维护维修等。它主要是应对于一些具有寿命周期的产品。先进制造技术的使用，其直接的就会体现在生产效率的提高和产品质量的提高。应用先进制造技术对于我国的国家经济发展有着明显的实际效果，它不仅仅提高了企业的综合实力，还促进了我国综合国力的增长。

1.3 是驾驭生产过程的系统工程

目前的先进制造技术主要应用了以下的先进技术：计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务。先进制造技术是在吸收各种高新科技的基础上不断发展的，它是与时俱进的技术，驾驭了生产过程的物质流、能量流和信息流，是一个先进系统工程。

1.4 是面向全球竞争的技术

“地球村”概念的出现，使得全世界的经济有了多重的一体化，全球化市场的发展，以前相对封闭的经济活动变得多种多样，不再局限于一域的经济市场，使得各个国家在争夺市场方面有着空前的激烈性，发达国家不断向外输出资本和工厂，世界市场呈现出寸土必争的盛况，而先进制造技术的产生正是顺应这一时代的需求而产生。国家自身先进制造技术的水平，在一定程度上表现出了该国在国际市场竞争中的地位。

1.5 是市场竞争三要素的统一

在以前产品制造技术不发的时期，往往一种热销产品的上市，都会引来很多相似产品的出现，而这时的竞争主要指向生产率的提高上。而在先进制造技术出现后，制造业不仅仅是简单的生产过程，这之中的竞争已经从提高生产率水平转化到产品生产的成本、质量和时间上。先进制造技术正是利用这三方面的合理统一，从而达到了提高市场竞争力的目的。

2 先进机械制造技术的发展现状

改革开放30年已经过去，在这30年里，我国已经成为了世界上最大的制造业国家，中国制造在各个我家都拥有相当大的份额。这一成果是我国的先进制造技术不断发展的结果。我国制造业的发展可以用腾飞来形容，可是与发达国家相比，差距已然是巨大的。

2.1 管理方面。发达国家的制造业普遍采用了办公自动化管理，计算机的应用早已应用到了管理体制和生产过程的各个环节。而准时生产（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生产（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技术应用，又在思想形态上占据了先进性。而我国计算机辅助管理也仅仅应用到少数企业的个别部分，大多数的企业仍然是采用的经验管理模式。

2.2 设计方面。在工业发达的国家，制造业的设计数据和工作准则都在不断的更新中，在很多大型企业中都已经使用了无图纸设计和生产模式，而在我国普遍的CAD/CAM技术利用率较低。

2.3 制造工艺方面。制造工艺需要有高精的制造工艺，发达国家在这方面都已经采取了高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。这些技术在我国的使用率很低，还有一些技术是在开发中，还没有及时掌握，因此，我国的制造工艺和发达工业国家还有很大的差距。

3 我国先进机械制造技术的发展趋势

3.1 全球化。第一，是国内的制造业已经受到了国际制造业的猛烈冲击，他们不仅仅是争夺国际市场，还进一步的进驻国内市场，这对我国的制造业是一个严峻的挑战。这一现实情况逼迫的我国制造业要适应生存法则--优胜劣汰。国内的很多中小企业都在这一场没有硝烟的战争中纷纷落败，也有一些优秀的企业在这之中凸显出来。第二，今网络通讯技术已经深入到了企业的各个方面，这一技术给企业带来了合作的同时，又进一步计划了国际市场的竞争。这两个因素已经大力的带动了制造业的全球化。

3.2 网络化。这个社会的网络化已经深入到了人们的日常生活，迅速的网络化水平，给企业带来的是更加活性化的发展。企业的产品设计、生产资料、市场拓展和产品销售都可以跨区域和跨国界的进行。而网络通讯技术的发展，使得企业间的信息交流、技术交流更加的便利，这不仅仅方面的企业的进一步发展，又为企业的发展提供了发展的推动作用。

3.3 虚拟化。虚拟技术是指模拟生产过程和生产产品的技术，这可以检验生产过程的合理性和制造过程的效率。虚拟化主要都是运用计算机的仿真软件来模拟现实的生产，用这一技术可以在进行产品生产之前来检验产品的质量，保证产品制造的准确性，及时避免不必要的错误。

3.4 自动化。自动化的发展是顺应时代的必然，制造业自动化发展的未来趋势是在制造业环节中高度智能化、自动化、网络化、虚拟化、绿色化。

3.5 绿色化。绿色化是针对近年来兴起的可持续发展观衍生的发展趋势，对生产模式进行总结，就是在设计、生产、材料、工艺、包装以及管理等各个环节都实现绿色工艺，在循环环节也能够积极回收再次使用。绿色制造是工业生产对环境伤害最小的生产模式，也使资源的有效利用率臻至最大。

结语

先进制造技术在一个国家的发展过程中占据这非常重要的位置，是衡量一个国家现代化的重要标志，也是在国际竞争中能否占据有利位置的重要因素。我国在走过30多年的改革开放后，我们的制造业已经到了一个需要质变的阶段，先进制造技术的运用已经成为了我国制造业的软肋，只有紧跟国际先进制造技术，努力学习，积极的应用到实处，才能引起制造业的质变，才能缩短和发达国家的差距，才能在时下激烈的市场竞争中占据一席之地，才能使我国的现代化更上一层楼。综上所述，发展先进制造技术刻不容缓，需要我们必须有紧迫意识，加快发展先进制造技术的脚步。

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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。

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中图分类号：F406 文献标识码：A

收录日期：2011年11月22日

先进制造技术（AMT）是以先进制造工艺技术、信息技术、计算机技术、设计方法、物流技术及相应的管理工程集成的现代制造工程，它通过技术和管理的优化组合，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产。实施先进制造技术是企业提高对动态多变的产品市场的适应能力和提升企业竞争优势的重要途径。制造过程通常伴随着物料的流动过程，即物料的采购、存储、生产、装配、运输和销售等一系列活动，物流系统是先进制造系统的重要功能构成部分。

一、先进制造业物流系统的组成

制造系统将原材料加工并装配成最终产品，在制造过程中存在物流、信息流、能量流、成本流和误差流。制造系统从外部环境取得原材料、毛坯件和配套供应的零件、组件、部件，经过制造活动把其转换为成品或废弃物（如废品、切屑等），再送回外部环境中。制造系统与外部环境的物质交换活动和物料在系统内的运动与制造变换形成企业物流。物流系统主要包括三个方面：原材料、半成品、成品所构成的工件流；刀具、夹具所构成的工具流；托盘、辅助材料、备件等所构成的配套流。

物流系统主要完成两种工作：一是零件毛坯、原材料、工具等由外界搬运进系统以及将加工好的成品从系统中搬走；二是零件毛坯、原材料、工具在系统内的搬运。通常情况下，前者需要人工干预，后者可以自动完成。

在物流系统中，物料在企业内部的流动，即物料搬运处理系统最为重要。在系统中会发生三种库存，即加工前的库存、加工过程中的库存和加工后的库存。伴随着三种库存的是：毛坯制备、零件加工、零件在线检测和成品检验、产品装配和产品检验等物流过程。

二、先进制造业物流技术特征

物流技术是企业进行竞争的决定性因素。在先进生产中，从工位本身的技术，工件之间的连接技术和自动化起吊系统，直到整套的后勤中心，包括了许多功能领域。先进制造业物流技术具有以下特征：

1、强调清洁化生产过程。要求制造过程消耗尽可能少的自然资源（包括能源），并尽量少产生或者不产生有害污染。

2、强调柔性化生产过程。为了适应多品种、小批量生产的需要，各种物流设备应具有相应的柔性，能方便适应零件形状和精度的改变。

3、生产过程自动化。为了减轻工人的劳动强度，提高设备使用率，保证零件加工精度，广泛采用自动化设备。

4、零件加工高速化和精密化。先进加工技术要求实现零件高速加工和精密加工，以适应生产周期日益缩短、产品精度不断提高的要求。

5、在线检测及质量反馈控制。为了保证加工质量，大量采用在线检测和质量反馈技术，实现检测过程自动化。

6、库存管理计算机化。为了减少各种库存，提高资金的有效利用率，采用计算机进行库存管理，广泛采用计算机控制的立体仓库和抓取物料的机械手。

三、先进制造业物流技术发展趋势

先进制造业物流技术是一种科学化和系统化的生产、运输服务技术体系，所涉及的领域非常广阔，是集现代信息网络技术、现代仓储管理技术、现代输送技术、现代管理控制技术以及新型的运营策略等诸多技术门类于一体的多学科、多领域的复合性管理科学，是一种先进生产力技术。在先进制造系统中，物流控制是系统的重要核心，物流的畅通和高效能极大提高整个系统的运营效率，也有助于企业管理者对生产项目分析和决策。随着先进生产技术的不断进步，先进制造业物流技术呈现出新的发展趋势：

（一）自动化。制造过程的集成离不开物流系统的自动化。企业物流系统自动化是集光、机、电、信息等一体的系统工程。它使物料合理、经济、有序的流动，并使物流、信息流、商流在计算机集成控制下实现物流的自动化、智能化和快捷化。自动化的核心是机电一体化，目的在于扩大企业物流作业能力，减少物流作业的差错和提高劳动生产率。

物流系统及其自动化是计算机集成制造系统（CIMS）的重要组成部分，它是实现待加工零件的自动运输、需使用的刀具自动配置和调度的关键设备和硬环境。自动物流系统中的设备一般有工业机器人、自动导向小车（AGV）、有轨小车、悬挂式机械手。存储设备一般有中央立体仓库、中央刀具库、托盘交换站、公用托盘架和刀具暂存架等。

（二）信息化。企业物流信息具有信息量大、信息形式多样、信息内容复杂和信息动态变化的特点。企业生产中物的流动伴随着信息的流动，而信息流又控制着物流。以信息技术为手段，可以将独立的物流环节有效地整合在一起。信息技术逐渐成为物流技术的核心，随着信息技术、网络技术和电子商务技术的发展，企业物流信息化是必然趋势，信息化是物流系统的基础。物流信息化表现为：物流信息商品化，物流信息收集数据库化和代码化，物流信息处理电子化和计算机化，物流信息传递网络化、标准化和实时化，物流信息存储数字化。

物流系统是一个复杂的系统，涉及大量繁杂的信息。高质量的物流服务有赖于信息的电子化。电子化的信息便于传递，这使得信息流动迅速、准确无误，保证物流服务的准时和高效。电子化信息便于存贮和统计，可以有效减少冗余信息传递，减少作业环节，降低人力浪费。

（三）柔性化。在柔性制造系统（FMS）中，要求物流和工作流程能够柔性地适应变化着的生产结构。FMS物料传输系统将各加工设备联结起来，实现物料传输。FMS物料传输系统分为工件流和刀具流两个子系统。工件流系统主要由工件库、夹具库、堆垛机、托盘架、装卸站和传送小车或传送带组成。刀具流主要由刀具、刀具缓冲站、中央刀库、机附刀库和刀具传送机器人组成。

物料传输系统有四项主要任务：在不同的FMS系统间传递：在同一系统中不同子系统间传递；在组成子系统的各工作站间传递；在工作站内传递。

（四）绿色物流。日益严峻的环境问题和日趋严格的环保法规，已成为企业发展的新威胁。企业为了可持续发展，必须积极解决经济活动中的环境问题，建立并完善绿色物流体系，通过绿色物流来追求高于竞争对手的相对竞争优势。绿色物流与绿色制造、绿色消费共同构成了一个节约资源、保护环境的绿色经济循环系统。

物流成本“冰山”理论揭示了企业物流结构的不合理对社会造成的环境污染损害。任何形式的环境污染都根源于物质的不适当流动，且不适当流动的量达到了一定规模就超过了环境的负载能力。专家分析认为，产品从投入到售出，制造加工时间仅占10%，几乎90%的时间为储运、装卸、分装、二次加工、信息处理等物流过程。绿色物流强调低投入、大物流的方式，在物流活动中，物流资源获得充分利用的同时，努力减少对环境的影响和消除对环境的危害。绿色物流不仅是企业物流成本的降低，更重要的是绿色化和由此带来的节能、高效、低污染。

（五）敏捷物流。随着科学技术的迅猛发展，企业市场竞争加剧。研究认为产品在上市时间（T）、质量（Q）、成本（C）和服务（S）等产品竞争四大关键因素中，质量已不再是市场竞争的最大优势。只有快速响应市场需求，提供满足用户个性需求的产品，才能在竞争中取胜，敏捷制造由此产生。敏捷物流在供应链一体化基础上，为满足目标顾客的准时化需求，综合运用各种敏捷化管理手段和技术，对目标产品、服务和信息从起始点到目标地点，进行快速、高效、成本与效率比最优的物流活动过程。敏捷物流强调反应和运作以敏捷为目标，而敏捷目标是速度、满意度、合作双赢、供应链一体化集成的统一。速度是基本特征和衡量尺度，满意度是物流的目标和顾客服务水平的尺度，合作双赢是敏捷物流运行的机制和准则，供应链一体化的集成是基础。敏捷物流的特性为：顾客化原则是第一原则；快速响应原则是表现；同步化原则是标准；成本效率原则是核心。

敏捷物流主要为企业生产服务，目标是实现生产过程中的敏捷供应链，以降低物料的流动成本和提高生产效率。敏捷物流有助于企业优化物料仓库库存，降低仓储成本，保障企业生产顺利进行。

主要参考文献：

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制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。

一、当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：

（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。

（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-RealSpace)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间(配置空间ConfigurationSpace)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(ScrewSpace)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

（3）在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。

（4）各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。

这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。

二、现代机械工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域，国内外已经做了大量的研究工作，但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究，但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此，与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2．1制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质，另一方面对制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息，这一领域有如下主要研究方向和内容：

(1)制造信息的获取、处理、存储、传递和应用，大量制造信息向知识和决策转化。

(2)非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物，构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2．2微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化，成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度，大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞；制造出3mm大小能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，具有许多传统传感器无法比拟的优点，因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想，1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样，在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来，微机械的发展令人瞩目。其特点如下：相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功，体现了其现实的和潜在的应用价值；多种微型制造技术的发展，特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术；微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。

目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

2．3材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2．4机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交"，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面：

2．4．1面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型，例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等；

2．4．2面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如：基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略；研究仿生制造的概念体系及其基础，例如：仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作，具有鲜明的基础研究的特点，如果抓住机遇研究下去，将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学，以及与生物工程相关的关键技术基础等。

三、现代制造技术的发展趋势

20世纪90年代以来，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代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、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面：

(1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式会获得不断发展。

(2)设计技术与手段更现代化。

(3)成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。

(4)新型特种加工方法的形成。

(5)开发新一代超精密、超高速制造装备。

(6)加工工艺由技艺发展为工程科学。