浅谈先进制造技术的发展趋势和特色

《装备制造技术》２０１０年第９期

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专论与综述

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制造业的生产空前发展。以大批量生产为主的机械制造业，成为制造活动的主体。２０世纪中叶（１９４６年）电子计算机问世。在计算机诞生２年后，由于飞机制造（飞机蒙皮壁板、梁架）的需要，在美国发明了数字控制（ＮＣ）机床。不久计算机又开始用于辅助编制ＮＣ机床的加工程序，推出了自动编程工具ＡＰＴ语言（ＡｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙＰｒｏｇｒａｍｍｅｄＴｏｏｌｓ），此后ＣＮＣ、ＤＮＣ、ＦＭＣ、ＦＭＳ、ＣＡＸ、ＭＩＳ、ＭＲＰ、ＭＲＰＩＩ、ＥＲＰ、ＰＤＭ、Ｗｅｂ－Ｍ等数字化制造技术相继问世和应用。就目前世界的经济发展来看，以美国、日本、西欧为代表的工业化国家，在ＡＭＴ上都有雄厚的实力。

先进制造技术是传统制造技术与微电子、计算机、自动控制等现代高新技术相交叉融和的结果，是一个集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、管理学等新成就于一身的新兴技术。现将先进制造技术的发展趋势和特色阐述如下：

１“数”是发展的核心

“数”，是指制造领域的数字化。

其包括以设计为中心的数字制造，以控制为中心的数字制造和以管理为中心的数字制造。对数字化制造设备而言，其控制参数均为数字化信号；对数字化制造企业而言，各种信息数据、知识、技能等等）均以数字形式通过网络在企（如图形、

业内传递，在多种数字化技术的支持下，企业对产品信息、工规划与重组，实现对产品设计和艺信息与资源信息进行分析、

产品功能的仿真，对加工过程与生产组织过程的仿真或完成原型制造，从而实现生产过程的快速重组和对市场的快速反应。对全球制造业而言，在数字制造环境下，用户借助网络发布信息，各类企业通过网络应用电子商务，实现优势互补，形成动态联盟，迅速协同设计并制造出相应的产品。

２“精”是发展的关键

“精”，是指加工精度及其发展。

２０世纪初，超精密加工的误差是１０μｍ，７０～８０年代为

收稿日期：２０１０－０６－１３作者简介：李华楹（１９６３－），男，湖南临湘人，副教授，研究方向：机械制造。

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浅谈先进制造技术的发展趋势和特色

李华楹

（岳阳职业技术学院，湖南岳阳４１４０００）

摘要：先进制造技术（ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ，缩写ＡＭＴ）是中国１９９５年列入为提高工业质量及效益的重点开发推广项机械、电子、材料、能源、管理等方面的知识，对推动国民经济的发展有着重要的作用。目，该技术涉及到信息、关键词：先进制造技术；发展趋势；特色中图分类号：Ｆ４０３

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１０）０９－０１０３－０２

２０世纪上半叶，以机械技术和机电自动化技术为基础的０．０１μｍ，现在仅为０．００１μｍ，即１ｎｍ。从海湾战争、科索沃战争，到阿富汗战争、伊拉克战争来看，武器的命中率越来越高，其实质就是武器越来越“精”，也可以说，关键就是打“精度”战。在现代精密机械中，对精度要求极高，如人造卫星的仪表轴承，其圆度、圆柱度、表面粗糙度等，均达到纳米级；基因作纳机械其移动距离为纳米级，移动精度为０．１ｎｍ；细微加工、米加工技术，可达纳米以下的要求，如果借助于扫描隧道显微镜与原子力显微镜的加工，则可达０．１ｎｍ。至于微电子芯片的制造，有所谓的“三超”：

（１）超净。加工车间尘埃颗粒直径＜１μｍ，颗粒数少于０．１个／ｉｎｃｈ３；

（２）超纯。芯片材料有害杂质，其含量要＜１／１０９；（３）超精。加工精度达纳米级。

显然，没有先进制造技术，就没有先进电子技术装备；当然，没有先进电子技术与信息技术，也就没有先进制造装备。先进制造技术与先进信息技术是相互渗透，相互支持，紧密结合的。

３“极”是发展的焦点

“极”，就是极端条件，是指生产特需产品的制造技术，必“极”的要求。须达到

例如，能在高温、高压、高湿、强冲击、强磁场、强腐蚀等条大弹性等特点，或极大、极小、极厚、极件下工作，或有高硬度、薄、奇形怪状的产品等，都属于特需产品。“微机电系统”就是其中之一。这是工业发达国家高度关注的一项前沿科技，亦即所谓微系统微制造。“微机电系统”用途十分广泛。在信息领域原子存储器、芯片加工设备等；生命领域中，用于分子存储器、中，用于克隆技术、基因操作系统、蛋白质追踪系统、小生理器官处理技术、分子组件装配技术等；军事武器中，用于精确制导技术、精确打击技术、微型惯性平台、微光学设备等；航空航天领域中，用于微型飞机、微型卫星、“纳米”卫星（０．１ｋｇ以内）；微型机器人领域中，用于各种医疗手术、管道内操作、窃听与收集情报等；此外，还用于微型测试仪器＼微传感器、微

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EquipmentManufactringTechnologyNo.9，2010

显微镜、微温度计、微仪器等等。“微机电系统”可以完成特种动作与实现特种功能，乃至可以沟通微观世界与宏观世界，其深远意义难以估量。

４“自”是发展的条件

“自”，就是自动化。其为减轻、强化、延伸、取代人的有关劳动的技术或手段。

自动化总是伴随有关机械或工具来实现的。可以说，机械是一切技术的载体，也是自动化技术的载体。第一次工业革命，以机械化这种形式的自动化，来减轻、延伸或取代人的有关体力劳动；第二次工业革命，即电气化进一步促进了自动化的发展。

据统计，从１８７０～１９８０年，加工过程的效率提高为２０倍，即体力劳动得到了有效的解放，但管理效率只提高１．８至２．２倍，设计效率只提高１．２倍，这表明脑力劳动远没有得到有效的解放。信息化、计算机化与网络化，不但可以极大地解放人的身体，而且可以有效提高人的脑力劳动水平。今天的自动化的内涵与水平，已远非昔比，从控制理论、控制技术，到控制系统、控制元件等等，都有着极大的发展。自动化已成为先进制造技术发展的前提条件。

５“集”是发展的方法

“集”，就是集成化。目前，“集”主要指：

（１）现代技术的集成。机电一体化是个典型，是高技术装备的基础。

（２）加工技术的集成。特种加工技术及其装备是个典型，如激光加工、

高能束加工、电加工等等。（３）企业的集成。即管理的集成，包括生产信息、功能、过程的集成，也包括企业内部的集成和企业外部的集成。

从长远看，还有一点很值得注意，即由生物技术与制造技术集结而成的“微制造的生物方法”，或所谓的“生物制造”。其依据是，生物是由内部生长而成“器件”，而非同一般制造技术那样，由外加作用以增减材料而成“器件”。这是一个崭新的充满活力的领域，作用难以估量。

６“网”是发展的道路

“网”，就是网络化。制造技术的网络化是先进制造技术发展的必由之路。

制造业在市场竞争中，面临多方的压力：采购成本不断提高，产品更新速度加快，市场需求不断变化，全球化所带来的冲击日益加强等等。

企业要避免这一系列问题，就必须在生产组织上实行某种深刻的变革，抛弃传统的“小而全”与“大而全”的“夕阳技术”，把力量集中在自己最有竞争力的核心业务上。科学技术，特别是计算机技术、网络技术的发展，使这种变革的需要成为可能。制造技术的网络化，会导致一种新的制造模式，即虚拟制造组织，这是由地理上异地分布的、组织上平等独立的多个企业，在谈判协商的基础上，建立密切合作关

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系，形成动态的“虚拟企业“或动态的”“企业联盟”。此时，各企业致力于自己的核心业务，实现优势互补，实现资源优化动态组合与共享。

７“智”是发展的前景

“智”，就是智能化。制造技术的智能化是制造技术发展的前景。

近２０年来，制造系统正在由原先的能量驱动型，转变为信息驱动型，这就要求制造系统不但要具备柔性，而且还要表现出某种智能，以便应对大量复杂信息的处理、瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境，因此智能制造越来越受到重视。

与传统的制造相比，智能制造系统具有以下特点：（１）人机一体化；（２）自律能力强；（３）自组织与超柔性；

（４）学习能力与自我维护能力；

（５）在未来，具有更高级的类人思维的能力。

可以说，智能制造作为一种模式，是集自动化、集成化和智能化于一身，并具有不断向纵深发展的高技术含量和高技术水平的先进制造系统，也是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统。其突出之处，是在制造诸环节中，以一种高度柔性与集成的方式，借助计算机模拟的人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，同时收集、存储、处理、完善、共享、继承和发展人类专家的制造智能。尽管智能化制造道路还很漫长，但是必将成为未来制造业的主要生产模式之一，潜力极大，前景广阔。

８“绿”是发展的必然

“绿”，就是“绿色”制造。人类必须从各方面促使自身的发展与自然界和谐一致，制造技术也不例外。

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

上面所讲的“数、精、极、自、集、网、智、绿”这８个方面，彼此渗透，相互依赖，相互促进，形成一个整体。同时，８个方面一定要扎根在“机械”和“制造”这个基础上，也就是说，要研究与发展“机械”本身与“制造”本身的理论与机理。８个方面的技术，要以此理论与机理为基础来研究、开发、发展，要与此基础相辅相成，最终服务于制造业的发展。值得注意的是，在科学技术高度发达与高速发展的今天，“先进制造技术”如同一

（下转第１１７页）

《装备制造技术》２０１０年第９期

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多、数量多，涉及的专业也多。本文针对军用飞机基层级维修的

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保障装备，给出了现实可行的保障的配置方法，对保证军用飞机基层级维修保障工作的顺利进行具有一定的参考价值。

参考文献：

［１］宋太亮．装备保障性工程［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００２．［２］ＧＪＢ３８７２－１９９９，装备综合保障通用要求［Ｓ］．［３］ＧＪＢ２９６１－１９９７，修理级别分析［Ｓ］．［４］ＧＪＢ１３７１－９２，装备保障性分析［Ｓ］．

［５］王祺瑞，石鹏．军用飞机推行综合保障工程的研究［Ｊ］．飞机设计，２００７，（３）：６３－６６．

式中，

Uyi———n个产品中第i个产品的Fy；tISEi———n个产品中第i个产品的TISE。

４结束语

军用飞机基层级维修，是一个复杂的系统，其保障装备种类

ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆＭｉｌｉｔａｒｙＡｉｒｃｒａｆｔＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅＳｕｐｐｏｒｔＥｑｕｉｐｍｅｎｔ

ＤＩＮＧＪｉｎ－ｘｉｎ，ＺＨＡＮＧＦｕ－ｃｈｕｎ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎ－ｙｉ

（ＴｈｅＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｉｒＦｏｒｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｂａｓｉｃｃｏｎｃｅｐｔ，ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｔａｔｕｓｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｌｌｅｖｅｌｓｕｐｐｏｒｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｓａｎａｌｙｓｉｓ，ｍｉｌｉｔａｒｙａｉｒｃｒａｆｔｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｓｕｐｐｏｒｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｎｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｌｌｅｖｅｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｌａｎｎｉｎｇｉｓｒａｉｓｅｄ，ｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｌａｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｙｈａｓｇｕｉｄｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｍｉｌｉｔａｒｙａｉｒｃｒａｆｔｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｓｕｐｐｏｒｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｐｏｒｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｍｉｌｉｔａｒｙａｉｒｃｒａｆｔ；ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ

ΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣ（上接第１０４页）

切先进技术一样，是不可能不“以人为本”的，不能见“物”不见“人”，见“技术”不见“文化”、不见“精神”。离开人，离开人的精神，先进技术就失去了“灵魂”，甚至造祸于民。进一步而言，要“以人为本”，就必须“教育先导”，就必须通过各种形式的教育，培养出合乎时代潮流与我国国情的制造业的科技人才与人才是根本，教育是基础。要从根本、管理人才。科技是关键，

从长远、从全面着想，不断推动我国先进制造技术的发展。

“低碳技术”，并对产业、能源、技术、贸易等政策进行重大发展

调整，以抢占产业先机。

“低碳技术”包括在节能、煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发、可再生能源及新能源、二氧化碳捕获与埋存等领域开发的有效控制温室气体排放的新技术，涉及电力、交通、建筑、冶金、化工、石化、汽车制造、机械制造等部门。

１０结束语

９“低碳”是发展的目标

先进制造技术不是一门具体的、单一的科学技术，它是一

随着经济全球化深入发展，降低能耗和减排温室气体，成为国际社会面临的严峻挑战，以低能耗、低污染为基础的“低成为国际热点，成为继工业革命、信息革命之后又一碳经济”

波可能对全球经济产生重大影响的新趋势。据预测，走“低碳经济”的发展道路，每年可为全球经济产生２５０００亿美元的收益，到２０５０年，低碳技术市场至少会达到５０００亿美元。为此，一些发达国家大力推进向“低碳经济”转型的战略行动，着力

参考文献：

［１］王隆太，等．先进制造技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００３．［２］张平亮，等．先进制造技术［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００９．［３］冯宪章．先进制造技术基础［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，２００９．

个集成的、多学科的、综合的一门学科，并且它有一个相当长的发展过程，大家需要做的工作，是向其不断接近，使其不断完善。

ＴｈｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＴｒｅｎｄｓａｎｄＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

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（ＹｕｅｙａｎｇＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，ＹｕｅｙａｎｇＨｕｎａｎ４１４０００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ（ｏｒＡＭＴ）ｉｎｖｏｌｖｅｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｅｎｅｒｇｙ，ａｎｄｍａｎ－

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