1、 先進制造技術機械工程學院 王靜 學號e20150033制造業 制造業業是現代國民民經濟和綜合合國力的重要要支柱，其生生產總值一般般占一個國家家國內生產總總值的20%-55%。在在一個國家的的企業生產力力構成中，制制造技術的作作用一般占660%左右。專專家認為，世世界上各個國國家經濟的競競爭，主要是是制造技術的的競爭。其競競爭能力最終終體現在所生生產的產品的的市場占有率率上。隨著經經濟技術的高高速發展以及及顧客需求和和市場環境的的不斷變化，這這種競爭日趨趨激烈，因而而各國政府都都非常重視對對先進制造技技術的研究。制造技術 一、當前制造科科學要解決的的問題 當前制制造科學要解解決的問題主主要集中

2、在以以下幾方面： （1）制制造系統是一一個復雜的大大系統，為滿滿足制造系統統敏捷性、快快速響應和快快速重組的能能力，必須借借鑒信息科學學、生命科學學和社會科學學等多學科的的研究成果，探探索制造系統統新的體系結結構、制造模模式和制造系系統有效的運運行機制。制制造系統優化化的組織結構構和良好的運運行狀況是制制造系統建模模、仿真和優優化的主要目目標。制造系系統新的體系系結構不僅對對制造企業的的敏捷性和對對需求的響應應能力及可重重組能力有重重要意義，而而且對制造企企業底層生產產設備的柔性性和可動態重重組能力提出出了更高的要要求。 （2）為為支持快速敏敏捷制造，幾幾何知識的共共享已成為制制約現代制造造技

3、術中產品品。生物制造造觀越來越多多地被引入制制造系統，以以滿足制造系系統新的要求求。開發和制制造的關鍵問問題。例如在在計算機輔助助設計與制造造(CADCAM)集集成、坐標測測量(CMMM)和機器人人學等方面，在在三維現實空空間(3-RRealSppace)中中，都存在大大量的幾何算算法設計和分分析等問題，特特別是其中的的幾何表示、幾幾何計算和幾幾何推理問題題；在測量和和機器人路徑徑規劃及零件件的尋位(如如Locallizatiion)等方方面，存在CC-空間(配配置空間CoonfiguuratioonSpacce)的幾何何計算和幾何何推理問題；在物體操作作(夾持、抓抓取和裝配等等)描述和機機器

4、人多指抓抓取規劃、裝裝配運動規劃劃和操作規劃劃方面則需要要在旋量空間間(ScreewSpacce)進行幾幾何推理。制制造過程中物物理和力學現現象的幾何化化研究形成了了制造科學中中幾何計算和和幾何推理等等多方面的研研究課題，其其理論有待進進一步突破，當當前一門新學學科-計算算機幾何正在在受到日益廣廣泛和深入的的研究。 （3）在在現代制造過過程中，信息息不僅已成為為主宰制造產產業的決定性性因素，而且且還是最活躍躍的驅動因素素。提高制造造系統的信息息處理能力已已成為現代制制造科學發展展的一個重點點。由于制造造系統信息組組織和結構的的多層次性，制制造信息的獲獲取、集成與與融合呈現出出立體性、信信息度量

5、的多多維性、以及及信息組織的的多層次性。在在制造信息的的結構模型、制制造信息的一一致性約束、傳傳播處理和海海量數據的制制造知識庫管管理等方面，都都還有待進一一步突破。 （4）各各種人工智能能工具和計算算智能方法在在制造中的廣廣泛應用促進進了制造智能能的發展。一一類基于生物物進化算法的的計算智能工工具，在包括括調度問題在在內的組合優優化求解技術術領域中，受受到越來越普普遍的關注，有有望在制造中中完成組合優優化問題時的的求解速度和和求解精度方方面雙雙突破破問題規模的的制約。制造造智能還表現現在：智能調調度、智能設設計、智能加加工、機器人人學、智能控控制、智能工工藝規劃、智智能診斷等多多方面。 這些

6、問問題是當前產產品創新的關關鍵理論問題題，也是制造造由一門技藝藝上升為一門門科學的重要要基礎性問題題。這些問題題的重點突破破，可以形成成產品創新的的基礎研究體體系。二、現代機械工工程的前沿科科學 不同科科學之間的交交叉融合將產產生新的科學學聚集，經濟濟的發展和社社會的進步對對科學技術產產生了新的要要求和期望，從從而形成前沿沿科學。前沿沿科學也就是是已解決的和和未解決的科科學問題之間間的界域。前前沿科學具有有明顯的時域域、領域和動動態特性。工工程前沿科學學區別于一般般基礎科學的的重要特征是是它涵蓋了工工程實際中出出現的關鍵科科學技術問題題。超聲電機、超高高速切削、綠綠色設計與制制造等領域，國國內

7、外已經做做了大量的研研究工作，但但創新的關鍵鍵是機械科學學問題還不明明朗。大型復復雜機械系統統的性能優化化設計和產品品創新設計、智智能結構和系系統、智能機機器人及其動動力學、納米米摩擦學、制制造過程的三三維數值模擬擬和物理模擬擬、超精度和和微細加工關關鍵工藝基礎礎、大型和超超大型精密儀儀器裝備的設設計和制造基基礎、虛擬制制造和虛擬儀儀器、納米測測量及儀器、并并聯軸機床、微微型機電系統統等領域國內內外雖然已做做了不少研究究，但仍有許許多關鍵科學學技術問題有有待解決。信息科學、納米米科學、材料料科學、生命命科學、管理理科學和制造造科學將是改改變21世紀紀的主流科學學，由此產生生的高新技術術及其產業

8、將將改變世界的的面貌。因此此，與以上領領域相交叉發發展的制造系系統和制造信信息學、納米米機械和納米米制造科學、仿仿生機械和仿仿生制造學、制制造管理科學學和可重構制制造系統等會會是21世紀紀機械工程科科學的重要前前沿科學。2.1制造科學學與信息科學學的交叉制造信息科科學 機電產產品是信息在在原材料上的的物化。許多多現代產品的的價值增值主主要體現在信信息上。因此此制造過程中中信息的獲取取和應用十分分重要。信息息化是制造科科學技術走向向全球化和現現代化的重要要標志。人們們一方面對制制造技術開始始探索產品設設計和制造過過程中的信息息本質，另一一方面對制造造技術本身加加以改造，以以使得其適應應新的信息化

9、化制造環境。隨隨著對制造過過程和制造系系統認識的加加深，研究者者們正試圖以以全新的概念念和方式對其其加以描述和和表達，以進進一步達到實實現控制和優優化的目的。 與制造造有關的信息息主要有產品品信息、工藝藝信息和管理理信息，這一一領域有如下下主要研究方方向和內容：(1)制造信息息的獲取、處處理、存儲、傳傳遞和應用，大大量制造信息息向知識和決決策轉化。(2)非符號信信息的表達、制制造信息的保保真傳遞、制制造信息的管管理、非完整整制造信息狀狀態下的生產產決策、虛擬擬管理制造、基基于網絡環境境下的設計和和制造、制造造過程和制造造系統中的控控制科學問題題。 這些內內容是制造科科學和信息科科學基礎融合合的

10、產物，構構成了制造科科學中的新分分支-制造造信息學。2.2微機械及及其制造技術術研究 微型電電子機械系統統(MEMSS)，是指集集微型傳感器器、微型執行行器以及信號號處理和控制制電路、接口口電路、通信信和電源于一一體的完整微微型機電系統統。MEMSS技術的目標標是通過系統統的微型化、集集成化來探索索具有新原理理、新功能的的元件和系統統。MEMSS的發展將極極大地促進各各類產品的袖袖珍化、微型型化，成數量量級的提高器器件與系統的的功能密度、信信息密度與互互聯密度，大大幅度地節能能、節材。它它不僅可以降降低機電系統統的成本，而而且還可以完完成許多大尺尺寸機電系統統無法完成的的任務。例如如用尖端直徑

11、徑為5m的微型鑷鑷子可以夾起起一個紅細胞胞；制造出33mm大小能能夠開動的小小汽車；可以以在磁場中飛飛行的像蝴蝶蝶大小的飛機機等。MEMMS技術的發發展開辟了技技術全新的領領域和產業，具具有許多傳統統傳感器無法法比擬的優點點，因此在制制造業、航空空、航天、交交通、通信、農農業、生物醫醫學、環境監監控、軍事、家家庭以及幾乎乎人們接觸到到的所有領域域中都有著十十分廣闊的應應用前景。 微機械械是機械技術術與電子技術術在納米尺度度上相融合的的產物。早在在1959年年就有科學家家提出微型機機械的設想，11962年第第一個硅微型型壓力傳感器器問世。19987年美國國加州大學伯伯克利分校研研制出轉子直直徑為

12、60120m的硅微型型靜電電動機機，顯示出利利用硅微加工工工藝制作微微小可動結構構并與集成電電路兼容制造造微小系統的的潛力。微機機械技術有可可能像20世世紀的微電子子技術那樣，在在21世紀對對世界科技、經經濟發展和國國防建設產生生巨大的影響響。近10年年來，微機械械的發展令人人矚目。其特特點如下：相相當數量的微微型元器件(微型結構、微微型傳感器和和微型執行器器等)和微系系統研究成功功，體現了其其現實的和潛潛在的應用價價值；多種微微型制造技術術的發展，特特別是半導體體微細加工等等技術已成為為微系統的支支撐技術；微微型機電系統統的研究需要要多學科交叉叉的研究隊伍伍，微型機電電系統技術是是在微電子工

13、工藝的基礎上上發展的多學學科交叉的前前沿研究領域域，涉及電子子工程、機械械工程、材料料工程、物理理學、化學以以及生物醫學學等多種工程程技術和科學學。三、現代制造技技術的發展趨趨勢 20世世紀90年代代以來，世界界各國都把制制造技術的研研究和開發作作為國家的關關鍵技術進行行優先發展，如如美國的先進進制造技術計計劃AMTPP、日本的智智能制造技術術（IMS）國國際合作計劃劃、韓國的高高級現代技術術國家計劃(G-7)、德國的制制造20000計劃和歐共共體的ESPPRIT和BBRITE-EURAMM計劃。 隨著電電子、信息等等高新技術的的不斷發展，市市場需求個性性化與多樣化化，未來現代代制造技術發發展

14、的總趨勢勢是向精密化化、柔性化、網網絡化、虛擬擬化、智能化化、綠色集成成化、全球化化的方向發展展。 當前現現代制造技術術的發展趨勢勢大致有以下下九個方面：(1)信息技術術、管理技術術與工藝技術術緊密結合，現現代制造生產產模式會獲得得不斷發展。(2)設計技術術與手段更現現代化。(3)成型及制制造技術精密密化、制造過過程實現低能能耗。(4)新型特種種加工方法的的形成。(5)開發新一一代超精密、超超高速制造裝裝備。(6)加工工藝藝由技藝發展展為工程科學學。(7)實施無污污染綠色制造造。(8)制造業中中廣泛應用虛虛擬現實技術術。(9)制造以人人為本。3.1先進制造造技術 先進制制造技術(AAdvanc

15、ced Maanufacctuingg Techhnologgy),人們們往往用AMMT來概括由由于 HYPERLINK /wiki/%E5%BE%AE%E7%94%B5%E5%AD%90%E6%8A%80%E6%9C%AF o 微電子技術 微電子技技術、自動化化技術、 HYPERLINK /wiki/%E4%BF%A1%E6%81%AF%E6%8A%80%E6%9C%AF o 信息技術 信息息技術等給傳傳統制造技術術帶來的種種種變化與新型型系統。具體體地說，就是是指集機械工工程技術、電電子技術、自自動化技術、信 HYPERLINK /wiki/%E4%BF%A1%E6%81%AF%E6%8A

16、%80%E6%9C%AF o 信息技術 息技術等多種技術為一體所產生的技術、設備和系統的總稱。主要包括： HYPERLINK /wiki/%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E8%BE%85%E5%8A%A9%E8%AE%BE%E8%AE%A1 o 計算機輔助設計 計算機輔助設計、 HYPERLINK /wiki/%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E8%BE%85%E5%8A%A9%E5%88%B6%E9%80%A0 o 計算機輔助制造 計算機輔助制造、集成制造系統等。AMT是制造業企業取得 HYPERLINK /wiki/%E7%AB%9E%E4%B

17、A%89%E4%BC%98%E5%8A%BF o 競爭優勢 競爭優勢的必要條件之一，但并非充分條件，其優勢還有賴于能充分發揮技術威力的 HYPERLINK /wiki/%E7%BB%84%E7%BB%87%E7%AE%A1%E7%90%86 o 組織管理 組織管理，有賴于技術、管理和 HYPERLINK /wiki/%E4%BA%BA%E5%8A%9B%E8%B5%84%E6%BA%90 o 人力資源 人力資源的有機協調和融合。 先進制制造技術主要要包括以下三三個技術群:3.2主體技術術群 這是制制造技術的核核心,它包括括兩個基本部部分:有關 HYPERLINK /wiki/%E4%BA%A7

18、%E5%93%81%E8%AE%BE%E8%AE%A1 o 產品設計 產產品設計技術術和工藝技術術。(1)面向制造造的設計技術術群 面向制制造的設計技技術群系指用用于 HYPERLINK /wiki/%E7%94%9F%E4%BA%A7%E5%87%86%E5%A4%87 o 生產準備 生產準備備(制造準備備)的工具群群和技術群。 HYPERLINK /wiki/%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%8A%80%E6%9C%AF o 設計技術 設計技術對新產品開發 HYPERLINK /wiki/%E7%94%9F%E4%BA%A7%E8%B4%B9%E7%94%A8 o 生產費用 生產

19、費用、 HYPERLINK /wiki/%E4%BA%A7%E5%93%81%E8%B4%A8%E9%87%8F o 產品質量 產品質量以及 HYPERLINK /wiki/%E6%96%B0%E4%BA%A7%E5%93%81 o 新產品 新產品上市時間都有很大影響。產品和制造工藝的設計可以采用一系列工具,例如計算機輔助設計(CAD)以及 HYPERLINK /wiki/%E5%B7%A5%E8%89%BA%E8%BF%87%E7%A8%8B o 工藝過程 工藝過程建模和仿真等,生產設施、裝備和工具,甚至整個制造企業都可以采用先進技術更有效地進行設計。近幾年發展起來的產品和工藝的并行設計具有

20、雙重目的,一是縮短新產品上市的周期,二是可以將 HYPERLINK /wiki/%E7%94%9F%E4%BA%A7%E8%BF%87%E7%A8%8B o 生產過程 生產過程中產生的廢物減少到最低程度,使 HYPERLINK /wiki/%E6%9C%80%E7%BB%88%E4%BA%A7%E5%93%81 o 最終產品 最終產品成為可回收、可再利用的,因此對實現面向保護環境的制造而言是必不可少的。(2)制造工藝藝技術群( HYPERLINK /wiki/%E5%8A%A0%E5%B7%A5 o 加工 加加工和裝配技技術群) 制造工工藝技術群是是指用于物質質產品(物理理實體產品)生產的過程

21、程及設備。例例如,模塑成成形、鑄造、沖沖壓、磨削等等。隨著高新新技術的不斷斷滲入,傳統統的制造工藝藝和裝備正在在產生質的變變化。制造工工藝技術群是是有關加工和和裝配的技術術,也是制造造技術或稱生生產技術的傳傳統領域。3.3支撐技術術群 支撐技技術群是指支支持設計和制制造工藝兩方方面取得進步步的基礎性的的 HYPERLINK /wiki/%E6%A0%B8%E5%BF%83%E6%8A%80%E6%9C%AF o 核心技術 核心技術。基基本的生產過過程需要 一一系列的支撐撐技術,諸如如:測試和檢檢驗、 HYPERLINK /wiki/%E7%89%A9%E6%96%99%E6%90%AC%E8%

22、BF%90 o 物料搬運 物料搬搬運、生產(作業)計劃劃的控制以及及包裝等。它它們也是用于于保證和改善善主體技術的的協調運行所所需的技術,是工具、手手段和 HYPERLINK /wiki/%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E9%9B%86%E6%88%90 o 系統集成 系統集集成的基礎技技術。支撐技技術群包括:(1)信息技術術:接口和通通信、 HYPERLINK /wiki/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%BA%93%E6%8A%80%E6%9C%AF o 數據庫技術 數據庫庫技術、集成成框架、軟件件工程 HYPERLINK /wiki/%E4%BA%BA%E5%B7%A5%

23、E6%99%BA%E8%83%BD o 人工智能 人工智智能、專家系系統和 HYPERLINK /wiki/%E7%A5%9E%E7%BB%8F%E7%BD%91%E7%BB%9C o 神經網絡 神經網網絡、 HYPERLINK /wiki/%E5%86%B3%E7%AD%96%E6%94%AF%E6%8C%81%E7%B3%BB%E7%BB%9F o 決策支持系統 決策支持系系統。(2)標準和框框架：數據標標準、產品定定義標準、工工藝標準、 HYPERLINK /wiki/%E6%A3%80%E9%AA%8C%E6%A0%87%E5%87%86 o 檢驗標準 檢檢驗標準、接接口框架。(3)機

24、床和工工具技術。(4)傳感器和和 HYPERLINK /wiki/%E6%8E%A7%E5%88%B6%E6%8A%80%E6%9C%AF o 控制技術 控制技術：單單機加工單元元和過程的控控制、執行機機構、傳感器器和傳感器組組合、 HYPERLINK /wiki/%E7%94%9F%E4%BA%A7%E4%BD%9C%E4%B8%9A%E8%AE%A1%E5%88%92 o 生產作業計劃 生產作作業計劃。(5)其它3.4制造技術術基礎設施 制造技技術基礎設施施是指為了管管理好各種適適當的技術群群的開發并鼓鼓勵這些技術術在整個國家家工業(基地地)內推廣應應用而采取的的各種方案和和機制。由于于技

25、術只有應應用適當地會會產生效用,所以其技術術基礎設施的的各要素和基基本技術本身身同樣重要。這這些要素包括括了車間工人人、工程技術術人員和。3.5美國ATTM計劃 19993年，美國國政府批準了了由聯邦科學學、工程與技技術 HYPERLINK /wiki/%E7%AE%A1%E7%90%86%E4%BA%BA%E5%91%98 o 管理人員 管理人員員在各種先進進生產技術和和方案方面的的培訓和教育育,這些技術術和方案將提提高企業的生生產競爭力。可可以說,制造造技術的基礎礎設施是使制制造技術適應應具體企業應應用環境充分分發揮其功能能、取得最佳佳效益的一系系列措施,是是使先進的制制造技術與企企業組織

26、管理理體制和使用用技術的人員員協調工作的的系統工程,是先進制造造技術生長和和壯大的土壤壤,因而是其其不可分割的的一個組成部部分。 美國AAMT計劃目目標是：研究究開發世界領領先的先進制制造技術，以以滿足美國制制造業對先進進制造技術的的需求，提高高 HYPERLINK /wiki/%E5%88%B6%E9%80%A0%E4%B8%9A o 制造業 制造業的競爭爭力；通過教教育與 HYPERLINK /wiki/%E5%9F%B9%E8%AE%AD%E8%AE%A1%E5%88%92 o 培訓計劃 培訓計計劃提高 HYPERLINK /wiki/%E5%8A%B3%E5%8A%A8%E5%8A%9

27、B%E7%B4%A0%E8%B4%A8 o 勞動力素質 勞動力素素質；促進具具有環境意識識的制造等。 美國AAMT計劃中中的項目包括括：(1)設計技術術 制造準備備階段所需的的設計工具與與技術；(2)制造技術術 實際生產產過程中所需需的加工工藝藝和設備；(3)支持技術術 為前兩類類開發項目提提供所需的基基礎核心技術術；(4)制造技術術基礎設施 為有效地管管理項目的開開發，以及推推動將這些 HYPERLINK /wiki/%E9%A1%B9%E7%9B%AE%E5%BA%94%E7%94%A8 o 項目應用 項項目應用于生生產實踐中的的方法與機制制。 AMTT計劃的 HYPERLINK /wik

28、i/%E9%9B%86%E6%88%90%E5%88%9B%E6%96%B0 o 集成創新 集成成創新重點領領域有：(1)下一代 HYPERLINK /wiki/%E6%99%BA%E8%83%BD%E5%88%B6%E9%80%A0 o 智能制造 智智能制造單元元與設備；(2)適用于快快速而有效地地設計新產品品、工藝、設設備及企業 HYPERLINK /wiki/%E9%9B%86%E6%88%90%E5%8C%96%E8%AE%BE%E8%AE%A1 o 集成化設計 集集成化設計工工具；(3)確保企業業能廣泛了解解和應用先進進制造技術而而進行的基礎礎設施建設。 現代設設計的方法和和技術主要

29、有有： 1. HYPERLINK /wiki/%E7%BB%BF%E8%89%B2%E8%AE%BE%E8%AE%A1 o 綠色設計 綠綠色設計。 HYPERLINK /wiki/%E7%BB%BF%E8%89%B2%E6%8A%80%E6%9C%AF o 綠色技術 綠色技術就是是為了減輕環環境污染或減減少 HYPERLINK /wiki/%E5%8E%9F%E6%9D%90%E6%96%99 o 原材料 原材料、自然然資源使用的的技術、工藝藝或產品的總總稱。 HYPERLINK /wiki/%E7%BB%BF%E8%89%B2%E8%AE%BE%E8%AE%A1 o 綠色設計 綠色設設計的目

30、的是是克服傳統設設計的不足，使使產品滿足環環保的要求。它它包括產品從從概念形成到到生產制造、使使用乃至廢棄棄后的回收、重重用及處理等等各個階段。綠綠色設計從根根本上防止了了污染，節約約了資源和能能源。因此，綠綠色設計也是是現代機械制制造業進行產產品設計開發發的一個重要要原則。 2. HYPERLINK /wiki/%E5%B9%B6%E8%A1%8C%E5%B7%A5%E7%A8%8B o 并行工程 并并行工程。 HYPERLINK /wiki/%E5%B9%B6%E8%A1%8C%E5%B7%A5%E7%A8%8B o 并行工程 并行工程是現現代設計的一一個重要方法法。 傳統的順順序工程設計

31、計，是先進勝勝需求分析，然然后進行產品品設計，再進進行生產制造造，最后是產產品上市。這這種設計方法法，信息是單單向依次地傳傳遞。采用并并行工程方法法，則將各個個工程設計過過程與其后續續過程并行進進行設計，而而且上下過程程之間的信息息交流是雙向向的，并據此此作出決策。這這意味著，采采用并行工程程方法，從一一開始就要考考慮產品整個個生命周期中中的所有因素素，如用戶要要求概念形成成、成本質量量、報廢處理理等。這就有有利于提高 HYPERLINK /wiki/%E4%BA%A7%E5%93%81%E8%B4%A8%E9%87%8F o 產品質量 產產品質量、降降低成本、縮縮短研制周期期。 3.計計算機

32、輔助設設計。計算機機輔助設計是是以計算機為為工具，幫助助設計人員進進行設計的 HYPERLINK /wiki/%E9%80%82%E7%94%A8%E6%8A%80%E6%9C%AF o 適用技術 適適用技術的總總稱。在設計計過程中，人人們可以進行行 HYPERLINK /wiki/%E5%88%9B%E9%80%A0%E6%80%A7%E6%80%9D%E7%BB%B4 o 創造性思維 創造性思維維活動，完成成設計方案構構思、工作原原理擬定，并并將設計思想想和設計方法法經過綜合、分分析，轉換成成計算機可以以處理的數學學模型和解析析這些模型的的程序。在程程序運行過程程中，人們可可以評價設計計結

33、果，控制制設計過程，計計算機則可以以發揮其分析析和存儲信息息的能力，完完成 HYPERLINK /wiki/%E4%BF%A1%E6%81%AF%E7%AE%A1%E7%90%86 o 信息管理 信息管理理、繪圖、模模擬、優化和和其他數值分分析任務。計計算機輔助設設計包括的內內容很多，如如概念設計、 HYPERLINK /wiki/%E4%BC%98%E5%8C%96%E8%AE%BE%E8%AE%A1 o 優化設計 優化設計、有限元分析、計算機仿真、計算機繪圖等。虛擬技術得到廣廣泛應用。虛虛擬技術是以以計算機支持持的仿真技術術為前提，對對設計、加工工、裝配等工工序統一建模模，形成虛擬擬的環境

34、、虛虛擬的過程、虛虛擬的產品以以及虛擬的企企業。面對新新的挑戰和競競爭，過去那那種大而全的的企業已越來來越沒有優勢勢，各種開放放式的 HYPERLINK /wiki/%E5%90%88%E4%BD%9C%E5%BC%80%E5%8F%91 o 合作開發 合作開開發、生產與與銷售與日俱俱增。用戶訂訂貨、產品創創意設計、零零部件生產、總總成裝配、銷銷售及 HYPERLINK /wiki/%E5%94%AE%E5%90%8E%E6%9C%8D%E5%8A%A1 o 售后服務 售后服服務等各個環環節都可分別別由不同地域域的企業按某某種契約進行行互利合作。通通過國際互聯聯網、區域網網和企業網，世世界上任

35、何地地方的用戶都都可訂貨，還還能進行異地地設計、異地地制造，然后后在最接近用用戶的地方交交貨。先進制造技術一、先進制造技技術工藝過程程 先進制制造工藝以及及自動化技術術在整個 HYPERLINK /wiki/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E5%88%B6%E9%80%A0 o 機械制造 機械械制造的過程程中，工藝過過程是最主要要的過程。由由于機械制造造業本身的需需要，形成和和發展了許多多先進的制造造工藝及自動動化技術，從從而充實、發發展了整個先先進制造技術術群，帶動了了其他制造業業的發展。這這些先進制造造工藝及自動動化技術主要要包括以下幾幾個方面。 1.毛毛坯制造工藝藝。毛坯制造造是機

36、械制造造工藝的基礎礎和前提。近近幾年，出現現了許多先進進的制造工藝藝及技術。鑄鑄造方面出現現了一套精密密潔凈鑄造成成形工藝，例例如，外熱風風沖天爐熔煉煉、處理、保保護成套技術術；鋼液精煉煉與保護技術術；高效金屬屬型鑄造工藝藝及設備；氣氣化模鑄造工工藝與設備等等。 鍛壓方方面出現了精精確高效塑性性成型技術，主主要有熱精鍛鍛生產線成套套技術；冷溫溫成型成套技技術；輥鍛和和楔橫軋成形形技術；精密密沖裁工藝及及設備等。焊焊接與切割方方面出現了新新型焊接電源源及控制技術術；激光焊接接技術；微連連接技術；數數控切割技術術等。 2.機械械加工工藝。機機械加工是機機械制造工藝藝過程的主要要組成部分，在在這方面

37、的趨趨勢是向高效效、高精度方方向發展。主主要有精密加加工和超精密密加工；高速速切削與高速速磨削；復雜雜型面的數控控加工；游離離磨料的高效效加工等。 3.表表面處理。隨隨著機械產品品表面質量的的要求越來越越高，出現了了許多表面處處理工程新技技術，包括化化學鍍非晶態態合金技術；新型節能表表面涂裝技術術；高速燃氣氣噴涂技術；等離子體化化學氣相沉積積技術；離子子束輔助鍍膜膜技術等。 4.熱熱處理。熱處處理工藝近幾幾年出現了可可控氣氛熱處處理、真空熱熱處理、離子子化學熱處理理、激光表面面合金化等先先進技術。5.自動化技術術。在機械制制造過程中，除除了發展應用用先進制造工工藝以外，自自動化技術的的發展與應

38、用用是另一大特特征。這些自自動化技術包包括機床數控控技術、工業業機器人、 HYPERLINK /wiki/%E6%9F%94%E6%80%A7%E5%88%B6%E9%80%A0%E6%8A%80%E6%9C%AF o 柔性制造技術 柔柔性制造技術術、 HYPERLINK /wiki/%E4%BC%A0%E6%84%9F%E6%8A%80%E6%9C%AF o 傳感技術 傳感技術、集集成制造技術術、自動檢測測及信號識別別技術等。二、 先進制造造國內外的現現狀 1.我國先進進制造技術的的現狀自建國國以來，尤其其是改革開發發20多年以以來，我國機機械制造業得得到了迅速地地發展。 機械工工業是我國工

39、工業中發展最最快的行業之之一。20世世紀70年代代以前，產品品的技術相對對比較簡單，一一個新產品上上市，很快就就會有相同功功能的產品跟跟著上市。 20世世紀80年代代以后，隨著著市場全球化化的進一步發發展，市場競競爭變得越來來越激烈。220世紀900年代初，隨隨著CIMSS技術的大力力推廣應用，包包括有CIMMS實驗工程程中心和7個個開放實驗室室的研究環境境已建成。在在全國范圍內內，部署了CCIMS的若若干研究項目目，諸如CIIMS軟件工工程與標準化化、開放式系系統結構與發發展戰略，CCIMS總體體與集成技術術、產品設計計自動化、工工藝設計自動動化、柔性制制造技術、管管理與決策信信息系統、質質

40、量保證技術術、網絡與數數據庫技術以以及系統理論論和方法等均均取得了豐碩碩成果，獲得得不同程度的的進展。但因因大部分大型型機械制造企企業和絕大部部分中小型機機械制造企業業主要限于CCAD和管理理信息系統，底底層基礎自動動化還十分薄薄弱，數控機機床由于編程程復雜，還沒沒有真正發揮揮作用。因此此，與工業發發達國家相比比，我國的制制造業仍然存存在一個階段段性的整體上上的差距。 此外，我我國還掌握了了一批先進的的重大成套設設備的核心技技術。2.國外先進進制造技術的的現狀 在產品品設計方面，普普遍采用計算算機輔助產品品設計(CAAD)、計算算機輔助工程程分析(CAAE)和計算算機仿真技術術；在加工技技術方

41、面，巳巳實現了底層層(車間層)的自動化，包包括廣泛地采采用工中心(或數控技術術)、自動引引導小車(AAGV)等近10余年年來，發達國國家主要從具具有全新制造造理念的制造造系統自動化化方面尋找出出路，提出了了一系列新的的制造系統。如如計算機集成成制造系統、智智能制造系統統、并行工程程、敏捷制造造等。計算機集成制造造系統(CIIMS)它是在自動動化技術、信信息技術和制制造技術的基基礎上，通過過計算機及其其軟件，將制制造廠全部生生產活動所需需的各種分散散的自動化系系統有機地集集成起來，是是適合于多品品種、中小批批量生產的總總體高效率、高高柔性的制造造系統。首先先在功能上，它它包含了一個個工廠的全部部

42、生產經營活活動，即從市市場預測、產產品設計、加加工工藝、制制造、管理至至售后服務以以及報廢處理理的全部活動動因此它比比傳統的工廠廠自動化的范范圍要大得多多，是一個復復雜的大系統統，是工廠自自動化的發展展方向。其次次，在集成上上，它涉及的的自動化不是是工廠各個環環節自動化的的簡單疊加，而而是在計算機機網絡和分布布式數據庫支支持下的有機機集成。這種種集成主要體體現在以信息息和功能為特特征的技術集集成，即信息息集成和功能能集成。計算算機集成制造造系統的核心心技術是/ccAM技術。智能制造系統統(IMS)是指將專家家系統、模糊糊邏輯、人工工神經網絡等等人工智能技技術應用到制制造系統中，以以解決復雜的的

43、決策問題，提提高制造系統統的水平和實實用性。人工工智能的作用用是要代替熟熟練工人的技技藝，學習工工程技術人員員的實踐經驗驗和知識，并并用于解決生生產中的實際際問題，從而而將工人、工工程技術人員員多年來積累累起來的豐富富而又寶貴的的實踐經驗保保存下來，在在實際的生產產中長期發揮揮作用。智能能制造系統的的核心技術是是人工智能。三、先進制造技技術的特點 先進制制造技術計劃劃（Advaanced Manuffacturring TTechnoologyAMT)是是美國根據本本國制造業面面臨的挑戰和和機遇,為增增強 HYPERLINK /wiki/%E5%88%B6%E9%80%A0%E4%B8%9A

44、o 制造業 制造業的 HYPERLINK /wiki/%E7%AB%9E%E4%BA%89%E5%8A%9B o 競爭力 競爭力和促進進國家經濟增增長,首先提提出了先進制制造技術(AAdvancced Maanufaccturinng Tecchnoloogy)的概概念。此后,歐洲各國、日日本以及亞洲洲 HYPERLINK /wiki/%E6%96%B0%E5%85%B4%E5%B7%A5%E4%B8%9A%E5%8C%96%E5%9B%BD%E5%AE%B6 o 新興工業化國家 新興工業化化國家如韓國國等也相繼作作出響應。 (1)先進制造技技術是制造技技術的最新發發展階段,是是面向21世世紀

45、的技術制制造業是社會會物質文明的的保證,是與與人類社會一一起動態發展展的,因此,制造技術必必然也將隨著著科技進步而而不斷更新。先先進制造技術術是制造技術術的最新發展展階段,是由由傳統的制造造技術發展而而來,保持了了過去制造技技術中的有效效要素;但隨隨著高新技術術的滲入和制制造環境的變變化,已經產產生了質了變變化,先進制制造技術是制制造技術與現現代高新技術術結合而產生生的一個完整整的技術群,是一類具有有明確范疇的的新的技術領領域,是面向向21世紀的的技術。(2)先進制造造技術是面向向工業應用的的技術先進制制造技術應能能適合于在工工業企業推廣廣并可取得很很好的 HYPERLINK /wiki/%E

46、7%BB%8F%E6%B5%8E%E6%95%88%E7%9B%8A o 經濟效益 經濟效效益,先進制制造技術的發發展往往是針針對某一具體體的制造業(如汽車工業業、電子工業業)的需求而而發展起來的的適用的先進進制造技術,有明顯的 HYPERLINK /wiki/%E9%9C%80%E6%B1%82%E5%AF%BC%E5%90%91 o 需求導向 需需求導向的特特征。先進制制造技術不是是以追求技術術的高新度為為目的,而是是 注重產生生最好的實踐踐效果,以提提高企業的競競爭力和促進進國家經濟增增長和綜合實實力為目標。 (3)先進制造技技術是面向全全球競爭的目目前每一國家家都處于 HYPERLIN

47、K /wiki/%E5%85%A8%E7%90%83%E5%8C%96 o 全球化 全球球化市場中。一一個國家的先先進制造技術術是支持該國國制造業在全全球范圍市場場的競爭力。因因此,先進制制造技術的主主體應具有世世界水平。但但是,每個國國家的國情也也將影響到從從現有的制造造技術水平向向先進制造技技術的過渡戰戰略和措施。我我國正在以前前所未有的速速度進入全球球化的 HYPERLINK /wiki/%E5%9B%BD%E9%99%85%E5%B8%82%E5%9C%BA o 國際市場 國際市市場,開發和和應用適合國國情的先進制制造技術勢在在必行。四、我國先進制制造技術目前前存在的問題題和解決措施施

48、 半個世世紀來，我國國機械制造業業雖然從無到到有，從小到到大取得了較較快的發展，但但與西方先進進工業國家相相比還存在這這明顯的差距距，主要表現現在如下方面面：（1）產品檔檔次低，高水水平產品所占占比例小 目前前我國機械工工業主導產品品達到當代國國際先進水平平的不到5%，達到上世世紀90年代代國際先進水水平的占255%，答到880年代水平平的占40%。（2）創新開開發能力差，新新產品貢獻率率低 我國大大中型企業生生產的20000多種主導導產品的平均均生命周期為為10.5年年，而美國一一般僅有3-4年。美國國制造業的新新產品的貢獻獻率已達到國國內生產總值值的52%。（3）專業化化生產水平低低 我國

49、基基礎零部件、基基礎工藝專業業化水平與國國外先進國家家比較存在很大的差距。企業生產管理技技術落后 目前，我我國大部分企企業的生產管管理依舊停留留在過去計劃劃經濟管理方方式上，現金金管理模式和和手段未能得得到實施。 目前前我國制造企企業的技術水水平與國先進進水平相比較較，從總體上上看差距達220年左右。結結合我國基本本國情，解決決我國先進制制造技術目前前問題應：（1）提高認認識，全面規規劃，力促先先進制造技術術的發展。（2）深化科科技體制改革革，推動技術術創新體系的的建設。（3）將引進進消化國外先先進制造技術術與自主開發發創新相結合合。（4）大力發發展先進高新新制造技術及及其產業。（5）積極培培

50、養創造性人人才，努力提提高制造業的的全員素質。五、先進制造技技術的內容 1、制造造系統自動化化 機械制制造過程是一一種離散的生生產過程，與與連續自動化化過程相比，實實現自動化更更為困難。自自動化的目的的是提高生產產率、改善勞勞動條件、保保證產品質量量、提高對市市場變化的響響應速度和競競爭力。 2、精密密工程和微型型機械 精密工工程包括：精精密加工和超超精密加工技技術、微細加加工和超微細細加工技術、納納米技術。以以納米技術為為代表的超精精密加工技術術和以微細加加工為手段的的微型機械技技術代表了目目前精密工程程的發展方向向。精密工程的發展展方向主要表表現在：超精密加工設備備及其新型結結構的研究金剛

51、石砂輪超精精密磨削 加工工方式：外圓圓磨削、無心心磨、溝槽磨磨和切割 加工工材料：難加加工材料，如如陶瓷、半導導體 研究究的關鍵問題題：金剛石砂砂輪整修、微微粉金剛石砂砂輪超精密磨磨削現金超精密研磨磨拋光加工納米加工和微型型機械 微型機機械乏指尺寸寸范圍為毫米米、微米或納納米級，集微微機構、微傳傳感器、微驅驅動器、微執執行器和微控控制器為一體體的的微型機機電系統(MMEMS)。中中國在近十年年期間，通過過微齒輪、微微泵、微電機機、微馬達、微微型飛機和微微型陀螺等研研究，在MEEMS領域取取得了突出進進展。提出和和發展了由于于尺度效應而而產生的微機機械學。MEMS技術已已開始在我國國的社會生產產

52、中發揮作用用，如微操作作機器人已開開始用于生物物工程中的細細胞分裂、顯顯微手術和生生物芯片的制制造工藝;微微傳感器已民民開始用于飛飛行器的加速速度、壓力等等參數的實時時測量;納米米薄膜潤滑技技術已應用于于火箭和計算算機硬盤的制制造工藝。特種加工特種加工亦稱非傳統加工工或現代代加工方法，泛指用電電能、熱能、光光能、電化學學能、化學能能、聲能及特特殊機械能等等能量達到去去除或增加材材料的加工方方法，從而實實現材料被去去除、變形 、改變性能能或被鍍覆等等。特種加工是指那那些不屬于傳傳統加工工藝藝范疇的加工工方法,它不不同于使用刀刀具、磨具等等直接利用機機械能切除多多余材料的傳傳統加工方法法。特種加工

53、工是近幾十年年發展起來的的新工藝,是是對傳統加工工工藝方法的的重 要補充充與發展,目目前仍在繼續續研究開發和和改進。直接接利用 HYPERLINK /doc/5248879.html 電能、 HYPERLINK /doc/5675209.html 熱能、聲能、 HYPERLINK /doc/2350604.html 光能能、 HYPERLINK /doc/2341910.html 化學能和電化化學能，有時時也結合機械械能對工件進進行的加工。特特種加工中以以采用電能為為主的 HYPERLINK /doc/6049953.html 電火花花加工和 HYPERLINK /doc/5747253.ht

54、ml 電解加工應用用較廣，泛稱稱電加工。20世紀40年年代發明的電電火花加工開開創了用軟工工具、不靠機機械力來加工工硬工件的方方法。50年年代以后先后后出現電子束束加工、等離離子弧加工和和 HYPERLINK /doc/5335288.html 激光加工。這這些加工方法法不用成型的的工具，而是是利用密度很很高的能量束束流進行加工工。對于高硬硬度材料和復復雜形狀、精精密微細的特特殊零件,特特種加工有很很大的適用性性和發展潛力力,在模具,量具,刀具具、儀器儀表表、飛機、航航天器和 HYPERLINK /doc/6027688.html 微電電子元器件等等制造中得到到越來越廣泛泛的應用。表面工程技術

55、 表面工工程是表面經經過預處理后后，通過表面面涂覆、 HYPERLINK /doc/1542405.html 表面面改性或多種種 HYPERLINK /doc/5777583.html 表面技術復合合處理，改變變固體金屬表表面或非金屬屬表面的形態態、化學成分分、 HYPERLINK /doc/429635.html 組織結構構和應力狀況況，以獲得表表面所需性能能的系統工程程。表面 HYPERLINK /doc/6117335.html 工程程技術是表面面工程的核心心和實質。快速成型制造 快速成成型(RP)技術是 HYPERLINK /doc/6759206-6973815.html 九十十年代

56、發展起起來的一項先先進制造技術術，是為制造造業企業新產產品開發服務務的一項關鍵鍵共性技術， 對促進企業業產品創新、縮縮短新產品開開發周期、提提高產品 HYPERLINK /doc/5402849-5640535.html 競爭爭力有積極的的推動作用。自自該技術問世世以來，已經經在發達國家家的 HYPERLINK /doc/2598672-2744002.html 制造業中得到到了廣泛 HYPERLINK /doc/5568719-5783895.html 應用用，并由此產產生一個新興興的技術領域域。它可以在無需準準備任何模具具、 HYPERLINK /doc/2513544-2655985.h

57、tml 刀具和工裝卡卡具的情況下下，直接接受受 HYPERLINK /doc/5381729-5618066.html 產品設計(CCAD)數據據，快速制造造出新產品的的樣件、 HYPERLINK /doc/5341669-5577112.html 模具具或 HYPERLINK /doc/5408348-5646328.html 模型。因此，RRP技術的推推廣應用可以以大大縮短新新產品開發周周期、降低開開發成本、提提高開發質量量。由傳統的的去除法到今天的增長法，由由有模制造到到無模制造，這這就是RP技技術對制造業業產生的革命命性意義。RP技術將一個個實體的復雜雜的三維加工工離散成一系系列層片的

58、加加工，大大降降低了加工難難度，具有如如下特點:成型全過程的的快速性，適適合現代激烈烈的產品市場場;可以制造任意意復雜形狀的的三維實體;用CAD HYPERLINK /doc/5408348-5646328.html 模型型直接驅動，實實現設計與制制造高度一體體化，其直觀觀性和易改性性為產品的完完美設計提供供了優良的設設計環境;成型過程無需需專用 HYPERLINK /doc/6174789-6388030.html 夾具、 HYPERLINK /doc/5341669-5577112.html 模具、 HYPERLINK /doc/2513544-2655985.html 刀具，既節省省了費

59、用，又又縮短了制作作周期。技術的高度集集成性，既是是現代科學技技術發展的必必然產物，也也是對它們的的綜合應用，帶帶有鮮明的高高新技術 特特征。以上特點決定了了RP技術主主要適合于新新產品開發，快快速單件及小小批量零件制制造，復雜形形狀零件的制制造，模具與與模型設計與與制造，也適適合于難加工工材料的制造造，外形設計計檢查，裝配配檢驗和快速速反求工程等等。生物制造生物制造：Biiologiical MManufaacturiing，指以以生物體機能能進行大規模模物質加工與與物質轉化、為為社會發展提提供工業商品品的新行業，是是以微生物細細胞或以酶蛋蛋白為催化劑劑進行化學品品合成、或以以生物質為原原料

60、轉化合成成能源化學品品與材料，促促使能源與化化學品脫離石石油化學工業業路線的新模模式，主要表表現為先進發發酵工程、現現代酶工程、生生物煉制、生生物過程工程程等新技術的的發明與應用用，具有低碳碳循環、綠色色清潔等典型型特征。傳統加工工藝及及其設備的改改造和革新8、智能制造技技術 HYPERLINK /view/262577.htm 智能制造技術利利用 HYPERLINK /view/1466326.htm 計算機模模擬制造業領領域的專家的的分析、判斷斷、推理、構構思和決策等等智能活動，并并將這些智能能活動和 HYPERLINK /view/6241250.htm 智能能機器融合起起來，貫穿應應用