先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)
與科學(xué)技術(shù)與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展相應(yīng)，先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)有以下特點(diǎn)：①信息技術(shù)對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用；②設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷現(xiàn)代化；③成形技術(shù)向精密成形或稱凈成形的方向發(fā)展；④加工技術(shù)向著超精密、超高速以及發(fā)展新一代制造裝備的方向發(fā)展；⑤制造工藝、設(shè)備和工廠的柔性和可重構(gòu)性將成為企業(yè)裝備的顯著特點(diǎn)；⑥虛擬制造技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)將廣泛應(yīng)用；⑦智能化、數(shù)字化是先進(jìn)制造技術(shù)和機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展方向；⑧以提高市場(chǎng)快速反應(yīng)為目標(biāo)的制造技術(shù)將得到迅速發(fā)展和應(yīng)用；⑨綠色制造成為21世紀(jì)制造業(yè)的重要特征；⑩21世紀(jì)的企業(yè)面臨管理創(chuàng)新。
先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展可以用8個(gè)字來(lái)概括：“數(shù)”是核心，“精”是關(guān)鍵，“極”是焦點(diǎn)，“自”是條件，“集”是方法，“網(wǎng)”是道路，“智”是前景，“綠”是必然?，F(xiàn)分述如下：
“數(shù)”是發(fā)展的核心
“數(shù)”就是“數(shù)字化”。“數(shù)字化”不僅是“信息化”發(fā)展的核心，而且也是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的核心。信息的“數(shù)字化”處理同“模擬化”處理相比，有著3個(gè)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：信息精確，信息安全，信息容量大。數(shù)字化制造就是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化，它是制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學(xué)的交叉、融和、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢(shì)。它包含了3大部分：以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字制造，以控制為中心的數(shù)字制造和以管理為中心數(shù)字制造。對(duì)制造設(shè)備而言，其控制參數(shù)均為數(shù)字化信號(hào)。對(duì)制造企業(yè)而言，各種信息(如圖形、數(shù)據(jù)、知識(shí)、技能等等)均以數(shù)字形式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，在企業(yè)內(nèi)傳遞，以便根據(jù)市場(chǎng)信息，迅速收集資料信息，在虛擬現(xiàn)實(shí)、快速原型、數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體等多種數(shù)字化技術(shù)的支持下，對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息與資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃與重組，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品功能的仿真，對(duì)加工過(guò)程與生產(chǎn)組織過(guò)程的仿真，或完成原型制造，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的快速重組與對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)，以滿足客戶化要求。
“精”是發(fā)展的關(guān)鍵
“精”是“精密化”。它一方面是指對(duì)產(chǎn)品、零件的精度要求越來(lái)越高，一方面是指對(duì)產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來(lái)越高。顯然，這兩方面是一回事。有了前者，才要求有后者；有了后者，才促使前者得以發(fā)展?！熬笨梢哉f(shuō)，是指加工精度及其發(fā)展，精密加工，細(xì)微加工，納米加工，如此等等。20世紀(jì)初，超精密加工的誤差是10微米，30年代達(dá)1微米，50年代達(dá)0.1微米，70至80年代達(dá)0.O1微米，至今達(dá)0.001微米，即1納米。由一組數(shù)據(jù)，可以看到微電子產(chǎn)品對(duì)加工精度的依賴程度，電子元件制造誤差為，一般晶體管50微米，一般磁盤5微米，一般磁頭磁鼓0.5微米，集成電路0.O5微米，超大型集成電路達(dá)0.005微米，而合成半導(dǎo)體為1納米。在現(xiàn)代超精密機(jī)械中，對(duì)精度要求極高，如人造衛(wèi)星的儀表軸承，其圓度、圓柱度、表面粗糙度等均達(dá)納米級(jí)；基因操作機(jī)械，其移動(dòng)距離為納米級(jí)，移動(dòng)精度為0.1納米。細(xì)微加工、納米加工技術(shù)可達(dá)納米以下的要求，如離子束加工可達(dá)納米級(jí)，借助于掃描隧道顯微鏡(STM)與原子力顯微鏡的加工，則可達(dá)0.1納米{4-5}。實(shí)際上，納米級(jí)的加工就是移動(dòng)原子級(jí)的加工。
“極”是發(fā)展的焦點(diǎn)
“極”就是極端條件，就是指在極端條件下工作的或者有極端要求的產(chǎn)品，從而也是指這類產(chǎn)品的制造技術(shù)有“極”的要求。在高溫、高壓、高濕、強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)腐蝕等等條件下工作的，或有高硬度、大彈性等等要求的，或在幾何形體上極大、極小、極厚、極薄、奇形怪狀的。顯然，這些產(chǎn)品都是科技前沿的產(chǎn)品。其中之一就是“微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS) ”，這是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家與有關(guān)國(guó)家所高度關(guān)注的項(xiàng)前沿科技。甚至可以說(shuō)，“極”是前沿科技或前沿科技產(chǎn)品發(fā)展的一個(gè)焦點(diǎn)。例如，在信息領(lǐng)域中，分子存儲(chǔ)器、原子存儲(chǔ)器、量子阱光電子器件、芯片加工設(shè)備；軍事武器中，精確制導(dǎo)技術(shù)，精確打擊技術(shù)，微型慣性平臺(tái)，微光學(xué)設(shè)備；航空航天領(lǐng)域中，微型飛機(jī)，微型衛(wèi)星，“納米”衛(wèi)星(以內(nèi))。MEMS可以完成特種動(dòng)作與實(shí)現(xiàn)特種功能，乃至可以溝通微觀世界與宏觀世界，其深遠(yuǎn)意義難于估量。
“自”是發(fā)展的條件
“自”就是自動(dòng)化。它就是減輕人的勞動(dòng)，強(qiáng)化、延伸、取代人的有關(guān)勞動(dòng)的技術(shù)或手段。顯然，自動(dòng)化是重要的，自動(dòng)化總是伴隨有關(guān)機(jī)械或工具來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？梢哉f(shuō)，機(jī)械是一切技術(shù)的載體，也是自動(dòng)化技術(shù)的載體。第一次工業(yè)革命，以機(jī)械化這種形式的自動(dòng)化來(lái)減輕、延伸或取代人的有關(guān)體力勞動(dòng)；第二次工業(yè)革命，電氣化進(jìn)一步促進(jìn)了自動(dòng)化的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1870年至1980年，加工過(guò)程的效率提高到20倍，即體力勞動(dòng)得到了有效的解放；但管理效率只提高為1.8至2.2倍，設(shè)計(jì)效率只1.2倍，這表明腦力勞動(dòng)遠(yuǎn)沒(méi)有得到有效的解放。即使在美國(guó)，1984年，CAD在福特公司只占40%，通用公司34 % , Chrysler也不過(guò)67% ；此后，CAD發(fā)展極為迅速。今天在我國(guó)大量設(shè)計(jì)單位已“甩圖板”了，CAD已十分普及了。信息化、計(jì)算機(jī)化與網(wǎng)絡(luò)化，不但極大地解放了人的體力勞動(dòng)，而且更為關(guān)鍵的是有效地提高了腦力勞動(dòng)自動(dòng)化的水平，解放了人的部分的腦力勞動(dòng)。
“集”是發(fā)展的方法
“集”就是集成化。它一是技術(shù)的集成，一是管理的集成，一是技術(shù)與管理的集成；歸根結(jié)底，其本質(zhì)就是知識(shí)的集成，當(dāng)然亦即知識(shí)表現(xiàn)形式的集成。已如前述，先進(jìn)制造技術(shù)就是制造技術(shù)、信息技術(shù)、管理科學(xué)與有關(guān)科學(xué)技術(shù)的集成?！凹伞本褪恰敖徊妗?，就是“雜交”，就是取人之長(zhǎng)，補(bǔ)己之短，這是發(fā)展的一大方法。目前，“集”主要指：①現(xiàn)代技術(shù)的集成，機(jī)電一體化是個(gè)典型，它是高技術(shù)裝備的基礎(chǔ)，如微電子制造裝備，信息化、網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品及配套設(shè)備，儀器、儀表、醫(yī)療、生物、環(huán)保等高技術(shù)設(shè)備。顯然，在機(jī)電一體化技術(shù)中，關(guān)鍵往往是；a檢測(cè)傳感技術(shù)；b信息處理技術(shù)；c自動(dòng)控制技術(shù)；d伺服傳動(dòng)技術(shù)；e精密機(jī)械技術(shù)；f系統(tǒng)總體技術(shù)，而這些技術(shù)又同許多學(xué)科有關(guān)，又是一個(gè)“集”。②加工技術(shù)的集成，特種加工技術(shù)及其裝備是個(gè)典型，如增材制造(即快速原型)、激光加工、高能束加工、電加工等等。③企業(yè)集成，即管理的集成，包括生產(chǎn)信息、功能、過(guò)程的集成；包括生產(chǎn)過(guò)程的集成、全壽命周期過(guò)程的集成；也包括企業(yè)內(nèi)部的集成，企業(yè)外部的集成。當(dāng)然，管理的集成不可能不包含管理與技術(shù)的集成。還有一點(diǎn)值得注意，即由生物技術(shù)與制造技術(shù)集成而成的“微制造的生物方法”，或所謂的“生物制造”；即依據(jù)生物是由內(nèi)部生長(zhǎng)而成“器件”，而非同一般制造技術(shù)那樣由外加作用以增減材料而成“器件”?？梢灶A(yù)期，這是一個(gè)嶄新的充滿著活力的領(lǐng)域。
“網(wǎng)”是發(fā)展的道路
“網(wǎng)”就是網(wǎng)絡(luò)化。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的必由之路，是制造業(yè)走向整體化、有序化，這同人類社會(huì)發(fā)展是同步的。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化由兩個(gè)因素決定：一是生產(chǎn)組織變革的需要，一是生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的可能。這是因?yàn)橹圃鞓I(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，面臨多方的壓力；采購(gòu)成本不斷提高，產(chǎn)品更新速度加快，市場(chǎng)需求不斷變化，客戶定單生產(chǎn)方式迅速發(fā)展，全球制造所帶來(lái)的沖擊日益加強(qiáng)等等；企業(yè)要避免傳統(tǒng)生產(chǎn)組織所帶來(lái)的一系列問(wèn)題，必須在生產(chǎn)組織上實(shí)行某種深刻的變革。這個(gè)變革體現(xiàn)在兩方面：一方面利用網(wǎng)絡(luò)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造與生產(chǎn)管理等活動(dòng)乃至企業(yè)整個(gè)業(yè)務(wù)流程中充分享用有關(guān)資源，即快速調(diào)集、有機(jī)整合與高效利用有關(guān)制造資源；與此同時(shí)，這必然導(dǎo)致制造過(guò)程與組織的分散化網(wǎng)絡(luò)化，企業(yè)要拋棄傳統(tǒng)的“小而全”與“大而全”這類“夕陽(yáng)技術(shù)”，而集中力量在自己最有競(jìng)爭(zhēng)力的核心業(yè)務(wù)上。在制造技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化中，電子商務(wù)應(yīng)用值得關(guān)注。電子商務(wù)將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)數(shù)字化，并將數(shù)字信息使用和計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)處理同Internet進(jìn)行集成，成為一種全新的業(yè)務(wù)操作模式。在電子商務(wù)下的網(wǎng)絡(luò)化制造中，供應(yīng)鏈管理、客戶關(guān)系管理、產(chǎn)品生命周期管理共同構(gòu)成了制造的增殖鏈。它具有兩大優(yōu)點(diǎn)：商務(wù)的直接化與透明化，這對(duì)降低成本、加決流通、提高效率、增加商業(yè)機(jī)會(huì)大有好處，從而對(duì)企業(yè)內(nèi)部重組、經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略與競(jìng)爭(zhēng)模式有著深刻影響。
“智”是發(fā)展的前景
“智”就是智能化。制造技術(shù)的智能化是制造技術(shù)發(fā)展的前景。近20年來(lái)，制造系統(tǒng)正在由原先的能量驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動(dòng)型，這就要求制造系統(tǒng)不但要具備柔性，而且還要表現(xiàn)出某種智能，以便應(yīng)對(duì)大量復(fù)雜信息的處理、瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)需求和激烈競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜環(huán)境，因此，智能制造越來(lái)越受到高度的重視。智能化制造模式的基礎(chǔ)是智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)既是智能和技術(shù)的集成而形成的應(yīng)用環(huán)境，也是智能制造模式的載體。與傳統(tǒng)的制造相比，智能制造系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：①人機(jī)一體化；②自律能力；③自組織與超柔性；④學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力；⑤在未來(lái)，具有更高級(jí)的類人思維的能力。由此出發(fā)，可以說(shuō)智能制造作為一種模式，是集自動(dòng)化、集成化和智能化于一身，并具有不斷向縱深發(fā)展的高技術(shù)含量和高技術(shù)水平的先進(jìn)制造系統(tǒng)，也是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)。它突出了在制造諸環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與集成的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)。同時(shí)，收集、存儲(chǔ)、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能；當(dāng)然，目前還只能算初步，但潛力極大，前景廣闊。隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的初露端倪，知識(shí)將作為發(fā)展生產(chǎn)力主要的源泉，并導(dǎo)致以知識(shí)生產(chǎn)率取代勞動(dòng)生產(chǎn)率，從而智能化制造的價(jià)值日益攀升。目前，特別是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、智能代理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等發(fā)展，將突出知識(shí)在制造活動(dòng)中的價(jià)值地位。
“綠”是發(fā)展的必然
“綠”就是“綠色”，“綠色”是從環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中引用來(lái)的。人類社會(huì)的發(fā)展必將走向人類社會(huì)與自然界的和諧，就是走向“天人合一”。人與人類社會(huì)本質(zhì)上也是自然世界的一個(gè)部分，部分不能脫離整體，更不能對(duì)抗與破環(huán)整體。《老子》講的“無(wú)為”就是這個(gè)意思，即不去“為”違背客觀規(guī)律之“為”。人類必須從各方面促使人與人類社會(huì)同自然界和諧一致，制造技術(shù)也不能例外。保護(hù)環(huán)境，就是保護(hù)生產(chǎn)力；改善環(huán)境，就是發(fā)展生產(chǎn)力。制造業(yè)的產(chǎn)品從構(gòu)思開始，到設(shè)計(jì)階段，制造階段、銷售階段、使用與維修階段，直到回收階段、再制造各階段，都必須充分計(jì)及環(huán)境保護(hù)。所謂環(huán)境保護(hù)是廣義的，不僅要保護(hù)自然環(huán)境，還要保護(hù)社會(huì)環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境，還要保護(hù)生產(chǎn)者的身心健康。在此前提與內(nèi)涵下，還必須制造出價(jià)廉、物美、供貨期短、售后服務(wù)好的產(chǎn)品。作為“綠色”制造，產(chǎn)品還必須在一定程度上是藝術(shù)品，以與用戶的生產(chǎn)、工作、生活環(huán)境相適應(yīng)，給人以高尚的精神享受，體現(xiàn)著物質(zhì)文明、精神文明與環(huán)境文明的高度交融。每發(fā)展與采用一項(xiàng)新技術(shù)時(shí)，應(yīng)站在哲學(xué)高度，慎思“塞翁得馬，安知非禍”，即必須充分考慮可持續(xù)發(fā)展，計(jì)及環(huán)境文明。
有機(jī)整體與見(jiàn)物見(jiàn)人
上面所講的數(shù)、精、極、自、集、網(wǎng)、智、綠這8個(gè)方面彼此滲透，相互依賴，相互促進(jìn)，形成一個(gè)整體；同時(shí)，它們是服務(wù)于制造技術(shù)的，此即，“機(jī)械”是基，“制造”是礎(chǔ)，這8個(gè)方面是一定要扎根在“機(jī)械”和“制造”這個(gè)基礎(chǔ)上；要研究與發(fā)展“機(jī)械”本身與“制造”本身的理論與機(jī)理，而且這8個(gè)方面的技術(shù)要以此理論與機(jī)理為基礎(chǔ)來(lái)研究、來(lái)開發(fā)、來(lái)發(fā)展，要與此基礎(chǔ)相輔相成，最終是要服務(wù)于制造業(yè)的發(fā)展。離開“機(jī)械”與“制造”的本身去研究、去開發(fā)、去發(fā)展這8個(gè)方面的技術(shù)，都是要迷失方向的。
值得高度注意的是，在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)與高速發(fā)展的今天，“先進(jìn)制造技術(shù)”如同一切先進(jìn)技術(shù)一樣，是不可能不“以人為本”的，不能見(jiàn)“物”不見(jiàn)“人”，見(jiàn)“技術(shù)”，不見(jiàn)“文化”，不見(jiàn)“精神”；離開人，離開人文文化，離開人的精神，先進(jìn)技術(shù)就失去了“靈魂”，只是一個(gè)空軀殼，甚至造禍于民。
發(fā)展制造業(yè)需處理的關(guān)系
目前我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程特點(diǎn)是；工業(yè)增長(zhǎng)速度快，但是人均GDP低，經(jīng)濟(jì)效益低；關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)落后，技術(shù)裝備水平低；工業(yè)產(chǎn)值比重雖然有所提高，但是相應(yīng)的市場(chǎng)服務(wù)體系不健全；農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移遲緩，城市化水平低。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中大國(guó)，在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中，工業(yè)化階段是不可逾越的，在發(fā)展制造業(yè)時(shí)需處理以下關(guān)系：
(1)發(fā)展高技術(shù)與發(fā)展制造業(yè)相輔相成。以高技術(shù)改造提升制造業(yè)，努力提高制造業(yè)整體素質(zhì)，增強(qiáng)制造業(yè)竟?fàn)幜?。用高技術(shù)(信息技術(shù))改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的時(shí)候，對(duì)制造業(yè)企業(yè)而言，實(shí)際就是對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的采用，所以制造業(yè)特別是裝備制造業(yè)是高技術(shù)的重要載體。
(2)勞動(dòng)密集型、資金密集型與技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。從國(guó)家整體上，繼續(xù)大力發(fā)展勞動(dòng)密集型以緩解就業(yè)難題；積極發(fā)展資金密集型(包括充分利用外資)；在有優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域集中力量有重點(diǎn)地發(fā)展技術(shù)密集型制造業(yè)。
(3)裝備制造業(yè)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)。落后的裝備制造業(yè)是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的主要制約因索，是工業(yè)改組改造和結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)的主戰(zhàn)場(chǎng)，應(yīng)著眼于國(guó)際國(guó)內(nèi)兩個(gè)市場(chǎng)，加速提升和發(fā)展裝備制造業(yè)，加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)的步伐。
(4)經(jīng)濟(jì)全球化和“民族工業(yè)”的關(guān)系。在經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展迅猛的背景下，傳統(tǒng)意義上的封閉的“民族工業(yè)”實(shí)際已不復(fù)存在。當(dāng)前國(guó)內(nèi)有三種不同的觀點(diǎn)；一是“民族工業(yè)”的提法是一種不合時(shí)宜、過(guò)時(shí)的提法；二是應(yīng)該用“本土工業(yè)”或“國(guó)內(nèi)工業(yè)(Domestic Industry )”代替“民族工業(yè)”；三是在涉及國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全和國(guó)防安全的關(guān)鍵性、戰(zhàn)略性工業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)著力提高自主開發(fā)能力，發(fā)展“民族工業(yè)”，但隨著社會(huì)的發(fā)展需對(duì)民族工業(yè)賦予新的內(nèi)涵，指建在中國(guó)領(lǐng)土上，國(guó)內(nèi)資本(包括國(guó)有資本和民營(yíng)資本)為主，國(guó)家具有控制力，關(guān)鍵技術(shù)掌握在國(guó)人手里，具有中國(guó)品牌的工業(yè)。
（轉(zhuǎn)載）
