中国发展先进制造技术之我见
随着科学技术的进步以及新的管理思想、管理模式和生产模式的引进，近年来，先进制造技术在机械加工领域中的应用越来越广泛，越来越深入。如今先进制造技术已是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，但我国正处于工业化经济发展的关键时期，先进制造技术是我们的薄弱环节，与先进的国家相比仍有一定差距。为了迎接新的挑战，我们必须认清国内外先进制造技术的现状与发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
1、先进制造技术的内涵和特点
1.1先进制造技术的定义
先进制造技术是集成制造技术、电子技术、信息技术、自动化技术、能源技术、材料科学以及现代管理技术等众多技术的交叉、融合和渗透而发展起来的，涉及到制造业中产品设计、加工装配、检测测试、经营管理、市场营销等产品生命周期全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变、细分的市场适应能力和竞争能力为目的的一项综合性技术。
1.2先进制造技术的内容
从广义上来说，先进制造技术包括：1、计算机辅助产品开发与设计，如计算机辅助设计CAD、计算机辅助工程CAE；2、计算机辅助制造与各种计算机集成制造系统，如计算机集成制造系统CIMS、数控技术NC/CNC；3、利用计算机进行生产任务和各种制造资源合理组织与调配的各种管理技术，如管理信息系统MIS、物料需求计划MRP。从狭义上来说：先进制造技术是指各种计算机辅助制造设备和计算机集成制造系统。
1.3先进制造技术的内涵与外延
下一代航天、航空产品的制造将与材料科学、空间物理学等紧密结合；制造科学与生命科学、生物学交叉的生物制造、仿生制造将得到较大的发展；精微制造的机理和控制技术将得益于与量子力学、材料科学、微电子科学等的深度融合；数字制造、智能制造的发展将更加依赖于与现代数学、系统科学、管理科学的综合。可以说，未来10～15年将是先进制造技术同其他相关学科交叉融合大发展的时期，尤其是制造基础科学可望一些新的突破。
1.4先进制造技术的特点
首先，先进制造技术是面向21世纪的技术，是具有明确范畴的新的技术领域。它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。其次，它是面向工业应用的技术。涉及了产品从市场调研、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。最后，它是面向全球竞争的技术。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。
2、先进制造技术的国内外现状
2.1国外先进制造技术现状
在制造业自动化发展方面, 发达国家机械制造技术已经达到相当水平, 实现了机械制造系统自动化。产品设计普遍采用计算机辅助设计(CAD) 、计算机辅助产品工程(CAE) 和计算机仿真等手段, 企业管理采用了科学的规范化的管理方法和手段, 在加工技术方面也已实现了底层的自动化, 包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV) 等。在这个基础上再提高制造系统的自动化水平, 对于改善企业的TQCS(T—尽量缩短产品的交货时间或提早新产品上市时间、Q—提高产品质量、C—降低产品成本、S—提高服务水平) 已无明显的作用。因此, 近10 余年来, 发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路, 提出了一系列新的制造系统，如计算机集成制造系统、智能制造系统、敏捷制造、并行工程等。
1) 计算机集成制造系统 它是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及软件，将制造厂全部生产活动有关的各种分散的自动化系统有机地集成起来, 并适合于多品种、中小批量生产的总体高效率、高柔性的制造系统。计算机集成制造系统在概念上，主要强调两点：首先在功能上，它包含了一个工厂的全部生产经营活动, 即从市场预测、产品设计、加工工艺、制造、管理至售后服务以及报废处理的全部活动。因此它比传统的工厂自动化的范围要大得多，是一个复杂的大系统，是工厂自动化的发展方向。其次, 在集成上，它涉及的自动化不是工厂各个环节的自动化的简单叠加，而是在计算机网络和分布式数据
库支持下的有机集成。这种集成主要体现在以信息和功能为特征的技术集成，即信息集成和功能集成，以便缩短产品开发周期、提高质量、降低成本。
2) 智能制造系统 是指将专家系统、模糊推理、人工神经网络等人工智能技术应用到制造系统中，以解决复杂的决策问题, 提高制造系统的水平和实用性。人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺，学习工程技术人员的实践经验和知识，并用于解决生产中的实际问题，从而将工人、工程技术人员多年来积累起来的丰富而又宝贵的实践经验保存下来，在实际的生产中长期发挥作用。
3) 并行工程 又称同步工程或同期工程, 是针对传统的产品串行开发“( 需求分析——概念设计——详细设计——过程设计——加工制造——试验检测——设计修改”的流程，称为产品从设计到制造的串行生产模式) 过程而提出的一个概念、一种哲理和方法。
4) 敏捷制造 又称灵捷制造、迅速制造和灵活制造等，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促进企业内部和企业之间相互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。市场的快速响应是敏捷制造的核心。
2.2 国内先进制造技术现状
我国的装备制造业经过数十年努力，已具有相当规模，积累了大量的技术和经验。但是随着经济全球化的发展，由于我国的巨大市场和丰富的劳动力资源，国外技术、资金、产品大量涌入，企业面临前所未有的国内外激烈的竞争局面。竞争要求企业产品更新换代快，产品质量高，价格低，交货及时和服务好。近年来，我国的制造业不断采用先进制造技术，但和工业发达国家相比，仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
1）管理体制方面 工业发达国家国有企业所占比重较小，绝大部分企业是规范的股份公司。我国国有企业所占比重较大，装备制造业存在着带根本性的问题，制造业的人均劳动生产率远远落后于发达国家，产业主体技术依靠国外，国有企业深化改革远未到位，企业集中度低，大型骨干企业少，围绕大型骨干企业的中小企业群体也未形成。
2）企业经营管理方面 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）、灵敏制造（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，多数中小型企业仍处于经验管理阶段。
3）产品开发设计方面 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。在应用技术及技术集成方面的能力还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后。
4）加工制造工艺方面 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、学习阶段。例如：在高速超高速加工的各关键领域如大功率高速主轴单元、高加减速直线进给电机、陶瓷滚动轴承等方面总体水平同国外尚有较大差距；在超精密加工的效率、精度可靠性，特别是规格（大尺寸）和技术配套方面与国外比，还有相当大的差距。
5）加工机床和自动化技术方面 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。相比美国、德国和日本等机床发达国家，我国数控机床产品在设计水平、质量、精度、性能方面差距较大。从整体上来说，我国数控机床与国外先进相差5～10 年；在高精尖技术方面的差距则达到了10～15 年。在高级数控系统、高速精密主轴单元、高速滚动部件和数控动力刀架等核心零部件方面，我国仍无法国产化，主要依赖于进口。3、先进制造技术的发展趋势
先进制造技术当今国际间科技竞争的焦点，随着社会的发展，市场需求的个性化与多元化，人们对产品的要求也日益多元化，市场竞争日趋激烈，企业要在日趋激烈的市场竞争中生存发展，就必须采用先进的制造技术。进入新世纪，随着中国加入WTO,中国与世界的越来越紧密，先进制造制造技术必然会朝着全球化、系统化、集成化、网络化、虚拟化、自动化、绿色化、精密化、智能化、快速化的趋势发展
（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。
（6）精密化。现代高新技术产品需要高精度制造，社会的发展对机械产品的质量提出了越来越高的要求。这决定了发展精密加工、超精密加工技术是机械制造未来的一个重点
（7）智能化。智能制造是指综合利用各个学科、各种先进技术和方法，解决和处理制造系统中的各种问题。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。
（8）快速化。快速化是指对市场的快速响应，对生产的快速重组。它要求生产模式有高度的柔性与高度敏捷性。快速化能强有力地推动着制造技术的进步与发展，它是先进制造技术发展的“动力”。
（9）集成化。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。
4、我国先进机械制造技术的发展趋势
进入21世纪以来，我国先进制造技术借鉴了国外先进经验得到了迅速发展并且形成了自己的方向与目标，具体如下所述：
1、全球化。国际和国内市场上的竞争激烈，网络通讯技术的快速发展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。
3、虚拟化。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。
5、我国先进制造技术目前存在的问题和解决措施
半个世纪来，我国机械制造业虽然从无到有，从小到大取得了较快的发展，但与西方先进工业国家相比还存在这明显的差距，主要表现在如下方面：
（1）产品档次低，高水平产品所占比例小 目前我国机械工业主导产品达到当代国际先进水平的不到5%，达到上世纪90年代国际先进水平的占25%，答到80年代水平的占40%。
（2）创新开发能力差，新产品贡献率低 我国大中型企业生产的2000多种主导产品的平均生命周期为10.5年，而美国一般仅有3-4年。美国制造业的新产品的贡献率已达到国内生产总值的52%。
（3）专业化生产水平低 我国基础零部件、基础工艺专业化水平与国外先进国家比较存在很大的差距。
（4）企业生产管理技术落后 目前，我国大部分企业的生产管理依旧停留在过去计划经济管理方式上，现金管理模式和手段未能得到实施。
目前我国制造企业的技术水平与国先进水平相比较，从总体上看差距达20年左右。
结合我国基本国情，解决我国先进制造技术目前问题应：
（1）提高认识，全面规划，力促先进制造技术的发展。
（2）深化科技体制改革，推动技术创新体系的建设。
（3）将引进消化国外先进制造技术与自主开发创新相结合。
（4）大力发展先进高新制造技术及其产业。
（5）积极培养创造性人才，努力提高制造业的全员素质。
6、总结
现代制造技术是现代技术和工业创新的集成，是国家制造业的水平的主要标志，也是国家工业的基础和支柱。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。因此，我们应抓住机遇，了解我国机械制造技术的发展现状，把握现代机械制造技术的发展趋势，使我国现代制造业与世界发达国家站在同一起跑线上。
再过不到一年的时间，我们便要走上工作岗位，并且很有可能从事先进制造行业，我们现在能做的只有更多的了解、学习先进制造技术，才能在不久的将来更好的胜任工作，才能在我国由世界制造大国逐步转变为世界制造强国的道路上作出自己的贡献！