先進制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢

3/3先進制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢先進制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

發(fā)展。機械工業(yè)是我國工業(yè)中發(fā)展最快的行業(yè)之一。

20世紀70年代以前，產(chǎn)品的技術(shù)相對比較簡單，一個新產(chǎn)品上市，很快就會有相同功能的產(chǎn)品跟著上市。20世紀80年代以后，隨著市場全球化的進一步發(fā)展，市場競爭變得越來越激烈。

20世紀90年代初，隨著CIMS技術(shù)的大力推廣應(yīng)用，包括有CIMS實驗工程中心和7個開放實驗室的研究環(huán)境已建成。在全國范圍內(nèi)，部署了CIMS的若干研究項目，諸如CIMS軟件工程與標(biāo)準化、開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS總體與集成技術(shù)、產(chǎn)品設(shè)計自動化、工藝設(shè)計自動化、柔性制造技術(shù)、管理與決策信息系統(tǒng)、質(zhì)量保證技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及系統(tǒng)理論和方法等均取得了豐碩成果，獲得不同程度的進展。但因大部分大型機械制造企業(yè)和絕大部分中小型機械制造企業(yè)主要限于CAD和管理信息系統(tǒng)，底層基礎(chǔ)自動化還十分薄弱，數(shù)控機床由于編程復(fù)雜，還沒有真正發(fā)揮作用。因此，與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國的制造業(yè)仍然存在一個階段性的整體上的差距。

2、國外先進制造技術(shù)的現(xiàn)狀

在產(chǎn)品設(shè)計方面，普遍采用計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計(CAD)、計算機輔助工程分析(CAE)和計算機仿真技術(shù)；在加工技術(shù)方面，巳實現(xiàn)了底層(車間層)的自動化，包括廣泛地采用加工中心（或數(shù)控技術(shù))、自動引導(dǎo)小車(AGV)等．近10余年來，發(fā)達國家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)。如計算機集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等。

計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

它是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計算機及其軟件，將制造廠全部生產(chǎn)活動所需的各種分散的自動化系統(tǒng)有機地集成起來，是適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。首先在功能上，它包含了一個工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動，即從市場預(yù)測、產(chǎn)品設(shè)計、加工工藝、制造、管理至售后服務(wù)以及報廢處理的全部活動．因此它比傳統(tǒng)的工廠自動化的范圍要

大得多，是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，是工廠自動化的發(fā)展方向。其次，在集成上，它涉及的自動化不是工廠各個環(huán)節(jié)自動化的簡單疊加，而是在計算機網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫支持下的有機集成。這種集成主要體現(xiàn)在以信息和功能為特征的技術(shù)集成，即信息集成和功能集成。計算機集成制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是CAD/cAM技術(shù)。

智能制造系統(tǒng)(IMS)

是指將專家系統(tǒng)、模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)應(yīng)用到制造系統(tǒng)中，以解決復(fù)雜的決策問題，提高制造系統(tǒng)的水平和實用性。人工智能的作用是要代替熟練工人的技藝，學(xué)習(xí)工程技術(shù)人員的實踐經(jīng)驗和知識，并用于解決生產(chǎn)中的實際問題，從而將工人、工程技術(shù)人員多年來積累起來的豐富而又寶貴的實踐經(jīng)驗保存下來，在實際的生產(chǎn)中長期發(fā)揮作用。智能制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是人工智能。

三、先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

先進制造技術(shù)當(dāng)今國際間科技競爭的焦點，隨著社會的發(fā)展，市場需求的個性化與多元化，人們對產(chǎn)品的要求也日益多元化，市場競爭日趨激烈，企業(yè)要在日趨激烈的市場競爭中生存發(fā)展，就必須采用先進的制造技術(shù)。進入新世紀，隨著中國加入WTO,中國與世界的越來越緊密，先進制造制造技術(shù)必然會朝著全球化、系統(tǒng)化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、自動化、綠色化、精密化、智能化、快速化的趨勢發(fā)展。

1、全球化

一方面由于國際和國內(nèi)市場上的競爭越來越激烈，例如在機械制造業(yè)中，國內(nèi)外已有不少企業(yè)，甚至是知名度很高的企業(yè)，在這種無情的競爭中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時還在國內(nèi)市場上占有份額的企業(yè)，不得不擴展新的市場；另一方面，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展推動企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)展，這種發(fā)展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用，已成為全球化制造業(yè)發(fā)展的動力，全球化制造的第一個技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)化，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)使制造的全球化得以實現(xiàn)。

2、網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營活動帶來了革命性的變革。產(chǎn)品設(shè)計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產(chǎn)品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，加速技術(shù)信息的交流、加強產(chǎn)品開發(fā)的合作和經(jīng)營管理的學(xué)習(xí)，推動了企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)展。

3、虛擬化

制造過程中的虛擬技術(shù)是指面向產(chǎn)品生產(chǎn)過程的模擬和檢驗。檢驗產(chǎn)品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優(yōu)化產(chǎn)品的制造工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和最低成本為目標(biāo)，進行生產(chǎn)過程計劃、組織管理、車間調(diào)度、供應(yīng)鏈及物流設(shè)計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真，通過仿真軟件來模擬真實系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品工藝的合理性，保證產(chǎn)品制造的成功和生產(chǎn)周期，發(fā)現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)中不可避免的缺陷和錯誤。

4、自動化

自動化是一個動態(tài)概念，目前它的研究主要表現(xiàn)在制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)、人機一體化制造系統(tǒng)、制造單元技術(shù)、制造過程的計劃和調(diào)度、柔性制造技術(shù)和適應(yīng)現(xiàn)化生產(chǎn)模式的制造環(huán)境等方面。制造自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網(wǎng)絡(luò)化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。

5、綠色化

綠色制造則通過綠色生產(chǎn)過程、綠色設(shè)計、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環(huán)境的負面影響，同時使原材料和能源的利用效率達到最高。

6、精密化

現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)品需要高精度制造，社會的發(fā)展對機械產(chǎn)品的質(zhì)量提出了越

來越高的要求。這決定了發(fā)展精密加工、超精密加工技術(shù)是機械制造未來的一個重點。

7、智能化

智能制造是指綜合利用各個學(xué)科、各種先進技術(shù)和方法，解決和處理制造系統(tǒng)中的各種問題。系統(tǒng)能領(lǐng)會設(shè)計人員的意圖，能夠檢測失誤，回答問題，提出建議方案等。

8、快速化

快速化是指對市場的快速響應(yīng)，對生產(chǎn)的快速重組。它要求生產(chǎn)模式有高度的柔性與高度敏捷性?？焖倩軓娪辛Φ赝苿又圃旒夹g(shù)的進步與發(fā)展，它是先進制造技術(shù)發(fā)展的“動力”。

9、集成化

現(xiàn)代制造業(yè)的方向并不只是計算機的集成，信息的集成，而是人、技術(shù)、組織的整體集成，包括功能集成、組織集成、信息集成、過程集成、知識集成和企業(yè)間的集成。

四、結(jié)束語

制造業(yè)是國家經(jīng)濟和綜合國力的基礎(chǔ),被稱為“立國之本”8。隨著我國工業(yè)水平的發(fā)展，尤其是航空航天技術(shù)的發(fā)展，先進制造技術(shù)