制造技术科范文

第一篇：制造技术科范文

先进制造技术 绿色制造

先进制造技术课程论文

先进制造技术

——绿色制造

green manufacturing

摘要

当前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，环境问题已经成为世界各国关注的热点，并列入世界议事日程，

制造业将改变传统制造模式，推行绿色制造技术，发展相关的绿色材料、绿色能源和绿色设计数据库、知

识库等基础技术，生产出保护环境、提高资源效率的绿色产品，如绿色汽车、绿色冰箱等，并用法律、法

规规范企业行为，随着人们环保意识的增强，那些不推行绿色制造技术和不生产绿色产品的企业，将会在

市场竞争中被淘汰，使发展绿色制造技术势在必行。下面通过举例简单说明绿色制造。

At present, the world set off a wave of " green wave ", the environment problem has become the focus of

attention of all countries in the world, and included in the schedule, manufacturing industry will change the

traditional manufacturing mode, the implementation of green manufacturing technology, related to the

development of green materials, green energy and green design database, knowledge base and so on the basis of

technology, production to protect environment improving resource efficiency, green products, such as green, green

refrigerators, and laws and regulations, standardize enterprise behavior, along with the people environmental

protection consciousness enhancement, the implementation of green manufacturing technology and production of

green products to the enterprise, will be eliminated in the market competition, the development of green

manufacturing technology be imperative.关键词：绿色制造Green manufacturing绿色产品 Green product制造技术Manufacturing technology世界 The world

一、引言

绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源

效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境

污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，

使资源利用率最高，能源消耗最低。绿色制造模式是一个闭环系统，即原料-工业生产-产

品使用-报废-二次原料资源，从设计、制造、使用一直到产品报废回收整个寿命周期对环

境影响最小，资源效率最高，也就是说要在产品整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产

品环境属性，改变了原来末端处理的环境保护办法，对环境

保护从源头抓起，并考虑产品的基本属性，使产品在满足环

境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、

质量等。

二、绿色制造技术简介 定义：综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，其目

标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理

的整个生命周期中，对环境负面影响最小，资源利用率最高，

并使企业经济效益和社会效益协调优化。

绿色制造，又称环境意识制造(Environmentally

Conscious Mannufacturing)、面向环境的制造(Manufacturing For Environment)等。它是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作用)最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。绿色制造这种现代化制造模式，是人类可持续发展战略在现代制造业中的体现。

国外绿色制造技术现状:国外不少国家的政府部门已推出了以保护环境为主题的“绿色计划”。1991年日本推出了“绿色行业计划”，加拿大政府已开始实施环境保护“绿色计划”。美国、英国、德国也推出类似计划。目前，在一些发达国家，除政府采取一系列环境保护措施外，广大消费者已热衷于购买环境无害产品的绿色消费的新动向，促进了绿色制造的发展。产品的绿色标志制度相继建立，凡产品标有“绿色标志”图形的，表明该产品从生产到使用以及回收的整个过程都符合环境保护的要求，对生态环境无害或危害极少，并利于资源的再生和回收，这为企业打开销路、参与国际市场竞争提供了条件。如德国水溶油漆自1981年开始被授于环境标志(绿色标志)以来，其贸易额已增加20%。德国目前已有60种类型3500个产品授予环境标志，法国、瑞士、芬兰和澳大利亚等国于1991年对产品实施环境标志，日本于1992年对产品实施环境标志，新加坡和马来西亚也在1992年开始实施环境标志。目前已有20多个国家对产品实施环境标志，从而促进了这些国家“绿色产品”的发展，在国际市场竞争中取得更多的地位和份额。

国际经济专家分析认为，目前“绿色产品”比例大约为5-10%，再过10年，所有产品都将进入绿色设计家族，可回收、易拆卸，部件或整机可翻新和循环利用。也就是说，在未来10年内绿色产品有可能成为世界商品市场的主导产品

三、绿色制造技术实例

1、模具的绿色制造

2、水溶性油漆

3、中水回用

4、金桥南厂联合站房冰蓄冷项目

5、东岳动力总成厂发动机测试方法改进

下面我们就来一起看看这几个领域是如何运用先进制造技术的：

首先是模具的绿色制造

由绿色制造的概念可知,“绿色模具”不仅仅指在使用时对环境的影响小,还应是从制造到报废的整个生命周期内对环境的破坏是最小的。因此,模具的绿色制造设计要求设计者在构思阶段就要优先考虑模具产品的环境属性(模具的可拆卸性、可再次回收性等等),然后再考虑原有应该考虑的模具产品应用的基本属性。总的来说,模具绿色制造的整个生命周期包括绿色设计、绿色制造、绿色包装、绿色维护和绿色回收、再处理等阶段。

模具的绿色设计:模具绿色设计对模具绿色制造有着非常重要的地位,这一步解决的好坏直接影响到最终利用模具加工产品的绿色生产问题。

模具材料的选择:模具材料的选择是模具产品设计的第一步。模具材料的“绿色程度”对最终产品的“绿色性能”具有非常重要的影响。因此,绿色模具设计必须建立在绿色模具材料基础上。绿色模具材料应是低能耗、低成本的材料,尤其是少污染的材料;是易加工和加工过程中无污染或少污染的材料;是易回收处理、可重复多次使用或可降解的材料。

模具的可回收性设计:模具的回收性设计是指在模具产品绿色的设计初期充分考虑产品中所用各种材料的回收、再利用的可能性、回收处理的方法、回收性的技术经济评估以及回收性的结构框架设计等有关一系列问题。这样就可在后续生产中尽可能节约材料,减少浪费。因此,因避免或不要过多使用铜、铅等有害或对环境有重污染的材料;尽可能减少所用材料的种类;避免使用与现有标准循环再回收过程中不相兼容的材料;多使用无需特殊工具的连接件;设计时尽可能允许使用现有的一些可重复利用的零部件等。

模具的绿色并行工程:绿色并行工程是现代绿色产品设计和开发的新模式,它的核心是并行一体化设计,强调产品设计及其相关过程同时交叉进行,即在设计阶段就要考虑整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有环节和因素,如质量、成本、用户要求、环境影响、资源消耗状况等。因此,涉及产品整个生命周期的各个部分的小组成员必须协同工作。对于模具设计,不但需要模具设计小组成员之间进行讨论,协调产品的设计任务,而且其他部门如工艺、制造、质量等小组也要参与产品的设计工作,对产品设计方案提出修改意见等,从而使得整个模具设计工作一次成功。

接下来是：水溶性油漆

水溶性油漆以纯水为载体，相对于传统的溶剂性油漆而言，在降低生产工艺污染、促进环保安全两大方面有着不可比拟的优势，可最大限度地减少对自然环境污染和人体健康的损害。

2008年，上海通用汽车的3大基地油漆车间全部建成了代表国际环保先进水平的水溶漆生产线，北盛二期还是东北三省唯一采用该项绿色环保技术的工厂。较传统涂装工艺，其VOC(挥发性有机化合物)排放比传统的汽车涂装工艺可减少80%以上，废气排放浓度降低了500倍，辅以无铅电泳、无铬钝化、静电喷涂、废气焚烧净化等先进环保技术，实现了从源头有效控制和最大限度地减少了废气排放。以单车间年工作时间4800小时计，水溶漆可较油漆每年减少污染排放3000多公斤。与此同时，3大基地的中水回用设施采用国外先进的污水处理技术，各工厂的工业污水和生活污水全部实行了无害化处理，各项污染物100%稳定达标。

接下来是：中水回用

以上海通用汽车金桥南厂为例，采用国内外先进的污水处理技术，将部分处理后的水再深度处理和消毒作为中水，由厂区的中水管网系统供厂区所有的绿化、冲厕、景观和设备的冷却等，不仅减少了自来水使用量，而且也大大减少了废水的排放。为确保中水的处理质量，在废水处理站中设置了养鱼缸，采用中水调养五彩金鱼，第一时间可以观察到中水的水质。经过不懈努力，在南厂的废水处理站中，一边是污浊的生产废水和污水在不断进入，经过工艺处理，一边源源不断排出透明晶亮的清水，鱼儿在其中欢快地游动。南厂日回用中水量达203立方米，占日污水向外排放量的24%，年减少COD排放量7吨，每年可以节省10万元的费用。正因为采取了绿色制造的技术使得其排放量大大降低。

接下来是：金桥南厂联合站房冰蓄冷项目

近年来，国内工业用电电价峰谷差较大，上海最高达到4.4倍。对此，金桥南厂采用了先进的冰蓄冷系统，在电力负荷很低的夜间用电低谷采用双工况制冷机制冷，将冷量以冰的形式储存起来。在电力负荷较高的白天或用电高峰期，把储存的冷量释放出来，以满足空调或工艺用冷的需求，也起到了转移电力高峰用电量、平衡电网峰谷差、削峰填谷的作用。

通过自控，实现夏季给空调冷冻水供冷、冬季给工艺系统供冷，过渡季既可以供空调也可以供工艺。冰蓄冷系统不仅可以转移电力高峰用电量，平衡电网峰谷差，这样全年36

5天不间断运行，可以最大程度地节约电费，年节约能源和减排费用65万元。2007年，金桥厂区通过工艺优化和生产生活节能等方面的措施，能耗费用与上一年相比，节约近2000万元。

最后是：东岳动力总成厂发动机测试方法改进

发动机生产启动阶段，零部件质量、机加工及装配质量的稳定性需要通过热试检测发动机性能指标。而进入批量生产后，各项质量皆稳定了，热试显得有些大材小用，且测试时间较长，还存在要消耗汽油、要建立消防装置、产生废气排放、发动机冷却液要定期更换、无负载的热试对正时缺陷等不敏感等缺陷。

随着发动机型号的增多，产量的增大，热试的不足日益显现。同期，质量体系的建立、深入、完善，零部件质量、机加工质量不断提高，发动机测试能够侧重于装配质量，新的测试方法由此孕育而生——冷试。冷测时，发动机自身不做功，而是由伺服电机驱动系统抓住(产品/工艺)飞轮，进而拖动发动机运转。各测试项目由相应的传感器测量，采集的信号送至后台的控制系统，按照既定的规定分析。冷测试技术具有几个优势特点：

一是方法新颖。发动机不做功，自身温度较低，不排出高温废气，测试能做得更深入，且能做热试无法做的测试，测试更全面。

二是技术先进。采集到的测试数据重复性更好，测试项目更多更全面，更利于发现缺陷，测试控制系统的分析更细致。

三是效益高。冷测试不消耗汽油，不排出高温废气，不消耗冷却液，不需要某些公用动力和消防安全设施。而且冷测台是全自动工位，无需专门的操作人员，只要少量的维修人员。通过采用冷试新方法，东岳动力总成厂收获的节能效益每年可达380万元。

四、总结

绿色制造能使产品生命周期内的环境影响达到最小,并能充分合理地利用资源,是21世纪制造业重要的发展方向,也是人类社会得以可持续发展的主要因素之一。模具设计和先进制造技术与绿色制造的有机结合结合是模具工业的发展必然,并将大大加快模具行业前进的步伐,真正实现高质量、少污染、短周期和低成本的目标。

而绿色产品是绿色制造中的结晶，所以要想做到绿色制造就必须做好绿色产品的开发制造。可见绿色制造是以保护环境和合理高效利用资源为目的的制造模式，涉及到产品的整个生命周期，它对产品的设计、材料的选择、生产工艺、生产设备、能源利用、废物产生、售后回收和处理等都有环境意识，有可持续发展意识。这样的产品(即绿色产品)在重视环保的今天才能得到社会的认可，才能得到消费者的认同，才能在市场竞争中取得优势。

五、参考文献

[1] 李伟主编.先进制造技术.北京:机械工业出版社,2005

[2] 刘飞.21世纪制造业的绿色变革与创新.机械工程学报,2000,36

[3] 朱伟,张质良,董湘怀等.模具绿色制造过程探讨. CMET.锻压装备与制造技术,2006

[4] 王广春,赵国群编著.快速成型与快速模具制造技术及其应用.北京:机械工业出版社,2004

[5] Suwat Jirathearanat et al. Visual processing application of rapid prototyping for visualization of metal forming processes[M]. Journal of Materials Processing Technology, 2000

第二篇：先进制造技术与高端制造的结合

一、先进制造技术

先进制造技术(AMT)是以人为主体，以计算机技术为支柱，以提高综合效益为目的，是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料、能源、环保等高新技术及现代系统管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。

二、高端制造

“高端制造”即处于制造业价值链的高端环节，具有技术含量高、资本投入高、附加值高、信息密集度高，以及产业控制力较高、带动力较强的特点。 发展高端制造业，重点是装备制造业，制造业中的高新技术与先进管理模式基本体现在装备制造业，制造业中利润空间最大的部分也是装备制造业。装备制造业代表着整个制造业的走向，决定着整个制造业的水平。其中包括重型机械、船舶、飞机、发电设备、大型锅炉、冶金机械、矿山机械、专用设备等大型装备生产厂家。

三、高端制造与先进制造技术的结合

由于“高端制造”处于制造业价值链的高端环节，涉及到新能源、新材料、节能环保、生物医药、信息网络都与先进制造技术存在相辅相成的关系。例如，风机装备、核电装备、冶金设备、环保装备、电子设备都属于高端制造的范畴，而这些设备的设计和制造都离不开先进制造技术。高端制造业的高端部分离不先进的制造技术，先进制造技术是各项工业技术、信息技术及各类新兴技术进步的前提，它的发展直接关系到各个行业的产业升级、生产能力提高。

高端制造与先进制造技术的结合要从两个方面入手：

一、高端制造与先进制造主体技术群的完美结合，由于新产品开发生产费用、产品质量以及新产品上市时间与产品设计技术和工艺技术密切相关，所以新产品研发过程中可以采用一系列先进的制造技术，包括制造工程设计技术、物料处理方法和设备技术、现代制造系统管理技术和提供理论基础的支撑技术。主要由三方面构成：(1)计算机辅助产品开发与设计。例如计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助工艺设计(CAPP)、并行工程(CE)等;(2)计算机辅助制造与各种计算机集成制造系统。例如：计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助检测(CA])、计算机集成制造系统(CIMS)、数控技术(NC/CNC)、柔性制造系统(FMS)、成组技术(GT)、虚拟制造(VM)、绿色制造(GM)等;(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。例如：管理信息系统(MIS)、制造资源计划(MRPII)、企业资源计划(ERP)、工业工程(IE)、办公自动化(OA)、条形码技术(BCT)、产品数据管理(PDM)、产品全生命周期管理(PLM)、全面质量管理(TQM)、电子商务(EC)、客户关系管理(CRM)、(SCM)供应链管理等。

二、高端制造与先进制造支撑技术群的结合

先进制造支撑技术群是指支持设计和制造工艺两方面取得进步的基础性的核心技术。主要包括信息技术、标准和框架、机床和工具技术、传感器和控制技术;高端制造的核心技术研发难度大、工艺复杂，攻克这些核心技术必须要依靠和运用先进制造支撑技术群，集聚了大批研发人员进行自主创新，深入推进信息技术的综合集成应用，带动研发设计能力和后端营销服务能力提升，推动产业从低端走向高端。

高端制造和先进制造技术的结合是高端制造的最新发展阶段,是面向21世纪的高端制造是社会物质文明的保证，是与人类社会一起动态发展的，因此，高端制造必然也将随着先进制造技术的进步而不断更新。

总之，高端制造与先进制造技术的结合是发展生产力提高国家综合国力的必要手段，也是市场全球化的需要。高端制造的发展是先进生产力发展的推动力，而先进制造技术的发展又是高端制造发展的前提和基础，二者相辅相成。二者的完美结合也是绿色制造、循环制造的重要基础，发展社会主义市场经济我们必须重视二者的结合。

智能制造装备发展主要内容包括：重点推进高档数控机床与基础制造装备，自动化成套生产线，智能控制系统，精密和智能仪器仪表与试验设备，关键基础零部件、元器件及通用部件，智能专用装备的发展，实现生产过程自动化、智能化、精密化、绿色化，带动工业整体技术水平的提升。例如，在精密和智能仪器仪表与试验设备领域，要针对生物、节能环保、石油化工等产业发展需要，重点发展智能化压力、流量、物位、成分、材料、力学性能等精密仪器仪表和科学仪器及环境、安全和国防特种检测仪器。

在关键基础零部件、元器件及通用部件领域，要重点发展高参数、高精密和高可靠性轴承、液压/气动/密封元件、齿轮传动装置及大型、精密、复杂、长寿命模具等。

在智能专用装备领域，要重点发展新一代大型电力和电网装备，机器人产业，全断面掘进机、快速集成柔性施工装备等智能化大型施工机械，以及大型先进高效智能化农业机械等。

此外，还要以大飞机、支线飞机及通用飞机为应用对象，采用飞机制造、机床制造和材料生产企业相结合，重点发展复合材料制备装备、自动辅带/辅丝设备、构件加工机床、超声加工/高压水切割设备等。

孙文胜：高端制造

http:/// 作者：孙文胜 来源： 发布时间：2010年12月01日 13:17

申银证券在对明年展望中看好高端制造业，这个方向我十分赞成。什么是高端制造业?就是有很高技术、资金门槛的制造业，别人很难突破，很难掌握，竞争者很少，毛利较高，这样的行业。比如商用飞机发动机，全世界只有英国、美国、法国能够完全掌握生产技术，俄罗斯都不行，军用可以，商用不行，所以我们看到俄制客机在全世界事故率很高，很难卖到国际。加拿大、巴西、印尼都发展过民用航空工业，都不太成功，发动机技术不足是重要的原因;比如汽车自动变速箱，中国已是世界最大的汽车生产国，但是不能生产自动变速箱，最近的新闻是奇瑞年底量产6AT手自一体变速箱，从立项到量产前后8年，主要的技术来自澳大利亚一家独立自动变速箱生产企业，从中挖了一个华人专家团队，在这个基础上又研制了几年。这家企业最后被吉利汽车收购，吉利不久也将资产自动变速箱。如果不是这家独立自动变速箱生产企业经营困难，中国白手起家突破这项生产技术还不知要多少年;比如我们在《自古山东出好汉》一文中给大家介绍的全氟离子膜生产技术，山东东岳集团研发团队用了8年研发终于取得突破，最近公司股价变现非常抢眼2个月时间股价已经涨了一倍多，看来香港的投资者对于真正的高端还是认可的。我们国家还有很多高端项目没有突破，比如高精密度机床，纳米材料，特种钢等，所以我们水平跟先进国家还有一段距离，底气还不是很足，说话还不特别硬气。

高端制造业掌握在科技经济基础都十分雄厚的国家，后进国家难以突破，所以发展到一定阶段之后，碰到高端制造业这个高墙就过不去，经济就停滞下来。我们讲“拉美化”，什么是拉美化?就是经济发展到一定阶段之后，国民收入成长到全球中游，遇到高端制造业瓶颈之后就停滞下来，随着低成本地区的发展，加工制造转移到低成本国家，企业破产、失业率上升，造成经济社会的动荡。东盟国家也是如此，马来西亚、泰国经济发展到一定阶段，难以突破，然后产业转移到中国、越南，经济停滞，社会动荡。高端制造业等于是一个国家是否是先进国家、发达国家的一个标志，这跟富裕不富裕没有太大关系，中东国家很富有，楼可以建世界最高，但不是发达国家。中国如果在高端制造业取得长足进展，可能人均收入还不是很高，但就可以成为发达国家。对于高端制造业在国民经济中的地位与作用，国家认识的很清楚，一定是全力以赴地扶持。所以我们看到京东方连年亏损，但是再融资一路绿灯，财政补贴和退税动辄几亿十几亿。有人讲这种企业不叫什么本事，都是靠国家支持，我觉得这个看法不尽正确，后进国家要想超越先进国家靠自由市场经济的策略是不够的，对手已经十分强大而且不断进步，资金技术实力都比你雄厚得多，你怎么竞争，只能借助国家的力量。德国、日本、韩国在追赶阶段国家都起了很大作用，可以说以举国之力铸就几家具备全球竞争力的企业。

我们目前很多科技股都不能称其为高端制造业，主要原因是技术专利大多在应用层次，外观设计等，门槛不高，很容易被模仿，很难建立起长期有效的壁垒，就是巴菲特所说的“护城河”不够宽。比如我们之前推荐海信电器的时候，海信电器最先掌握LED电视技术，到今年一年过去山寨企业都完全掌握，比如3D技术，TCL最先研发，但是现在也是所有电视生产商都已拥有。很多技术是不告诉你你就不知道，告诉你你立刻就会，这种技术门槛不高。话说到我们最近讲的比较多的四川长虹，它的真正价值就在我们反复强调的等离子面板制造上，这算是高端制造业。高在哪里?首先资金门槛高，长虹等离子项目两期投资规模是60亿元，是四川省当时投资规模最大的制造业;其次是专利技术，长虹通过收购韩国欧丽安的等离子专利，加上自己研发，目前拥有600多项专利，很多是底层原创专利技术，不可复制，长虹的专利可以与松下、三星等拥有的专利互换，不用再支付专利使用费，而一个新企业贸然加入等离子面板制造就需要支付大量的专利使用费，成本就没有竞争力。我们期待3D时代长虹能够绝地反击不是因为3D技术有多了不起，关键在于3D时代能够使等离子面板技术的长处得以发挥，使等离子面板制造从边缘状态回归主流。是不是高端制造也并非一成不变，过去是高端，技术一旦广泛传播就不再高端。比如空气压缩机技术原来掌握在日本欧洲少数企业手中，所以他们的空调冰箱在中国尚有一席之地，等到中国企业完全掌握了领先的空气压缩机技术之后，日本欧洲企业在这个白电产业就基本没有立足之地了。

目前两市中能够称之为高端制造业的企业不多，我以为能够算得上有：高速铁路设备制造、大功率发电机组、超高压输变电设备、飞机制造、面板制造、特种化工原料、特种钢、高级数控机床等，而很多我们认为的高科技公司比如软件、医药、信息技术、生物等，门槛不高，盈利能力也不强，都算不上高端制造业。

一个行业有一个行业的门道、一个行业有一个行业价值最高的部分，我以为我们证券行业最高端的部分在于价值评估，在于精确定价的能力，没有这个能力在股市中基本就是瞎蒙。

当高端装备制造作为战略性新兴产业被提出的时候，其范围也被设定在航空装备等几大重点领域。陆燕荪告诉企业，并不意味着只有这些领域才算高端装备产业，只是强调它们是后金融危机时代国家急需发展和提升的领域。从高端装备的全产业链来看，制造企业只要努力向高端发展，都可以找到适合自己的位置。

培育国民经济支柱产业

如何理解“三高”特征?陆燕荪表示，所谓高技术，就是说它的发展对于整个产业链的提升，以及增强最后成品的竞争力是有关键作用的;所谓高品质，是强调产品的可靠性，在高质量的基础上建立自己的品牌，在这方面，制造业产业链上的各类装备制造企业(包括配套企业)，都应该向“高端”方向努力;所谓高附加值，就是向服务转型，通过制造业产业链条上的每一个环节水平的提升，带动高端装备水平的提升，进而提高产业整体竞争力。

“如果按照这样的方式理解，我们很多企业都有自己应该去做的事。当然，在„三高‟中，最重要的还是质量。没有质量的可靠性，谈何高端?”陆燕荪同时提出，高端制造业发展的基础是对现有企业的改造、提升。如何处理好高端装备制造发展与传统装备制造业改造提升的关系同样是工业主管部门十分关心的问题。

工业和信息化部装备工业司司长张相木表示，发展高端装备制造业，决不能脱离现有装备制造业基础，另搞一套新的产业体系，必须要和传统装备制造产业的改造提升相结合。要在不脱离现有装备制造业基础的前提下，重视新兴科技与传统产业的融合。同时，也要处理好自主创新与开放合作的关系;整体推进与重点领域跨越发展的关系;政策引导和市场推动的关系等。

在回顾“十一五”时期我国装备工业取得巨大成就的基础上，张相木表示，当前，装备工业由快速回升向稳定增长转变的趋势基本确立，2011年全行业将继续保持平稳较快增长，预计全年工业增加值同比增长15%左右。

论坛上，张相木简要介绍了培育发展高端装备制造的几点思考。“十二五”期间，发展高端装备制造业的总体思路是：面向我国工业转型升级和战略性新兴产业发展的迫切需求，重点发展智能制造、绿色制造和服务性制造，做大做强航空装备和卫星及应用产业，提升轨道交通装备水平，加快培育发展海洋工程装备，把高端装备制造业培育成为国民经济的支柱产业，实现我国装备制造业由大到强的转变。

到2015年，要实现我国高端装备制造业的综合实力大幅提升，基本满足我国工业转型升级和战略性新兴产业培育发展的需要。具体发展目标为：产业规模跃上新台阶，销售产值达到6万亿元以上;产业组织结构进一步优化;自主创新能力明显提升;产业基础配套能力显著提升。在此基础上，力争通过十年左右的努力，使高端装备制造业成为国民经济的支柱产业，销售产值占装备制造业的比例30%以上，高端装备国内市场满足率超过25%。

张相木表示，高端装备是国民经济和国防建设的重要支撑，也是战略性新兴产业其他六个领域的支撑。“十二五”期间，发展高端装备将重点选择航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、海洋工程装备和智能制造装备作为切入点和突破口，集中力量加快推进。工信部还将组织实施一批重大产业创新发展工程和重大应用示范工程，加快推进高端装备制造业发展。

加大创新投入发展高端能源装备

“能源结构调整和能源行业的建设高潮为能源装备制造业提供了难得的历史机遇，能源装备制造业已经站在了新的历史起点上，到了由„大‟变„强‟的关键阶段。”近日，国家发改委副主任张国宝在其撰写的《能源要发展，装备须先行》一文中明确提出了能源行业对装备的需求和重视程度。

关于能源装备的发展，国家能源局能源节约和科技装备司司长李冶认为，能源装备是我国能源发展、能源结构调整的重要支撑。能源结构的调整离不开装备制造业。同样，装备制造业的发展在很大程度上直接和间接地为能源领域服务。

回眸我国能源装备近年来取得的成就，李冶强调了两条宝贵经验：一是发挥市场资源的重要作用，充分依托重大工程，加快用户牵头的装备国产化进程。二是坚持自主创新，特别是坚持原创性的自主创新很重要。

李冶表示，能源产业链是一个技术密集型产业链，其技术主要体现载体是装备。基于能源行业的发展方向，他深入分析了“十二五”期间能源装备的发展重点，以及需要提升的重要方面。

在风电设备方面，目前我国风电装机容量实现了世界领先水平，而发电量却不能同步。因此，要大力发展风电，一方面要抓好风机质量，解决产品质量和可靠性问题;一方面要抓好清洁能源并网工作，根据风能、太阳能的间歇性变化特点，加快提升工业自动化技术水平。

在核电领域，与韩国核电出口相比，我国生产能力并不逊色，关键是没有自主知识产权。“十二五”期间，我国将大力发展清洁能源，核电在其中占有很大比例。要加快提升核电装备制造能力，加强核电设备的安全性、可靠性，培育核电装备的核心竞争力。

与此同时，在常规的电力设备方面也有很多问题亟待解决，要实现超临界机组所需阀门的国产化，解决火电设备管道的国产化，以及燃气轮机的国产化问题。同时，要大力发展抽水蓄能，加强智能电网建设等。

“如果燃气轮机不能实现国产化，那么，能源结构调整就是一句空话。”李冶表示，目前，能源领域仍有很多装备和技术有待开发。最近，能源局正在编制“能源科技装备的„十二五‟规划”，提出要建设“科研、研发平台、示范工程，重大装备”四位一体的能源创新体系。

关于科技创新，国务院研究室工交贸易司司长唐元表示，加快推进科技创新是工业领域转变经济发展方式的重要内容，装备制造业的科技创新意义重大。

通过对国家科技创新投入现状的调研，唐元提出，目前我国的科技创新投入仍然不足，直接导致科技创新程度比较低，远远不能满足结构调整和发展方式转变的需要，更不能适应建立创新型国家战略的要求。

创新迈向高端 装备制造业迎来黄金机遇期

时间：2011-01-20 08:13:34 编辑：水色 来源：中华工控网 点击数：

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这里我引用了《黑龙江4亿斤粮食生产能力建设规划》，提出要在黑龙江修建1400个现代化农业作业区，每个区需要配备6台200马力级以上的拖拉机，这个总共算一下是多少呢?8400多台。光拖拉机没用，他得有很先进的辅具，这个配套的作业器具大概是按1∶4，那么这个需要各种配套3万多台。这些大型的拖拉机和配套器具不仅高效、高性能，而且有许多新工艺。比如说200马力以上的叫重型拖拉机，具有机载总限控制系统、有GPS导航智能驾驶操作功能，能实时诊断、监控和显示机组状态的数据。

那么什么是智能制造装备?国务院文件里面讲高端制造装备作为七大领域之一，确定了五大重点方向，这里就有智能制造装备。从我们看到的农业基建可以看出来，这个智能制造装备是具有感知，首先有传感器，具有识别、分析、推理、决策、控制功能的制造装备，是先进制造技术、信息技术和智能技术的基层和深度结合，智能制造装备产业是正在培育和处于成长初期的产业，技术上有重大突破，市场有巨大的成长潜力，具有战略性新兴产业的基本特征。

这个智能制造装备包括什么?智能制造自动控制系统，关键的基础零部件原基建及通用部件，这里主要是高参数的泵阀，高档数控机床和基础制造装备。第一板块单元测控技术与装置是智能制造装备的中枢神经。第二板块是整机与成套设备，相当于智能制造装备的躯体。第三个就是基础原件。

高端主机所需要的仪表大量缺少，这里举一些数据，我国占核电设备投资四分之一的泵阀，95%高档数控系统，机器人和高档数控系统都要进口，这些基本单元严重滞后已经制约了主机的发展，所以主机发展面临空壳化危险。

智能主机和成套设备近期应该突破的重点做一个简要说明。用几个案例说明，比如说传统印染是粗放的生产过程，能耗大，污染严重，而新型的智能化的生产线采用了自动计量仪器，自动实时的对花技术、染色的色差监测和控制技术、染色专用机器人，全面提高产品质量。智能化、数字化、网络化的单张多色平板印刷设备。这个设备具有幽默预置及在线实时检测和自动调节、印刷机运行参数感知、智能鼓掌诊断及自修复、全自动换版、印刷品缺陷在线检查控制及远程操作等功能。

从这些已经问世或即将问世的装备来看，还能说发展智能装备离我们很远吗?

智能化是装备制造业的重要发展方向，是抢占装备发展制高点的重点，它将引领装备制造发展的新潮流，装备的数字化和智能化是两化融合最重要的着力点。我国推进数字化、信息化已经二十年了，比如说在企业财务管理、人事管理等应用比较广，但是真到了供应链的管理、实现企业的全解决方案这样一个完整的，基本上是很少的，而且有人说推行ERP成功的远远小于失败。当然我这里不是说这些不该推广，这些生产过程的信息化还是应该继续往前走，但是我也很奇怪，真正有用的、直接见效的信息技术用在装备上去更容易见效。为什么我们过去在推行信息化的时候，没有推行装备的信息化?所以在传统装备要引入信息技术，嵌入传感器、CPU软件及其他信息软件，实现机械技术与信息技术深度融合。

发展机电信息一体化的智能化装备是适合国情的集成创新模式的一种具体体现，它可能会在一些点甚至面上取得独创性的重大突破，创新意识薄弱、原创能力薄弱是当前我国在技术创新方面一个难以扭转的顽症。信息技术现在正在发展当中，变化很快，如果我们抓住那个最新的信息技术和传统装备相结合，发展这种或者叫做装备的信息化，或者说数字化、智能化的装备，我认为是创新的一条重要渠道。

在国家层面上，我认为应该制定切实可行的行动计划，这点工信部正在做这项工作，我有几个建议，一是开发量大面广的单元检测控制技术与装置，并实现产业化，主要包括新型传感器、精密智能仪表、工业机器人。第二就是夯实基础，解决关键基础零部件、元器件及通用部件发展瓶颈。高参数、高精度和高可靠性轴承、车轮传动装置，电力、电子技术，高参数、高可靠性的办法。三是突破一批重点领域重大装备的数字化和智能化并实施应用示范工程。四是全面推广大产业链，2020年形成2万亿的大产业链。

中国重型机械工业协会常务副理事长徐善继

重型机械制造取得重大突破

我国重型机械制造也是高端制造装备的重点领域，近年来在中央关于加快装备制造业发展方针的指引下，装备事业取得了长足的进步。

"十一五"末我国基建系统的装备制造业的总产值近12万亿元，其中重型产值突破5000亿元。"十二五"期间国务院决定加快发展战略性产业，其中包括金融环保、生物、高端装备制造、新能源、新材料等几个领域，其中高端装备制造的主要特点是自动化强，它的高难度、高质量是体现装备制造业综合实力的一个基础产业，是关系到国家工业化、国防现代化的基础工业，主要服务于我国能源、交通、冶金、化工、航空、水利以及国防工业等国民经济各个部门。目前在世界少数先进国家，像美国、德国、日本才具有高端制造水平，我国要从装备制造业的大国迈向装备制造业的强国必须在高端制造方面有所突破，重型机械领域包括五大冶金设备、矿山机械、重型锻压等。

第一，我国主要生产企业一重、二重、三重在"十一五"期间大型重型机械取得重要成绩。一重以AP1000为代表的第三代核电取得了成功。在火电方面百万千瓦的零件已经完成了首件。

其他超大型的制造成功，"十二五"期间研究攻关问题，包括AP现在主攻的稳压器，大型水电站的研制，三兆瓦海上风电的断电，等等。所以大型断电领域的高端制造技术难度非常大。

第二大类主要生产的单位企业一重、二重，石油化工方面掌握了锻焊结构的制造技术，已具有自主研发和进一步提升能力，部分关键技术已经合格。千万吨煤炭提升成套设备和两千万吨成套设备主要生产企业有太重、北方重工等，"十二五"攻关就是大型动力钻机，企业正在研制。

第三，"十一五"期间电气研究了1800瓦和2500瓦的产品。包括千米深井的提升体。有锅炉面积500米的锅炉机。300吨以上的大型矿用电交流系统。

第四大方面就是全断面，主要生产企业有北方重工等。

第五个方面就是风电设备，主要生产企业华锐、二重，电力行业有金风，通过引进国外技术和技术改造，大连重工起重集团，已自主开发出3兆瓦的风电发电气。"十二五"期间，我国要实现关键零部件的全面国产化。

第六方面就是大型断面设备，主要是一重、二重、三重、内蒙古北方重工，一重搞了1.5万吨的水压机、二重搞了1.6万吨的水压机。

第七个大领域加工成套设备。有一个高精度的热炼设备。轧机速度正负三到八个M，这个精度要求是非常高的。

第八个领域就是大型输送机械，主要是上海重工，包括大型集装箱按电起重机，轨道起重机，这个是高端产品，国际市场占有率75%，振华在这方面处于国际领先地位。

第九个主要生产企业大连重工、北方重工，主要关键设备生产能力1.1万吨/小时。载重80吨级通用的中性翻卸机，环保、高效、一体自动化码头的装卸设备等等。

第十个方面特大型机械企业，振华4000吨浮吊，水上作业300米，提升高度95米，现在正在研制1.2万吨的浮吊，大连重工研究了两万吨用于海上作业最大的起程高度100米，跨度125米。正在研制海上风电安装的系统。这在特大型起动机械方面有重大投入，"十二五"继续向高端发展。

第十一个领域核电起动机，主要生产企业是泰运和大连亨通。制造核电设备、调动设备这个难度是非常大的，原来只有美国极少数国家能够制造的，中国涉及这个领域。核电的PMC燃料装卸和储存。

第十二个海洋工程。

第三篇：先进制造技术

定义:先进制造技术是制造业不断吸收信息技术及现代化管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称 。 特点: 1.动态性2.广泛性3.实用性4.集成性5.系统性6.高效灵活性7.先进性

构成: 从内层到外层分别为基础技术、新型单元技术、集成技术。

分类:(1)现代设计技术(2)先进制造工艺技术(3)自动化技术(4)产品数据管理技术 发展趋势: 1.集成化2.智能化3.网络化4.信息化5.自动化6.柔性化7.数字化8.虚拟化

9.极端制造10.精密化11.绿色制造

自动化技术

制造技术的自动化包括产品设计自动化、企业管理自动化、加工过程自动化和质量控制过程自动化。 制造系统的自动化 突出特点是采用信息技术，实现产品全生命周期中的信息集成，人、技术和管理三者的有效集成。

问: 制造自动化技术的研究现状?

答: 1)制造系统中的集成技术和系统技术已成为制造自动化研究中热点问题;

2)更加注重研究制造自动化系统中人的作用的发挥;

3)单元系统的研究仍然占有重要的位置;

4)制造过程的计划和调度研究十分活跃，实用化的成果不多;

5)柔性制造技术的研究向着深度和广义发展;

6)适应现代生产模式的制造环境的研究正在兴起;

7)底层加工系统的智能化和集成化研究越来越活跃。

柔性制造系统定义: 我国国家军用标准 “柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统,它包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整,适用于多品种、中小批量生产。”

柔性制造系统的特点：(柔性和自动化)

(1)适应市场需求，以利于多品种、中小批量生产。

(2)提高机床利用率，缩减辅助时间，以利于降低生产成本。

(3)缩短生产周期，减少库存量，以利于提高市场响应能力。

(4)提高自动化水平，以利于提高产品质量、降低劳动强度、改善生产环境。 柔性制造系统一般由三个子系统组成：加工系统、物流系统和控制与管理系统。 加工系统的配置

互替形式(并联)、互补形式(串联)和混合形式(并串联)三种。 常见的物料存储装置有立体仓库、水平回转型自动料架、垂直回转型自动料架和缓冲料架。 柔性制造系统中的数据流,实质上就是信息的流动. 数据类型:基本数据、控制数据和状态数据。

柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上发展起来的. 计算机集成制造

定义:基于企业资源的一种先进制造模式是计算机集成制造系统，简称CIMS。 信息集成和总体优化是集成制造系统与一般制造系统的最主要区别之一。

组成: 人与机构、经营、技术三要素。

从功能角度看，一般可以将CIMS分为四个功能分系统和两个支撑分系统。

四个功能系统: 1)工程设计自动化分系统

2)管理信息分系统(MIS)

3)CIMS制造自动化分系统(MAS)

4)CIMS质量保证分系统 质量保证分系统的目标: a.保证用户对产品的需求;

b.使这些要求在实际生产的各环节得到实现。 两个支撑分系统: 计算机网络分系统 , 数据库分系统

数据库：就是以一定的组织方式将相关的数据组织在一起存放在计算机存储器上形成的、

能为多个用户共享的、与应用程序彼此独立的一组相关数据的集合。

先进制造工艺技术

特点: 具有优质、高效、低耗、洁净和灵活五个方面的显著特点 特种加工技术

定义：是用非常规的切削加工手段，利用电、磁、声、光、热等物理及化学能量直接施加于被加工工件部位，达到材料去除、变形以及改变性能等目的的加工技术。

特种加工与传统切削加工的不同特点主要有：

①不是主要依靠机械能，而是用其他的能量(如电能、热能、光能、声能以及化学能等) 去除工件材料;

②工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情况下，例如在激光加工、电子束加 工、离于束加工等加工过程中，根本不需要使用任何工具; 激光加工

定义：激光加工是利用材料在激光聚焦照射下瞬时急剧熔化和气化，并产生很强的冲击波，使被熔化的物质爆炸式地喷溅来实现材料去除地加工技术。

基本原理和特点：利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度，依靠光热效应加工各种材料。 基本设备包括：激光器、电源、光学系统、冷却系统及机械系统等。

激光加工技术的应用：(1)激光打孔(2)激光切割 (3)激光焊接(4)激光表面处理等加工制造领域。

电子束加工

离子束加工分为离子刻蚀、离子溅射沉积、离子镀及离子注入 4类。

激光加工、电子束加工、离子束加工都是利用高能量密度的束流作为热源，对材料或构件进行加工的技术，又称为高能束加工。

超声波加工 主要是磨粒的撞击作用

超声波加工 适合于加工硬脆材料，尤其是不导电的非金属材料。(玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石) 微细加工技术 是指微小尺寸零件的生产加工技术。

包括三级：微米级

亚微米级

纳米级

快速原型制造技术 原理：基于“材料逐层堆积”的制造理念，将复杂的三维加工分解为简单的材料二维添加的组合。

RPM技术的特点：(1)可以制造任意复杂的三维几何实体，不受传统机械加工中刀具无法达到某些型面的限制。

(2)成形过程中无人干预或较少干预，大大减少了对熟练技术工人的需求。

(3)任意复杂零件的加工只需在一台设备上完成，也不需要专用的工装、夹具和模具。

快速堆积成形

快速成形系统根据切片的轮廓和厚度要求，用片材、丝材、液体或粉末材料制成所要求的薄片，通过一片片的堆积，最终完成三维实体原型的制备。

选择性激光烧结则使用粉末材料。

超高速加工技术

常用的刀具材料有：涂层刀具 金属陶瓷刀具 立方氮化硼(CBN)刀具

聚晶金刚石(PCD)刀具 超高速切削机床 电主轴采用陶瓷滚动球轴承 磁悬浮轴承

PDM技术的发展可以分为以下三个阶段：配合CAD工具的PDM系统、专业PDM系统 产生和PDM的标准化阶段。

PDM系统标准化包括:管理对象的标准化和管理过程的标准化

第四篇：先进制造技术

徐从军

(临沂大学 机械工程学院飞1)

内容提要：先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是面向21世纪的技术制造业是社会物质文明的保证,是与人类社会一起动态发展的,因此,制造技术必然也将随着科技进步而不断更新。先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是由传统的制造技术发展而来,保持了过去制造技术中的有效要素;但随着高新技术的渗入和制造环境的变化,已经产生了质了变化,先进制造技术是制造技术与现代高新技术结合而产生的一个完整的技术群,是一类具有明确范畴的新的技术领域,是面向21世纪的技术。

关键词 ：技术 发展 趋势

• 先进制造技术

(Advanced Manufacturing Technology)

• 是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。AMT是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一，但并非充分条件，其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理，有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。 • 先进制造技术特点

(1) 先进制造技术不是一成不变的， 而是一个动 态过程，要不断吸取各种高新技术成果，并将其渗透 到产品的设计、制造、生产管理及市场营销的所有领 域及全部过程，并实现优质、高效、低耗、清洁的生产。

(2) 先进制造技术是面向新世纪技术系统， 它的目的是提高制造业的综合效益，赢得国际市场竞争。

(3) 先进制造技术是不仅限于制造过程本身，它涉及到产品 从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、售后服 务等产品寿命周期的所有内容。

(4) 先进制造技术是 特别强调计算机技术、 信息技术和现代系统管理技 术，在产品设计、制造和生产管理等方面的应用。

(5) 先进制造技术是强调各专业学科之间的相互渗透、融 合和淡化，并最终消除它们之间的界限。

(6) 先进制造 技术是特别强调环境保护，要求产品是所谓的“绿色 产品，要求生产过程是环保型的!

•

先进制造技术分类 (1) 现代设计技术 (2)先进制造工艺 (3)加工自动化技术 (4)现代生产管理 技术 (5)先进制造生产模式及系 • 发展历程

人类漫长的历史发展中，使用工具、制造工具进行产品制造是基本生产活动之一。直到18世纪中叶产业革命以前，制造都是手工作业和作坊式生产。

产业革命中诞生的能源机器(蒸汽机)、作业机器(纺织机)和工具机器(机床)，为制造活动提供了能源和技术，并开拓了新的产品市场。

经过100多年的技术积累和市场开拓，到19世纪末制造业已初步形成。其主要生产方式是机械化加电气化的批量生产。

20世纪上半叶，以机械技术和机电自动化技术为基础的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(Automatically Programmed tools)，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。

先进制造技术是一门综合性、交叉性前沿学科和技术，学科跨度大，内容广泛，涉及制造业生产与技术、经营管理、设计、制造、市场各个方面。先进制造技术就是在传统制造技术的基础上，利用计算机技术、网络技术、控制技术、传感技术与机、光、电一体化技术等方面的最新进展，不断发展完善。 • 提出背景

1993年，美国政府批准了由联邦科学、工程与技术协调委员会(FCCSET)主持实施的先进制造技术计划(Advanced Manufacturing Technology-AMT)计划 先进制造技术计划(Advanced Manufacturing Technology-AMT)是美国根据本国制造业面临的挑战和机遇，为增强制造业的竞争力和促进国家经济增长，首先提出了先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology)的概念。此后，欧洲各国、日本以及亚洲新兴工业化国家如韩国等也相继作出响应。 • 发展趋势

1、信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用

2、设计技术不断现代化

3、成形及改进制造技术向精密、精确、少能耗、无污染方向发展

4、加工制造技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展

5、工艺由技艺发展为工程科学，工艺模拟技术得到迅速发展

6、专业、学科间的界限逐渐淡化、消失

7、绿色制造将成为21世纪制造业的重要特征

8、虚拟现实技术在制造业中获得越来越多的应用

9、信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，先进制造生产模式获得不断发展

• 我国的现状

1.我国先进制造技术的现状

自建国以来，尤其是改革开发20多年以来，我国机械制造业得到了迅速地发展。机械工业是我国工业中发展最快的行业之一。

20世纪70年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。20世纪80年代以后，随着市场全球化的进一步发展，市场竞争变得越来越激烈。

20世纪90年代初，随着CIMS技术的大力推广应用，包括有CIMS实验工程中心和7个开放实验室的研究环境已建成。在全国范围内，部署了CIMS的若干研究项目，诸如CIMS软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略，CIMS总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果，获得不同程度的进展。但因大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD和管理信息系统，底层基础自动化还十分薄弱，数控机床由于编程复杂，还没有真正发挥作用。因此，与工业发达国家相比，我国的制造业仍然存在一个阶段性的整体上的差距。

此外，我国还掌握了一批先进的重大成套设备的核心技术。 • 国外情况

.国外先进制造技术的现状

在产品设计方面，普遍采用计算机辅助产品设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)和计算机仿真技术;在加工技术方面，巳实现了底层(车间层)的自动化，包括广泛地采用加工中或数控技术)、自动引导小车(AGV)等.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、并行工程、敏捷制造等

结语：我国制造业面临的竞争越来越激烈，创新已成为企业竞争策略的重点，新生产模式越来越重视知识，必须采用先进制造技术来改造传统产业。但在我国，制造业应用先进制造技术和发展先进生产模式必须依据我国国情，在跟踪、消化国外先进生产模式的基础上，结合国情，博采众长来发展我国的制造业先进生产模式，推广现代先进制造技术。

参考文献

[1] 房贵如，刘维汉.先进制造技术的总体发展过程和趋势[J].中国机械工程，1995(3)

[2] 杨叔子.先进制造技术发展与展望[J].机械制造与自动化，2004(2). [3] 杨叔子，无波.先进制造技术及其发展趋势[J].机械工程学报，2003,39(10);73-78.

第五篇：先进制造技术

一、简述机械制造业的变革及挑战。(10分) 机械制造业的变革：

面对越来越激烈的国际市 场竞争，我国机械制造业面临着严峻的挑战。我们在技术上已经落后，加上资金不足，资源短缺，以及管理体制和周围环境还存在许多问题，需耍改进和完善，这些 都给我们迅速赶超世界先进水平带来极大的困难。但另一方面.随着我国改革的不断深人，对外开放的不断扩大，为我国机械制造业的振兴和发展提供了前所未有的 良好条件机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。机械制造技术的发展趋势可以概括为：(1)机械制造自动化。(2)精密工程。(3)传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个研究领域，也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段。

一、 集成化

计算机集成制造(CIMS)被认为是21世纪制造企业的主要生产方式。CIMS作为一个由若干个相互联系的部分(分系统)组成，通常可划分为5部分：

1. 工程技术信息分系统

2. 管理信息分系统(MIS) 3. 制造自动化分系统(MAS)

4. 质量信息分系

5. 计算机网络和数据库分系统(Network & DB)

二、智能化

智能制造系统可被理解为由智能机械和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，该系统在制造过程中能进行智能活动，如分析、推理、判断、构思、决策等。在智能系统中，“智能”主要体现在系统具有极好的“软”特性(适应性和友好性)。

三、 敏捷化 敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建立是关键技术，其核心是虚拟制造技术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。实现敏捷制造的技术基础包括：

1. 大范围的通讯基础结构，要求在全国范围内建立工厂信息网络和准时信息系统(Just-In-Time-Information)。

2. 柔性化、模块化的产品设计方法。 3. 高柔性、模块化、可伸缩的制造系统。 4. 为定单而设计、制造的生产方式。 5. 基于任务的组织与管理。 6. 基于信任的雇佣关系。

四、 虚拟化

虚拟制造”的概念于20世纪90年代初期提出。虚拟制造以系统建模和计算机仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、信息技术、并行工程、人工智能、多媒体技术等高新技术为一体，是一项由多学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造利用信息技术、仿真计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防的措施，从而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。

五、 清洁化

清洁生产是指：将综合预防的环境战略，持续应用于生产过程和产品中，以便减少对人类和环境的风险。

清洁生产的两个基本目标是资源的综合利用和环境保护。对生产过程而言，清洁生产要求渗透到从原材料投入到产出成品的全过程，包括节约原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺资源，二次能源和再生资源的利用，改进工艺及设备，并将一切排放物的数量与毒性削减在离开生产过程之前。对于产品而言，清洁生产覆盖构成产品整个生命周期的各个阶段，即从原材料的提取到产品的最终处理，包括产品的设计、生产、包装、运输、流通、销售及报废等，合理利用资源，并最大限度地减少对人类和环境的不利影响。

机械制造业的挑战： 面对21世纪世界经济一体化的挑战，机械制造业存在的主要问题有以下几个方面： 1.合资带来的忧愁

改革开放以来，我国大量引进技术和技术装备使机械制造业有了长足的发展，但也给人们带来了许多担忧.20世纪90年代以来，大型跨国公司纷纷进军杀入国内机械工业市场，主要集中在汽车、电工电器、文化办公设备、仪器仪表、通用机械和工程机械等领域，这几个行业约占机械工业外商直接投资金额的80%。

2 存在着许多技术黑洞

中国的机械制造业除了面临“外敌”之外，自身也存在着诸多问题。整个工业制造设备的骨干都是外国产品，这暴露了我国工业化的虚弱性。机械制造业是一个国家的脊椎和脊柱，中国今后如果不把腰杆锻炼硬了，挺直了，那么整个经济和国防都是虚弱的。

3 机械制造业落后近30年

机械制造产业在我国还处于起步阶段，但在欧美等发达国家，已经成为整个产业链上重要的一环，由于其具有对资源的循环利用、性价比高等优点，在西方发达国家应用已经比较普遍，但在我国机械市场中，机械制造产业发展却遇到了一系列现实挑战。 相比欧美等发达国家来说，我国的工程机械再制造产业的发展要相对缓慢一些.

4 国家扶持的支点偏离

业内人士普遍认为，技术黑洞的形成与国家的重视程度、投入密切相关。国家在过失的二十多年来忽视了发展机械行业，在政策、资金等方面都出现了偏差，从政策方面来看，国家大的政策是在鼓励企业加强对资源的循环利用，但相关配套政策规定的不够健全，使得工程机械制造产业在国内发展遭遇了现实尴尬。如制造产品被归属旧件回收，没有增值税发票，不能享受增值税抵扣政策，也不能减免制造企业增值税，这给企业的发展带来较大的阻碍。

综上所述，机械制造业的发展方向是将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机的结合，通过计算机技术是企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化达到产品上市快、服务好、质量优成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，是企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。

二、简述先进制造技术的定义、特点和发展趋势。(10分) 定义：先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology，简称为AMT)是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。

特点：1.先进制造技术涉及到产品从市场调研、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，它的目的是提高制造业的综合经济效益和社会效益，是面向工业应用的技术。

2.先进制造技术强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流，是生产过程的系统工程。

3.80年代以来，随着全球市场竞争越来越激烈，先进制造技术要求具有世界先进水平，它的竞争已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的竞争，因此它是面向全球竞争的技术。

4.先进制造技术的最新发展阶段保持了过去制造技术的有效要素，同时吸收各种高新技术成果，渗透到产品生产的所有领域及其全部过程，从而形成了一个完整的技术群，具有面向21世纪新的技术领域。

发展趋势：计算机技术、自动控制理论、数控技术、机器人、CAD/CAM技术、CIM技术以及网络通信技术等在内的信息自动化技术的迅猛发展，为先进制造技术的发展和应用提供了日益增多的高效能手段。

(一)工业应用的技术，机械、电子、信息、材料及能源技术成果，综合应用于制造过程。

1.数控技术(Numerical Control)，简称数控(NC)，是用数字量及字符作为加工的指令，实现自动控制的技术。服了传统机械加工的缺点。

2.计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)，是计算机辅助设计依托强大软件来完成产品设计中的建模、解算、分析、虚拟模拟、加工模拟、制图、数控编程、编制工艺文件等工作。

3.特种加工技术，尺寸精度、表面粗糙度和某些特殊要求越来越高，工件材料越来越硬，加工表面越来越复杂，传统的加工方法已不能满足生产的需要，人们探索利用电、磁、声、光、化学等能量或将多种能量组合施加在工件的被加工部位，实现材料去除、变形、改变性能或被镀覆等非传统加工方法，这些方法统称为特种加工。

(二)制造业综合自动化，信息技术、自动化技术、现代企业管理技术的有机结合。

1.机器人技术，计算机控制的可再编程的多功能操作器，又称工业机器人。它能在三维空间内完成多种操作。

2.成组技术，人们用大批量生产的组织形式以高效的生产设备、高效的工艺技术去制造单件小批的零件，降低生产成本，成组技术(Group Technology简称GT)就应运而生。

3.柔性制造系统(FMS-Flexible Manufacturing System)，是以计算机为控制中心实现自动完成工件的加工、装卸、运输、管理的系统。它具有在线编程、在线监测、修复、自动转换加工产品品种的功能。

柔性制造系统具有：高柔性，在线编程使计算机响应进行控制高自动化设备工作;高效率，合理控制设备的切削用量实现高效加工。

(三)系统管理技术，制造业综合自动化、过程工业综合自动化、系统技术等综合应用于制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，获得理想技术经济效果。

1.并行工程(Concurrent Engineering)，简称(CE)是对产品及其设计过程和制造过程进行并行、集成设计的一种系统化工作模式，这种模式使产品开发人员从一开始就考虑到从概念形成到产品报废的全生产周期中的所有因素，包括加工的质量、成本、进度和产品的技术性能及使用性能需求等，减少加工制造中可能出现的问题，加速产品开发过程，缩短开发周期。

2.虚拟制造(Virtual Manufacturing)，简称(VM)利用计算机技术、建模技术、信息处理技术、仿真技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真模拟，以发现设计或制造中出现的问题，在产品实际生产前就改进完成，省略了产品的开发研制阶段，达到降低设计和生产成本，缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。

3.计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing Systen)，简称(CIMS)是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础之上，通过计算机网络及数据库，将分散的自动化系统有机的集成起来，完成从原材料采购到产品销售的一系列生产过程的高效益、高柔性的先进制造系统。

三、现代设计技术的核心因素及发展特点有哪些? 列举一些主要设计技术方法。(15分)

现代设计技术的核心因素：质量、时间和成本。 质量：满足用户功能要求，符合有关法律、标准和生态环境要求，安全性、可靠性、合理寿命，方便使用和维护保养，用户培训、质量保证和维修服务。

成本：产品成本、合理利润、一次性安装费用和经常性维修费用。 时间：设计开发的周期，供货的时间、方式等方面的适应能力。 现代设计技术的特点： (1)系统性

强调用系统的观点处理设计问题。整体上把握涉及对象，考虑对象与人、环境的联系。

(2)动态性

要考虑产品的静态特性，和实际工作状态下的动态特性，考虑与周围环境的物资、能量及信息的交互。

(3)创造性

是建立在先进的设计理论及工具，能充分发挥设计者的创造性思维，运用各种手段和方法，开发出创造性的产品。

(4)计算机化

计算机已渗透到产品设计的各个环节，充分利用计算机的数值计算、严密的逻辑思维能力和巨大的信息存储及处理能力：优化设计、有限元分析和系统仿真等。

(5)并行化、最优化、虚拟化和自动化

强调的是设计过程。综合考虑产品全生命周期中的所有因素，强调并行设计。

在设计过程中，用优化的理论与技术，对产品进行方案优选、结构优选和参数优选，达到整体优化。自动化主要依靠计算机辅助设计技术和自动建模技术。

(6)主动性

现代设计在设计初期，就对产品全生命周期的各种可能做出准确预测，减少故障的发生，体现了主动性。

主要设计技术方法：

1.并行设计

并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。

二、虚拟设计

在达到产品并行的目的以后，为了使产品一次设计成功，减少反复，往往会采用仿真技术，而对机电产品模型的建立和仿真又属于是虚拟设计的范畴。虚拟设计能实现在产品加工制造之前，建立产品的功能、结构模型，并能对其进行修改和评审，以满足不同客户的要求。

三、绿色设计

绿色设计是指以环境资源保护为核心概念的设计过程，其基本思想就是在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳人产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。

四、可靠性设计

机电产品的可靠性设计可定义为:产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性设计是以概率论为数学基础，从统计学的角度去观察偶然事件，并从偶然事件中找出其某些必然发生的规律，而这些规律一般反映了在随机变量与随机变量发生的可能性(概率)之间的关系。

五、智能优化设计

随着与机电一体化相关技术不断的发展，以及机电一体化技术的广泛使用，我们面临的将是越来越复杂的机电系统。解决复杂系统的出路在于使用智能优化的设计手段。智能优化设计突破了传统的优化设计的局限，它更强调人工智能在优化设计中的作用。

六、计算机辅助设计

机械计算机辅助设计，是在一定的计算机辅助设计平台上，对所设计的机械零、部件，输入要达到的技术参数，由计算机进行强度，刚度，稳定性校核，然后输出标准的机械图纸，简化了大量人工计算及绘图，效率比人工提高几十倍甚至更多。

七、动态设计

动态设计法是在计算参数难以准确确定、设计理论和方法带有经验性和类比性时，根据施工中反馈的信息和监控资料完善设计，是一种客观求实、准确安全的设计方法。动态设计通过建立监测系统和信息反馈有利于控制施工安全，并不断地将现场情况及变化反馈到设计单位，以便调整完善设计。

八、模块化设计

结构模块化设计主要是以功能化的产品结构为基础，分解现有的产品，在分解中考虑到各个要素的可行性，从而在早期就预测到设计中可能会出现的矛盾，提高设计的可行性和可靠性，降低产品的成本。

九、计算仿真设计

根据工程机械不同的作业功能，在计算机上模拟各种作业过程，以分析和确定各种状态下的作业参数，研究工程机械各系统主要部件的结构合理性，借助数学实验等方法预估工程机械的作业效果，从而可大大减少设计上的失误，避免或减少走弯路。

十、人机学设计

应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数;还提供人体各部分的出力范围、以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性;分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力;探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。

十一、摩擦学设计

摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、润滑和磨损，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘摩擦学系统过程研究学科。

十二、疲劳设计 疲劳就是材料、零件和构件在循环加载下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹、或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。

十三、反求设计

反求设计(也称逆向设计)，是指设计师对产品实物样件表面进行数字化处理(数据采集、数据处理)，并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的CAD模型(曲面模型重构)，并进一步用CAD/CAE/CAM系统实现分析、再设计、数控编程、数控加工的过程。

十四、无障碍设计

无障碍设计强调在科学技术高度发展的现代社会，一切有关人类衣食住行的公共空间环境以及各类建筑设施、设备的规划设计，都必须充分考虑具有不同程度生理伤残缺陷者和正常活动能力衰退者(如残疾人、老年人)群众的使用需求，配备能够应答、满足这些需求的服务功能与装置，营造一个充满爱与关怀、切实保障人类安全、方便、舒适的现代生活环境。

十五、共用性设计

共用性设计UD(Universal Design)是指，在商业利润的前提下河现有生产技术条件下，产品(广义的，包括器具﹑环境﹑系统和过程等)的设计尽可能使不同能力的使用者(例如残疾人﹑老年人等)，在不同的外界条件下能够安全﹑舒适地使用的一种设计过程。

十六、有限元法

以电子计算机为工具的一种现代数值计算方法。它不仅能用于工程中复杂的非线行问题、非稳态问题的求解, 还可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析, 并能准确地计算形状复杂零件的应力分布和变形, 成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具。 十

七、机械系统设计

系统的观点,研究内外系统和各子系统之间的相互关系,通过各子系统的协调工作,取长补短来实现整个系统最佳的总功能。

十八、机械动态设计

根据产品的动载工况,以及对产品提出的动态性能要求与设计准则,按动力学方法进行分析计算、优化与试验、并反复进行的一种设计方法。

十九、工业艺术造型设计

在保证产品实用功能的前提下,用艺术手段按照美学法则对工业产品进行造型活动,对工业产品的结构尺寸、体面形态、色彩、材质、线条、装饰及人际关系等因素进行有机的综合处理,从而设计出优质美观的产品造型。

四、简述超高速加工技术和超精密加工技术所涉及的主要关键技术问题有哪些?(20分)

超高速加工技术：超高速加工技术是指采用超硬材料刀具和磨具，利用能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化和高柔性的制造设备，以提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的先进加工技术。

超高速加工技术的特征：切削力低、热变形小、材料切除率高、高精度、减少工序 。

超高速加工技术主要包括：超高速切削与磨削机理研究，超高速主轴单元制造技术，超高速进给单元制造技术，超高速加工用刀具与磨具制造技术，超高速加工在线自动检测与控制技术等。

超精密加工技术当前是指被加工零件的制造公差为0.30~0.03um，表面粗糙度值为Ra0.03~0.005um的加工。实现这些加工所采用的工艺方法和技术措施，则称为超精密加工技术。

超精密加工技术主要包括：超精密加工的机理研究，超精密加工的设备制造技术研究，超精密加工工具及刃磨技术研究，超精密测量技术和误差补偿技术研究，超精密加工工作环境条件研究。

五、非传统加工技术主要有哪些种类? 非传统加工技术的主要特点有哪些?(10分) 非传统加工亦称为“特种加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形 、改变性能或被镀覆等。

非传统加工技术主要种类：化学加工(CHM)、电化学加工(ECM)、电化学机械加工(ECMM)、电火花加工(EDM)、电接触加工(RHM)、超声波加工(USM)、激光束加工(LBM)、离子束加工(IBM)、电子束加工(EBM)、等离子体加工(PAM)、电液加工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料喷射加工(AJM)、液体喷射加工(HDM)及各类复合加工等。 非传统加工技术的主要特点

1、与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等，是利用热能、化学能、电化学能等，这些加工方法与工

2、非接触加工，不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使刚性极低元件及弹性元件得以加工。

3、微细加工，工件表面质量高，有些特种加工，如超声、电化学、水喷射、磨料流等，加工余量都是微细进行，故不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝，还能获得高精度、极低粗糙度的加工表面。

4、不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较低的表面粗糙度，其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好。

5、两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工，其综合加工效果明显，且便于推广使用。

6、特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积极的影响。

六、简述快速原型制造技术工作原理、 其优点是什么?主要类型有哪些?(15分)

RP 技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器(或喷嘴)有选择性地烧结一层接一层的粉末材料(或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂)形成一系列具有一个微小厚度的片状实体，再采用熔结 、聚合、 粘结等手段使其逐层堆积成一体 ，便可以制造出所设计的新产品样件 、模型或模具， 简单描述就是 “分层制造，逐层叠加” 类似于积分过程。如下图：

快速原型制造技术优点：

1.从制造角度出发，减少设计、加工、检查的工具 ，不需要任何刀具，模具及工装卡具的情况下，可将任意复杂形状的设计方案快速转换为三维的实体模型或样件。

2.从市场和用户角度出发，减少风险，可实时地根据市场需求低成本地改变产品。 模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、外观验证、工程分析、市场订货以及企业的决策等，非常有利于早找错早修改早优化，提高了新产品开发的一次成功率，缩短了开发周期，降低了研发成本。

3.从设计和工程的角度出发， 快速、准确、以及制造复杂模型。

4. 结合CAD/CAM 技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术。

主要类型为

(1)立体印刷技术(SLA)

SLA(Stereo lithograghy Apparatus)法，其工艺原理是：从最底层开始，激光在光敏树脂表面扫描，在扫描过程中，激光的曝光量超过树脂固化所需的阈值能量的地方才会发生聚合反应形成固态。

(2)选择性激光烧结(SLS)

SLS(Selective laser sintering)是利用激光所提供的能量有选择性地融化热塑性塑料以形成三维零件。

(3)熔融沉积成型(FDM)

FDM(Fused Deposition Modeling)是利用热塑性细丝在移动头中进行熔化，熔化后的材料在移动的过程中被挤压出来堆积零件。

(4)层压物体制造技术(LOM)

LOM(Laminated Object Manufacturing)是通过逐层激光剪切薄纸材料制造零件的一种技术。

七、先进制造生产模式有哪些主要特点?主要的先进制造生产模式有哪些?(10分)

先进制造模式的先进性表现在企业的组织结构合理、管理手段得当、制造技术领先、市场反应快、客户满意度高、单位产品成本低等诸多方面。

主要特点：通过对现代各种先进制造模式的研究分析，可以总结出它们具有如下几个特点。(1)综合性：是技术、管理方法和人的有效综合和集成。(2)普适性：其概念、哲理和结构，适用于不同企业，其核心思想和观念具有普遍指导意义。(3)协同性：强调人一机协同、人一人协同因素的重要性，技术和管理是两个平行推进的车轮。(4)动态性：与社会及其生产力发展水平相适应的动态发展过程。

柔性生产模式

由英国莫林斯(Molins)公司首次提出的柔性生产模式，在20世纪70年代末得到推广应用。该模式主要依靠有高度柔性的以计算机数控机床为主的制造设备来实现多品种小批量的生产，以增强制造业的灵活性和应变能力，可缩短产品生产周期，提高设备使用效率和员工劳动生产率且改进产品质量。 智能制造模式该模式是在制造生产的各个环节中，应用智能制造技术和系统，以一种高度柔性和高度集成的方式，通过计算机模拟专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，以便取代或延伸制造过程中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行了完善、继承和发展。因智能制造可实现决策自动化，实现“制造智能”和制造技术的“智能化”，进而实现制造生产的信息化和自动化。

敏捷制造模式产生于20世纪80年代后期的敏捷制造模式与虚拟制造生产模式一起被美国政府作为具有划时代意义的“21世纪制造企业的发展战略”。该模式是将柔性制造的先进技术、熟练掌握的生产技能、有素质的劳动力，以及促进企业内部和企业之间的灵活管理三者集成在一起，利用信息技术对千变万化的市场机遇做出快速响应，最大限度地满足顾客的要求。这种模式促进了传统的制造业发生根本性变化，以因特网为代表的信息技术导致制造企业的管理体制和生产模式发生根本变化。敏捷制造生产模式的新概念和新理论不断出现，推动着制造科学发展，例如分形制造、生物制造、全球制造、全能制造和智能制造等新概念的问世。

高效快速重组生产系统模式该模式是在对柔性生产、精益生产和敏捷制造这三种制造生产模式的优点进行比较、综合和创新之后，于1995年提出的，目前已开始推广应用。高效快速重组生产系统模式是上述三种模式的理论和实践在更高层次上的有机集成生产系统，其特征是对市场的灵活快速反应的制造资源的有效集成。

虚拟制造生产模式

虚拟制造生产模式是利用制造过程计算机模拟和仿真来实现产品的设计和研制的模式，即在计算机中实现的制造技术。它将从根本上改变设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制造出来之前，首先应在虚拟制造环境中完成软产品原型(Soft Prototype)，代替传统的硬样品( Hard Prototype)进行试验，对其性能进行了预测和评估，从而大大缩短产品设计与制造周期、降低产品开发成本，提高其快速响应市场变化的能力，以便更可靠地决策产品研制，更经济地投入、更有效地组织生产，从而实现制造系统全面最优的制造生产模式。

极端制造模式

制造技术正在从常规制造、传统制造向非常规制造及极端制造发展，因而出现了极端制造模式。极端制造是指在极端条件或环境下，制造极端尺度或极高功能的器件和功能系统。当前，极端制造已成为制造技术发展的重要领域，极端制造集中表现在微细制造、超精密制造、巨系统制造和强场(如强能量场)制造，例如：制造空天飞行器、超常规动力装备、超大型冶金和石油化工装备等极大尺寸和极强功能的重大装备，制造微纳电子器件、微纳光机电系统等极小尺度和极高精度的产品。

绿色制造模式

绿色制造是综合运用生物技术、“绿色化学”、信息技术和环境科学等方面的成果，使制造过程中没有或极少产生废料和污染物的工艺或制造系统的综合集成生态型制造技术。绿色制造模式是实现制造业可持续长远发展的制造模式。

绿色制造主要体现在：

(1)绿色产品设计：使产品在生命周期内都符合环保、健康、能耗低、资源利用率高的要求。

(2)绿色生产过程：在整个制造过程，对环境负面影响最小，废弃物和有害物质的排放最小，资源利用效率最高。绿色制造技术主要包含了绿色资源、绿色生产过程和绿色产品三方面的内容。

(3)产品的回收和循环再利用：如生态工厂的循环式制造技术。它主要包括生产系统工厂--致力于产品设计和材料处理、加工及装配等阶段，恢复系统工厂--对产品(材料使用)生命周期结束时的材料处理循环再利用。

八、现代化机械制造系统自动化的关键技术主要有哪些?(10分) 现代化机械制造系统自动化的关键技术主要有：

一、制造自动化系统开放式智能体系结构

目标是使制造系统具备自组织和并行作用的能力，充分利用分布式计算机技术、网络技术等，使制造自动化向柔性化、集成化、智能化和全球化方向发展。

二、智能4M系统中关键技术的研究

智能4M系统就是将建模(Modeling)、加工(Manufacturing)、测量(Measuring)、机器人操作(Manipulation)四者一体化的智能系统，实现信息共享，促进建模、加工、测量、装夹、操作的一体化，其目的是实现快速制造、快速检测、快速响应和快速重组。

三、制造自动化系统的优化理论与调度方法

制造系统是一类离散事件动态系统(Discrete Event Dynamic System，DEDS)，其物流、信息流以及各种资源的规则、调度和控制等有独特的要求。对这类系统的更精确的描述、分析和控制，需要在离散事件动态系统理论方面进一步突破。同时，由于实现各种先进的制造哲理和管理策略，如虚拟企业、敏捷制造、精益生产、准时生产等，作为先进制造模式赖以实现的基础之一，生产组织与过程优化中决策调度的成功与否对上述目标的实现有着最为直接的影响。

四、面向制造自动化的虚拟制造技术研究

虚拟制造关键技术的研究可分为四个层次，即：虚拟制造哲理研究、虚拟制造技术层、虚拟制造原型系统层，虚拟制造集成开发平台层。虚拟制造哲理的研究为制造企业敏捷制造提供指导思路，在信息集成基础上，通过组织管理、技术、资源和人机集成实现产品的开发过程的集成。

五、CAD/CAPP/CAM一体化技术的研究

CAD/CAPP/CAM 一体化是一项综合性的高新技术，当前正朝着集成化、智能化，可视化和标准化方向发展.主要研究内容有：CAD系统面向产品的整个生命周期，充分考虑产品信息的继承性，满足并行设计的要求，CAD与产品信息标准化相结合，产品模型的可转换性，面向全国乃至全球的产品信息编码系统等方面的研究：具有很好的可移植性和自组织性的软件系统、智能化CAD系统的研究，虚拟现实设计技术的研究.CAD/CAPP/CAM一体化技术一个重要研究内容就是CAPP技术的研究，主要有;基于并行工程的CAPP技术;虚拟制造模式下CAPP技术：基于PDM的CAD/CAPP/CAM集成系统;面向CIMS/CAPP集成开发平台等。

六、面向制造自动化的数控技术的研究

数控技术是自动化技术的基础及关键单元技术，又是精密、高效、高可靠性加工技术的支撑，它正朝着集成化和实用化方向发展。对数控技术的研究与开发重点是：开放性结

构系统的发展，采用新元件、新工艺不断改善和扩展以高精、高速、高效为代表的功，

改善和发展伺服技术，采用通信技术，研制开发超精数控系统等。

七、柔性制造技术和智能制造技术的研究

柔性制造系统的理论和技术所涉及领域很广，主要包括：生产调度理论与算法的研究，主要涉及数学规划、图论、对策论、排队论、人工神经网络方法、Petri网理论等应用数学 理论及方法;计算机通信及数据库技术的研究;计算机仿真技术的研究;生产组织及控制模式理论和技术的研究，主要涉及动态逻辑单元重构理论、多黑板结构模型的智能单元控

制理论、系统扰动及再调度理论和技术、JIT技术、开放式体系结构等;制造资源控制管理理论和技术的研究，主要涉及刀具管理理论及技术、加工设备的实时调度技术、物料储运系统如AGV、立体仓库等的控制技术。

八、机器人化制造技术的研究

机器人是一种高度柔性化的自动化设备，未来的典型制造工厂将是计算机网络控制的包含多个机器人加工单元的分布式自主制造系统，工业机器人(IR)、智能加工中心(IMC)、

坐标测量机(CMM)、自动导引小车(AGV)均被视为“智能机器”，这些智能机器依据不同的要求有机地组成机器人化制造单元，实现多元化产品生产。

九、先进制造智能传感与检测的研究

智能传感与检测研究主要包括智能传感器、智能传感和检测技术以及光纤传感技术等方面的研究。

智能传感器主要功能为：感知环境条件的变化，并进行相应补充，通过双向通信，以一种可以理解和接受的格式及执行机构或控制器等与其他系统连接，对白身进行检测式诊断，实现智能决策。

光纤传感技术主要研究内容为：光波调制原理、调制光波信号检测技术、多传感器复用技术、多传感器网络及通信技术、光纤传感技术与光纤通信技术的结合原理和方法等。