机械工程发展现状论文Word文件下载.docx

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发展趋势

1.引言

在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。

专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。

人们往往用AMT来概括先进制造技术AMT（AdvancedManufacturingTechnology）。

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。

20世纪60年代，随着市场竞争的日益加剧，传统的大规模的生产方式面临着新的挑战，制造企业的生产方式开始向多品种、中小批量生产方式转变。

现代的制造业要求必须有最短的交货期、最优的产品品质、最低的产品价格和最好的服务，才能占领市场，赢得竞争。

落伍者将丧失市场占有额，甚至被挤出市场。

因此，提高制造企业的市场竞争力的最有力的工具——先进制造技术就越来越受到广泛的关注和重视[1-3]。

美国于20世纪80年代末期提出先进制造技术，其根本原因在于其国家竞争力的不断减弱，贸易逆差过大，许多原来占优势的产品都在竞争中败于日本。

为此，美国政府和企业界投入了大量的资金进行研究，总结并提出了一系列先进制造技术的新理论。

这些战略在短短几年内，就收到了良好的效果，部分被日本占领的市场被重新夺回。

在此期间出现了许多先进的制造理念和制造系统模式，如组成技术、敏捷制造、并行工程、快速成型技术、虚拟制造技、智能制造技术等。

2先进制造技术的内涵及特征

2.1先进制造技术的概念和内涵

先进制造技术（AdvancedManufactuingTechnology）,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。

1）狭义说,它是指各种计算机辅助制造设备和计算机集成制造系统。

如果将其与人作一个比拟的话，传统的制造业和自动化相当于人的四肢和体力，而以计算机辅助制造设备和计算机集成制造系统为主体的先进制造技术（AMT）则从某种意义上相当于人的大脑进行思维分析和判断，它也并将引领传统制造业进行一场前所未有的革命。

2）广义说，先进制造技术包含两大方面：

（1）计算机辅助设计和制造系统，如计算机辅助设计CAD、计算机辅助工程CAE以及计算机辅助制造CAM、计算机集成制造系统CIMS、柔性制造系统FMS、成组技术GT、准时化生产JIT等。

（2）利用计算机进行生产任务和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、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、全面质量管理TQM、电子商务EC、客户关系管理CRM等。

先进制造技术的核心，是优质、高效、低耗、清洁生产的基础制造技术，其目的是满足用户个性化、多样化的市场需求，提高制造业的综合经济效益，赢得激烈的市场竞争。

为此，先进制造技术比传统的制造技术，更加重视技术和管理的结合，重视制造过程组织和管理体制的简化和合理化[2-3]。

2.2先进制造技术的特征

1）先进性。

先进制造技术的核心和基础，是经过优化的先进工艺（优质、高效、低耗、清洁工艺），其从传统制造工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成；

此外，其先进性还应体现在必须面临人类在21世纪消费观念变革的挑战，满足对日益“挑剔”的市场的需求，实现灵活生产。

2）系统性。

随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。

先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流、资金流和信息流的系统工程，而传统制造技术一般只能驾驭生产过程中的物质流、能量流和资金流。

3）动态性。

先进制造技术是在针对一定的应用目标，不断吸收各种高新技术逐渐形成和发展起来的新技术，因而其内涵不是绝对的和一成不变的，反映在不同的时期、不同的国家和地区，先进制造技术有其自身不同的特点、重点、目标和内容。

因此，其为一个动态的、相对的、不断发展的技术体系。

4）集成性。

先进制造技术由于专业、学科间的不断渗透、交叉、融合，界限逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化，已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新兴交叉学科，因此可以称其为制造工程。

5）实用性。

先进制造技术的发展是针对某一具体的制造业需求而迅速发展起来的先进、实用的技术、有着明确的需求导向。

先进制造技术不是以追求技术的高新度为目的，而是注重产生最好的实践效果，以促进国家经济的快速增长和提高企业综合竞争力。

6）广泛性。

先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节，而是将其综合运用于制造的全过程，其覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、销售使用、维修服务，甚至回收再生的整个过程[4]。

3先进制造技术发展中的关键技术

3.1成组技术GT（GroupTechnology）

组成技术是一门生产技术科学，利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组事物采用同一方法进行处理，以便提高效益的技术，称为成组技术。

它研究如何识别和发掘生产活动中有关事务的相似性，并对其进行充分利用。

即把相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望的经济效益。

成组技术应用与机械加工方面，其是将结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族制定工艺进行加工，扩大批量、减少品种、便于采用高效方法、提高劳动生产率。

这就为提高多品种、小批量生产的经济效益提供了一种有效的方法。

3.2敏捷制造（AM）

敏捷制造AM（AgileManufacturing）是指制造业采用现代通信手段，通过快速配置各种资源（包括技术、管理和人）以有效、协调的方式响应用户的需求，实现制造的敏捷性。

敏捷制造的目标是企业能够快速响应市场的变化，根据市场需求，能够在最短时间内开发制造出满足市场需求的高质量的产品。

敏捷制造包括产品制造机械系统的柔性、员工授权、制造商和供应商关系、总体品质管理及企业重构。

敏捷制造是企业在竞争中取得成功的核心能力。

首先表现为企业面对变幻莫测的市场需求能迅速做出判断和反应；

其次表现为企业具有有效、迅速的整合各方面资源并进行生产的条件和能力[5-6]。

3.3并行工程CE

并行工程（ConcurrentEngineering）是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。

在传统的串行开发过程中，设计中的问题或不足，要分别在加工、装配或售后服务中才能被发现，然后再修改设计，改进加工、装配或售后服务（包括维修服务）。

而并行工程要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。

并行工程的目标为提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间[7]。

3.4快速成型技术（RPM）

快速成形技术又称快速原型制造（RapidPrototypingManufacturing，简称RPM）技术，诞生于20世纪80年代后期，它不同于传统的用材料去除方式制造零件的方法，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。

它利用所要制造零件的三维CAD模型数据直接生成产品原型，并且可以方便地修改CAD模型后重新制造产品原型，是集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。

即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。

3.5虚拟制造技术（VMT）

虚拟制造技术（virtualmanufacturingtechnology，VMT）是以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用整个生命周期的模拟和仿真。

这样，可以在产品的设计阶段就模拟出产品及其性能和制造过程，以此来优化产品的设计质量和制造过程，优化生产管理和资源规划，以达到产品开发周期和成本的最小化，产品设计质量的最优化和生产效率最高化，从而形成企业的市场竞争优势。

尽管虚拟制造技术的出现只有短短的几年时间，虚拟制造的应用将会对未来制造业的发展产生深远的影响。

3.6智能制造（IM）

智能制造（IntelligentManufacturing，IM）是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。

其具体表现为：

智能设计、智能加工、机器人操作、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能装配、智能测量与诊断等。

智能制造渊于人工智能的研究。

一般认为智能是知识和智力的总和，前者是智能的基础，后者是指获取和运用知识求解的能力。

智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系统，智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库，具有自学习功能，还有搜集与理解环境信息和自身的信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力。

智能制造技术的研究开发对于提高生产效率与产品品质、降低成本，提高制造业市场应变能力、国家经济实力和国民生活水准，具有重要意义[8-9]。

4对我国先进制造技术的思考

4.1我国先进制造技术现状

我国制造业市场的巨大潜力，为先进制造技术发展提供了广阔的市场空间。

但是与制造业发达国家和地区相比，国内的先进制造技术的研发与市场拓展还不均衡。

其中，国内机械基础件制造行业中的数控化率极低，不足1.6%，先进加工工艺、技术和装备的普及程度不足10%；

CAD/CAM系统应用的普及率在国内骨干企业仅有35%，产业规模较小。

另外，在相关行业，如印刷业、电力行业和医疗器械行业等，技术装备的低数控化率也远不能满足市场对中高档先进产品的需求。

纵观国际制造业的竞争与发展，面对国际、国内2个制造业市场的日渐融合，如何立足国内制造业的市场需求，整合分散的科研与企业资源，尽快形成自身在先进制造产业竞争中的技术优势，已经是摆在我国制造业面前的迫在眉睫的课题。

4.2发展我国先进制造技术的战略思考

发展先进制造技术要结合国情，突出重点，在吸收世界各国经验的基础上，走一条具有自身特点的道路。

4.2.1高度重视，全面规划

对涉及面广、技术难度大的技术，其研究及推广应用需要投入大量的人力、物力及资金。

在我国目前情况下，应统筹规划，由国家出面组织、协调研究和推广应用工作，避免重复研究，切忌一哄而上，浪费宝贵的人力和物力资源。

4.2.2加强人员培养和培训工作

人是技术的主体，没有高素质的人才，再好的技术也会被束之高阁。

因此，应加强对高层次、高质量研究型、管理型和开发应用型人才的培养，同时加强对应用人员的培训，包括对工程师的再培训和一线技术工人的培训。

4.2.3严格论证，科学管理

拟实施和上马的项目必须根据企业总体规划进行严格论证。

论证时应吸收有关各方人员参与，集思广益，使实施计划更趋于完善。

采用新型的生产模式，改进生产组织管理，提高人员技术素质。

先进制造技术