先进制造系统综述.doc

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1、先进制造技术综述1 概述：先进制造技术是指自动化技术、微电子技术、信息技术等先进技术给传统的制造技术带来的各种变化。具体地来说，就是指集合了电子技术、自动化技术、机械工程技术、信息技术等多种先进技术为一体的设备、技术和系统的总称。其内容包括：集成制造系统、计算机辅助设计系统以及计算机辅助制造系统等。先进制造技术是制造业企业在市场经济中取得竞争优势的必要条件之一，它的优势是能充分发挥组织管理的技术威力，能够将管理、技术和人力资源的有机协调和融合。2 先进制造技术特点： （1）先进制造技术的发展过程并非是一成不变的，这是一个动态的过程，通过不断吸取各种高新技术成果，并将之渗透到产品的设计、制造，产

2、品的生产管理以及市场营销领域之中，并实现优质低耗、清洁、优质、高效的生产。 （2）先进制造技术是新世纪形成的技术系统，它的产生为了提高制造业的综合效益，赢得国际市场的竞争中优势。 （3）先进制造技术并不仅限于制造过程的本身，它还涉及到了产品从市场调研、产品的设计、工艺的设计、加工制造以及售后服务等的所有内容。 （4）先进制造技术特别强调了信息技术、计算机技术和现代系统管理技术，在产品的设计、制造和生产管理等方面的应用。 （5）先进制造技术强调了各专业学科之间的相互渗透、相互融合和淡化，并最终消除彼此之间的界限。 （6）先进制造技术特别强调了环境保护，并要求其产品是所谓的“绿色” 产品，要求其生

3、产过程是绿色环保型的。3 先进制造技术的发展历程3.1 先进制造技术的形成制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱1，它创造了国民生产总值的1/3,工业生产总值的4/5,提供了国家财政收入的1/3。由此可见,制造技术水平的高低将对一个国家的经济实力和科技发展产生重要的影响。制造技术将会主宰一个国家的命运，因而，各国政府都极为重视先进制造技术的研究和发展。先进制造技术起源于20世纪80年代的美国,它的提出为提高制造业的竞争力，促进国家经济的增长。先进制造技术通过不断地吸取计算机、信息、自动化、新材料和现在传统管理技术，并将其综合应用于产品的研究与开发、设计、生产、管理和市场开发、售后服务，同时能

4、取得社会经济效益的综合技术2。3.2 先进制造技术的现状我国的制造业经过数十年的努力，已经具有了相当的规模，积累了大量的技术与经验。但是随着经济发展的全球化，因为我国有着巨大的市场和丰富的劳动力资源，国外的资金、产品、技术大量的涌入我国，使我国的本土企业面临前所未有的竞争局面。这样的竞争局面就要求企业的产品质量更高，更新换代更快，价格更低，交货更及时和服务质量更好。近年来，虽然我国的制造业不断的引进并采用了先进的制造技术，但是与工业发达的国家相比，仍然存在着巨大的差距。目前我国的企业的制造技术依旧较为落后,优质且高效的低耗工艺的普及率还不足10%, 数控机床、精密设备的普及率不足5%,高档数控

5、机床有90%以上依赖于进口;大型成套装备技术严重落后, 而且高档、大型仪器设备大多依赖进口。中档产品以及许多关键零部件, 国外产品占有我国市场60%以上的份额等等3。这些都制约着我国先进制造业的发展。先进制造技术是现代制造业的关键技术,这已经成为衡量一个国家综合实力和科技发展水平的重要标志,为提高一个国家的国际地位起着举足轻重的作用。为适应21世纪对制造技术的需要,先进制造技术的总趋势是向系统化、集成化、智能化方向发展4。3.2 先进制造技术的发展趋势先进制造技术未来的发展趋势有多个方面。对产品本身而言, 应包括“精”、“极”、“文”这三点，具体来说就是：精确化，极端化和人文化。对制造过程而言

6、, 应包括“绿”、“快”、“省”、“效”这四点，也就是：绿色环保，快速，节省，高效。对制造方法而言,应包括“数”、“自”、“ 集”、“网”和“智” 这五点,即：数字化，自动化，集成化，网络化，智能化5。4 计算机集成制造系统计算机集成制造系统是在信息技术和自动化技术的基础上，通过计算机技术将分散在产品设计制造过程中的各种子系统有机地集成起来，形成了适用于多品种、小批量的生产，能够更好地实现整体效益的集成化和智能化的制造系统。自1960年以来, 制造业为解决其自动化面临的难题, 应用了一系列以计算机技术为内核的新技术, 这些新技术主要有: 数控、分布式数控、原材料需求计划、制造资源计划、计算机辅

7、助设计和计算机辅助制造、计算机辅助工程、计算机辅助工艺过程设计和机械制造成组技术, 以及机器人等6。5 快速成型技术快速成型技术，产生于20世纪80年代的后期，是基于“离散堆积”原理和增材制造的一种新的成形方法，又被称为分层制造技术和自由实体制造技术7。就目前而言，发展应用地比较成熟的快速成型技术主要有：三维打印技术、熔融堆积成型技术、叠层实体制造技术、光固化快速成型技术、选择性激光烧接技术等等。针对特种性能金属材料关键件的直接制造，快速成型技术发展出了多种新工艺，如激光选区熔化、激光熔覆快速制造和电子束选区熔化技术等8。目前的快速成型技术之中仍存在着许多问题，例如：快速成型技术的专利保护体制

8、已成为快速成型技术集成的发展障碍；快速成型件的精度不够高；快速成型的材料性能不够理想快以及快速成型软件的开发问题等。展望该技术的进一步走向,它的发展目标应该是以实现各类产品或零部件的低成本、高精度、快速、直接的成型制造。为此, 快速成型技术进一步的研究和开发重点:优化产品信息的采集与处理，开发新的成型材料，提高成型制造采用的能源性能，研究新的成型制造方式，开发经济、高效的快速成型制造系统等9。6纳米制造技术纳米技术是当今世界最有前途的技术之一，世界各国相继投入巨资进行研究。纳米加工技术所要涉及的是纳米材料, 其中包括了几何尺寸和纳米功能等方面的技术,即纳米粒子的尺寸范围至少有一维是1100nm

9、 (1微米的千分之一到百分之十),并且具有纳米功能的材料10。纳米加工技术的发展对纳米粒子的理论研究提出了新的要求11。其中包括纳米粒子与纳米溶液的结构模型。7 绿色环保制造绿色环保制造技术是指在保证产品的成本、质量以及产品的功能的前提下，综合考虑了资源的使用效率以及对环境造成的影响的现代制造模式。绿色制造技术与传统制造技术最大的区别是：传统制造是一个从生产一流通一消费一废弃的开式模式，而绿色制造则使产品从开发设计一生产制造一包装一使用维修一报废后，以及回收利用的整个产品生命周期中最大限度地减少对环境的负面影响，同时原材料和能源的利用效率最高12。绿色制造的核心是在产品生命周期过程中实现“4R

10、”减量化(Reduce)、重用(Reuse)、再生循环(Recycle)和再制造(Remanufacturing) 13。绿色制造是实现生态工业和社会可持续发展的关键技术 ,它的发展正在引起人们的高度重视。8 生物制造生物制造是一门将生命科学、材料科学、信息技术、生物智能技术等融入到制造领域中而形成的新兴交叉科学，它以各种相关领域的技术及理论为基础科学支撑，结合先进的研究成果、制造技术、理论及方法生产出具有特定功能及生物活性的组织和器官14 。生物制造作为21世纪先进制造领域的学科前沿，在应用方面取得了一定的成绩，但还存在生物学对结构复杂生物个体和生物机理的认识不深入不彻底15。相关研究领域发

11、展不协调、不均衡，材料种类有限，新材料与生物体之间的融合性能有限制，生物制造技术缺少先进的加工方法，生物制造对加工的速度和加工的精度要求较严，且生物制造的费用昂贵等方面的问题。9 个人总结先进制造技术融合了众多的高新技术，涉及到了制造业中的产品的从生产到销售的整个生命周期，能够实现洁净、灵活、高效、低耗的生产，同时也提高了企业对多变的市场的应对能力和竞争能力。先进制造技术,最终目的是提高动态变化的市场的适应性和竞争力,以确保持续稳定生产，对市场变化可以做出更敏捷的反应,以及追求最好的生产效率,提高企业的竞争力。先进制造技术比传统的制造技术更强调技术与管理的结合,更加强调生产过程的组织和管理系统

12、的简化和合理化,从而形成一系列的先进制造模式。随着世界自由贸易体系的进一步完善,和全球运输系统和通信网络的完善,制造业的全球化必将形成。参考文献1 武秋俊,王建军. 先进制造技术的现状与发展趋势J.机械研究与应用, 2006, 19(6): 6-7.2 杨叔子.制造、先进制造技术的发展及其趋势J. 装备制造, 2008(5): 38-41.3 于燕玲. 我国先进制造技术现状与发展策略J. 机械研究与应用, 2004,17(5):14-15.4 李敏贤面向21世纪的先进制造技术J机械工业自动化，1998, 20(4)：1-45 杨叔子，吴波，李斌. 再论先进制造技术及其发展趋势J机械工程学报，2

13、006, 42(1)：2-56 周跃进, 武绍宏, 邹守仁.重视GT在CIMS中的应用J.北京:机械工业自动化,1996,18(1):13 -15.7 颜永年,张人佶,林峰.快速制造技术及其应用发展之路J.航空制造技术，2008(11)：116-118.8 朱季平.快速成型技术在现代制造业中的应用研究J. 装备制造技术, 2011(8)：10-12.9 刘晓辉.快速成型技术发展综述J. 农业装备与车辆工程,2008 (2)：10-1310 徐志昌,张萍.纳米加工技术的研究J.中国钼业，2006,30(6)：29-3411 李 玲,向航.功能材料与纳米技术M .北京:化学工业出版社,2002.12 刘飞，李聪波，曹华军基于产品生命周期主线绿色制造技术内涵及技术体系框架J机械工程学报，2009 (12)：115-11. 13 李轩从绿色制造看现代制造业的可持续发展J.装备制造技术，2009（6）：117-122. 14 林岗，许家民，马莉.生物制造制造技术和生命科学的完美组合J机械制造，2006，44(4) : 46 4815 刘水英，李新生，杨智勇，马娇燕，韩豪. 中国生物制造研究现状与展望J .安徽农业科学, 2013, 41(24)：31-33