先进制造技术导论题（通用6篇）
篇1：先进制造技术及其发展
制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱,在国民经济建设、社会进步、科技发展与国家安全中占有重要战略地位,其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%～55%。世界各国经济实力的竞争,主要是先进制造技术的竞争,其竞争能力又体现在所生产产品的市场占有率上。随着经济的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化,这种竞争日趋激烈,因而各国政府都非常重视对先进制造技术(advanced manufactuing technology, AMT)的研究。
1 AMT的概述
AMT,往往用AMT来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说,AMT是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果,并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
与传统的制造技术相比,当代的AMT以其高效率、高品质和对于市场变化的快速响应能力为主要特征。AMT是生产力的主要构成因素,是国民经济的重要支柱。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务,成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的“土壤”。尤其是一些尖端科技,如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等技术的出现和发展,如果没有AMT作为基础,是根本不可能的。
2 AMT的体系结构
AMT主要包括以下3个技术群(图1):
a) 主体技术群:这是制造技术的核心,它包括两个基本部分:有关产品设计技术和工艺技术。
1) 面向制造的设计技术群。面向制造的设计技术群系指用于生产准备的工具群和技术群。设计技术对新产品开发生产费用、产品品质以及新产品上市时间都有很大影响。产品和制造工艺的设计可以采用一系列工具,例如计算机辅助设计(CAD)以及工艺过程建模和仿真等,生产设施、装备和工具,甚至整个制造企业都可以采用先进技术进行有效地设计。
2) 制造工艺技术群(制造技术环境)。制造工艺技术群是指用于物质产品生产的过程及设备。制造工艺技术群是有关加工和装配的技术,也是制造技术的传统领域。
b) 支撑技术群: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。基本的生产过程需要一系列的支撑技术,如:测试和检验、物料搬运、生产计划的控制以及包装等。它们也是用于保证和改善主体技术的协调运行所需的技术,是工具、手段和系统集成的基础技术。支撑技术群包括:
1) 信息技术:接口和通信、数据库技术、集成框架、软件工程人工智能、专家系统和神经网络、决策支持系统;
2) 标准和框架:数据标准、产品定义标准、工艺标准、检验标准、接口框架;
3) 机床和工具技术;
4) 传感器和控制技术:单机加工单元和过程的控制、执行机构、传感器和传感器组合、生产作业计划;
5) 其他。
c) 制造技术基础设施:制造技术基础设施是指为了管理好各种适当的技术群的开发并鼓励这些技术在整个国家制造行业内推广应用而采取的各种方案和机制。制造技术的基础设施是使先进的制造技术与企业组织管理体制和使用技术的人员协调工作的系统工程,是AMT不可分割的一个组成部分。
3AMT的现状
AMT是现代技术和工业创新的集成和典范,是国家制造业水准的主要标志,是国家工业的基础和支柱。目前,世界各工业发达国家已充分认识到发展AMT的重要性和紧迫感,纷纷对此进行广泛深入的研究,展开了激烈的竞争。各种创新成果和先进技术不断涌现。它们主要包括:计算机集成制造系统(computer integrated manufacturing system, CIMS),敏捷制造(agile manufacturing, AM),并行工程(concurrent engineering, CE),虚拟制造(virtual manufacturing, VM)以及可持续发展技术等等。
a) CIMS是现代信息技术条件下的新一代制造系统。它以计算机来辅助制造系统的集成,以充分的、及时的信息交流或信息共享将企业的设计、工艺、生产车间以及供销和管理部门集成为一个有机的整体,使他们相互协调地运作,以提高产品品质,缩短产品开发周期,提高生产效率,确保企业的整体效益,提高企业的竞争能力和生存能力。
b) CE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CE就是将设计、工艺和制造结合在一起,利用计算机互联网并行作业,大大缩短生产周期(图2)。
c) AM是指企业实现敏捷生产经营的一种制造哲理和生产模式。AM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。AM是借助于计算机网络和信息集成基础结构,构造有多个企业参加的“VM”环境,以竞争合作的原则,在虚拟制造环境下动态选择合作伙伴,组成面向任务的虚拟公司,进行快速和最佳生产。
d) VM是虚拟现实(virtual reality, VR)技术在制造中的应用。VM实际上是一种计算机科学技术,以信息技术、仿真技术、VR技术为支柱,在产品设计或制造系统的物理实现之前,就能使人体会到或感觉到未来产品的性能或者制造系统的状态,从而可以做出前瞻性的决策与优化实施方案。VM技术是对真实制造过程的动态模拟、仿真,是在计算机上制造数字化产品,在VM环境中生成软产品原型代替传统的硬样品进行试验,对其性能和可制造性进行预测和评价,从而缩短产品的设计与制造周期,降低产品的开发成本,提高系统快速响应市场变化的能力。VM技术是CE, AM,精益生产的支撑技术,是品质工程实现的有力保证。
e) 可持续设计是在生态哲学的指导下,将设计行为纳入“社会-经济-环境-人类”的系统中,既实现社会价值又保护人与自然的共同繁荣,旨在平衡环境、社会、经济三方面的设计实践和设计管理。可持续设计包含并超越了传统的产品设计,并代表了人类对传统产品设计的新思考,是产品设计学科的新的发展方向。目前可持续设计并不成熟,主要设计工具有生命周期评价(LCA);面向环境的设计(DFE);面向材料选择的设计(DFMS);面向拆装的设计(DFD);面向回收的设计(DFR)等,可持续设计可以说是人类文明的巨大进步。
4 先进制造的发展趋势
先进制造业追求的目标是:高品质、高效率、高柔性、低成本、低劳动力、低消耗、品种多和规格全的产品,因此,ATM的发展趋势应体现在以下几个方面:
a) 制造技术向自动化与智能化方向发展:随着电子技术、信息技术和计算机技术的发展,推动了制造技术向更深层次发展。基于CAD/CAM技术的CIMS是制造业自动化的一个重要方向。CIMS通过CAX(CAD,CAPP,CAE, CAM)系统和PDM系统,进行产品的数字化设计、仿真,并结合数字化制造设备,进行自动加工。并采用MRPII/ERP系统,对整个企业的物流、资金流、管理信息流和人力资源进行数字化管理。智能制造技术(IMT)是将人工智能融入制造过程的各个环节,通过模拟人类专家的智能活动,取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动,在制造过程中系统能自动监测其运行状态,在外界干扰或内部激励下能自动调整其参数,以达到最佳状态和具备自组织能力。例如机器人加工就是将机床与机器人、传感器、控制器组合而成的智能制造系统,它具有信息处理和知觉反馈、决策能力,可同时控制指挥多种操作,从而能提高效率、保证品质和降低成本。
b) 精密成形与加工:精密加工、超精密加工技术、微型机械是AMT发展的方向之一。精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加工(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米技术发展。纳米技术已在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术得到了应用。
c) 新型特种加工方法的形成:特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”,泛指用电能、光能、热能、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。它包括激光加工技术、电子束加工技术、离子束加工技术、等离子加工技术、电加工技术等。今后,特种加工将从实际出发,在融合传统技术和现代技术的基础上大力开发特种加工领域中的新方法,包括微细加工和复合加工。
d) 制造业中广泛应用VM技术和柔性制造技术:制造过程中的VM是指面向产品生产过程的模拟和检验。VM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。所谓柔性,是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力,它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人员能保证加工任务,完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。
e) 网络化和全球化:随着网络通讯技术的迅速发展和普及,企业的产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售等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。因此制造业发展的必然是由网络化迅速向全球化迈进。
f) 实施无污染绿色制造:绿色制造是通过绿色生产过程、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。对于目前世界资源紧张,环境恶化的现状以及人类的持续发展的要求来讲,绿色制造是必然的趋势。
5 结语
AMT充分体现了一个国家的生产技术水平和现代化程度,是国际间经济竞争和科技竞争的重要手段,发达国家都把它作为优先发展的领域。只有跟上发展AMT的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
摘要：介绍了先进制造技术的概念以及先进制造技术的体系结构,包括:面向制造的设计技术群、制造工艺技术群和支撑技术群,分析了先进制造技术的发展现状,并对先进制造技术的发展趋势进行了预测和探究。
关键词：先进制造技术,发展趋势,绿色制造
参考文献
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篇2：我国先进制造技术发展趋势
关键字:机械制造;发展现状;趋势
中图分类号:TH16文献标识码:A
文章编号:1674-0432(2010)-05-0137-1
制造业对我国国民经济的贡献作用毋庸置疑,而先进制造技术是保障制造业高水平持续快速发展的基础。我国制造业产值占国民生产总值的40%,预计未来15年内制造业的年平均增长率将高于国民生产总值的年平均增长率。随着市场的全球化和多样化,制造业蓬勃发展必将成为振兴国家的经济、提高国家综合竞争力的根本动力。
一、先进制造技术的概念和内涵
先进制造技术(Advanced Manufactuing Technology), 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。
(一)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。
(二)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。
二、当前我国先进制造技术(AMT)的现状
制造业在一个国家的地位是不容忽视的。我国随着科学技术的不断发展和进步已经成为一个制造大国,但并非制造强国。主要体现在许多现代制造基础技术尚未掌握,许多重要装备不能自主制造,缺乏创新能力等。我国的制造技术和发达国家相比,还有一定的差距,主要体现在一下几方面:
(一)制造技术基础薄弱
设计技术、基础材料、基础制造装备等发展相对落后,限制了制造业的进步。多数企业开发能力不足,沦为外国公司的代工工厂,没有形成技术创新的主体。
(二)设计研发手段滞后
当前世界的现代设计理念已经形成体系,诸如全寿命设计、绿色设计等,将生产过程和环保等要素贯穿于设计始末,而我国大部分企业的设计还处在经验设计阶段,同时缺乏自主设计研发的能力。
(三)自主创新能力不强
许多关键技术,如航天、炼油等方面的自主创新虽有一定成绩,但与国外相比仍有较大差距;光纤设备、大型科学医疗设备主要依赖进口。
(四)产品的研发与生产过程严重脱节
长期以来,产品品种单调,竞争力不强,尤其是市场需求与企业技术创新上的矛盾。另一方面,科研、教育机构对企业的技术需求认识不足,许多科研成果仅仅停留在图纸上,锁在卷柜中,并没有认识到企业的迫切需求,最终导致产、学、研的脱节。
三、我国未来先进制造技术的发展趋势
(一)制造技术自动化
自动化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。如采用自动送料装置的冷冲压模具,加工精度和生产效率均较高,而且长期效益明显。
(二)纳米制造科技
纳米制造技术作为纳米技术的中心之一,是融合其它各种学科的基本“艺术”,它不仅为纳米科学各个领域的研究和拓展提供强有力的支撑,而且是未来纳米产业的支柱。他的其中一个研究方面就是研究和发展极限紫外光刻技术。他有可能使线宽小于20纳米,由此将现有的半导体CMOS工艺推进至材料的极限。
(三)生物制造与仿生机械的科学与技术
模仿生物的形态、结构和控制原理设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。他是对传统制造技术理念上的突破和创造。
(四)绿色制造技术
其目的是使产品在设计、制造、装配、运输、销售及使用的整个过程中做到资源的优化利用、清洁生产和废弃物的最少化及综合利用。其中的重要组成部分就是实现切削加工的绿色化。其核心则是在加工中不使用切削液,这主要是因为切削液既污染环境和危害工人健康。目前,在欧洲的大批量机械加工中,有10%、15%的加工使用干切削和准干切削。
篇3：先进制造技术的发展趋势
先进制造技术AMT(advanced manufacturing technology)是一个相对的、动态的概念,是为了适应时代要求,提高竞争能力,对制造技术不断优化所形成的。虽然目前对先进制造技术仍没有一个明确的、一致公认的定义,但经过对其内涵和特征的分析研究,可以定义为:“先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代系统管理等方面的成果,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、清洁和灵活生产,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。”先进制造技术是发展国民经济的重要基础技术之一,对我国的制造业发展有着举足轻重的作用。
1 我国先进制造技术的发展状况
近10年来,中国先进制造技术在政府的关怀下得到快速发展和重大突破。具体表现在以下9个方面[2,3,5,7]。
a) 计算机辅助设计(CAD)技术普及化。CAD技术得到广泛的应用,提高了中国企业整体的设计水平和产品开发能力。以三维CAD和产品数据管理为重点,在软件市场和企业应用方面得到充分的发挥。在三维CAD软件开发上,主要表现为:第一代三维CAD软件及CAD/CAM系统纷纷上市、建立了2D和3D统一模型,软件的集成性得到提高与改善,软件的专业化和本地化得到加强。
b) 快速原型制造技术由起步迈向成熟,应用初具规模。快速原型制造技术是国外在20世纪80年代中期发展起来的高新技术,包括一切由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的技术总称。中国从20世纪90年代期间起步,并取得了突破性的进展。目前已掌握了4种最主要的快速成型制造技术,即立体印刷(SLA)、分层实体制造(LOM)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积成形(FDM)技术,并在工艺、装备、材料方面并举发展。采用上述技术的设备国内都已商品化生产,投放国内市场并有少量出口。
c) 精密成形与加工技术水平显著提高,在汽车零部件、重大装配制造中获得广泛应用。精密成形与加工技术是指机械零部件从毛坯成形、零件加工到装配成为产品的全过程中,采用近净成形、近无缺陷成形、超精密和超高速等多种先进技术,使制造过程精密、高效、低耗,以获得高精度、高品质产品的综合集成技术,近5年来取得重大进展。
d) 热加工工艺模拟优化技术取得重要进展,使材料热加工由“技艺”走向“科学”。热加工工艺模拟优化技术以材料热加工过程的精确数学建模和物理建模为基础,以数值模拟及相应的精确测试为手段,能够在计算机逼真的拟实环境中动态模拟热加工过程,预测材料经过成形、改性制成零件毛坯后的组织性能品质,特别是能找出易发缺陷的成因及消除方法,通过在虚拟条件下工艺参数的反复比较,得出最优工艺方案,通过模拟优化,可以确保关键大件一次制造成功;对于大批量生产的毛坯件,可以减小试模次数,直至确保一次试模成功。
e) 激光加工在基础研究和技术开发方面有实质性进展,产业应用获得经济效益。在应用基础研究方面:大功率CO2及YAG激光三维焊接和切割机理与技术研究已取得重要进展,一是建立了大功率激光光束的传输与聚焦理论及加工用激光光束品质的评定方法;二是建立了具有真正实用价值的激光三维加工数控自动编程。
f) 数控技术取得重要进展,国内市场占有率有所提高。中国在数控机床共性关键技术攻关、数控机床开发、数控系统和普及型数控机床产业化工程研究、传统装备的数控化改造等方面取得了进展,在一些基础技术和关键技术上有重大突破。开发出PC机为平台的数控系统,在充分利用计算机高速发展的硬件技术基础上提高了软件开发水平。在数控系统功能上,解决了多坐标联动、远程数据传输及远程控制、诊断等技术难题。开发了高速主轴单元、加工中心刀库和数控车床回转动力刀架,使普及型数控机床整体性能有了较大提高。
g) 现场总线智能仪表研究开发获重要进展,应用已有一定的基础。基于计算机及数字通信技术的工业控制通信网络技术,即现场总线技术,以及相关的设备及系统技术获得快速发展,这是未来工业自动化技术和自动化控制技术的重要发展方向。
h) 现代集成制造系统研究和应用取得突破,在国际上已占有一席之地。现代集成制造系统是一种新的制造模式,将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合,并应用于产品生命周期的各个阶段,通过信息集成、过程优化及资源优化,实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行,达到人与组织,经营管理和技术三要素的集成优化,以改进产品的开发时间、品质、成本、服务和环境,从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。
i) 新生产模式的研究和实践具有特色,推动了中国制造业的技术进步和管理现代化,并在中国汽车制造业中首先推广。通过精简机构、减少管理层次和消除各种浪费现象,显著提高了企业的经营效益。
2 先进制造技术的体系结构及其分类[1,2,6,7]
目前对先进制造技术的体系结构认识很不统一,下面给出二种先进制造技术的体系结构以供参考。机械科学研究院(AMST)提出的先进制造技术由多层次技术群构成的体系图(图1),强调了从基础制造技术、新型制造单元技术到先进制造集成技术的发展过程,也表明了在新型产业及市场需求的带动之下,在各种高新技术的推动下先进制造技术的发展过程。
先进制造技术所涉及的学科门类多,包含的技术内容广泛。1994年,美国联邦科学、工程和技术协调委员会将先进制造技术分为三个技术群,即:1)主体技术群;2)支撑技术群;3)管理技术群。国内学者在此基础上进行了改进和充实,将其分为如图2所示的三大主体技术群和一个支撑技术群。
3 先进制造技术的发展趋势
进入21世纪,随着电子、信息等高新技术的不断发展,为适应市场需求的多变性与多样化,制造技术正朝着柔性化、智能化、集成化和宜人化、全球化、绿色生产化的趋势发展。[1,2,3,4]
3.1 柔性化
社会市场需求的多样化促使制造模式向柔性制造发展。据统计,自1975年至1990年,机械零件的种类增加了4倍,近80%的工作人员不直接与材料打交道,而与信息打交道,75%的活动不直接增加产品的附加值。随着技术革新和技术转让过程的加速,仅仅依靠生产技术进步取得品质和成本的最佳统一已明显不够,如何以最快的速度及时地开发出满足顾客愿望的产品并抢先打入市场,越来越成为竞争的焦点。这些都迫使现代企业必须具有很强的应变能力,能迅速响应用户提出的各种要求,并根据科技发展、市场需求的变化及时调整产品的类型和结构。原来的机械化、刚性自动化系统已不能适应这种需求,必须采用先进的柔性自动化系统。柔性制造系统、柔性装配系统(FAS)、面向制造与装配的设计以及并行工程等都是为生产技术的柔性化而开发研究的。
3.2 智能化
智能化被称为21世纪的制造技术,也是机械制造业发展的重要方向。智能制造技术将人工智能融入制造过程的各个环节,通过模拟专家的智能活动,取代或延伸制造环境中的部分脑力劳动,从而在制造过程中,系统具备自组织能力,能自动监测其运行状态,在受到外界或内部激励时能自动调整其参数,以达到最佳状态。
3.3 集成化
时间就是金钱,时间能赢得竞争的胜利。集成化已是摆在机械制造业面前头等重大的课题。以生产者为主导的生产方式正逐步向以消费者为主导的生产方式转变。集成化是先进制造系统的一个显著特征,这一集成特征正向着深度和广度方向发展。目前已从企业内部的信息集成发展到实现产品整个生命周期的过程集成,并将发展到企业间的动态集成。各个发展阶段的主要特点如下:
a) 信息集成:主要目的是通过网络和数据库把各自动化系统和设备包括已形成的自动化孤岛和异种设备互联,实现制造系统中的数据交换和信息共享;做到把正确的数据,在正确的时间,以正确的形式,送给正确的人,帮助人做出正确决策。
b) 功能集成:主要实现企业要素,即人、技术和管理组织的集成,并在优化企业运营模式基础上实现企业生产经营功能部分的整体集成。
c) 过程集成:主要通过产品开发过程的并行和多功能项目组成核心的企业科学化组织,实现产品开发过程、经营过程的集成,对企业过程进行重组与优化,使企业的生产与经营产生质的飞跃。
d) 全球化:面向21世纪国际化市场竞争的日益激烈以及高新技术的发展,动态联盟、虚拟公司、信息高速公路等的建立,顾客需求朝小批量多样化、交货快、成本低等方面发展,出现了强强联合的态势,使制造技术的全球化进程在20世纪80年代后迅速发展。这不仅与信息、交通的快速发展相关,更重要的是冷战的结束,关税壁垒被打破。一些发达国家通过经济手段来争夺市场,销售产品,输出
资本,争夺世界。
e) 绿色化:迄今为止,制造业已成为创造人类财富的支柱产业,是人类社会物质文明和精神文明的基础。绿色生产正是对生产过程和产品实施综合预防污染的战略,从生产的始端就注重污染的防范,以节能、降耗、减污为目标,以先进的生产工艺、设备和严格的科学管理为手段,以有效的物料循环为核心,使废物的产生量达到最小化,尽可能地使废物资源化和无害化,实现环境与发展的良性循环,最终达到持续协调发展。但是另一方面,在将制造资源转变为产品的制造过程中以及产品的使用和处理过程中消耗掉大量人类社会有限的资源,并对环境造成严重污染。因此,如何使制造业尽可能少地产生环境污染,是当前制造科学面临解决的重大问题。于是一个新的概念——绿色制造(green manufacturing)由此产生。绿色制造是面向21世纪的现代制造模式,它的实施将带来21世纪制造业的一系列重要变革或变化,是21世纪制造系统模式的必然选择和发展趋势之一。
4 结论
我国在先进制造技术方面和国外有较大的差距,特别是我国制造业的自动化、信息化水平不高。大力发展和应用先进制造技术,用其改造传统产业和形成高技术产业,提升我国制造业的产业结构、产品结构和组织结构,增强其技术创新能力、产品开发能力和市场竞争能力,是制造业特别是机械制造业走出困境的关键性措施。这样才能保证我们“世界工厂”地位的确立,实现由制造业大国向制造业强国的转变。
摘要：随着我国制造业的不断发展,先进制造技术得到越来越广泛的应用。介绍了先进制造技术的概念,分析我国目前先进制造技术的发展状况;从两种角度解释其结构特征,并从各种不同的角度展望先进制造技术的发展前景及其趋势特征。
关键词：先进制造技术,数控,制造业
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篇4：先进制造技术的应用与发展趋势
关键词：先进制造技術；现代管理技术；智能制造
1.先进制造技术的概念
先进制造技术是在上个世纪八十年代提出来的。是美国为提升机械电子产业的竞争能力，重树机械电子产业重要地位而做出的重要举措，曾经美国一些学者认为“美国已进入后工业时代，机械电子产业已经成为夕阳工业”，主张经济中心由机械电子产业转移向高科技产业和服务业，其结果是“美国发明，日本发财”。政府不重视使其机械电子产业的衰退，以及以前占优势的汽车机械电子产业、家用电器机械电子产业、机床、半导体等产业在全球市场竞争中出现大滑坡。于是美国吃一堑，长一智，巨资投入研究和发展机械电子产业。上世纪八十年代末美国政府制定并实施了“先进制造技术计划和制造技术中心计划”。随后，欧洲、亚洲等新兴工业化国家也开展了各自的先进制造技术的理论和应用研究，如日本的智能制造系统、欧共体的尤里卡计划等。由五部委召开了“先进制造技术发展战略研讨会”，拉开了我国先进制造技术研究的帷幕。
2.先进制造技术的发展
2.1先进制造技术的应用与实施
先进制造技术作为二十一世纪的高科技技术之一，无论在机械制造，汽车制造，电子电器产品制造等行业中都有广泛的应用前景。要把先进制造的理念，方法在各个制造行业中应用并实施，需要从以下几方面着手：产品的开发设计上，大力推广计算机辅助设计技术，并行设计技术，反求工程技术以及绿色产品设计技术，充分考虑产品的全生命周期。在产品的制造过程中，优先应用各项先进制造工艺技术，比如采用精密成型技术，充分有效利用材料，节约能用，做到低耗，低碳，绿色的生产。在设备的引进和购置方面，尽量采用高效制造自动化设备，大力运用计算机控制的数控机床，加工中心及工业机器人，构建柔性制造系统，计算机集成制造系统乃至智能制造系统，提升机械电子产业的整体水平。此外还要应用现代企业的生产和先进的管理技术。
2.2信息化在先进制造技术中的应用
21世纪是信息化的时代，计算机技术和网络通信技术飞速发展，在生产领域里已得到广泛应用。机械电子产业管理信息化是建设领域信息化的重要组成部分，将在机械电子产业管理活动中发挥重要作用，并主导机械电子产业管理未来发展方向，信息化成为机械电子产业管理的必然趋势。“十一五”机械电子产业管理改革发展规划指出，将加快建设机械电子产业信息系统的规划、建设，建立符合现行管理体制和市场机制的机械电子产业信息管理工作机制，完善全国机械电子产业信息系统，使全国机械电子产业信息做到互联互通，为政府提高造价管理决策水平和完善公共信息服务创造条件。因此，机械电子产业管理信息化建设也是机械电子产业管理改革发展规划的总体部署和要求。
2.3绿色制造技术的发展
进入21世纪以来，人类社会所面临的资源短缺和环境污染等问题日趋严重，人类要实现可持续发展必须促使人与自然界和谐一致。为此，工业发达国家正积极倡导“低碳经济”、“循环经济”、“绿色制造”和“清洁生产”，大力研究开发生态安全型、资源节约型制造技术。“绿色制造”正在成为未来制造业的发展方向，绿色制造技术将贯穿于制造业各环节，主要表现在以下三个方面：一是绿色产品设计技术。在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，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；二是绿色制造技术。它从设计、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，在整个制造过程中综合考虑环境影响和资源效率，在保证产品的功能、质量、成本的前提下，使产品制造过程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；三是产品的回收和循环再制造。它是“资源―产品―废弃物―再生资源或再生产品”的反馈式循环模式。“再制造”是一种先进的制造逻辑与工业理念，它要求工业设计不仅要面向材料与功能，更要面向可回收再制造。再制造是通过新材料、新技术、新工艺、新装备与新方法等一系列高新技术与手段的集成运用，因此可以保证再制造产品的性能和质量不低于新产品，甚至在某种情形下可以使其质量高于新产品。
3.结论
先进制造技术是使一个国家制造业强盛的关键所在，是企业兴旺发达的重要途径，也是企业赢得市场的有力武器。先进制造技术已经成为一个国家综合实力和科技发展的重要标志，成为一个国家在战场对抗和市场竞争中的重要支柱，它在国防建设和国民经济发展中占有影响全局、决定全局的战略地位。知识就是财富，人类当前社会正在由工业经济时代步入知识经济时代。高科技的发展促使机械电子产业发生了革命性的变化。总之，21世纪的机械电子产业是信息化、智能化、网络化、不断创新的绿色制造业，是人类智慧的结晶。
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[4]盛晓敏，邓朝晖.先进制造技术[M].机械工业出版社，2010.
[5]张立鼎等.先进电子制造技术[M].国防工业出版社，2010.
篇5：先进制造技术导论题
1 再制造技术是绿色制造的组成部分
绿色制造是指运用再制造技术、环保型制造技术和节省资源型制造技术, 生产出来的即环保节能, 又节省资源以及易于回收利用的绿色产品。绿色制造即体现了循环经济和可持续发展的战略思想, 也是关键、重大工程项目的技术支撑和产业的发展方向。
绿色制造涵盖了绿色产品设计 (产品全寿命周期设计) 和绿色制造系统的内容, 解决了废弃产品处理的环境污染和资源浪费问题, 推动了再制造产业的形成和报废产品回收处理的问题。它包括了干式切削加工技术、净成形制造技术、快速成型加工技术、虚拟制造技术和再制造工程技术等绿色制造的关键技术。
同时, 运用再制造技术生产出的再制造产品的性能要求不低于新产品, 因此采用的再制造技术既要适用, 又要有很高的先进性, 以保证再制造产品的应用性能。再制造技术随着绿色制造技术的发展, 不断地弃旧纳新或梯次更新, 呈现出动态性的特征。这些变化需要再制造技术善于创新, 不断采用新方法、新工艺、新设备, 以解决产品因性能落后而被淘汰的问题。
2 绿色再制造是再制造发展的必然
产品的再制造性是衡量产品再制造能力的基本指标。是否为绿色再制造, 产品再制造性设计是实现基于再制造的产品多寿命周期的前提条件。面向多寿命周期的产品设计及评价技术重点发展方向为再制造性设计建模技术、再制造性指标设计技术和再制造性设计评价技术等。
作为多寿命周期工程中的关键技术, 绿色、先进再制造工程技术重点发展方向是快速再制造成形技术、高效自动化拆装技术和绿色清洗技术等。
表面工程技术是是再制造的重要技术支撑, 其重点发展方向为纳米表面工程技术、自动化表面技术和绿色表面技术等。
产品的再制造质量控制技术是实现再制造产品性能优于或等同于新产品的重要保证, 也是产品多寿命周期的关键技术。其重点发展方向为再制造毛坯剩余寿命评估技术、再制造过程在线质量监控技术和再制造产品的质量检测与评价技术等。
再制造过程中不断地应用信息技术来进行管理, 提升再制造的效益和再制造产品的质量。信息化再制造技术的重点发展方向为信息化再制造提升技术、信息化再制造管理技术与方法和虚拟与柔性再制造技术等。
正确评价并应用多寿命周期产品环境技术, 来促进产品多寿命周期中的环境效益。多寿命周期产品环境技术重点发展方向为环境影响评价技术、环境影响分析技术和再制造清洗技术等。评价并应用多寿命周期产品环境技术, 来促进产品多寿命周期中的环境效益。
3 再制造与先进制造的内在联系
运用传统的产品全寿命周期设计思想, 其物流模式是“研制——使用——报废”的开环系统;而运用再制造产品的全寿命周期设计思想, 其物流模式是“研制——使用——再生”的闭环系统。站在全寿命生产周期的角度考虑制造是处于上游, 而再制造处于下游。再制造与产品全生命生产周期的关系如图1所示。制造与先进制造的内在联系传统的产品全寿命周期设计思想, 其物流模式是“研制——使用——报废”的而运用再制造产品的全寿命周期设计思想, 其物流模式是“研制——使用——再统。站在全寿命生产周期的角度考虑制造是处于上游, 而再制造处于下游。再制生命生产周期的关系如图1所示。
用于再制造生产的多生命生产周期设备的平均使用成本大为降低, 并且随着生命数的增多而下明显降低。用于再制造生产设备的成本平均只占制造生产设备的且再制造生产设备质量不低于原始制造设备 (包括使用寿命) , 因此其单位时间大约也降低到相应数值。如果再考虑环境治理等而减少的社会成本, 其综合社会更为显著。
4 再制造与先进制造的区别
两者除了理论基础、研究对象和研究内容等方面的区别以外, 既有共性技术、兼容性技术和互补技术, 还存在以下几点不同。1) 后者的关键技术包括:先进管理技术、先进工艺技术和先进信息化与自动化技术等;2) 前者的关键技术包括:以微纳米为代表的表面工程技术 (包括如纳米颗粒复合电刷镀技术、纳米固体润滑干膜技术、纳米热喷涂技术、纳米减摩自修复添加剂技术、纳米涂装技术、纳米粘涂技术、纳米薄膜制备技术、金属表面纳米化等) ;高速喷涂技术、热处理修复技术、自修复技术等;3) 原料供应的区别:先进制造新产品以新开采的原始资源为主, 再制造以废旧的可再循环利用的零部件为主;4) 生产及物流方式的区别:新产品生产周期较长, 属于正向物流;再制造产品生产周期较短, 属于逆向物流。
5 再制造与先进制造的发展方向
再制造与制造受两个市场相互关联的制约, 两者要进行决策的协调机制:1) 生产资源的决策协调、资源分配与生产调度的协调等;2) 引导和协调消费者的购买观念:扩大再制造产品与新产品有利的差异性, 应该扩大宣传再制造对于环境污染更少、制造成本更低、节约原材料、降低资源和能量消耗, 投入产出比高的积极作用;3) 缩小再制造产品与新产品不利的差异性:用户可能认为再制造产品的寿命不如新产品的寿命长, 质量也不及新产品的可靠。消费观念上的差异性对再制造产品不利, 如何缩小这些差异性, 让消费者喜欢购买再制造产品, 使之成为信得过的再制造产品是一个新的课题;4) 选择成熟品牌进行再制造, 做好售后服务工作。如何提高再制造产品的技术标准公信力, 制定包括各种产品的报废标准、废旧物资回收再制造的通用技术和关键技术标准完善再制造产品的技术标准, 并将已认定的技术标准向社会公示, 从而提高再制造产品的技术标准公信力;5) 加强政府对再制造产品的监管力度。严把再制造产品质量关, 引导用户形成购买再制造产品的习惯。按照产品质量法, 使再制造产品在质量、性能、耐用性等方面达到甚至超过新产品的水平。
再制造技术和先进制造技术之间的关系越来越密切, 两者之间存在许多互补性、共性和兼容性技术, 运用产品全寿命周期理念, 以面向制造的设计转为面向再制造的设计。从产品生产源头考虑末端产品的再制造, 使政府和制造商制订提高环境和资源的措施和要求。随着再制造生产者获得巨大的经济利益和环境效益, 使得越来越多的制造商投入到自己生产产品的再制造中, 而且因其具有诸多优势 (技术设备、专利等方面) , 使得原设备制造商开展再制造生产经营活动将成为新的生产、发展趋势。
6 结论
进入21世纪后, 节约资源能源和节能减排已成为世界各国关心的重要话题, 再制造作为废旧产品资源化的最佳形式和节能减排的重要途径而得到广泛关注。在科学发展观指导下, 人们对再制造工程的认识不断深化, 再制造工程的内涵也在不断地拓展, 目前再制造工程已成为发展循环经济、构建资源节约型和环境友好型社会的重要组成部分。
先进制造与再制造虽然研究内容不同, 但存在着紧密的本质的联系, 它们之间的关系是辩证的而且内涵深刻。再制造是先进制造中重要的组成部分, 先进制造的发展带动了再制造的发展;同时再制造本身又具有相对的独立性, 与维修工程、表面工程等相关学科密不可分, 由于它的产业化和高科技的自然属性, 有统领和带动这些学科共同发展的积极作用。再制造学科的发展无疑对于先进制造起到了支撑作用, 有力地促进了先进制造技术的发展。
再制造工程作为一门新兴学科, 其学科体系内涵和相关基础理论及应用实践问题值得深入研究。反映了大量国内外学者在先进制造、再制造及其关系的前沿的资料和成果。
摘要：先进制造与再制造虽然分属两个学科, 但存在着紧密的本质的联系, 再制造有机地融合于先进制造之中, 而且这种融合将会随着这两个学科的不断发展越来越紧密, 越来越和谐。制造是将原材料加工成产品, 而再制造是将达到报废阶段后的产品, 通过高技术修复与改造, 使其不低于原型产品质量和性能, 可以说再制造启动了设备新的寿命周期。本文主要阐述再制造与先进制造的结合与发展等问题。
关键词：再制造,先进制造,关键技术,发展趋势
参考文献
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[4]田欣利, 再制造与先进制造的融合及其相关技术[M].国防工业出版社, 2010.
篇6：先进制造技术实验教学改革探讨
关键词：先进制造技术；机械类专业；实验教学
中图分类号：TH16-4
自20世纪80年代以来，随着计算机及其应用技术的迅速发展，先进制造技术在德国、美国、日本等发达国家得到了广泛的应用。在我国，各种先进的集成化、智能化加工技术和装备，如精密成形技术与装备、少无切削技术与装备、激光加工、3D打印等，进入了一个空前发展的阶段。
我国已经进入工业4.0时代，“中国制造2025”是我国实施制造强国战略的行动纲领，先进制造技术引起了广泛的重视，各大企业也相继提出需求计划。为了提高核心竞争力，企业必须具有快速响应市场的能力，缩短产品周期，降低产品成本，以新颖的产品满足不同顾客的需求。因此，企业需要大量先进制造技术方面的复合型、创新型人才[1]。
先进制造技术这门专业基础课，实践性很强，但由于受传统思想观念及实验教学条件等方面的限制，实验教学大部分是以教师讲授为中心，学生的创新创造性得不到很好的发挥[2]。因此，我们对实验教学体系、教学内容和教学方法等方面进行了改革，从而促进学生对先进制造技术的理解应用，并提高解决实际问题的能力。
1.构建合理的实验教学体系
先进制造技术课程体系包括：现代设计技术、先进制造工艺技术、制造自动化技术、现代生产管理技术和先进生产制造模式。根据机械类专业学生的专业特色，面向从产品设计、加工装配、质量检测、销售、售后服务到产品回收的整个产品周期链，形成以计算机辅助为基础，计算机应用实验教学为主线的教学体系[3]。
在计算机辅助实验教学过程中，应该优先培养学生的创造设计能力。在计算机辅助概念设计中，设计者用草图的方式生成零件的形状，可以灵活地调整设计的尺寸，将结构确定下来之后，再进行细节的设计。在完成计算机三维建模以后，设计者可以检查和发现有无结构误差、原理错误，可以及时发现问题并解决问题。在计算机应用实践教学中，着重加强计算机辅助工程和计算机辅助制造的应用。CAE和CAD密不可分，在三维建模完成之后，可以将模型进行动态仿真，模拟分析三维碰撞等动态行为。
2.精选实验教学内容
从教学内容上看，传统的先进制造技术实验教学中，验证性的实验占绝大部分，在一定程度上抑制了学生创新创造能力的培养。同时，实验教学资料非常详细，给学生思考和自主分析的时间过于少。在整个实验过程中，学生们倾向于按部就班地完成任务，依赖心理重，不利于综合素质的培养[4]。
鉴于此，应该注重培养学生的实验技能、动手能力和综合素质。精选实验教学内容，降低验证性实验的比例，提高综合性实验和设计性实验的比例。在计算机制图中，要以Pro E为实验软件，加强三维参数化制图的学习。在现代设计方法学习中，要介绍几种常用的现代设计理论，如：优化设计、可靠性设计、有限元法、协同设计、智能设计等[5]。在计算机辅助设计与制造的学习中，要掌握CAD/CAM技术的基本原理，熟悉CAD/CAM技术的发展动态，为后续的机械制造奠定理论的基础。在机械制造工艺设计中，应采用CAPP、夹具设计等进行辅助设计。在学生毕业设计实验中，应该针对产品，重点进行CAD、CAE、CAM等技术的综合应用。
实验指导书的相关内容应该适当修改，实验原理、实验步骤、实验应用等不用过于细致，简明扼要即可。增加一些与工程实际应用密切的、代表性强的典型实验，删除一些过于陈旧、落后的实验。验证性的实验，重点培养学生理解实验原理、掌握实验步骤、分析实验数据和结果；设计性的实验，重点考察同学们的资料查阅、培养设计创新能力。将验证性实验和设计性实验综合起来，有利于培养机械类专业学生的自主思考能力、创新设计能力和严谨求实的科学态度。
3.改进实验教学方法
在传统教学方法的影响之下，实验教学过程中，教师注重讲解，强调灌输理论知识和实验方法，忽略了培养学生的兴趣激发、创新创造意识和动手实践能力[6]。学生只注重实验结果，而不注重实验过程和实验分析，导致主观能动性和创造力得不到很好的发挥。我们通过改进以下三点教学方法来提高学生的主动求知欲和创造能力：
（1）统筹规划，合理安排。在实验教学过程中，教师应该将先进制造技术实验教学统筹安排，涉及整个产品周期链，确定好每一个阶段的培养目标，整体优化，避免重复。
（2）加强基础，注重实践。理论知识方面，应该加强机械制图、机械原理和机械零件这三门基础课程的学习。实验教学过程中，应该以培养综合性人才为目的，以先进制造技术实验为主线，跟踪科技发展的前沿，扩展知识面，着重培养学生的综合素质和创新能力[7]。
（3）加强实践教学，提高动手能力。 先进制造技术实验应该理论与实际紧密结合，在教学方式、教学考核等方面大胆创新，灵活变通，让学生能够发挥主观能动性和创新性，在实践中认识事物。通过加强实践教学，提高学生们的动手能力，提高了学生的就业能力，为机械、机器人、智能装备等行业输送高质量的综合性人才。
结束语：先进制造技术实验教学有待改革，通过构建合理的实验教学体系、精选实验教学内容、改进实验教学方法，以期待能够一定程度上提高学生的自主思考能力和创新创造性，为企业培养和输送综合素质高的人才。
参考文献
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