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先進制造技術論文:先進制造技術課程的論文

先進制造技術內涵廣泛、學科交叉,并且不斷地發展與完備,在激烈的國際市場競爭中,制造業要求生存和發展,必須掌握并科學運用的制造技術。先進制造技術也是改造傳統產業的有力武器。先進制造技術的發展與產業化,將對國民經濟的發展產生越來越大的影響。本文主要分析了當今我國先進制造技術的特點及發展趨勢,介紹了當今制造技術面臨的問題,論述了先進制造的前沿科學,并展望了先進制造技術的發展前景。制造業在國家企業生產力構成中占很大比重,因此若想增強綜合國力,大力發展制造技術是必由之路。

關鍵詞:先進制造 特點 發展現狀 趨勢 0引言:先進制造技術(Advanced Manufacturing Technology,簡稱為AMT)是指微電子技術、自動化技術、信息技術等先進技術給傳統制造技術帶來的種種變化與新型系統[1]。具體地說,就是指集機械工程技術、電子技術、自動化技術、信息技術等多種技術為一體所產生的技術、設備和系統的總稱。主要包括:計算機輔助設計、計算機輔助制造、集成制造系統等。AMT是制造業企業取得競爭優勢的必要條件之一,但并非充分條件,其優勢還有賴于能充分發揮技術威力的組織管理,有賴于技術、管理和人力資源的有機協調和融合。

1先進制造技術的特點:

1.1實用性: 首先先進制造技術應該能夠為我們所用,是實用的,而不是觀念上得東西,能夠真正為人類造福的。其是一項面向工業應用并且兼備有實用性的新技術, 它的發展是針對某一具體制造業的需求而發展起來的先進的、適用的制造技術 , 它有明確的需求導向的特征, 其應用特別注意產品好的實際效果 , 以提高制造業的綜合經濟效益和社會效益為最終目的。

1.2先進性: 其次,從他的命名來看,他顯然應當具有先進性,這符合社會的發展,能夠帶動社會的生產力的前進才是他的關鍵所在。它從傳統的工藝發展而來 , 既保留了過去制造技術中的有效要素, 又吸收了各種高新技術的近期成果 , 并與新技術實現了局部或系統集成,先進制造技術的核心是品質、高效、低耗、清潔、靈活的工藝, 這些工藝也必須是經過優化的先進工藝 。

1.3 廣泛性:再者,他應當具有廣泛的應用,而不是單單用于某個狹窄的方面或者是個狹窄的技術。他應當能夠為現在生產制造的絕大部分所使用,這樣才能體

現先進制造技術的存在價值,才能激發科學研究者去研究發展它的決心。 先進制造技術是由計算機技術、設計技術、自動化技術、系統管理技術組成, 滲透到產品的設計、制造、生產組織、市場營銷及回收再生等所有領域及其全過程。

1.4動態特性: 而且先進制造技術是一類技術,而不是單指某項技術,擁有一定的目標。是一個技術群, 并且是針對一定的應用目標 , 不斷地吸收各種高新技術逐漸形成的新技術 , 因此這個技術群是一個動態技術 , 不同時期有不同的特點 , 通過不同形式發展不同國家和地區的制造技術。

1.5集成性: 先進制造技術由于專業、學科間的不斷滲透、交叉、融合 , 界限逐漸淡化甚至消失 , 技術趨于系統化 , 已發展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術于一體的新興交叉學科 。

1.6效益、成本和質量的統一性: 先進制造技術能對市場變化作出敏捷的反應, 提出提高產品勞動生產率的有效途徑 , 并且將其轉變為以時間為核心的效率、成本、質量的有機結合, 使其達到高度的統一 ,最終在市場競爭中立于不敗之地

[2]。

2先進制造技術目前的發展及幾種常見的技術介紹: 我國現階段正大力發展先進制造技術,但是與國外頂尖技術還是有一定的差距,把我國的制造技術提高上去才能真正增強國家的綜合實力,才能真正提高國家的科技競爭力,所以應當大力發展先進制造技術。

2.1主要的核心技術及發展情況:

2.1.1快速成形, 英文是Rapid Prototyping, 是當代先進制造技術的一種. 快速成形技術是計算機輔助設計及制造技術、逆向工程技術、分層制造技術(SFF)、材料去除成形(MPR)材料增加成形(MAP)技術以及它們的集成. 通俗一點說, 快速成形就是利用在三維造型軟件中已經設計的數字三維模型, 通過快速成型設備(快速成形機), 制造實體的三維模型的技術。

快速成形技術有以下特點:

(1)制造原型所用的材料不限,各種金屬和非金屬材料均可使用

(2) 原型的復制性、互換性高

(3) 制造工藝與制造原型的幾何形狀無關,在加工復雜曲面時更顯優越 [3]

(4) 加工周期短,成本低,成本與產品復雜程度無關,一般與傳統加工模型的工藝相比, 快速成形在制造費用上可以降低80%,加工周期可以節約70%以上

(5) 高度技術集成,可實現了設計制造一體化

曾經和目前仍然為主流的快速成形技術有以下幾種:

2.1.2立體光刻技術 (SL/SLA)

SLA的工作原理是以液態光敏樹脂 (例如一種特殊的環氧樹脂)為造型材料,采用紫外激光器為能源:一種是氦一福激光器 (波長 325nm,功率15~50MW),另一種是氨離子激光器(波長351~365nm,功率 100~500MW ),激光束光斑大小為0.05~3mm。由CAD設計出三維模型后將模型進行水平切片,分成為成千上萬個薄層,生成分層工藝信息,按計算機所確定的軌跡,控制激光束的掃描軌跡,使被掃描區域內的液態光敏樹脂固化,形成一層薄固體截面后,升降機構帶動工作臺下降一層高度,其上復蓋另一層液態光敏樹脂,接著進行第二層激光掃描固化,新固化的一層牢固地粘在前一層上,就這樣逐層疊加直到完成整個模型的制作。一般每個薄層的厚度0.07~0.4mm,模型從樹脂中取出后,進行最終硬化處理加以打光、電鍍、噴漆或著色等即可。

發展趨勢:穩步發展. SL/SLA技術的缺點在于材料成本和設備維護成本十分高昂。因為紫外激光器的使用壽命只能維持在1年左右, 同時作為成形材料的光敏樹脂也需要每年更換, 僅此兩項便需要每年50萬人民幣以上的維護成本. 此外, SL/SLA快速成形設備結構復雜, 零件眾多, 日常的維護保養也十分不易. 但是, 由于SL/SLA技術的成形精度非常高, 可以制造十分細小的模型或表面特征, 這一項優勢似的SL/SLA技術仍然具有十分廣闊的應用前景.

2.1.3 薄材疊層成形技術 (LOM)

薄材疊層成形技術是通過

對原料紙進行激光切割與粘合的方式來形成零件的。其工藝是先將單面涂有熱熔膠的紙通過加熱輥加壓粘結在一起,此時位于其上方的激光器按照分層CAD模型所獲得的數據,將一層紙切割成所制零件的內外輪廓,然后新的一層紙再疊加在上面,通過熱壓裝置,將下面已經切割的層粘合在一起,激光再次進行切割。切割時工作臺連續下降,切割掉的紙片仍留在原處,起支撐和固化作用,紙片的一般厚度為0.07~0.1mm。該方法特點是成形速率高,成本低廉。 發展趨勢:已經淘汰. LOM技術是快速成形技術發展過程中曾今為了尋找成本相對低廉, 精度相對合理的解決方案的一種嘗試性探索. 客觀而言, LOM設備的成形精度適中, 可以制造一些具有表面紋路的模型, 同時, 成形速度也相對較快. 但是, 由于LOM技術的材料利用率很低(10%-20%), 使得實際的材料成本并不便宜. 此外, LOM設備的穩定性和安全性也存在嚴重隱患,在實際運行過程中, 紙質、木質和PVC材料在激光照射極易著火, 引起事故. 因此, 目前LOM技術在全世界范圍內已經幾乎停止使用。

2.1.4選區激光粉末燒結技術 (SLS)

選擇性激光燒結 (SLS)的成形方法是。在層面制造與逐層堆積的過程中,用激光束有選擇地將可熔化粘結的金屬粉末或非金屬粉末 (如石蠟、塑料、樹脂沙、尼龍等)一層層地掃描加熱,使其達到燒結溫度并燒結成形;當一層燒結完后,工作臺降下一層的高度,鋪下一層的粉末,再進行第二層的掃描,新燒結的一層牢固地粘結在前一層上,如此重復,燒結出與CAD模型對應的三維實體。選擇性激光燒結 (SLS)突出的優點在于它是以粉末作為成形材料,所使用的成形材料十分廣泛,從理論上來說,任何被激光加熱后能夠在粉粒間形成原子間連接的粉末材料都可以作為SLS的成形材料。

展趨勢:停滯不前。

2.1.5熔融沉積成形技術 (MEM)

MEM的基本原理是:加熱噴頭在計算機的控制下,根據截面輪廓信息作X--Y平面運動和高度Z方向的運動,絲材 (如塑料絲、石臘質絲等)由供絲機構送至噴頭,在噴頭中加熱、熔化,然后選擇性地涂覆在工作臺上,快速冷卻后形成一層截面輪廓,層層疊加最終成為快速原型。用此法可以制作精密鑄造用蠟模、鑄造用母模等。

發展趨勢:快速發展. MEM是在相對近期發展處的快速成形技術, 其有點在于安全性高, 設備穩定性高, 成形精度高而運行成本低. 因為含有特殊配方的ABS工程塑料本身的物理和化學性質, 使得MEM技術制作的模型具有很好的強度和韌度, 可以經受鍛造、鉆孔、打磨等高強度的測試. 加之ABS絲材成本相對低廉, 設備設計簡潔, 維護方便等優勢, 使得MEM技術目前后來居上, 成本工人的應用最廣泛的快速成形技術。

先進制造技術論文:先進制造技術教學改革論文

一、先進制造技術教學現狀

目前“先進制造技術”是工科院校機械工程、工業工程等專業的一門重要的限選課（選修課）。由于該門課程覆蓋面廣、內容繁雜，教師教學多以課堂講授為主,缺乏結合實際的案例式教學、綜合性教學、實踐教學等原因，使得學生在學習過程中困難重重，教學效果不夠理想。先進制造技術課程教學目前存在的問題如下：

（1）學時少，涵蓋信息量大。教師面臨著如何結合本校辦學模式和本專業學生深造和就業的需要來重新組織、整合教學內容的難題。

（2）先進制造技術是一門動態的、不斷吸收高新技術發展的技術，大多數教師受到現有教材的限制，無法在授課過程中及時融入先進制造技術的近期發展現狀。

（3）實驗設備匱乏，無法通過與教學內容相關的實踐環節來加深學生對理論授課內容的理解。

（4）課件制作難度大。先進制造技術內容繁雜，涉及多種先進制造工藝、原理、加工過程及應用。授課過程中僅采用文字結合圖片講解是遠遠不夠的。

（5）很多高校教師基本還是采取灌輸式的教學方法，達不到培養學生創新思維和創新能力的目的。

（6）現有的教材內容繁雜，相對陳舊。上海海洋大學是一所有百年辦學歷史、技術實力雄厚、特色鮮明，特別在海洋科學與工程、海洋漁業、海洋信息等學科具有較強的教學與科研水平。近年來，工程學院在海洋工程材料、海洋工程裝備、海洋可再生能源的研究和應用方面取得了突破性進展。如何寓研于教，不斷探索和總結教育教學的內在規律，提高教學質量是我們所面臨的關鍵問題。

二、“先進制造技術”案例式教學策略

（一）整合教學內容

精選目前海洋工程裝備制造中最前沿的技術，分大類，然后從每大類中再挑選出此類技術中最前沿、的技術，以此為主題，廣泛收集相關案例資料的近期研究成果，及時補充教學內容，確保教學內容的前瞻性，好從中國期刊網上或elsevier上下載科技文獻以備參考，同時可以參加一些大型的相關技術產品展覽會來拓寬視野并積攢素材。

（二）選擇案例資料

從眾多案例資料中挑選出最相關且淺顯易懂的案例，激發學生對海洋工程裝備等相關內容的興趣，逐漸過渡到所要講授的某項先進制造技術，同時需要從先進制造技術的重要性、用途等方面對學生加強引導，讓學生在課堂上積極參與思考，并結合教師課堂教學談談自己的感受及本節課的收獲，比如先讓學生自己針對該項先進制造技術的優勢、技術特點、應用條件、加工成本、加工質量及效率等各個方面進行討論。學生由被動接受知識變為主動去學習，這一輸入到輸出的過程既鍛煉了學生的語言表達能力，又充分調動教與學雙方的主動性，使得學生在討論交流中獲得更多的啟發，并學會去思考問題；同時鼓勵學生在課下查閱相關文獻，提前做好功課，帶著問題來聽課，培養學生自主學習的能力。

（三）完善多媒體課堂教學課件

制作案例的教學課件，要包含海洋類技術的定義原理、海洋工程樣件的制備、設備的選擇、加工過程、檢測等，并盡量多地利用相關的圖片、動畫、視頻來吸引學生的眼球，使學生更加清楚地了解整個零件的加工過程；在課前備課時，要大量查閱相關內容，挑選有用的信息，特別是具有應用性和市場潛力大的先進制造技術及時添加到教學內容中，從而讓學生從高層次、新角度來認真對待這門課；在進行課件設計時，將涉及的相關信息巧妙地融入到課件中來，并注意與課本知識有機結合，通過播放與先進制造技術應用領域相關的視頻，讓學生更加深刻地了解先進制造技術在海洋工程方面的運用。

（四）融合海洋特色的案例及改進課外互動模式

21世紀是海洋的世紀，面對海洋資源開發這一不斷成長的新興市場，世界各國都在積極發展相關裝備，加快海洋資源開發和利用已成為世界各國發展的重要戰略取向。首先需要對海洋工程有關教材進行修訂，并圍繞研究主題發表較高質量的研究論文，給同類高校相同或相近專業建設提供參考經驗。其中實踐環節可通過購買相關精密器材比如超短激光器，并開設實踐課程，培養學生的動手能力和分析試驗結果的能力，所獲的試驗結果又可作為新的案例應用于教學中，這就是將理論環節與實踐環節有機結合，從而形成了課程的教學體系；同時為了彌補課上教學學時不足這一缺陷，可借助數字化網絡平臺實現師生課外互動這一教學方式，使教學過程得以繼續延伸，以數字化的形式在整個教學網內，實現資源共享、教學互動，適應多層次教學的需求，進而提升教學質量。

（五）改革考試方式

增設案例考試環節。給定主題，學生自己尋找案例，主動查閱文獻并制作課件進行講解，以增強學生對科技文獻的閱讀和理解能力，為畢業設計撰寫綜述打下堅實的基礎；同時，每位學生都需對本課程的教學效果進行評價，比如以5分制的方式，以小紙條的形式給任課教師打分，同時可提出對課堂教學具有建設性的意見，教師可根據學生對課程的評價來反映出學生對本課程的參與程度，將其作為考核學生的一種方式。同時考試的形式可采取課堂討論、小組成員演講、布置大作業、文獻查新等形式，根據具體情況按照一定比例來決定學生本課程的最終成績，可避免僅憑一張試卷的分數來評定和決定學生對本課程的掌握情況。

（六）加強與國內外高校的學術交流活動，以跟蹤海洋工程領域制造業的近期發展

目前，以上環節已經基本完成。通過兩輪授課，學生評測成績在90分以上，極大地調動了學生的學習積極性，改善了機械類課程枯燥乏味、授課效果差的現狀。學生普遍反映對于海洋工程裝備有了較深的認識，已經意識到所學的知識對于中國海洋業發展的重要性，大家眾志成城，信心百倍地做好了投身海洋事業的準備。結合本校辦學模式和本專業學生深造和就業的需要，在先進制造技術授課內容中引入海洋裝備先進制造技術。不僅可豐富學生的專業知識，開闊學生的視野，增強其專業技能，而且可將一種嚴謹的科研理念灌輸給學生，培養其創新意識，并樹立一種推動科學進步、社會發展的光榮使命感。探索案例教學方式，取代傳統的灌輸式教學，激發學生的學習興趣，提高授課質量，通過引導學生在課堂上去思考問題，并進行細致討論，充分調動教與學雙方的主動性。將實踐環節與理論環節進行有機結合，有助于培養學生的動手能力和分析實驗數據的能力，加深對海洋工程裝備等相關知識的掌握，注重海洋工程領域人才的培養。

作者:劉璇宋秋紅曹守啟單位:上海海洋大學

先進制造技術論文:先進制造技術的發展方向論文

摘要：本文介紹了當今制造技術面臨的問題，論述了先進制造的前沿科學，并展望了先進制造技術的發展前景。

關鍵詞：問題；先進制造技術；前沿科學；應用前景

制造業是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱，其生產總值一般占一個國家國內生產總值的20%~55%。在一個國家的企業生產力構成中，制造技術的作用一般占60%左右。專家認為，世界上各個國家經濟的競爭，主要是制造技術的競爭。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場占有率上。隨著經濟技術的高速發展以及顧客需求和市場環境的不斷變化，這種競爭日趨激烈，因而各國政府都非常重視對先進制造技術的研究。

一、當前制造科學要解決的問題

當前制造科學要解決的問題主要集中在以下幾方面：

（1）制造系統是一個復雜的大系統，為滿足制造系統敏捷性、快速響應和快速重組的能力，必須借鑒信息科學、生命科學和社會科學等多學科的研究成果，探索制造系統新的體系結構、制造模式和制造系統有效的運行機制。制造系統優化的組織結構和良好的運行狀況是制造系統建模、仿真和優化的主要目標。制造系統新的體系結構不僅對制造企業的敏捷性和對需求的響應能力及可重組能力有重要意義，而且對制造企業底層生產設備的柔性和可動態重組能力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統，以滿足制造系統新的要求。

（2）為支持快速敏捷制造，幾何知識的共享已成為制約現代制造技術中產品開發和制造的關鍵問題。例如在計算機輔助設計與制造(CAD／CAM)集成、坐標測量(CMM)和機器人學等方面，在三維現實空間(3-RealSpace)中，都存在大量的幾何算法設計和分析等問題，特別是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題；在測量和機器人路徑規劃及零件的尋位(如Localization)等方面，存在C-空間(配置空間ConfigurationSpace)的幾何計算和幾何推理問題；在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機器人多指抓取規劃、裝配運動規劃和操作規劃方面則需要在旋量空間(ScrewSpace)進行幾何推理。制造過程中物理和力學現象的幾何化研究形成了制造科學中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進一步突破，當前一門新學科--計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。

（3）在現代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產業的決定性因素，而且還是最活躍的驅動因素。提高制造系統的信息處理能力已成為現代制造科學發展的一個重點。由于制造系統信息組織和結構的多層次性，制造信息的獲取、集成與融合呈現出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結構模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數據的制造知識庫管理等方面，都還有待進一步突破。

（4）各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應用促進了制造智能的發展。一類基于生物進化算法的計算智能工具，在包括調度問題在內的組合優化求解技術領域中，受到越來越普遍的關注，有望在制造中完成組合優化問題時的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規模的制約。制造智能還表現在：智能調度、智能設計、智能加工、機器人學、智能控制、智能工藝規劃、智能診斷等多方面。

這些問題是當前產品創新的關鍵理論問題，也是制造由一門技藝上升為一門科學的重要基礎性問題。這些問題的重點突破，可以形成產品創新的基礎研究體系。

二、現代機械工程的前沿科學

不同科學之間的交叉融合將產生新的科學聚集，經濟的發展和社會的進步對科學技術產生了新的要求和期望，從而形成前沿科學。前沿科學也就是已解決的和未解決的科學問題之間的界域。前沿科學具有明顯的時域、領域和動態特性。工程前沿科學區別于一般基礎科學的重要特征是它涵蓋了工程實際中出現的關鍵科學技術問題。

超聲電機、超高速切削、綠色設計與制造等領域，國內外已經做了大量的研究工作，但創新的關鍵是機械科學問題還不明朗。大型復雜機械系統的性能優化設計和產品創新設計、智能結構和系統、智能機器人及其動力學、納米摩擦學、制造過程的三維數值模擬和物理模擬、超精度和微細加工關鍵工藝基礎、大型和超大型精密儀器裝備的設計和制造基礎、虛擬制造和虛擬儀器、納米測量及儀器、并聯軸機床、微型機電系統等領域國內外雖然已做了不少研究，但仍有許多關鍵科學技術問題有待解決。

信息科學、納米科學、材料科學、生命科學、管理科學和制造科學將是改變21世紀的主流科學，由此產生的高新技術及其產業將改變世界的面貌。因此，與以上領域相交叉發展的制造系統和制造信息學、納米機械和納米制造科學、仿生機械和仿生制造學、制造管理科學和可重構制造系統等會是21世紀機械工程科學的重要前沿科學。

2．1制造科學與信息科學的交叉--制造信息科學

機電產品是信息在原材料上的物化。許多現代產品的價值增值主要體現在信息上。因此制造過程中信息的獲取和應用十分重要。信息化是制造科學技術走向全球化和現代化的重要標志。人們一方面對制造技術開始探索產品設計和制造過程中的信息本質，另一方面對制造技術本身加以改造，以使得其適應新的信息化制造環境。隨著對制造過程和制造系統認識的加深，研究者們正試圖以全新的概念和方式對其加以描述和表達，以進一步達到實現控制和優化的目的。

與制造有關的信息主要有產品信息、工藝信息和管理信息，這一領域有如下主要研究方向和內容：

(1)制造信息的獲取、處理、存儲、傳遞和應用，大量制造信息向知識和決策轉化。

(2)非符號信息的表達、制造信息的保真傳遞、制造信息的管理、非完整制造信息狀態下的生產決策、虛擬管理制造、基于網絡環境下的設計和制造、制造過程和制造系統中的控制科學問題。

這些內容是制造科學和信息科學基礎融合的產物，構成了制造科學中的新分支--制造信息學。

2．2微機械及其制造技術研究

微型電子機械系統(MEMS)，是指集微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統。MEMS技術的目標是通過系統的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統。MEMS的發展將極大地促進各類產品的袖珍化、微型化，成數量級的提高器件與系統的功能密度、信息密度與互聯密度，大幅度地節能、節材。它不僅可以降低機電系統的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統無法完成的任務。例如用尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個紅細胞；制造出3mm大小能夠開動的小汽車；可以在磁場中飛行的像蝴蝶大小的飛機等。MEMS技術的發展開辟了技術全新的領域和產業，具有許多傳統傳感器無法比擬的優點，因此在制造業、航空、航天、交通、通信、農業、生物醫學、環境監控、軍事、家庭以及幾乎人們接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。

微機械是機械技術與電子技術在納米尺度上相融合的產物。早在1959年就有科學家提出微型機械的設想，1962年及時個硅微型壓力傳感器問世。1987年美國加州大學伯克利分校研制出轉子直徑為60~120μm的硅微型靜電電動機，顯示出利用硅微加工工藝制作微小可動結構并與集成電路兼容制造微小系統的潛力。微機械技術有可能像20世紀的微電子技術那樣，在21世紀對世界科技、經濟發展和國防建設產生巨大的影響。近10年來，微機械的發展令人矚目。其特點如下：相當數量的微型元器件(微型結構、微型傳感器和微型執行器等)和微系統研究成功，體現了其現實的和潛在的應用價值；多種微型制造技術的發展，特別是半導體微細加工等技術已成為微系統的支撐技術；微型機電系統的研究需要多學科交叉的研究隊伍，微型機電系統技術是在微電子工藝的基礎上發展的多學科交叉的前沿研究領域，涉及電子工程、機械工程、材料工程、物理學、化學以及生物醫學等多種工程技術和科學。

目前對微觀條件下的機械系統的運動規律，微小構件的物理特性和載荷作用下的力學行為等尚缺乏充分的認識，還沒有形成基于一定理論基礎之上的微系統設計理論與方法，因此只能憑經驗和試探的方法進行研究。微型機械系統研究中存在的關鍵科學問題有微系統的尺度效應、物理特性和生化特性等。微系統的研究正處于突破的前夜，是亟待深入研究的領域。

2．3材料制備／零件制造一體化和加工新技術基礎

材料是人類進步的里程碑，是制造業和高技術發展的基礎。每一種重要新材料的成功制備和應用，都會推進物質文明，促進國家經濟實力和軍事實力的增強。21世紀中，世界將由資源消耗型的工業經濟向知識經濟轉變，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的設計實現定量化、數字化；要求材料和零件的制備快速、高效并實現二者一體化、集成化。材料和零件的數字化設計與擬實仿真優化是實現材料與零件的高效品質制備／制造及二者一體化、集成化制造的關鍵。一方面，通過計算機完成擬實仿真優化后可以減少材料制備與零件制造過程中的實驗性環節，獲得的工藝方案，實現材料與零件的高效品質制備／制造；另一方面，根據不同材料性能的要求，如彈性模量、熱膨脹系數、電磁性能等，研究材料和零件的設計形式。進而結合傳統的去除材料式制造技術、增加材料式覆層技術等，研究多種材料組分的復合成形工藝技術。形成材料與零件的數字化制造理論、技術和方法，如快速成形技術采用材料逐漸增長的原理，突破了傳統的去材法和變形法機械加工的許多限制，加工過程不需要工具或模具，能迅速制造出任意復雜形狀又具有一定功能的三維實體模型或零件。

2．4機械仿生制造

21世紀將是生命科學的世紀，機械科學和生命科學的深度融合將產生全新概念的產品(如智能仿生結構)，開發出新工藝(如生長成形工藝)和開辟一系列的新產業，并為解決產品設計、制造過程和系統中一系列難題提供新的解決方法。這是一個極富創新和挑戰的前沿領域。

地球上的生物在漫長的進化中所積累的優良品性為解決人類制造活動中的各種難題提供了范例和指南。從生命現象中學習組織與運行復雜系統的方法和技巧，是今后解決目前制造業所面臨許多難題的一條有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自組織、自愈合、自增長與自進化等功能結構和運行模式的一種制造系統與制造過程。如果說制造過程的機械化、自動化延伸了人類的體力，智能化延伸了人類的智力，那么，"仿生制造"則可以說延伸了人類自身的組織結構和進化過程。

仿生制造所涉及的科學問題是生物的"自組織"機制及其在制造系統中的應用問題。所謂"自組織"是指一個系統在其內在機制的驅動下，在組織結構和運行模式上不斷自我完善、從而提高對于環境適應能力的過程。仿生制造的"自組織"機制為自下而上的產品并行設計、制造工藝規程的自動生成、生產系統的動態重組以及產品和制造系統的自動趨優提供了理論基礎和實現條件。

仿生制造屬于制造科學和生命科學的"遠緣雜交"，它將對21世紀的制造業產生巨大的影響。

仿生制造的研究內容目前有兩個方面：

2．4．1面向生命的仿生制造

研究生命現象的一般規律和模型，例如人工生命、細胞自動機、生物的信息處理技巧、生物智能、生物型的組織結構和運行模式以及生物的進化和趨優機制等；

2．4．2面向制造的仿生制造

研究仿生制造系統的自組織機制與方法，例如：基于充分信息共享的仿生設計原理，基于多自律單元協同的分布式控制和基于進化機制的尋優策略；研究仿生制造的概念體系及其基礎，例如：仿生空間的形式化描述及其信息映射關系，仿生系統及其演化過程的復雜度計量方法。

機械仿生與仿生制造是機械科學與生命科學、信息科學、材料科學等學科的高度融合，其研究內容包括生長成形工藝、仿生設計和制造系統、智能仿生機械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多屬前沿探索性的工作，具有鮮明的基礎研究的特點，如果抓住機遇研究下去，將可能產生革命性的突破。今后應關注的研究領域有生物加工技術、仿生制造系統、基于快速原型制造技術的組織工程學，以及與生物工程相關的關鍵技術基礎等。公務員之家

三、現代制造技術的發展趨勢

20世紀90年代以來，世界各國都把制造技術的研究和開發作為國家的關鍵技術進行優先發展，如美國的先進制造技術計劃AMTP、日本的智能制造技術（IMS）國際合作計劃、韓國的高級現代技術國家計劃(G--7)、德國的制造2000計劃和歐共體的ESPRIT和BRITE-EURAM計劃。

隨著電子、信息等高新技術的不斷發展，市場需求個性化與多樣化，未來現代制造技術發展的總趨勢是向精密化、柔性化、網絡化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發展。

當前現代制造技術的發展趨勢大致有以下九個方面：

(1)信息技術、管理技術與工藝技術緊密結合，現代制造生產模式會獲得不斷發展。

(2)設計技術與手段更現代化。

(3)成型及制造技術精密化、制造過程實現低能耗。

(4)新型特種加工方法的形成。

(5)開發新一代超精密、超高速制造裝備。

(6)加工工藝由技藝發展為工程科學。

(7)實施無污染綠色制造。

(8)制造業中廣泛應用虛擬現實技術。

(9)制造以人為本。

先進制造技術論文:新世紀先進制造技術發展現狀和趨勢研究

先進制造技術是涉及多種學科的綜合科學技術,它的概念已遠遠超過了傳統制造技術所涵蓋的知識范疇,它具體涉及到了從市場上對產品的需求、產品的開發設計、產品的制造工藝技術、產品生產銷售過程的組織與監控,產品的售后服務,市場對產品的反饋信息等在內的整個產品壽命周期的系統工程。先進制造技術已成為當今世界上各企業間的科技競爭重點,先進制造技術水平的高低直接反映出一個國家工業科技的發展水平。

1.先進制造技術上的一些特點

1.1.先進制造技術是各國際企業在二十一世紀重點發展的技術。先進制造技術是現階段近期的制造技術,它是由傳統的制造技術發展過程中演變而來的,既保持了傳統制造技術中的主要制造標準,又不斷的通過結合各種高新技術成果完善制造標準,并逐步發展滲透到產品生產的各個領域當中。先進制造技術與現代高新科技相結合從而產生了一個面向二十一世界的具有明確范疇的完整的新技術領域。

1.2.先進制造技術是面向工業領域的實用技術。先進制造技術并不僅僅應用在制造過程本身,它還涉及到從產品的研發到銷售的所有內容,它將整個過程結合成一個有機的整體,其核心目標就是為了提高企業的競爭力和增強國家的綜合實力。

1.3.先進制造技術是一個涵蓋整個生產過程的系統工程。先進制造技術需要一些高新技術的支撐,如微電腦技術,信息系統技術,傳感應用技術,制造自動化技術,新型材料學和現代管理技術等等。

1.4.先進制造技術是國際間各企業重點發展的科技技術。二十世紀八十年代以來,經濟的全球化有了飛速發展,發達國家通過經濟等手段爭奪全球市場,傾銷自己產品。隨著全球商業利益集團的形成,使得全球經濟競爭變得愈發激烈,先進制造技術正是為了適應這種李烈全球競爭而出現的科技技術。因此,一個國家的先進制造技術應具有世界先進水平,以此來適應全球市場的激烈競爭。

2.先進制造技術的發展現狀

2.1.工業技術發達的國家在先進制造技術設計方面不斷的進行技術升級和研發大量專利技術,進而大量采用新的設計理念和方法,并使用計算機輔助設計技術、虛擬設計和仿真技術,這些技術都大大地提高了所設計產品的緊密度和其設計工作的效率,我國的相關企業在設計研發方面還跟國外技術發達企業存在著很大差距。

2.2.在制造工藝技術方面工業技術發達的國家早已開始大量采用高精密機械加工技術,納米加工技術,激光焊接加工技術,3D打印加工技術,電磁加工技術,一體成形加工技術,復合材料加工技術等尖端加工技術和加工方法,新型復合材料、新合金加工刀具也大量被研制出來,而我國的大部分制造加工企業就目前來看加工制造工藝還跟工業技術發達的企業存在著差距,高新加工工藝應用程度不高。

2.3.在機械自動化技術方面工業發達國家已經普遍使用數控自動化機床,其生產加工中心、自動制造單元,自動制造系統等都已形成高度自動化。數字化的機械制造加工設備在一定程度上可以實現柔性自動化技術、智能控制和網絡控制制造技術。而我國的制造企業目前對于現代自動設備的應用比例不高,自動化制造水平還比很低。

2.4.先進制造集成化是以計算機技術為基礎,綜合運用現代化加工技術,電子信息技術,自動化制造技術,信息系統工程技術等,將企業內部生產活動中的信息與產品庫存等信息集成,使之實現信息共享化,通過網絡把信息數據庫和企業的所有生產活動緊密的聯系在一起,充分的發揮科技制造技術,現代管理和人才的作用,讓企業提高管理水平,使企業的產品質量化,利潤較大化。

2.5.制造業智能化是今后先進制造技術的發展趨勢,它將計算機技術和人工智能融入到產品的生產過程當中的每個環節中,通過模擬人工智能所設定的參數活動,來取代傳統生產系統中一部分人力勞動。在企業產品生產過程中,人工智能系統能根據產品在生產過程中實際情況進行推理,并且做出在生產過程合理判斷,使生產活動優化到狀態,制造智能化是生產制造自動化的高級階段,是制造集成化的延伸和發展。

2.6.制造標準化的應用隨著現代制造技術的不斷發展顯得越來越重要。制造標準化不但促進了生產企業之間的專利交流和技術合作,還促進制造產品設備之間的相互配套和兼容,更重要的是企業間制定一些制造標定了全球制造技術今后的發展趨勢。

2.7.工業發達國家的制造企業在組織生產管理方面采用先進計算機軟件進行管理,非常重視組織和科學的管理體制及生產模式研究創新的發展,生產標準如:準時生產,快速制造、生產等一些科學先進的管理經驗和管理技術。我國的大多數企業的計算機管理軟件還不先進,管理人員的管理水平還跟國外大企業存在一些差距。

3.先進制造技術今后的發展趨勢

3.1.精密化。現代高新技術產品對加工制造精度提出了越來越高的要求,據有關資料統計,目前世界上的超精密加工精度已經達到0.01微米,表面粗糙RA值達到0.06微米,可以予計在不遠的將來,加工精度達到0.01微米,即納米加工精度水平。

3.2.高速化。隨新舊新型刀具材料的不斷問世和軸承,潤滑,電子驅動等科學技術的快速進步,切削速度和主軸轉速得到了極大的提高。

3.3.柔性化。市場競爭的結果,必將是對產品的要求越來越多樣化和個性化,生產企業的生產模式也必然是小批量多品種,這就要求加工制造技術必須具有高度的柔性,這樣才能不斷適應市場對產品的多樣化要求。

3.4.網絡化。網絡通訊技術的迅速發展和普及,給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。市場開發,產品設計,物料選擇,零件加工,產品銷售等生產活動都可以異地和跨國界進行。這就極大地加快了技術停息的交流。加強了企業之間產品開發的生產合作,促進了企業之間的優化和重組,大大縮短了產品的生產周期,提高了產品的市場競爭力。 3.5.虛擬化。是指設計過程中的擬實技術和制造過程中的虛擬技術,它可以大大加快產品的開發速度和減少開發的風險,產品設計中的擬實技術是面向產品的結構和性能,以優化產品性能和降低成本為目標,包括產品的動力學分析,運動仿真,造型設計,強度和剛度的有限元計算等街。

3.6.綠色化。隨著人類社會的進步和發展,可持續發展和

環境保護問題越來越引起人們的高度重視,綠色制造是通過綠色生產過程生產出綠色產品,產品使用完以后再經過綠色處理后加以回收利用,綠色制造是人類社會可持續發展戰略在現代制造業上的充分體現,它必將成為現代制造技術中不可缺少的組成部分。 3.7.全球化。一方面同際和國內市場上的競爭越來越激烈,例如在機械制造業中,國內外已有不少企業,甚至是知名度很高的企業,在這種無情的競爭中紛紛落敗,有的倒閉,有的被兼并,不少暫時還在國內市場上占有份額的企業,不得不擴展新的市場,另一方面,網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展,這種發展進一步激化了國際間的市場的競爭。

4.結束語

先進制造技術不僅僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標準,也是國際企業間科技競爭的核心,我國尚處在經濟發展轉型的關鍵時期,制造加工技術是我國企業的薄弱環節,企業只有加大對科技研發的力度,緊跟先進制造技術的發展趨勢,將對科技的研發放在企業發展的戰略優先位置上,并以企業自身足夠的力度加以實施,才能夠盡快縮小與國外科技先進企業的差距,使之在國際上激烈的市場競爭中立于不敗之地。

先進制造技術論文:先進制造技術的新發展

江蘇省南京

王道林

摘要： 本文介紹了當今制造技術面臨的問題，論述了先進制造的前沿科學，并展望了先進制造技術的發展前景。

關鍵詞：問題； 先進制造技術； 前沿科學； 應用前景

論文

制造業是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱，其生產總值一般占一個國家國內生產總值的20%~55%。在一個國家的企業生產力構成中，制造技術的作用一般占60%左右。專家認為，世界上各個國家經濟的競爭，主要是制造技術的競爭。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場占有率上。隨著經濟技術的高速發展以及顧客需求和市場環境的不斷變化，這種競爭日趨激烈，因而各國政府都非常重視對先進制造技術的研究。

1 當前制造科學要解決的問題

當前制造科學要解決的問題主要集中在以下幾方面：

（1）制造系統是一個復雜的大系統，為滿足制造系統敏捷性、快速響應和快速重組的能力，必須借鑒信息科學、生命科學和社會科學等多學科的研究成果，探索制造系統新的體系結構、制造模式和制造系統有效的運行機制。制造系統優化的組織結構和良好的運行狀況是制造系統建模、仿真和優化的主要目標。制造系統新的體系結構不僅對制造企業的敏捷性和對需求的響應能力及可重組能力有重要意義，而且對制造企業底層生產設備的柔性和可動態重組能力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統，以滿足制造系統新的要求。

（2）為支持快速敏捷制造，幾何知識的共享已成為制約現代制造技術中產品開發和制造的關鍵問題。例如在計算機輔助設計與制造(CAD／CAM)集成、坐標測量(CMM)和機器人學等方面，在三維現實空間(3-Real Space)中，都存在大量的幾何算法設計和分析等問題，特別是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題；在測量和機器人路徑規劃及零件的尋位(如Localization)等方面，存在C-空間

(配置空間Configuration Space)的幾何計算和幾何推理問題；在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機器人多指抓取規劃、裝配運動規劃和操作規劃方面則需要在旋量空間(Screw Space)進行幾何推理。制造過程中物理和力學現象的幾何化研究形成了制造科學中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進一步突破，當前一門新學科--計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。

（3）在現代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產業的決定性因素，而且還是最活躍的驅動因素。提高制造系統的信息處理能力已成為現代制造科學發展的一個重點。由于制造系統信息組織和結構的多層次性，制造信息的獲取、集成與融合呈現出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結構模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數據的制造知識庫管理等方面，都還有待進一步突破。

（4）各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應用促進了制造智能的發展。一類基于生物進化算法的計算智能工具，在包括調度問題在內的組合優化求解技術領域中，受到越來越普遍的關注，有望在制造中完成組合優化問題時的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規模的制約。制造智能還表現在：智能調度、智能設計、智能加工、機器人學、智能控制、智能工藝規劃、智能診斷等多方面。

這些問題是當前產品創新的關鍵理論問題，也是制造由一門技藝上升為一門科學的重要基礎性問題。這些問題的重點突破，可以形成產品創新的基礎研究體系。

2 現代機械工程的前沿科學

不同科學之間的交叉融合將產生新的科學聚集，經濟的發展和社會的進步對科學技術產生了新的要求和期望，從而形成前沿科學。前沿科學也就是已解決的和未解決的科學問題之間的界域。前沿科學具有明顯的時域、領域和動態特性。工程前沿科學區別于一般基礎科學的重要特征是它涵蓋了工程實際中出現的關鍵科學技術問題。

超聲電機、超高速切削、綠色設計與制造等領域，國內外已經做了大量的研究工作，但創新的關鍵是機械科學問題還不明朗。大型復雜機械系統的性能優化設計和產品創新設計、智能結構和系統、智能機器人及其動力學、納米摩擦學、制造過程的三維數值模擬和物理模擬、超精度和微細加工關鍵工藝基礎、大型和超大型精密儀器裝備的設計和制造基礎、虛擬制造和虛擬儀器、納米測量及儀器、并聯軸機床、微型機電系統等領域國內外雖然已做了不少研究，但仍有許多關鍵科學技術問題有待解決。

信息科學、納米科學、材料科學、生命科學、管理科學和制造科學將是改變21世紀的主流科學，由此產生的高新技術及其產業將改變世界的面貌。因此，與以上領域相交叉發展的制造系統和制造信息學、納米機械和納米制造科學、仿生機械和仿生制造學、制造管理科學和可重構制造系統等會是21世紀機械工程科學的重要前沿科學。

2．1 制造科學與信息科學的交叉--制造信息科學

機電產品是信息在原材料上的物化。許多現代產品的價值增值主要體現在信息上。因此制造過程中信息的獲取和應用十分重要。信息化是制造科學技術走向全球化和現代化的重要標志。人們一方面對制造技術開始探索產品設計和制造過程中的信息本質，另一方面對制造技術本身加以改造，以使得其適應新的信息化制造環境。隨著對制造過程和制造系統認識的加深，研究者們正試圖以全新的概念和方式對其加以描述和表達，以進一步達到實現控制和優化的目的。

與制造有關的信息主要有產品信息、工藝信息和管理信息，這一領域有如下主要研究方向和內容：

(1) 制造信息的獲取、處理、存儲、傳遞和應用，大量制造信息向知識和決策轉化。

(2) 非符號信息的表達、制造信息的保真傳遞、制造信息的管理、非完整制造信息狀態下的生產決策、虛擬管理制造、基于網絡環境下的設計和制造、制造過程和制造系統中的控制科學問題。

這些內容是制造科學和信息科學基礎融合的產物，構成了制造科學中的新分支--制造信息學。

2．2 微機械及其制造技術研究

微型電子機械系統(MEMS)，是指集微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體 的完整微型機電系統。MEMS技術的目標是通過系統的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統。MEMS的發展將極大地促進各類產品的袖珍化、微型化，成數量級的提高器件與系統的功能密度、信息密度與互聯密度，大幅度地節能、節材。它不僅可以降低機電系統的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統無法完成的任務。例如用尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個紅細胞；制造出3mm大小能夠開動的小汽車；可以在磁場中飛行的像蝴蝶大小的飛機等。MEMS技術的發展開辟了技術全新的領域和產業，具有許多傳統傳感器無法比擬的優點，因此在制造業、航空、航天、交通、通信、農業、生物醫學、環境監控、軍事、家庭以及幾乎人們接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。

微機械是機械技術與電子技術在納米尺度上相融合的產物。早在1959年就有科學家提出微型機械的設想，1962年及時個硅微型壓力傳感器問世。1987年美國加州大學伯克利分校研制出轉子直徑為60~120μm的硅微型靜電電動機，顯示出利用硅微加工工藝制作微小可動結構并與集成電路兼容制造微小系統的潛力。微機械技術有可能像20世紀的微電子技術那樣，在21世紀對世界科技、經濟發展和國防建設產生巨大的影響。近10年來，微機械的發展令人矚目。其特點如下：相當數量的微型元器件(微型結構、微型傳感器和微型執行器等)和微系統研究成功，體現了其現實的和潛在的應用價值；多種微型制造技術的發展，特別是半導體微細加工等技術已成為微系統的支撐技術；微型機電系統的研究需要多學科交叉的研究隊伍，微型機電系統技術是在微電子工藝的基礎上發展的多學科交叉的前沿研究領域，涉及電子工程、機械工程、材料工程、物理學、化學以及生物醫學等多種工程技術和科學。

目前對微觀條件下的機械系統的運動規律，微小構件的物理特性和載荷作用下的力學行為等尚缺乏充分的認識，還沒有形成基于一定理論基礎之上的微系統設計理論與方法，因此只能憑經驗和試探的方法進行研究。微型機械系統研究中存在的關鍵科學問題有微系統的尺度效應、物理特性和生化特性等。微系統的研究正處于突破的前夜，是亟待深入研究的領域。

2．3 材料制備／零件制造一體化和加工新技術基礎

材料是人類進步的里程碑，是制造業和高技術發展的基礎。每一種重要新材料的成功制備和應用，都會推進物質文明，促進國家經濟實力和軍事實力的增強。21世紀中，世界將由資源消耗型的工業經濟向知識經濟轉變，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的設計實現定量化、數字化；要求材料和零件的制備快速、高效并實現二者一體化、集成化。材料和零件的數字化設計與擬實仿真優化是實現材料與零件的高效品質制備／制造及二者一體化、集成化制造的關鍵。一方面，通過計算機完成擬實仿真優化后可以減少材料制備與零件制造過程中的實驗性環節，獲得的工藝方案，實現材料與零件的高效品質制備／制造；另一方面，根據不同材料性能的要求，如彈性模量、熱膨脹系數、電磁性能等，研究材料和零件的設計形式。進而結合傳統的去除材料式制造技術、增加材料式覆層技術等，研究多種材料組分的復合成形工藝技術。形成材料與零件的數字化制造理論、技術和方法，如快速成形技術采用材料逐漸增長的原理，突破了傳統的去材法和變形法機械加工的許多限制，加工過程不需要工具或模具，能迅速制造出任意復雜形狀又具有一定功能的三維實體模型或零件。

2．4 機械仿生制造

21世紀將是生命科學的世紀，機械科學和生命科學的深度融合將產生全新概念的產品(如智能仿生結構)，開發出新工藝(如生長成形工藝)和開辟一系列的新產業，并為解決產品設計、制造過程和系統中一系列難題提供新的解決方法。這是一個極富創新和挑戰的前沿領域。

地球上的生物在漫長的進化中所積累的優良品性為解決人類制造活動中的各種難題提供了范例和指南。從生命現象中學習組織與運行復雜系統的方法和技巧，是今后解決目前制造業所面臨許多難題的一條有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自組織、自愈合、自增長與自進化等功能結構和運行模式的一種制造系統與制造過程。如果說制造過程的機械化、自動化延伸了人類的體力，智能化延伸了人類的智力，那么，"仿生制造"則可以說延伸了人類自身的組織結構和進化過程。

仿生制造所涉及的科學問題是生物的"自組織"機制及其在制造系統中的應用問題。所謂"自組織"是指一個系統在其內在機制的驅動下，在組織結構和運行模式上不斷自我完善、從而提高對于環境適應能力的過程。仿生制造的"自組織"機制為自下而上的產品并行設計、制造工藝規程的自動生成、生產系統的動態重組以及產品和制造系統的自動趨優提供了理論基礎和實現條件。

仿生制造屬于制造科學和生命科學的"遠緣雜交"，它將對21世紀的制造業產生巨大的影響。

仿生制造的研究內容目前有兩個方面：

2．4．1 面向生命的仿生制造

研究生命現象的一般規律和模型，例如人工生命、細胞自動機、生物的信息處理技巧、生物智能、生物型的組織結構和運行模式以及生物的進化和趨優機制等；

2．4．2 面向制造的仿生制造

研究仿生制造系統的自組織機制與方法，例如：基于充分信息共享的仿生設計原理，基于多自律單元協同的分布式控制和基于進化機制的尋優策略；研究仿生制造的概念體系及其基礎，例如：仿生空間的形式化描述及其信息映射關系，仿生系統及其演化過程的復雜度計量方法。

機械仿生與仿生制造是機械科學與生命科學、信息科學、材料科學等學科的高度融合，其研究內容包括生長成形工藝、仿生設計和制造系統、智能仿生機械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多屬前沿探索性的工作，具有鮮明的基礎研究的特點，如果抓住機遇研究下去，將可能產生革命性的突破。今后應關注的研究領域有生物加工技術、仿生制造系統、基于快速原型制造技術的組織工程學，以及與生物工程相關的關鍵技術基礎等。 3 現代制造技術的發展趨勢

20世紀90年代以來，世界各國都把制造技術的研究和開發作為國家的關鍵技術進行優先發展，如美國的先進制造技術計劃AMTP、日本的智能制造技術（IMS）國際合作計劃、韓國的高級現代技術國家計劃(G--7)、德國的制造2000計劃和歐共體的ESPRIT和BRITE-EURAM計劃。

隨著 電子、信息等高新技術的不斷發展，市場需求個性化與多樣化，未來現代制造技術發展的總趨勢是向精密化、柔性化、網絡化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發展。

當前現代制造技術的發展趨勢大致有以下九個方面：

(1) 信息技術、管理技術與工藝技術緊密結合，現代制造生產模式會獲得不斷發展。

(2) 設計技術與手段更現代化。

(3) 成型及制造技術精密化、制造過程實現低能耗。

(4) 新型特種加工方法的形成。

(5) 開發新一代超精密、超高速制造裝備。

(6) 加工工藝由技藝發展為工程科學。

(7) 實施無污染綠色制造。

(8) 制造業中廣泛應用虛擬現實技術。

(9) 制造以人為本。

先進制造技術論文:先進制造技術的新發展

摘要： 本文介紹了當今制造技術面臨的問題，論述了先進制造的前沿科學，并展望了先進制造技術的發展前景。

關鍵詞：問題； 先進制造技術； 前沿科學； 應用前景

論文

制造業是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱，其生產總值一般占一個國家國內生產總值的20%~55%。在一個國家的企業生產力構成中，制造技術的作用一般占60%左右。專家認為，世界上各個國家經濟的競爭，主要是制造技術的競爭。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場占有率上。隨著經濟技術的高速發展以及顧客需求和市場環境的不斷變化，這種競爭日趨激烈，因而各國政府都非常重視對先進制造技術的研究。

1 當前制造科學要解決的問題

當前制造科學要解決的問題主要集中在以下幾方面：

（1）制造系統是一個復雜的大系統，為滿足制造系統敏捷性、快速響應和快速重組的能力，必須借鑒信息科學、生命科學和社會科學等多學科的研究成果，探索制造系統新的體系結構、制造模式和制造系統有效的運行機制。制造系統優化的組織結構和良好的運行狀況是制造系統建模、仿真和優化的主要目標。制造系統新的體系結構不僅對制造企業的敏捷性和對需求的響應能力及可重組能力有重要意義，而且對制造企業底層生產設備的柔性和可動態重組能力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統，以滿足制造系統新的要求。

（2）為支持快速敏捷制造，幾何知識的共享已成為制約現代制造技術中產品開發和制造的關鍵問題。例如在計算機輔助設計與制造(CAD／CAM)集成、坐標測量(CMM)和機器人學等方面，在三維現實空間(3-Real Space)中，都存在大量的幾何算法設計和分析等問題，特別是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題；在測量和機器人路徑規劃及零件的尋位(如Localization)等方面，存在C-空間

(配置空間Configuration Space)的幾何計算和幾何推理問題；在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機器人多指抓取規劃、裝配運動規劃和操作規劃方面則需要在旋量空間(Screw Space)進行幾何推理。制造過程中物理和力學現象的幾何化研究形成了制造科學中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進一步突破，當前一門新學科--計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。

（3）在現代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產業的決定性因素，而且還是最活躍的驅動因素。提高制造系統的信息處理能力已成為現代制造科學發展的一個重點。由于制造系統信息組織和結構的多層次性，制造信息的獲取、集成與融合呈現出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結構模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數據的制造知識庫管理等方面，都還有待進一步突破。

（4）各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應用促進了制造智能的發展。一類基于生物進化算法的計算智能工具，在包括調度問題在內的組合優化求解技術領域中，受到越來越普遍的關注，有望在制造中完成組合優化問題時的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規模的制約。制造智能還表現在：智能調度、智能設計、智能加工、機器人學、智能控制、智能工藝規劃、智能診斷等多方面。

這些問題是當前產品創新的關鍵理論問題，也是制造由一門技藝上升為一門科學的重要基礎性問題。這些問題的重點突破，可以形成產品創新的基礎研究體系。

2 現代機械工程的前沿科學

不同科學之間的交叉融合將產生新的科學聚集，經濟的發展和社會的進步對科學技術產生了新的要求和期望，從而形成前沿科學。前沿科學也就是已解決的和未解決的科學問題之間的界域。前沿科學具有明顯的時域、領域和動態特性。工程前沿科學區別于一般基礎科學的重要特征是它涵蓋了工程實際中出現的關鍵科學技術問題。

超聲電機、超高速切削、綠色設計與制造等領域，國內外已經做了大量的研究工作，但創新的關鍵是機械科學問題還不明朗。大型復雜機械系統的性能優化設計和產品創新設計、智能結構和系統、智能機器人及其動力學、納米摩擦學、制造過程的三維數值模擬和物理模擬、超精度和微細加工關鍵工藝基礎、大型和超大型精密儀器裝備的設計和制造基礎、虛擬制造和虛擬儀器、納米測量及儀器、并聯軸機床、微型機電系統等領域國內外雖然已做了不少研究，但仍有許多關鍵科學技術問題有待解決。

信息科學、納米科學、材料科學、生命科學、管理科學和制造科學將是改變21世紀的主流科學，由此產生的高新技術及其產業將改變世界的面貌。因此，與以上領域相交叉發展的制造系統和制造信息學、納米機械和納米制造科學、仿生機械和仿生制造學、制造管理科學和可重構制造系統等會是21世紀機械工程科學的重要前沿科學。

2．1 制造科學與信息科學的交叉--制造信息科學

機電產品是信息在原材料上的物化。許多現代產品的價值增值主要體現在信息上。因此制造過程中信息的獲取和應用十分重要。信息化是制造科學技術走向全球化和現代化的重要標志。人們一方面對制造技術開始探索產品設計和制造過程中的信息本質，另一方面對制造技術本身加以改造，以使得其適應新的信息化制造環境。隨著對制造過程和制造系統認識的加深，研究者們正試圖以全新的概念和方式對其加以描述和表達，以進一步達到實現控制和優化的目的。

與制造有關的信息主要有產品信息、工藝信息和管理信息，這一領域有如下主要研究方向和內容：

(1) 制造信息的獲取、處理、存儲、傳遞和應用，大量制造信息向知識和決策轉化。

(2) 非符號信息的表達、制造信息的保真傳遞、制造信息的管理、非完整制造信息狀態下的生產決策、虛擬管理制造、基于網絡環境下的設計和制造、制造過程和制造系統中的控制科學問題。

這些內容是制造科學和信息科學基礎融合的產物，構成了制造科學中的新分支--制造信息學。

2．2 微機械及其制造技術研究

微型電子機械系統(MEMS)，是指集微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統。MEMS技術的目標是通過系統的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統。MEMS的發展將極大地促進各類產品的袖珍化、微型化，成數量級的提高器件與系統的功能密度、信息密度與互聯密度，大幅度地節能、節材。它不僅可以降低機電系統的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統無法完成的任務。例如用尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個紅細胞；制造出3mm大小能夠開動的小汽車；可以在磁場中飛行的像蝴蝶大小的飛機等。MEMS技術的發展開辟了技術全新的領域和產業，具有許多傳統傳感器無法比擬的優點，因此在制造業、航空、航天、交通、通信、農業、生物醫學、環境監控、軍事、家庭以及幾乎人們接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。

微機械是機械技術與電子技術在納米尺度上相融合的產物。早在1959年就有科學家提出微型機械的設想，1962年及時個硅微型壓力傳感器問世。1987年美國加州大學伯克利分校研制出轉子直徑為60~120μm的硅微型靜電電動機，顯示出利用硅微加工工藝制作微小可動結構并與集成電路兼容制造微小系統的潛力。微機械技術有可能像20世紀的微電子技術那樣，在21世紀對世界科技、經濟發展和國防建設產生巨大的影響。近10年來，微機械的發展令人矚目。其特點如下：相當數量的微型元器件(微型結構、微型傳感器和微型執行器等)和微系統研究成功，體現了其現實的和潛在的應用價值；多種微型制造技術的發展，特別是半導體微細加工等技術已成為微系統的支撐技術；微型機電系統的研究需要多學科交叉的研究隊伍，微型機電系統技術是在微電子工藝的基礎上發展的多學科交叉的前沿研究領域，涉及電子工程、機械工程、材料工程、物理學、化學以及生物醫學等多種工程技術和科學。

目前對微觀條件下的機械系統的運動規律，微小構件的物理特性和載荷作用下的力學行為等尚缺乏充分的認識，還沒有形成基于一定理論基礎之上的微系統設計理論與方法，因此只能憑經驗和試探的方法進行研究。微型機械系統研究中存在的關鍵科學問題有微系統的尺度效應、物理特性和生化特性等。微系統的研究正處于突破的前夜，是亟待深入研究的領域。

2．3 材料制備／零件制造一體化和加工新技術基礎

材料是人類進步的里程碑，是制造業和高技術發展的基礎。每一種重要新材料的成功制備和應用，都會推進物質文明，促進國家經濟實力和軍事實力的增強。21世紀中，世界將由資源消耗型的工業經濟向知識經濟轉變，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的設計實現定量化、數字化；要求材料和零件的制備快速、高效并實現二者一體化、集成化。材料和零件的數字化設計與擬實仿真優化是實現材料與零件的高效品質制備／制造及二者一體化、集成化制造的關鍵。一方面，通過計算機完成擬實仿真優化后可以減少材料制備與零件制造過程中的實驗性環節，獲得的工藝方案，實現材料與零件的高效品質制備／制造；另一方面，根據不同材料性能的要求，如彈性模量、熱膨脹系數、電磁性能等，研究材料和零件的設計形式。進而結合傳統的去除材料式制造技術、增加材料式覆層技術等，研究多種材料組分的復合成形工藝技術。形成材料與零件的數字化制造理論、技術和方法，如快速成形技術采用材料逐漸增長的原理，突破了傳統的去材法和變形法機械加工的許多限制，加工過程不需要工具或模具，能迅速制造出任意復雜形狀又具有一定功能的三維實體模型或零件。

2．4 機械仿生制造

21世紀將是生命科學的世紀，機械科學和生命科學的深度融合將產生全新概念的產品(如智能仿生結構)，開發出新工藝(如生長成形工藝)和開辟一系列的新產業，并為解決產品設計、制造過程和系統中一系列難題提供新的解決方法。這是一個極富創新和挑戰的前沿領域。

地球上的生物在漫長的進化中所積累的優良品性為解決人類制造活動中的各種難題提供了范例和指南。從生命現象中學習組織與運行復雜系統的方法和技巧，是今后解決目前制造業所面臨許多難題的一條有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自組織、自愈合、自增長與自進化等功能結構和運行模式的一種制造系統與制造過程。如果說制造過程的機械化、自動化延伸了人類的體力，智能化延伸了人類的智力，那么，"仿生制造"則可以說延伸了人類自身的組織結構和進化過程。

仿生制造所涉及的科學問題是生物的"自組織"機制及其在制造系統中的應用問題。所謂"自組織"是指一個系統在其內在機制的驅動下，在組織結構和運行模式上不斷自我完善、從而提高對于環境適應能力的過程。仿生制造的"自組織"機制為自下而上的產品并行設計、制造工藝規程的自動生成、生產系統的動態重組以及產品和制造系統的自動趨優提供了理論基礎和實現條件。

仿生制造屬于制造科學和生命科學的"遠緣雜交"，它將對21世紀的制造業產生巨大的影響。

仿生制造的研究內容目前有兩個方面：

2．4．1 面向生命的仿生制造

研究生命現象的一般規律和模型，例如人工生命、細胞自動機、生物的信息處理技巧、生物智能、生物型的組織結構和運行模式以及生物的進化和趨優機制等；

2．4．2 面向制造的仿生制造

研究仿生制造系統的自組織機制與方法，例如：基于充分信息共享的仿生設計原理，基于多自律單元協同的分布式控制和基于進化機制的尋優策略；研究仿生制造的概念體系及其基礎，例如：仿生空間的形式化描述及其信息映射關系，仿生系統及其演化過程的復雜度計量方法。

機械仿生與仿生制造是機械科學與生命科學、信息科學、材料科學等學科的高度融合，其研究內容包括生長成形工藝、仿生設計和制造系統、智能仿生機械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多屬前沿探索性的工作，具有鮮明的基礎研究的特點，如果抓住機遇研究下去，將可能產生革命性的突破。今后應關注的研究領域有生物加工技術、仿生制造系統、基于快速原型制造技術的組織工程學，以及與生物工程相關的關鍵技術基礎等。 3 現代制造技術的發展趨勢

20世紀90年代以來，世界各國都把制造技術的研究和開發作為國家的關鍵技術進行優先發展，如美國的先進制造技術計劃AMTP、日本的智能制造技術（IMS）國際合作計劃、韓國的高級現代技術國家計劃(G--7)、德國的制造2000計劃和歐共體的ESPRIT和BRITE-EURAM計劃。

隨著電子、信息等高新技術的不斷發展，市場需求個性化與多樣化，未來現代制造技術發展的總趨勢是向精密化、柔性化、網絡化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發展。

當前現代制造技術的發展趨勢大致有以下九個方面：

(1) 信息技術、管理技術與工藝技術緊密結合，現代制造生產模式會獲得不斷發展。

(2) 設計技術與手段更現代化。

(3) 成型及制造技術精密化、制造過程實現低能耗。

(4) 新型特種加工方法的形成。

(5) 開發新一代超精密、超高速制造裝備。

(6) 加工工藝由技藝發展為工程科學。

(7) 實施無污染綠色制造。

(8) 制造業中廣泛應用虛擬現實技術。

(9) 制造以人為本。

先進制造技術論文:CAD技術在先進制造模式中的應用

摘 要：系統分析了在各種先進制造模式中如何應用cad技術進行產品設計，提高工程設計的質量和效率，對于不同的制造模式采取不同的cad方法，使cad技術適應先進制造模式的需求。

關鍵詞：cims；并行工程；敏捷制造；虛擬制造

0 前言

計算機輔助設計(cad)技術是近幾十年來迅速發展起來的一門新興的綜合計算機應用技術,它的應用和發展已經成為衡量一個企業工業現代化水平的重要標志。特別是在當今市場競爭日趨激烈的條件下，要想贏得競爭，企業必須以最快的上市速度、好的質量、低的成本、的服務、最利于環境的產品滿足用戶的不同需求。在各種先進的制造模式中，cad技術得到了廣泛的應用。無論是并行設計、協同設計、虛擬設計，還是環保設計都離不開現代cad技術的應用。應用現代cad技術能使設計工作實現網絡化、集成化和智能化，以求達到產品設計周期短、成本低和高質量的目標。

1 cad技術在并行工程中的應用

并行工程和協同工作是一種新型的設計模式，通過把先進的企業管理和先進的自動化技術結合在一起，采用并行化的產品設計理念及其相關過程，在產品的設計早期考慮產品的制造過程和生命周期。并行工程的設計方法強調功能和過程的集成。在對產品設計過程進行集成的前提下，優化和重組產品的開發過程，實現多學科專家群體協同工作的工作方式。

（1）將企業實施的各種串行過程轉變為并行工程，要求在進行上游工作環節設計的同時，盡可能多的考慮下游工作環節的工作。在產品設計的初始階段，應考慮后續制造的相關問題，對產品的性、可制造性、可測試性、規范性和成本可計算性進行設計，盡早考慮產品整個生命周期中的所有設計因素，以求達到各項設計工作的協調一致，力爭設計工作一次完成。

（2）并行工程的實施需要建立多學科協作的組織形式，運用可制造性設計dfm方法開發新產品。當采用這種設計方法時，由于需要集體合作，所以個體的設計結果應該信息共享，設計規范統一，應用集體的智慧和經驗，產生高質量、低成本的產品。

（3）在進行產品的并行設計時，要選擇合適的軟件工具和方法，選定的軟件能對產品的設計、制造周期進行全程服務。在設計、制造周期中的數據交換應符合step標準，便于實現產品數據管理pdm。通過這些cad技術的應用使產品的開發集體所有成員都組合在同一個信息環境中，保障所有成員得到近期、最的產品信息，協同一致的完成設計任務。在產品的設計早期地考慮產品的制造周期。

2 cad技術在敏捷制造中的應用

精良（lean production,lp）生產是一種新的生產模式，這種生產方式在日本企業中得到了推廣應用，并且取得了成功，促進了日本經濟的快速發展。在精良生產方式中，從生產操作、組織管理、經營方式等各方面，找出一切不能為產品增值的活動和人員，加以改革，進而杜絕浪費，提高經濟效益。精良生產方式實現了精良管理、精良設計、協同配套、用戶至上、高素質人員的集成。在此基礎上，美國的制造業界提出了敏捷制造（agile manufacturing, am）的先進制造模式，為了實現企業生產制造的敏捷性，采取現代通訊手段，通過快速配置各種資源，以有效和協調的方式響應用戶需求的一種新的企業發展戰略。這種生產模式正在發展之中，其基本思想是將靈活的動態聯盟組織、先進的柔性生產技術和高素質的人員集成，使企業能夠應付迅速變化和不可預測的市場需求，以求得長期穩定的經濟效益。cad技術在產品設計、生產全過程的動態聯盟組織中的應用有如下特點：

（1）實現產品的敏捷設計和管理。

應用cad技術可實現設計資源共享、信息服務、合作建模、數據管理和設計過程管理，達到敏捷設計的目的。在敏捷設計中，產品的開發是利用數字方式確定工作任務，用數字方式在各部門、各地點的合作者之間進行聯絡。產品開發環境中的產品實際上是一種數字模型，在同一個數字模型上工作，通過pdm系統管理和集成，pdm是管理產品信息的重要技術措施。

（2）實現網上協同設計。

在網絡環境下，從事cad技術工作的人員組成跨專業學科的設計團隊，分散在不同的企業中，實現企業間的動態集成。隨著產品結構的日益復雜化以及新技術更替的加快，對某些產品一個企業已不可能快速、經濟的獨立開發和制造，必須尋求企業的動態聯盟形式，把具有各種特點和優勢的企業以產品為紐帶聯合在一起，共享一個產品數據庫和統一的產品數據管理系統，較大限度的保障設計者和制造者以優化的形式在網上進行新產品的協同設計和制造。

3 cad技術在cims集成系統中的應用

早期的cad系統是致力于提高繪圖的工作效率，數控機床的出現，發展成了計算機輔助制造cam，進而促進了cad技術的發展。在cims系統中，要求產品的信息實現cad、capp和cam的集成，實現產品設計到制造各環節中資源共享和信息傳遞，提高設計效率。cad技術在cims系統中的應用有如下特點：

（1）cad建模技術的應用。

特征建模技術是cims的關鍵技術之一。它是在cad/capp/cam范圍內建立相對統一的、基于特征的產品定義模型，包括了從產品設計到制造各階段所需要的產品定義信息，通過產品的幾何形狀信息和工程信息的描述，體現設計意圖，并將產品的設計意圖反映到各個后續環節。特征建模技術是cad/capp/cam集成的重要前提。

（2）數據交換技術的應用。

對于以單元自動化為目標的cad/capp/cam應用系統，各子系統數據的邏輯和物理結構差異很大，這給各子系統間的數據傳遞帶來了一定的困難。因此，需要設計專用的數據格式文件交換產品信息。為了提高產品數據格式的標準化程度，可通過標準數據格式文件交換產品信息，這需要在各個子系統中設計前/后置數據處理程序，實現系統數據格式與標準格式的轉換，常用iges圖形數據交換格式作為各子系統數據轉換的標準格式。也可以通過統一的產品模型交換設計信息，使各子系統間直接進行信息交換，采用step標準以通用的數據格式描述一個產品在生產周期內完整的產品模型。這樣做可以大大提高系統的集成性。

（3）產品數據管理（pdm）技術的應用。

為了提高數據傳輸效率和系統的集成化程度，保障各子系統間設計數據的一致性、性和數據共享。可采用產品數據管理系統（pdm）統一管理與生產有關的全部信息。cad/capp/cam之間不需要傳遞信息。各子系統從pdm系統中提取和存放各自需要的信息，從而真正實現cad/capp/cam的集成。通過pdm實現產品設計、分析、制造、工藝規劃和質量管理等方面的信息集成，確保cad/capp/cam設計出近期、好、性能的產品。

4 cad技術在虛擬制造技術中的應用

虛擬現實（vr）技術目標是建立一個與客觀世界相似、逼真的虛擬環境（ve）。科學計算可視化（visc）是將科學計算過程中產生的數據與計算結果轉換為圖形或圖像并進行交互處理的理論和技術。可視化技術和多媒體技術是實現虛擬環境的基礎，利用可視化技術實現的三維真實感場景是虛擬環境的最基本體現。

（1）虛擬產品加工流程。

設計產品的三維表達需要cad技術的支持，在產品的設計階段就應該考慮產品零件的可造性，對于大型復雜零件的制造可先在計算機上進行虛擬加工，進而獲得合理的加工流程，為合理的設計提供工藝保障。實際上數控仿真就是在計算機上執行數控程序，并將工具圖形、刀具軌跡在計算機顯示器（crt）上顯示出來。

（2）虛擬產品樣機。

機械產品從概念設計到成品面市過程，需要經歷“設計樣機制造測試評價修改產品”這一耗時的反復循環。如何加速新產品的開發周期，并在新產品投產之前有一個有效的手段來檢驗新產品的效能和適用性，避免投產后的失敗，這是工程技術人員追求的目標。

通過cad技術表現樣機的直觀形象和功能動畫。

5 結束語

隨著計算機科學技術的發展，cad技術在工程領域會得到了越來越廣泛的應用。cad正經歷著從傳統單元技術向復雜大系統環境下的設計自動化技術的重要轉變。21世紀，濟競爭是世界各國競爭的焦點和世界發展的重要推動力。對制造業而言，每個企業都面臨找持續多變和不可預測的全球化市場競爭，競爭的核心是以知識為基礎的新產品的競爭。為了提高競爭力企業必須解決好產品的上市速度（t）、好的質量（q）、低的成本（c）、的服務（s）和最清潔的環境（e）來滿足顧客的不同需求和社會可持續發展的要求。先進制造技術必然十分重視產品設計問題。沒有適銷對路的創新產品會在激烈的市場競爭中敗下陣來，所以采用先進制造技術的企業必然將產品設計這個環節視為企業的生命線，先進的設計技術必然成為先進制造技術的核心之一，先進設計技術離不開cad技術，而且會大大促進cad技術的發展。

先進制造技術論文:先進制造技術的新發展

江蘇省南京

王道林

摘要： 本文介紹了當今制造技術面臨的問題，論述了先進制造的前沿科學，并展望了先進制造技術的發展前景。

關鍵詞：問題； 先進制造技術； 前沿科學； 應用前景

論文

制造業是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱，其生產總值一般占一個國家國內生產總值的20%~55%。在一個國家的企業生產力構成中，制造技術的作用一般占60%左右。專家認為，世界上各個國家經濟的競爭，主要是制造技術的競爭。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場占有率上。隨著經濟技術的高速發展以及顧客需求和市場環境的不斷變化，這種競爭日趨激烈，因而各國政府都非常重視對先進制造技術的研究。

1 當前制造科學要解決的問題

當前制造科學要解決的問題主要集中在以下幾方面：

（1）制造系統是一個復雜的大系統，為滿足制造系統敏捷性、快速響應和快速重組的能力，必須借鑒信息科學、生命科學和社會科學等多學科的研究成果，探索制造系統新的體系結構、制造模式和制造系統有效的運行機制。制造系統優化的組織結構和良好的運行狀況是制造系統建模、仿真和優化的主要目標。制造系統新的體系結構不僅對制造企業的敏捷性和對需求的響應能力及可重組能力有重要意義，而且對制造企業底層生產設備的柔性和可動態重組能力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統，以滿足制造系統新的要求。

（2）為支持快速敏捷制造，幾何知識的共享已成為制約現代制造技術中產品開發和制造的關鍵問題。例如在計算機輔助設計與制造(cad／cam)集成、坐標測量(cmm)和機器人學等方面，在三維現實空間(3-real space)中，都存在大量的幾何算法設計和分析等問題，特別是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題；在測量和機器人路徑規劃及零件的尋位(如localization)等方面，存在c-空間

(配置空間configuration space)的幾何計算和幾何推理問題；在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機器人多指抓取規劃、裝配運動規劃和操作規劃方面則需要在旋量空間(screw space)進行幾何推理。制造過程中物理和力學現象的幾何化研究形成了制造科學中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進一步突破，當前一門新學科--計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。

（3）在現代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產業的決定性因素，而且還是最活躍的驅動因素。提高制造系統的信息處理能力已成為現代制造科學發展的一個重點。由于制造系統信息組織和結構的多層次性，制造信息的獲取、集成與融合呈現出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結構模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數據的制造知識庫管理等方面，都還有待進一步突破。

（4）各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應用促進了制造智能的發展。一類基于生物進化算法的計算智能工具，在包括調度問題在內的組合優化求解技術領域中，受到越來越普遍的關注，有望在制造中完成組合優化問題時的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規模的制約。制造智能還表現在：智能調度、智能設計、智能加工、機器人學、智能控制、智能工藝規劃、智能診斷等多方面。

這些問題是當前產品創新的關鍵理論問題，也是制造由一門技藝上升為一門科學的重要基礎性問題。這些問題的重點突破，可以形成產品創新的基礎研究體系。

2 現代機械工程的前沿科學

不同科學之間的交叉融合將產生新的科學聚集，經濟的發展和社會的進步對科學技術產生了新的要求和期望，從而形成前沿科學。前沿科學也就是已解決的和未解決的科學問題之間的界域。前沿科學具有明顯的時域、領域和動態特性。工程前沿科學區別于一般基礎科學的重要特征是它涵蓋了工程實際中出現的關鍵科學技術問題。

超聲電機、超高速切削、綠色設計與制造等領域，國內外已經做了大量的研究工作，但創新的關鍵是機械科學問題還不明朗。大型復雜機械系統的性能優化設計和產品創新設計、智能結構和系統、智能機器人及其動力學、納米摩擦學、制造過程的三維數值模擬和物理模擬、超精度和微細加工關鍵工藝基礎、大型和超大型精密儀器裝備的設計和制造基礎、虛擬制造和虛擬儀器、納米測量及儀器、并聯軸機床、微型機電系統等領域國內外雖然已做了不少研究，但仍有許多關鍵科學技術問題有待解決。

信息科學、納米科學、材料科學、生命科學、管理科學和制造科學將是改變21世紀的主流科學，由此產生的高新技術及其產業將改變世界的面貌。因此，與以上領域相交叉發展的制造系統和制造信息學、納米機械和納米制造科學、仿生機械和仿生制造學、制造管理科學和可重構制造系統等會是21世紀機械工程科學的重要前沿科學。

2．1 制造科學與信息科學的交叉--制造信息科學

機電產品是信息在原材料上的物化。許多現代產品的價值增值主要體現在信息上。因此制造過程中信息的獲取和應用十分重要。信息化是制造科學技術走向全球化和現代化的重要標志。人們一方面對制造技術開始探索產品設計和制造過程中的信息本質，另一方面對制造技術本身加以改造，以使得其適應新的信息化制造環境。隨著對制造過程和制造系統認識的加深，研究者們正試圖以全新的概念和方式對其加以描述和表達，以進一步達到實現控制和優化的目的。

與制造有關的信息主要有產品信息、工藝信息和管理信息，這一領域有如下主要研究方向和內容：

(1) 制造信息的獲取、處理、存儲、傳遞和應用，大量制造信息向知識和決策轉化。

(2) 非符號信息的表達、制造信息的保真傳遞、制造信息的管理、非完整制造信息狀態下的生產決策、虛擬管理制造、基于網絡環境下的設計和制造、制造過程和制造系統中的控制科學問題。

這些內容是制造科學和信息科學基礎融合的產物，構成了制造科學中的新分支--制造信息學。

2．2 微機械及其制造技術研究

微型電子機械系統(mems)，是指集微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統。mems技術的目標是通過系統的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統。mems的發展將極大地促進各類產品的袖珍化、微型化，成數量級的提高器件與系統的功能密度、信息密度與互聯密度，大幅度地節能、節材。它不僅可以降低機電系統的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統無法完成的任務。例如用尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個紅細胞；制造出3mm大小能夠開動的小汽車；可以在磁場中飛行的像蝴蝶大小的飛機等。mems技術的發展開辟了技術全新的領域和產業，具有許多傳統傳感器無法比擬的優點，因此在制造業、航空、航天、交通、通信、農業、生物醫學、環境監控、軍事、家庭以及幾乎人們接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。

微機械是機械技術與電子技術在納米尺度上相融合的產物。早在1959年就有科學家提出微型機械的設想，1962年及時個硅微型壓力傳感器問世。1987年美國加州大學伯克利分校研制出轉子直徑為60~120μm的硅微型靜電電動機，顯示出利用硅微加工工藝制作微小可動結構并與集成電路兼容制造微小系統的潛力。微機械技

術有可能像20世紀的微電子技術那樣，在21世紀對世界科技、經濟發展和國防建設產生巨大的影響。近10年來，微機械的發展令人矚目。其特點如下：相當數量的微型元器件(微型結構、微型傳感器和微型執行器等)和微系統研究成功，體現了其現實的和潛在的應用價值；多種微型制造技術的發展，特別是半導體微細加工等技術已成為微系統的支撐技術；微型機電系統的研究需要多學科交叉的研究隊伍，微型機電系統技術是在微電子工藝的基礎上發展的多學科交叉的前沿研究領域，涉及電子工程、機械工程、材料工程、物理學、化學以及生物醫學等多種工程技術和科學。

目前對微觀條件下的機械系統的運動規律，微小構件的物理特性和載荷作用下的力學行為等尚缺乏充分的認識，還沒有形成基于一定理論基礎之上的微系統設計理論與方法，因此只能憑經驗和試探的方法進行研究。微型機械系統研究中存在的關鍵科學問題有微系統的尺度效應、物理特性和生化特性等。微系統的研究正處于突破的前夜，是亟待深入研究的領域。

2．3 材料制備／零件制造一體化和加工新技術基礎

材料是人類進步的里程碑，是制造業和高技術發展的基礎。每一種重要新材料的成功制備和應用，都會推進物質文明，促進國家經濟實力和軍事實力的增強。21世紀中，世界將由資源消耗型的工業經濟向知識經濟轉變，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的設計實現定量化、數字化；要求材料和零件的制備快速、高效并實現二者一體化、集成化。材料和零件的數字化設計與擬實仿真優化是實現材料與零件的高效品質制備／制造及二者一體化、集成化制造的關鍵。一方面，通過計算機完成擬實仿真優化后可以減少材料制備與零件制造過程中的實驗性環節，獲得的工藝方案，實現材料與零件的高效品質制備／制造；另一方面，根據不同材料性能的要求，如彈性模量、熱膨脹系數、電磁性能等，研究材料和零件的設計形式。進而結合傳統的去除材料式制造技術、增加材料式覆層技術等，研究多種材料組分的復合成形工藝技術。形成材料與零件的數字化制造理論、技術和方法，如快速成形技術采用材料逐漸增長的原理，突破了傳統的去材法和變形法機械加工的許多限制，加工過程不需要工具或模具，能迅速制造出任意復雜形狀又具有一定功能的三維實體模型或零件。

2．4 機械仿生制造

21世紀將是生命科學的世紀，機械科學和生命科學的深度融合將產生全新概念的產品(如智能仿生結構)，開發出新工藝(如生長成形工藝)和開辟一系列的新產業，并為解決產品設計、制造過程和系統中一系列難題提供新的解決方法。這是一個極富創新和挑戰的前沿領域。

地球上的生物在漫長的進化中所積累的優良品性為解決人類制造活動中的各種難題提供了范例和指南。從生命現象中學習組織與運行復雜系統的方法和技巧，是今后解決目前制造業所面臨許多難題的一條有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自組織、自愈合、自增長與自進化等功能結構和運行模式的一種制造系統與制造過程。如果說制造過程的機械化、自動化延伸了人類的體力，智能化延伸了人類的智力，那么，"仿生制造"則可以說延伸了人類自身的組織結構和進化過程。

仿生制造所涉及的科學問題是生物的"自組織"機制及其在制造系統中的應用問題。所謂"自組織"是指一個系統在其內在機制的驅動下，在組織結構和運行模式上不斷自我完善、從而提高對于環境適應能力的過程。仿生制造的"自組織"機制為自下而上的產品并行設計、制造工藝規程的自動生成、生產系統的動態重組以及產品和制造系統的自動趨優提供了理論基礎和實現條件。

仿生制造屬于制造科學和生命科學的"遠緣雜交"，它將對21世紀的制造業產生巨大的影響。

仿生制造的研究內容目前有兩個方面：

2．4．1 面向生命的仿生制造

研究生命現象的一般規律和模型，例如人工生命、細胞自動機、生物的信息處理技巧、生物智能、生物型的組織結構和運行模式以及生物的進化和趨優機制等；

2．4．2 面向制造的仿生制造

研究仿生制造系統的自組織機制與方法，例如：基于充分信息共享的仿生設計原理，基于多自律單元協同的分布式控制和基于進化機制的尋優策略；研究仿生制造的概念體系及其基礎，例如：仿生空間的形式化描述及其信息映射關系，仿生系統及其演化過程的復雜度計量方法。

機械仿生與仿生制造是機械科學與生命科學、信息科學、材料科學等學科的高度融合，其研究內容包括生長成形工藝、仿生設計和制造系統、智能仿生機械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多屬前沿探索性的工作，具有鮮明的基礎研究的特點，如果抓住機遇研究下去，將可能產生革命性的突破。今后應關注的研究領域有生物加工技術、仿生制造系統、基于快速原型制造技術的組織工程學，以及與生物工程相關的關鍵技術基礎等。 3 現代制造技術的發展趨勢

20世紀90年代以來，世界各國都把制造技術的研究和開發作為國家的關鍵技術進行優先發展，如美國的先進制造技術計劃amtp、日本的智能制造技術（ims）國際合作計劃、韓國的高級現代技術國家計劃(g--7)、德國的制造2000計劃和歐共體的esprit和brite-euram計劃。

隨著電子、信息等高新技術的不斷發展，市場需求個性化與多樣化，未來現代制造技術發展的總趨勢是向精密化、柔性化、網絡化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發展。

當前現代制造技術的發展趨勢大致有以下九個方面：

(1) 信息技術、管理技術與工藝技術緊密結合，現代制造生產模式會獲得不斷發展。

(2) 設計技術與手段更現代化。

(3) 成型及制造技術精密化、制造過程實現低能耗。

(4) 新型特種加工方法的形成。

(5) 開發新一代超精密、超高速制造裝備。

(6) 加工工藝由技藝發展為工程科學。

(7) 實施無污染綠色制造。

(8) 制造業中廣泛應用虛擬現實技術。

(9) 制造以人為本。

先進制造技術論文:談先進制造技術與先進制造模式

【摘 要】文章闡述了機械制造 發展 的精密化、自動化、信息化、柔性化、清潔化、集成化和智能化趨勢，介紹了先進制造模式，并提出了我國 目前 存在的差距及發展策略。

【關鍵詞】制造技術；生產模式；柔性；信息；對策

隨著 科學 技術的飛速發展和市場競爭日益激烈，越來越多的制造 企業 開始將大量的人力、財力和物力投入到先進的制造技術和先進的制造模式的 研究 和實施策略之中。改革開放以來，我國制造科學技術有日新月異的變化和發展，確立了 社會 主義市場 經濟 體制，但與先進的國家相比仍有一定差距，為了迎接新的挑戰，必須認清制造技術的發展趨勢，縮短與先進國家的差距，使我國的產品上質量、上效率、上品種和上水平，以增強市場競爭力，因此，對制造技術及制造模式的研究和實施是擺在我們面前刻不容緩的重要任務，以實現我國機械制造業跨入世界先進行列。

一、機械制造業的發展趨勢

先進的制造業是將物料、能源、設備、資金、技術、信息和人力等制造資源通過先進的制造技術、先進的管理技術和先進的制造過程轉變成人類需求產品的行業。行業追求的目標是：高質量、高效率、高柔性、低成本、低勞動力、低消耗、品種多和規格全的產品，因此， 21世紀的機械制造技術的發展趨勢體現在以下幾個方面：

（一）精密化

精密加工、特種加工、超精密加工技術、微型機械是 現代 化機械制造技術發展的方向之一。精密和超精密加工技術包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復合加工(如機械化學研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領域。超精密加工技術己向納米(l nm=10-3μm)技術發展。納米技術己在納米機械學、納米 電子 學和納米材料技術得到了 應用 。因此，它促進了機械科學、光學科學、測量科學和電子科學的發展。

（二）自動化

自動化技術自20世紀初出現以后，經歷了由剛性自動化向柔性自動化的發展過程，自動化技術的成功應用，不但提高了效率，保障了產品質量，還可以代替人去完成危險場合的工作。對于批量較大的生產自動化，可通過機床自動化改裝、應用自動機床、專用組合機床、自動生產線來完成。小批量生產自動化可通過nc、mc、cam、fms、cim、ims等來完成。在未來的自動化技術實施過程中，將更加重視人在自動化系統中的作用。

（三）信息化

信息、物質和能量是制造系統的三要素。產品制造過程中的信息投入，己成為決定產品成本的主要因素。制造過程的實質是對制造過程中各種信息資源的采集、輸入、加工和處理過程，最終形成的產品可看作是信息的物質表現，因此可以把信息看作是一種產業，包括在制造之中。為此一些企業開始利用 網絡 技術、 計算 機聯網、信息高速公路、衛星傳遞數據等實現異地生產。使生產分散網絡化，以適應高柔性生產的需要。

（四）柔性化

隨著科學技術的飛速發展和人民生活水平不斷提高，促使產品更新換代的速度不斷加快，這就要求現代企業必須具備一定的生產柔性來滿足市場多變的需要。所謂柔性，是指一個制造系統適應各種生產條件變化的能力，它與系統方案、人員和設備有關。系統方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人員能保障加工任務，完成數量和時間要求的適應能力。設備柔性是指機床能在短期內適應新零件的加工能力。

（五）集成化

集成是綜合自動化的一個重要特征。集成的作用是將原來獨立運行的多個單元系統集成一個能協調工作的和功能更強的新系統。集成不是簡單的連接，是經過統一規劃設計， 分析 原單元系統的作用和相互關系并進行優化重組而實現的。集成化的目的是實現制造企業的功能集成，功能集成要借助現代管理技術、計算機技術、自動化技術和信息技術實現技術集成，同時還要強調人的集成，由于系統中不可能沒有人，系統運行的效果與企業經營思想、運行機制、管理模式都與人有關，因此在技術上集成的同時，還應強調管理與人的集成。

（六）智能化

智能化是制造技術的發展趨勢之一。智能制造技術(imt)是將人工智能融入制造過程的各個環節，在整個制造過程中貫徹智力活動，使系統柔性的方式集成起來，通過模擬人類專家的智能活動，取代或延伸制造系統中的部分腦力勞動，在制造過程中系統能自動監測其運行狀態，在受到外界干擾或內部激勵能自動調整其參數，以達到狀態和具備自組織能力。

二、先進的制造模式

機械制造業發展趨勢表明，只有采用先進的制造技術并能實施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趨勢。制造模式是指企業體制、經營、管理、生產組織和技術系統的形態和運作模式。

（一）精良生產(lp)與獨立制造島(ami)

20世紀90年代美國麻省理工學院(mit)提出精良生產(lp)概念。它的特征是：（1）重視客戶需求，以最快的速度和適宜的價格提供質量優良的適銷新產品去占領市場，并向客戶提供品質服務。（2）重視人的作用，強調一專多能，推行小組自治工作制，賦予每個工段有一定的獨立自主權，運行企業文化。（3）精簡一切生產中不創造價值的工作，減少管理層次，精簡組織結構，簡化產品開發過程和生產過程，減少非生產費用，強調一體化質量保障。（4）精益求精、持續不斷的改進生產、降低成本、零廢品、零庫存和產品品種多樣化。

獨立制造島是張曙教授根據在引進先進技術的同時，必須改革生產組織的角度提出新的生產模式。獨立制造島的技術構思是：以gt為基礎，以nc機床為核心，強調信息流的自動化和以人為中心的生產模式，它的特征是：組織、人員和技術三者的有機集成，面向車間、權力下放、綜合治理，并以獲取經濟效益為主要目標。ami是發展

（二）敏捷制造與虛擬制造

美國通用汽車公司與里海大學于1988年提出了敏捷制造(am)，am是在不可預測的持續變化的競爭環境中取得繁榮成長，并具有能對客戶需求的產品和服務驅動市場做出迅速響應的生產模式。am的特征是：（1）制造資源的集成性， 企業 間聯作集成。充分發揮各企業的長處，針對限定市場的目標要求共同合作完成任務。（2）具有需求響應的快捷性和高度的制造柔性。制造柔性是指制造企業對市場要求迅速轉產和能實現產品多品種變批量的快速制造。（3）充分發揮人的作用，不斷提高企業職工素質和 教育 水平，優化人機功能分配。

虛擬制造(vm)是國際上提出的新概念。vm與am聯系密切。vm的特征是：當市場新的機遇出現時，組織幾個有關公司聯作，把不同的公司，不同地點的工廠或車間重新組織協調工作。在運行之前必須 分析 組合是否，能否協調運行，以及投產后的效益和風險進行評估，這種聯作公司稱虛擬公司。虛擬公司在一定的環境和條件下通過虛擬制造系統運行，包括物理基礎、 法律 保障、 社會 環境和信息技術。因此 研究 開發虛擬制造技術(vmt)和虛擬制造系統(vms)意義重大，美國稱am為21世紀制造業 發展 戰略。

（三）集成制造與智能制造

美國哈林頓博士在“ 計算 機和集成制造”一書中提出計算機和集成制造(cim)的概念。集成制造的核心 內容 是：制造企業從市場預測、產品設計、加工制造、經營管理直至售后服務是一個不可分割的整體，需要統籌考慮。整個制造過程的實質是信息采集、傳遞和加工過程，最終生產的產品可看作是信息的物質表現。集成是cim的核心，這種集成不僅是物的集成，更主要的是以信息集成為特征的技術集成和功能集成，計算機是集成的工具，計算機和輔助各單元技術是集成的基礎，信息交換是橋梁，信息共享是關鍵。集成的目的在于制造企業組織結構和運行方式的合理化和化，以提高企業對市場變化的動態響應速度，并追求較高整體效益和長期效益。

智能制造(im)是美國出版研究im和ims書籍中首先提出的。它的特征是：在制造 工業 的各個環節的高度柔性與高度集成的方式，通過計算機和模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，旨在取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承與發展。

三、存在差距和實施策略

改革開放以來，通過技術改造和引進國外先進制造技術，使我國的制造工業有了長足的進步，但和先進國家相比還存在很大差距，表現在：技改投入相對不足，原有技術基礎和研究開發能力薄弱，制造業產品落后，技術水平低，信息含量少，更新換代慢，以及市場營銷、經營管理、人才素質相對落后，缺乏國際競爭能力。面對這樣形勢，發展先進制造技術、實施先進的制造模式已經到了刻不容緩的地步。為了使我國的制造業站在世界先進行列，必須采取相適應的措施和策略。

（一）人才是關鍵。發展和推廣先進的制造技術、實施先進的制造模式人才是關鍵。我國是社會主義市場 經濟 體制，研究先進制造技術和先進的生產模式其根本目的是制造出有競爭力的產品去占領國內市場和國際市場， 科技 人員必須強化市場意識，因此人才的培養要注意市場導向。要有產業觀念、企業觀念、信息觀念、競爭觀念和效益觀念。科技人員要懂得市場營銷、經營管理和經濟法。要拓寬學科領域，更新教育內容與 方法 ，培養一支了解和掌握機械工程 科學 的前沿技術人才，加速先進制造技術的推廣和實施，為市場經濟服務。

（二）加強政策與法規建設， 建立強有力的宏觀調控機制。在市場經濟環境下，國家仍應制訂科學的制造產業規劃和制造技術進步的總體規劃，以及相應的法規政策。避免重復建設、重復生產和重復引進的事情發生，要盡可能減少和避免市場盲目競爭造成的損失。

（三）發展適應我國國情的生產模式。對于一些先進的制造技術和先進的制造模式，要根據我國現實存在的技術水平和能力向前發展，避免盲目的追求 目前 實施有一定困難的理想的先進科學制造技術。目前要積極發展適應我國國情的制造模式。

（四）建立與發展我國自主的 nc、mc、cad、cam、fms、cat、cim、ims等制造自動化單元技術，結合實際情況實現與現有成熟技術的有效結合。同時要有組織有計劃的引進先進制造技術進行消化和吸收。對于引進的并行工程(ce)、敏捷制造(am)、精良生產(lp)、智能制造( im)等先進制造模式要根據它們的技術構思和特征開發創新成適合我國國情的生產模式，(如獨立制造島)以使企業適應市場經濟的需要。

（五）提高制造業 現代 化管理水平。現代管理核心是信息管理、物質管理、質量管理、生產過程管理和市場信息管理、加強企業人才的培養同時與國際接軌，開展iso9000系列管理體系認證，加快現代企業制度改革，為先進制造技術的發展奠定良好的基礎。 

先進制造技術論文:高校先進制造技術雙語教材創建

摘要：先進制造技術是建設和發展的重要基礎，加強對該技術的學習已經成為當前高職高專教育中的重要內容。高職高專先進制造技術雙語校本教材的開發對于學生先進技術的學習具有非常重要的推進作用，能夠拓寬學生學習先進技術的范圍和領域。本文對高職高專先進制造技術雙語校本教材開發和實踐進行研究，并提出自己的策略以供參考。

關鍵詞：高職高專；雙語教學

一、引言

隨著教育教學模式的多樣化，本科院校雖然依然是學生們努力的方向和目標，但是卻已經不再是的選擇。加上當前社會對于應用技術的注重，更多的學生開始傾向于選擇高職高專作為自己未來發展深造的基地，并在高職高專中學習更加實用的技術和知識應對未來就職過程中企業的需要。高職高專也開始越來越受到社會的關注，其教學也受到了教育界人士的重視。先進制造技術作為高職高專教學中非常重要的一門學科，其教學的質量受到了各界人士的關注。運用雙語對此專業進行教學可以讓學生們的視野更加開闊，能夠讓學生們在雙語的基礎上學習更加先進的技術，閱讀的資料也更加廣泛。因此，高職高專先進制造技術雙語校本教材開發就顯得尤為重要。教材是學習的基礎和根本，只有雙語校本教材的質量高，才能讓學生在學習中獲得知識能力的提升。

二、開發雙語校本的原則

及時，注重教材的趣味性。很多學生在進入到高職高專學習之后，其依然保持著天然的童真之心。雖然學生看似長大成人，但是其依然是一名學生，還未真正走入社會，其依然保持著歡樂的童趣和天性。因此，教師在進行雙語教本開發的時候，就需要保持教材的趣味性。只有有趣的內容才能夠吸引學生們的注意力。教材的趣味性是教材開發過程中所應當注重的一個原則。

第二，注重教材與學生生活的貼近性。只有與生活相關聯的內容才能真正被學生們所接受，這些內容也將會成為學生們生活中所經常接觸到的知識，成為學生們內化的重要途徑。因此，雙語教本在進行開發的時候，要注重其與學生們生活的關聯，很多抽象的知識都可以通過生動形象的，與學生生活相關聯的事物描述而得以具象化。

第三，注重內容的條理性。教師在編寫雙語校本教材的時候要注重內容的條理性，只有內容具有條理性，學生學習起來才能具有邏輯性，學習起來才能做到切實有效。教師在進行教材設計的時候要注重導讀內容的設計，做好設計能夠很好地引起學生的學習興趣。在進行教材設計的時候要依照教材的目標進行編寫，保障其教材的設計符合教學的需要。其內容的條理性是雙語校本教材服務學生的重要基礎。

第四，注重教材的實用性。雙語教材的應用目的是不為了讓學生單純學習知識，其更重要的是將所學習的知識進行應用。因此，其內容的編寫要注重其應用性，只有具有實用性的教學內容學生學習起來才更有意義，學生學習的積極性才高，學生進行雙語教材的學習才切實有效。

三、高職高專先進制造技術雙語校本教材開發存在的問題

國內外制造業都在不斷發展，尤其國外對于制造業的發展更為迅速，所掌握的技術也更加先進。因此，閱讀國外的各種資料，掌握國外的各種先進制造技術非常關鍵。不僅是雙語教學的目的，更是雙腳本教材開發的重要目標。但是，當前階段，國內在進行先進制造技術雙語校本教材開發的效果并不理想，其中還存在很多問題。

及時，教師自身能力需要提高。當前高職高專進行先進制造技術課程雙語教學工作的教師，大多為英語老師。英語教師的英語功底較好，但是其對于先進制造技術則并不了解。有的高職高專院校選擇了先進制造技術專業教師進行雙語教學，可是英語教學能力則顯現出不足。尋找到既具有先進制造技術能力的教師，又具備較好的英語水平的教師非常困難，教師專業能力的不足不僅讓課堂教學出現了很大缺陷，同樣讓校本教材的開發出現困難。先進制造專業的教師無法真正了解教材的含義，能夠閱讀教材的英語教師對于專業術語又無從真正掌握。[1]

第二，教材結構體系混亂。當前所使用的先進制造技術雙語教材在內容的編寫方面雖然具有一定的合理性和條理性，但是其結構體系并不完善，還存在很多混亂的，或者不合理的地方。不合理的結構體系將會給學生的學習思維造成混亂，讓學生無法形成良好的專業思維，在進行實踐操作的時候也無法將知識進行合理應用。所學習的知識僅僅成為“紙上的兵”，難以發揮實用的價值。[2]

第三，實踐環節不足。高職高專院校所培養的學生更多的是為了適應未來企業或者單位的需要，因此，所培養的學生應當具有實用性技能，能夠在畢業之時將所學習的知識進行很好的應用。但是，當前的教材在實踐環節的編寫方面還存在不足，實踐內容較少，或者教材中所列明的實踐內容很難在實際生活中實現，教材中的實踐僅僅停留在教材中，難以轉化成為現實。[3]

四、高職高專先進制造技術雙語校本教材開發的策略

高職高專院校進行先進制造技術雙語校本教材開發是對自身教學工作的研究和提高，是對教材應用價值的體現。教師在進行先進制造技術雙語校本教材開發的時候，一方面要符合雙語教材制定原則的要求，另一方面要滿足學生們的需要，同時，還要注重結合高職高專教學的實際，從而讓教材的價值能夠獲得充分的展現，讓其在教學中進行更好的應用。

及時，注重原版教材的引進。教學好的教材，莫過于對原版教材的使用。尤其對于先進制造技術專業來說，能夠獲得原版教材的使用，等于讓學生直接與國外的先進制造教學工作進行直接接觸，一方面能夠讓學生了解到國外的先進制造技術現狀，另一方面也可以讓學生感受到英語應用的魅力。國外所使用的教材相比較國內來說質量較高，對其進行引用需要教師在教學中充分發揮其引導的作用，幫助學生對教材中偏難部分，或者理論部分進行充分的講解，讓學生對于教材能夠通透的、深刻的理解。高職高專院校學生普遍來說其基礎較差，因此，教師在進行原版教材引用的時候，要進行甄別和選擇，從學生的實際水平出發，選擇適合學生的教材。[4]

第二，在原版教材基礎上進行改進。高職高專院校在進行先進制造技術雙語校本教材開發的過程中，一方面可以對引進的教材進行直接使用，但是，好的方法還是對教材進行改良和改進，讓其滿足國內學生的需要，符合教學實情。因此，高職高專院校在引進英文原版教材的基礎上，需要對教材進行在改編。比如，可以對原教材內容進行刪減，對于難度過高，學生根本無從接受或者理解的部分予以刪除，對于學生通過教師引導可以理解和接受的部分進行簡化，或者形象化處理，讓學生學習起來更加容易、便捷。[5同時，教師還要對原版教材進行本土化“建設”，將國內的先進制造技術融入其中，讓學生有針對性的對比國內和國外的先進制造技術的差別和差距，從而讓學生對于教材的內容內化、深化。[6]

第三，優化教材結構體系。教師在進行先進制造技術雙語校本教材開發的過程中，要注重教材的結構體系建設、規劃和優化。教材的機構體系將會成為學生未來學習的結構體系，也將會形成學生頭腦中的學習思維，因此，教材的結構體系對于教材的教學應用來說非常重要。教師一方面可以參考英文原版教材的結構體系，在此基礎上進行改進和優化，另一方面，教師也可以根據實際需要進行體系構建，以方便學生學習為主。教師在進行結構體系優化的時候要立足實際，結合學生基本情況，并對有關資料進行通篇了解。因此，教材結構體系的優化需要教師深厚的功底做基礎，需要教師長時間的研究和探索。[7]

第四，增加教材的實踐環節。任何專業的學習都離不開實踐過程的注重和提高。因此，教師在進行先進制造技術雙語校本教材開發的過程中，需要融入實踐的環節，將實踐的過程納入到教材的結構體系中，成為學生學習、教師教學的重要內容。實踐的環節需要教師在進行教材編寫的過程中，對當前社會的實際情況有所掌握，在當前高職高專實踐、實習的情況的基礎上，對教材中的實踐應用進行編創。[8]同時，實踐環節不適宜特別困難，好能夠做到簡單易行，既可以讓學生在教師的引導下進行實踐，也可以讓學生自行組織進行實踐，從而增加教材中實踐環節的靈活性。

五、結束語

先進制造技術雖然具有非常枯燥的理論內容，但是其還是一門內容豐富的專業學科，并且與其他很多學科都有聯系，還需要跨出國門，與國外的制造技術“掛鉤”學習。所以，此專業的雙語教學工作是非常重要的工作，對雙語校本教材進行研究、開發和編制也同樣是非常重要的工作內容。教師要此方面進行潛心研究、刻苦鉆研，讓教材的編制和創作更好地為教師的教學、學生的學習服務。

先進制造技術論文:先進制造技術在工程訓練的應用

摘要:先進制造技術在機械加工領域有著舉足輕重的地位，使工程訓練過程中能更加合理的結合先機制造技術，提出成立教師實踐教學研究小組，進行模塊式實踐教學方法，使學生從傳統的加工方式思想逐漸轉變到先進制造中來。并積極開展校園與企業的雙贏合作，使學生提前認知先進制造技術對于未來機械設計行業的改變。

關鍵詞:先進制造技術;工程訓練;教學模塊化;自主創新

工程訓練是我國在進行高等教育改革的發展歷程中必然經歷的一種實踐教學的新型模式［1］，近幾年來，工程訓練已然成為工科類院校規模較大、受眾學生最多的重要教育教學資源。前不久國家提出了“中國制造2025”的概念，強調創新驅動以及發展先進制造業已成為現階段國際競爭主流。為適應“中國制造2025”，需加強對學生工程能力的培養和對學生的先進制造動手能力的培養。

1高校工程訓練中存在的問題

1)教學結構欠佳。由于工程訓練開課學期較早，理論知識還未學習，沒有系統性的金屬加工概念，理論與實踐無法相互結合，為學生的學習增加了理解難度。2)設備缺乏以及設備落后。由于工程訓練中心規模較大，需涉及到各個工種，需投資資金較多。再加上民辦本科以及獨立學院資金來源較少，或重視成都不夠，導致基礎設備過于陳舊不能及時更新，遇到問題無法檢修［2］。同時，缺少先進的數控車床或先進制造車床，使學生仍舊停留于傳統加工方式的觀念，對于先進制造技術只能觀看無法進行操作，嚴重降低了教學效果以及影響學生對先進制造技術操作能力的培養。3)教學模式滯留。目前，大多數學校工程訓練仍舊停留在生從師帶的過程，加工物品仍舊是榔頭，指導教師給出各種要求條件以及設計圖紙，學生只是在被動的模仿老師的加工過程，缺乏自主動腦的思維，限制了學生創新能力的發展。指導教師教學模式過于程式化，講解簡單，學生無法形成系統、的知識架構體系，致使理論與實踐環節脫離，也導致了工程訓練結束后，學生對其印象不深，僅僅獲得了加工過程以及勞動力的付出，無法與自身理論知識聯系到一起。

2先進制造技術應用于工程訓練必要性分析

1)先進制造技術及其特點。先進制造技術(AdvancedManufacturingTechnology，簡稱為AMT)是指微電子技術、自動化技術、信息技術等先進技術給傳統制造技術帶來的種種變化與新型系統。具體地說，就是指集機械工程技術、電子技術、自動化技術、信息技術等多種技術為一體所產生的技術、設備和系統的總稱［3-4］。主要包括:計算機輔助設計、計算機輔助制造、集成制造系統等［5］。其特點為:a．先進制造技術具有范疇領域性。b．先進制造技術企業推展性和經濟效益性。c．先進制造技術具有主體性和群體性。2)先進制造技術應用于工程訓練的必要性。從根本上說，隨著AMT的發展，傳統的制造業正面臨一場全新的技術革命，以制造業信息化推動制造業發展是當前必然趨勢［3］。培養創新驅動型人才，正是我們開展先進制造技術工程訓練的首要目的。其必要性有以下幾點:a．先進制造技術應用于工程訓練是培養創新性人才的必須過程。b．先進制造技術應用于工程訓練是提出培養適合我國提出的“中國制造2025”技術性人才的關鍵過程。c．先進制造技術應用于工程訓練也是現如今互聯網快速發展，以及材料快速成型的必然要求。

3先進制造技術應用于工程訓練的模塊化教學理論

把先進制造技術應用于工程訓練中，是必然經歷的過程，其培養目標也非常明確:提高學生整體工程的綜合性能力，包括系統的統的工程技術理論知識和實踐能力、良好的職業素養和創新意識、初步的市場感知能力和對行業規則的了解。為達到這一目標，也需要調整相關的教學模式，建立起教學研究小組，采用化整為零，逐步突破的方法實施模塊教學理論。1)先進制造技術工業生產認識模塊教學方式。設計此模塊的目的是對先進制造技術基礎流程以及產品加工過程的了解。此教學模塊較大的特點是虛實結合，以演示視頻為主，結合各行業特色，與各專業老師合作，找到各專業切入點進行深入講解，使各專業學生對本專業所從事的行業采用先進制造技術的生產制造以及管理模式進行直觀了解。2)基礎工藝學訓練與先進制造技術結合模塊教學方式。該模塊以基礎工藝理論為主導，結合傳統制造工藝過程逐步過渡至先進制造技術，實行基礎訓練講解和演示操作，由學生自主設計具有一定簡單功能的日常生活器具或用品，如榔頭、錘子、衣架等。指導教師根據學生設計進行分類講解工藝知識，指導加工。并講解同種加工方式采用先進制造技術與傳統制造技術的優缺點以及工藝的不同性。實施作品展覽等形式，讓學生能獨立完成先關設計以及工藝的交互式學習體驗。3)先進制造技術實習模塊教學方式。該模塊以數控設備和激光設備以及3D打印等設備為主體框架，進行自主式指導教學法，指導教師需要根據學生設計物品進行講解加工，并傳授數控變成法則，讓學生自主編程然后檢查相應對錯并指導加工，使學生能自主完成設計物品并加工出實物，并與設計對比，找出不合理的地方然后進行改進，培養學生工程設計和優化設計的工程學思維。4)綜合創新訓練與開發教學模塊。此模塊針對大學生創新實踐訓練與競賽平臺功能和協同研究開發功能于一體的教學模塊，以歷屆工程訓練大賽或機械創新大賽要求為主題，以各一等獎作品為藍本講解設計中的優缺點以及如何優化和處理。使學生在訓練之后能繼續對本專業有所興趣參加各類比賽，繼續發展自己的創新能力。盡量引導學生的制造方式從傳統加工方式逐步過渡到先進制造技術中，以更好的適應畢業后所處的先進制造的大環境中。

4總結

培養創新驅動型人才，正是我們開展先進制造技術工程訓練的首要目的，也是培養未來機械創新驅動型人才的重要工具，通過發現現如今各高校對于先進制造技術應用于工程訓練教學模式過于陳舊等問題，提出工程訓練與先進制造技術的模塊化教學理論，為以后先進制造技術能更加有效的應用于工程訓練中，起到一定的指導教學實踐的作用。

作者：武時會 單位：重慶人文科技學院

先進制造技術論文:先進制造技術對我國IC卡制造業未來發展的推動作用和意義

摘 要： 現代化社會中實用功能產品的多元化給人類帶來了許多方便，我們常用的ic卡（integrated circuit card，集成電路卡），不同的國家和地區也稱智能卡（smart card）、智慧卡（intelligent card）、微電路卡（microcircuit card）或微芯片卡等。ic卡在安全和便捷等性能方面優于磁卡的時代，全世界范圍內普及ic卡已經勢在必行。而ic卡的芯片（設計）流片，ic卡封裝和測試，成卡等整條產業鏈依賴先進制造技術的發展和進步，體現出先進制造技術對ic卡制造業未來發展具有重要推動作用和意義。

關鍵詞： ic卡； 封裝和測試； ic卡制造業未來發展

1 理論基礎

1.1先進制造技術范圍以及微電子技術應用對社會的影響。先進制造技術（advanced manufacturing technology），人們往往用amt來概括由于微電子技術、自動化技術、信息技術等給傳統制造技術帶來的種種變化與新型系統，其中微電子技術是建立在以集成電路為核心的各種半導體器件基礎上的高新電子技術，特點是體積小、重量輕、性高、工作速度快，微電子技術對信息時代具有巨大的影響。當然，ic卡的大范圍應用也改變了世界。

1.2 ic卡簡要介紹和基本工作原理。ic卡是繼磁卡之后出現的又一種新型信息工具。ic卡指的是集成電路卡，一般常見的ic卡采用射頻技術與ic卡的讀卡器進行通訊。ic卡與磁卡是有區別的，ic卡是通過卡里的集成電路存儲信息，而磁卡是通過卡內的磁力記錄信息。ic卡的成本相對一般磁卡要高，但保密性更好。

ic卡工作的基本原理是：射頻讀寫器向ic卡發一組固定頻率的電磁波，卡片內有一個lc串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發射的頻率相同，在電磁波激勵下，lc諧振電路產生共振，從而使電容內有了電荷；在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內存儲，當所積累的電荷達到一定額度時（2v）時，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數據發射出去或接受讀寫器的數據。

1.3 ic卡應用的現狀。ic卡的開發、研制與應用是一項系統工程，涉及到計算機、通訊、網絡、軟件、卡的讀寫設備、應用機具等多種產品領域的多種技術學科。因此，全球ic卡產業在技術、市場及應用的競爭中迅速發展起來。ic卡已是當今國際電子信息產業的熱點產品之一，除了在商業、醫療、交通、能源、通訊、安全管理、身份識別等非金融領域得到廣泛應用外，在金融領域的應用也日益廣泛，影響十分深遠。

ic卡雖然進入中國較晚，但在政府的大力支持下，發展迅速。 20世紀末，國家金卡辦為統籌規劃全國ic卡的應用，組織擬定了 （金卡工程非銀行卡應用總體規劃）。為保障ic卡的健康發展，在國務院金卡辦的領導下，信息產業部、公安部、衛生部、國家工商管理局等各個部委紛紛制定了 ic卡在本行業的發展規劃。

中國發展金卡的方針是“兩卡并用，磁卡過渡，發展ic卡為主”。未來的發展趨勢必將是ic卡逐步取代磁卡。ic卡既可以由銀行獨自發行，又可以與各企事業單位合作發行聯名卡。這種聯名卡形成銀行ic卡的專用錢包賬戶。當前，聯名卡主要有保險卡、財稅卡、交通卡、校園卡等多種。由于ic卡既方便又快捷，因此在發達國家已相當流行。

2 ic卡制造業與先進制造技術的融合和發展

ic卡制造業包含芯片（設計）流片，封裝與測試，成卡等一系列步驟，下面具體表述一下各步驟與先進制造技術的融合與發展。

2.1芯片（設計）流片。對于計算機產品而言，芯片可以說是其精髓所在，畢竟芯片的等級也就決定了產品的性能表現以及功耗、發熱量等額外因素，作為芯片的前身，晶圓的品質和制程就成為消費者以及廠商所共同關心的。

晶圓是指硅半導體集成電路制作所用的硅晶片，由于其形狀為圓形，故稱為晶圓；在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結構，而成為有特定電性功能之ic產品。晶圓的原始材料是硅，而地殼表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅礦石經由電弧爐提煉，鹽酸氯化，并經蒸餾后，制成了高純度的多晶硅，其純度高達99.999%。晶圓制造廠再把此多晶硅融解，再于融液里種入籽晶，然后將其慢慢拉出，以形成圓柱狀的單晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一

顆晶面取向確定的籽晶在熔融態的硅原料中逐漸生成，此過程稱為“長晶”。硅晶棒再經過切段，滾磨，切片，倒角，拋光，激光刻，包裝后，即成為積體電路工廠的基本原料——硅晶圓片，這就是“晶圓”。其中，各項工藝操作遠非人工能力可以達到的，而是由融入先進制造技術的高精度和性工藝的設備按照規定動作進行操作和完成。以提高良品率。

2.2封裝與測試。芯片的封裝與測試作為ic卡的中間環節，起著重要作用。同時，封裝和測試的費用占整體成本的三分之一。模塊加工設備從法國、德國和瑞士引進，設備廠家對設備的運行提供保障，生產設備的技術軟件在設備進口時同時引進。加工該產品的技術要求相對較高，主要體現在設備和工藝兩個方面。但生產流程較簡單，如下：

在這一環節，先進制造技術所產生的巨大優勢在于精細化，高速度，高質量的連續加工，同時解決了穩定性的問題。其中特別是光電傳感器，步進傳感器，高速機械手臂按照既定程序24小時持續運行等，給批量生產提供了便捷和穩定。

2.3成卡。成卡方面與前面的封裝與測試類似，均使用精細化、全自動、高速度高質量的穩定設備進行定向加工，具有先進制造技術的特點和優勢。

3 ic卡制造業未來發展的意義和展望

ic卡在電信領域的應用長期以來都占據主流地位，占整個市場的70%左右，據國際電信聯盟統計，到2009年底，全球手機注冊用戶達到46 億，即全球平均每3個人就有2個手機用戶，同時無線固話、上網本、具備通訊功能的gps終端應用的普及，以及移動支付的蓄勢待發都將推動電信領域智能卡應用的持續增長。

ic卡在金融及零售領域的市場份額約為15%，在歐洲非接觸式支付卡正逐步普及；ic卡在政府及公用領域的市場份額約為12%左右，主要用于身份證、城市卡、交通卡、醫療卡、社保卡、校園卡、稅務卡等方面。ic卡在安全性、互操作性及兼容性方面的優勢也愈發明顯，未來的需求量必將十分可觀。

2009年，在全球金融危機的負面影響下，智能卡依然保持著平穩的增長勢頭，09年全球需求為56億片，其中在中國加工量占80%左右。隨著各行業ic卡的不斷推廣普及，ic卡應用領域不斷擴大，特別是以“物聯網”為代表的新型信息技術產業的迅猛發展，使ic卡的需求量進一步擴大，市場前景非常廣闊。

在結合先進制造技術的應用ic卡制造業一定會走出一條科技含量高、經濟效益好、環境污染少、人力資源優勢得到充分發揮的新型工業化之路。

4 結語

技術是制造業企業取得競爭優勢的必要條件之一，而在ic卡制造業市場蓬勃發展的今天，在整個產業鏈條中使用和拓展先進制造技術，即會對ic卡制造業起到一個推動和支持。雖然先進制造技術具有人工無法比擬的優勢，但同時還有賴于能充分發揮技術威力的組織管理，有賴于技術、管理和人力資源的有機協調和融合。相信在結合先進制造技術的情況下，我國ic卡制造業未來的發展會更上一個臺階。

先進制造技術論文:先進制造技術對生產的應用

摘要：先進制造技術水平的高低直接影響著一個國家的工業化進程，就目前情況來看，我國由于在起步上較晚，因此導致技術水平上與發達國家相比存在一定的差距，而為了加快先進制造技術水平提升，推動工業化進程，我國已將發展高端裝備制造列入十二五規劃中。本文主要介紹了先進制造技術的模式種類及在生產中的應用，希望能對在生產一線的工作人員提供一些有用的幫助。

引言

制造技術是當前社會以及未來社會發展的基本技能，是一個國家走向富強的關鍵，先進制造技術的提出源于美國，其為了提高國民經濟增長與制造業的市場競爭力，研發了以計算機技術為核心，結合傳統制造技術與現代信息技術演變而成的先進制造技術，它的運用，使得制造技術實現了品質、敏捷、低耗等特點，并使得經濟效益明顯提高，像日韓這類發達國家，九十依靠著先進制造技術，維持著國民經濟的平穩增長，而我國雖然作為制造大國，但是由于受到技術水平等方面的諸多限制，導致其進展緩慢，在學科間不斷互相滲透的今天，如何加快先進制造技術的發展，成為了當下國人所要思考的主要問題。

一、先進制造特點介紹

1、先進制造技術內涵

制造技術自人來誕生以來就已經出現簡單的雛形，期初由于對自然的認知不夠，所以都是簡單的手工生產模式，而在不斷的演變中，隨著學科間的不斷相互滲透，使得制造技術逐漸擺脫了傳統的手工為主生產模式，逐漸形成了以機械為主的可以實現產品量化生產的現代化先進制造技術。自及時次工業革命之后，各行業開始逐漸形成了自動流水生產線，從而開啟了量化生產的大門，我們現在所使用的電腦、冰箱、汽車等很多東西，都是運用這種模式生產的。然而由于產品的單一性使其不能滿足不同用戶的需求，因此，人們又開始著手研發微機數控系統，柔性制造單元，柔性制造生產線等，較傳統的制造而言，先進制造技術更加重視技術和管理的統一，重視制造過程中管理者組織和管理體制的合理性。

2、先進制造技術特征分析

先進制造技術具有先進性、系統性、集成性等特征，以以往的制造技術不同，先進性是其一個重要的特征，它是優化先進工藝，并與新技術結合，實現局部或系統的集成。并且針對不同的市場需求，具有一定的靈活性。另外，其具有一定的系統性，是在生產過程中形成的能量流、物質流和信息流等的系統工程，當然，還有集成性特征，它是將機械、電子、信息、材料和管理技術等融合一體的新興交叉學科。

二、先進制造技術中關鍵技術

1、現代設計方法

現代設計方法是基于先進制造技術的基礎上發展的，傳統的設計方法，在加工過程中，存在切削力過大、刀具磨損嚴重等問題，且對技術人員的要求也非常的高，并難以保障產品質量，而現代設計方法運用了優化設計、人機工程設計、計算機輔助設計、工業產品造型設計等，使這些問題得到了妥善的解決，通過對刀具幾何角度、切割方法進行分析，進行系統優化，靈活運用數控切削中螺紋加工循環指令等，發開新的加工方法，實現數控機床的二次發展。

2、先進制造工藝技術

先進制造工藝技術，是通過對各類零件特征分析，編制適合于不同零件的數控加工程序，并將其儲存在PC機中，在數控機床加工時，通過輸入對應的零件特征，生成適合于加工的該零件的程序。它在粗加工過程中可以提高生產效率，在細加工過程中，可以提高產品的精度，是實現品質、低耗生產的基礎。

3、制造自動化技術

自動化技術與信息論、控制論、系統工程、計算機技術等技術都有著密不可分的關系，是一門綜合性技術，且是一個動態概念，在工業發達的國家里，為了實現柔性自動化、知識智能化、集成化，因此在生產中主要采用數控機床、加工中心、柔性制造單元、計算機集成制造系統等，它的發展，大大降低了企業的生產成本，解放了勞動生產力，對推動制造企業發展有著巨大的作用。

三、先進制造技術在生產中的應用分析

1、柔性制造系統

柔性制造系統主要是由物料儲運系統、信息控制系統和一組數字控制加工設備組成，是依靠計算機為基礎，實行管理與控制的高度自動化加工系統，是可以運用于不同種類零件加工的機械自動化制造系統，主要包含柔性自動生產線、柔性制造單元、柔性制造系統三類系統，它的應用，提高了神杯利用率，使生產能力相對平穩、產品的質量提升等諸多優勢。

2、虛擬制造技術

虛擬制造技術是在仿真技術、虛擬現實的基礎上，對產品的設計、生產過程統一建模，從而在計算機上實現整個生產過程的模擬和仿真。它的應用大體分為四種，即虛擬企業、虛擬產品設計、虛擬產品制造和虛擬生產過程，它的應用，提高了生產過程開發效率，優化資源的利用，縮短生產周期，并可對產品按客戶需求做出一定的更改。

結束語

終上所述，大力發展先進制造技術，對于推行我國工業化建設具有深遠的意義，是提高我國工業化水平的重要手段，是提高我國國民經濟的必要途徑。

先進制造技術論文:汽車零部件的先進制造技術

隨著人們對于交通出行需求的日益增加，汽車市場不斷火爆。與此同時圍繞汽車制造發展起來的汽車零部件生產也不斷發展，隨著新技術、新工藝的不斷革新，現如今汽車零部件生產已經走上了“集群化”發展道路。對于汽車零部件制造來說，先進的制造技術能極大提高生產效率與質量，是汽車零部件制造企業不斷擴大規模，降低成本的重要技術。目前來說，新時期的汽車零部件制造技術呈現嶄新的姿態，這些先進制造技術正在推動我國汽車制造業的發展。

一、高效多品種的柔性化生產方式

汽車零部件制造技術為了適應市場變化與客戶需求，逐步趨向高效多品種的柔性生產方式。如廣州豐田與天津豐田配備的GBL（全球車身生產線系統），就能確保車身在焊接工位輸送時可以進行不同車型的焊裝夾具的來回切換。該技術的應用使得不占節拍的產品品種更換成為現實。并且再搭配以自動控制與自動識別裝置、焊接機器人等，從而形成不同類型汽車連續混流生產的模式。再者如普遍應用的用來加工汽車零部件的數控復合機床、快調與快換裝置、技術等，無不體現這一點，即通過不同品種零部件的混流生產，促使生產線生產時間縮短，提高效率。

二、更高效的零部件加工技術被廣泛應用

高效化的制造與生產工藝在汽車零部件切削加工領域表現得尤為明顯，具體表現為強力、快速切削及快調、快裝及快進。隨著高速切削機的進一步發展及使用性能更加優良的新型刀具材料，使得高速切削在汽車零部件制造加工中應用得更為普遍。不僅如此，一些具有高速移動與轉動速度、剛性及動力性能極佳的機床的開發和自控技術的廣泛使用，促使自動輸送、快裝、快調、自動檢測等技術或裝置迅速發展。上述技術的應用大大提高了汽車零部件的生產與制造。如GC4225刀片，采用新一代技術，賦予刀片抗破損性，避免刀片涂層的剝落，進而避免生產加工汽車零部件時可能帶來的不可控風險。汽車制造過程中，必須對鋁合金材質的發動機進行高速加工，因此應該根據鋁合金不同的材質特性，選擇正確的切削液，從而保障加工零部件的質量。不僅如此，正確切削液的選擇還能有效減少切削刀具的損耗，適當延長其壽命。除了切削技術，在車身的制造與裝配領域，也出現了各種新工藝與新方法。較為成熟的就是以電子控制為基礎，將機器人與自動化裝置相組合，從而保障產品質量的穩定，進一步提高零部件加工與生產的效率。

三、過程更加精益化

所謂精益化，指在利用先進技術加工生產汽車零部件時，確保人員、資金、時間、場地都控制在最小范圍內，并且能夠獲得較大產出。簡單而言就是低投入、高產出、高利潤。當前形勢下，汽車零部件加工中使用的各類先進技術都已趨向精益化。

四、綠色環保的零部件加工技術

隨著人們對節能減排、可持續發展認識程度的不斷加深，汽車制造技術開始向節能減排、節能環保方向發展，使得綠色汽車制造技術產生了巨大突破。這一方面的例子較多，如高強度鋼板沖壓技術、車身中頻焊接、激光拼焊技術等，使得汽車輕量化成為可能。再如越來越多的汽車零部件加工中使用水溶性漆涂料，更有甚者一些企業在加工噴涂時利用2C1B或者2C2B技術工藝以便減少烘干噴涂的次數，為了取得良好的效果可能還會利用熱量回收裝置或者更節能的加熱烘干設備進行工作。為了提升毛坯的精度，毛坯精化工藝被廣泛應用，并且對零部件的機械加工余量相對減少，一些零部件甚至不需要多次粗加工，可以直接精細加工。另外，廢舊的零部件可以作為毛坯再次加工制造，實現資源的重復利用。機械加工時采用干式切削的方式，利用水基冷卻液或者中溫常溫清洗的方式替代原先使用的冷卻油。

五、零部件加工智能化技術

這類技術多以強大的計算機運算能力作為支撐，從而實現對加工的零部件精度與質量進行控制。這類技術能夠驗證零部件加工的工藝方法，通過比較現實因素、加工時的流程、精度要求、工藝參數等數據，以便對其進行優化。智能化技術中以虛擬技術應用最為普遍，它可以迅速完成各類零部件加工工藝的模擬，如熱加工的數字與物理模擬或者鑄造充型凝固等。除此以外還有計算機控制管理系統的使用，從而實現對零部件加工生產過程的跟蹤與監督，從產品源頭保障質量，并能夠做到故障檢測與分析。計算機網絡技術可以進行汽車故障的遠程診斷，改善診斷環境，提高診斷效率。不僅如此，在加工零部件時還可以通過集中監測與分散控制系統對汽車零部件制造工藝進行全程跟蹤，自動識別多種汽車零部件，提高效率。

六、結語

先進制造技術在汽車零部件生產與制造中的應用，能夠極大地提高汽車零部件的質量，賦予其極大的防錯能力。除此以外，保障汽車零部件具有一定的相似性，避免生產過程中因為時常更換模具而導致的型號不一，從而降低生產成本，提高生產效率。總的來說，當前先進的制造技術具有制造方式柔性化、工藝高效化、過程精益化及技術綠色化幾個特點。我們要意識到目前先進制造技術還存在一定問題，技術人員只有不斷研究，不斷創新生產工藝，才能極大提高汽車零部件的質量，促進汽車零部件制造企業的發展。

作者：王海波 單位：湖南汽車工程職業學院

先進制造技術論文:先進制造技術班組管理的思考

一、企業車間的班組是企業經營層的決策得以有效實施的基本保障

班組管理既體現在企業產品的生產進度和產品質量，又是企業持續改進，實現整體質量控制和經濟效益提升的保障。班組管理既要貫徹企業經營各方面信息，圍繞生產班組與生產均衡任務，合理地組織人力、物力，進行各項管理活動，并要通過管理，合理調動、充分發揮全班組人員的主觀能動性和生產積極性，更主要的是要以團結協作，最終做到按質、按量、如期完成各項生產計劃指標。先進制造技術應用對企業的影響是多方位的，不僅僅是技術水平的提升，還要涉及到更廣泛的組織層面的變革。班組是企業的最小生產組織單位，班組管理是企業管理中的基礎。一個班組中的領導者就是班組長，班組長是企業中最基層生產管理組織的負責人，更是直接的生產者。班組工作的好壞直接關系著企業經營的成敗。

二、先進制造技術被設計用來提高企業生產產品的效率

一方面，嚴格機械設備的安全操作規程，提高生產效率，降低生產成本，提高產成品質量，防止工傷和重大事故。先進制造技術的使用會對包括質量管理在內的企業管理活動產生影響，班組長要領導員工通過不斷地創新并挖掘員工生產積極性、改進操作方法和管理流程，的同時，降低成本（原材料的節省、能源的節約、人力成本的降低），為按時按量地生產出更多更好的高質量的產品而努力。另一方面，先進制造技術與質量管理的目標存在一致性，即都是為了提高生產產品的效率。先進制造技術主要包括三個技術群:主體技術群、支撐技術群和制造技術基礎設施。而其中的制造技術基礎設施就包括質量管理等內容。先進制造技術的應用和實施，班組及其班組長綜合素質的高低決定著企業經營的決策能否順利地實施，影響著企業達到既定經營目標的最終實現。必會對企業的質量管理活動產生影響。班組管理基本內容是基礎管理、基本要求是系統管理，基本形式是民主管理。班組全過程生產管理包括：生產與技術管理、勞動與設備管理、投入產出效費與產成品質量管理、經濟核算、安全文明生產及思想政治工作。其管理的重點包括：抓好班組的各項管理制度，涉及：崗位責任、均衡生產、技術質量考核、設備工具維護保養、安全文明生產等制度；交接班與考勤制度、經濟核算與民主管理制度、職業道德規范與思想工作制度；執行企業質量體系管理，不斷完善科學的管理方法和手段。搞好班組的現場管理，一般來講，就是要從崗位任務實際出發，堅持以人為本，對班組生產現場的各種作業條件與設備的使用狀況進行分析，采用最經濟、最有效的作業程序和作業方法，有組織地按照生產進度要求落實任務計劃，實時對生產過程及其運行效果進行評價，不斷推動班組工作的步步深入。

三、從企業層面來看，技術創新能力是企業提升競爭實力戰勝

競爭對手的重要前提和保障企業自身創新（自身組織模式、人才結構、生產模式）的投入對班組管理提出新的的要求。依據先進制造技術及生產技術工作程序，班組管理應學習掌握運用先進設備、工裝、原材料和技術工作及其管理方法，統一工藝操作，實行嚴格的責任制，每一個職工都應明確規定他們的具體任務，自己該做什么、怎么做、做好的標準是什么，應承擔的責任和權利范圍都心中有數。做到事事有人管，人人有專責，辦事有標準，考核有依據。把同質量有關的各項工作同職工的積極性和責任心結合起來，形成一個嚴密的質量管理工作系統，一旦發現產品質量問題，可以迅速進行質量跟蹤，查清質量責任，總結經驗教訓，更好地保障和提高產品質量。同時，通過技術練兵，使班組員工掌握操作的基本功，從而可以熟練地排除生產過程中出現的故障，杜絕產品質量缺陷的產生，取得生產的主動權。提高與產品質量直接聯系的各項工作質量，提高與綜合經濟效益直接聯系的各項專業管理工作的質量，從各個方面有力地保障產品質量的提高。質量管理的基本特點是增強滿足質量要求的能力，實現持續的質量改善。只有通過不斷的質量改善，減少資源的浪費與消耗、降低成本、提高產品質量，增強企業信譽，擴大市場占有率，才能不斷提高顧客滿意度，提高企業的競爭力。開展品質控制活動對于促進企業的管理的良性循環起到積極的意義及作用，在班組建立“品質控制小組”是班組管理質量改善的組織保障。對于提升企業質量管理也是相當重要的環節。降低消耗（物資資源的消耗，人力資源的消耗）是降低成本主要途徑，更是提高經濟效益的較大潛力所在。品質控制小組活動注重全員參與，靈活運用各種品質控制手法，提升員工發現問題、分析問題、解決問題的能力，增強人們的效率意識與節約意識，不斷提高生產、服務效率，從而提高經濟效益。把員工個人發展愿望集合成企業的發展動力，鼓勵的員工與企業一起成長，培養了員工對企業的忠誠度，與企業質量管理的理念是相符合的。品質控制在問題分析及解決方案上不可否認會用到先進制造技術與現代企業管理的許多數據，如何提取整理有效的數據，對于整個品質控制活動取得進展起到直接的作用，有利于提高全員參與的整體文化素質及組織協調能力。

四、結論

新一輪科技革命和產業變革凸顯先進制造技術是企業的生命，而質量效益則是它的靈魂。先進制造技術應用后產生的組織變革可以通過質量管理與品質控制活動得到系統的體現。先進制造技術與質量管理的相互關系，先進制造技術的運用提高、質量的把關是靠班組管理及所有參與產品生產的員工共同做到的。

作者：胡登興 王青山 單位：重慶電訊職業學院 上汽依維柯紅巖汽車制造公司

先進制造技術論文:機械制造工藝先進制造技術研究

一、工藝技術人員良好技術工藝素質的培養

隨著現代制造技術的進步，對工藝技術人員的技術素養提出全新要求，通過對制造技術研究人員開展定期的思想道德教育，并及時向他們傳播的制造技術，在每次培訓過后，還應該制定嚴格的考核制度，只有順利通過考核的人員才可以上崗。這樣能培養出一批。努力培養出一批具備專業的工藝技術知識，保持高度認真負責的工作態度，高素質、技術硬、通管理的制造技術人員來完成產品的加工過程。這就需要工藝技術人員不斷的學習新技術和新思想，學習現代先進制造技術、掌握近期的工藝加工理念以及完善工藝加工的方式方法。

二、加強對工藝技術人員的管理與監督，實現工藝標準化

機械制造企業的發展過程中，既要加大對工藝設計應用的技術支持，也要更加嚴格的對工藝技術人員的工作進行管理和監督，制定產品的質量的生產全過程追溯制度及產品的加工工藝設計應用步驟要求的會商制度，嚴格防止有殘次品、質量過差產品的出現。生產工藝標準化是現代機械制造企業重點發展的目標，也是工藝技術工作的基本要求。工藝標準化工作是對現代機械制造企業的一個整體要求。工藝標準化工作不僅僅是工藝要達到標準要求，它包含整個企業的管理、紀律、以及加工的水平等都要達到標準要求。工藝標準化工作涉及到很多在工藝加工過程中的要求，這些要求都是根據以往加工過程中出現的問題和缺點來制定的。

三、現代機械制造工藝是實現制造技術創新的方向

市場經濟的競爭實質是先進制造技術的競爭。先進制造技術是現代技術創新與工藝技術進步的典型代表，不僅體現了應用信息技術與系統管理技術的結合，更是新型制造單元技術創新的集成化。現代先進制造技術以品質、節能、環保、經濟、高效為中心，在逐漸向基礎制造工藝擴展。及時，先進制造技術已經被大范圍的運用到機械制造領域，促進了機械制造工藝的進步，并對其他相關產業也有積極影響。第二，機械制造工藝不斷革新，其重點內容又是先進制造技術。所以，先進制造技術和機械制造工藝的關系是相互促進，產品和制造工藝的設計可以采用一系列工具（例如計算機輔助設計（CAD））以及工藝過程建模和仿真等。生產設施與裝備、技術應用與優化、工具選用與工藝改進，甚至整個制造企業都可以采用先進技術進行有效地設計。虛心汲取國外先進制造技術，關注機械制造技術自身創新，合理采用先進制造技術。強化先進制造技術過程，開發包括技術裝備、生產技術、管理體制、市場觀念及人員調配等環節。通過積極的汲取過程不斷豐富我們自身的制造技術，探索出最符合企業自身發展需要的先進制造技術，并帶動相關制造業打下堅實基礎。

四、推進綠色制造工藝、創新生產力的生產過程

先進制造技術“以人為本”的理念及對各種技術資源合理且有效地利用，保障產品能達到應有的性能和要求、產品具有良好的經濟性等，這就使得先進制造技術所體現的綠色制造具備重大的經濟價值和社會價值。綠色制造，是指考慮環境和資源因素，從原材料的選擇、設計，生產的初加工、精細加工與裝配，銷售、使用和維修，直到報廢回收再利用等產品在整個生命周期中對環境的負面影響最小，對資源的消耗量最少，對環境的污染最小，并使企業經濟效益和社會效益協調優化的現代制造模式。根據綠色制造的根本原則，綜合考慮在機械產品生命周期中的技術、環境以及經濟性等各種因素，機械制造工藝實現綠色制造，應著重考慮機械綠色設計建模；機械材料的選擇；機械產品的可拆卸性設計；機械產品的可回收性設計；機械產品的成本設計；機械產品使用的安全保護設計；機械產品設計數據庫和知識庫的建立等方面的技術工藝設計。

五、機械制造工藝技術創新是實現綠色制造的保障

1、凈成形制造工藝技術應用與創新。凈成形制造可以節約傳統毛坯制造時的能耗、物耗，大大減少了產品的制造周期和生產費用；2、干式加工工藝技術應用與創新。干式加工不僅簡化了工藝、減少成本，同時還消除了冷卻液帶來的如廢液排放和回收等一系列問題；3、工藝模擬技術應用與創新。運用計算機大數據技術，將形狀構造的物理模擬，性能指標的數值模擬以及專家系統相結合，獲取并確定工藝參數并優化工藝方案，預測并驗證加工過程中可能產生的缺陷和防止措施，有效控制并保障加工工件的質量；4、虛擬制造技術應用與創新。在虛擬制造環境下生成軟產品模型來代替傳統的硬樣品進行實驗，對其性能、可制造性及質量控制進行預測和評估，減少實型制造成本；5、廢棄物回收利用技術的創新，實現生產方式從開式循環模式變為閉式循環模式轉變。

六、結論

進一步培養機械制造工藝設計與技術人員的專業知識和能力、計算機輔助設計與仿真的使用能力以及實踐操作能力，提升機械制造工藝設計力量；為機械制造工藝設計技術營造良好的高技術應用環境，圍繞創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化、人才為本，提升機械制造質量效益。

作者：饒建偉 嚴偉民 單位：重慶電訊職業學院