先进制造技术的现状和发展趋势(2)

“精”是发展的关键

“精”，是指加工精度及其发展。20 世纪初，超精密加工的误差是10 μm，70～80 年代为μm，现在仅为μm，即1 nm。从海湾战争、科索沃战争，到阿富汗战争、伊拉克战争来看，武器的命中率越来越高，其实质就是武器越来越“精”，也可以说，关键就是打“精度”战。在现代精密机械中，对精度要求极高，如人造卫星的仪表轴承，其圆度、圆柱度、表面粗糙度等，均达到纳米级；基因作机械其移动距离为纳米级，移动精度为 nm；细微加工、纳米加工技术，可达纳米以下的要求，如果借助于扫描隧道显微镜与原子力显微镜的加工，则可达 nm。至于微电子芯片的制造，有所谓的“三超”：

1）超净加工车间尘埃颗粒直径＜1 μm，颗粒数少于个/ inch3；

2）超纯芯片材料有害杂质，其含量要＜1/109；

3）超精加工精度达纳米级。

显然，没有先进制造技术，就没有先进电子技术装备；当然，没有先进电子技术与信息技术，也就没有先进制造装备。先进制造技术与先进信息技术是相互渗透，相互支持，紧密结合的。

“极”是发展的焦点

“极”，就是极端条件，是指生产特需产品的制造技术，必须达到“极”的要求。例如，能在高温、高压、高湿、强冲击、强磁场、强腐蚀等条件下工作，或有高硬度、大弹性等特点，或极大、极小、极厚、极薄、奇形怪状的产品等，都属于特需产品。“微机电系统”就是其中之一。这是工业发达国家高度关注的一项前沿科技，亦即所谓微系统微制造。“微机电系统”用途十分广泛。在信息领域中，用于分子存储器、原子存储器、芯片加工设备等；生命领域中，用于克隆技术、基因操作系统、蛋白质追踪系统、小生理器官处理技术、分子组件装配技术等；军事武器中，用于精确制导技术、精确打击技术、微型惯性平台、微光学设备等；航空航天领域中，用于微型飞机、微型卫星、“纳米”卫星（0.1 kg 以内）；微型机器人领域中，用于各种医疗手术、管道内操作、窃听与收集情报等；此外，还用于微型测试仪器\微传感器、微显微镜、微温度计、微仪器等等。“微机电系统”可以完成特种动作与实现特种功能，乃至可以沟通微观世界与宏观世界，其深远意义难以估量。

“自”是发展的条件

“自”，就是自动化。其为减轻、强化、延伸、取代人的有关劳动的技术或手段。自动化总是伴随有关机械或工具来实现的。可以说，机械是一切技术的载体，也是自动化技术的载体。第一次工业革命，以机械化这种形式的自动化，来减轻、延伸或取代人的有关体力劳动；第二次工业革命，即电气化进一步促进了自动化的发展。据统计，从1870～1980 年，加工过程的效率提高为20倍，即体力劳动得到了有效的解放，但管理效率只提高至倍，设计效率只提高倍，这表明脑力劳动远没有得到有效的解放。信息化、计算机化与网络化，不但可以极大地解放人的身体，而且可以有效提高人的脑力劳动水平。今天的自动化的内涵与水

平，已远非昔比，从控制理论、控制技术，到控制系统、控制元件等等，都有着极大的发展。自动化已成为先进制造技术发展的前提条件。

“集”是发展的方法

“集”，就是集成化。目前，“集”主要指一下三方面：

1）现代技术的集成机电一体化是个典型，是高技术装备的基础。

2）加工技术的集成特种加工技术及其装备是个典型，如激光加工、高能束加工、电加工等等。

3）企业的集成即管理的集成，包括生产信息、功能、过程的集成，也包括企业内部的集成和企业外部的集成。从长远看，还有一点很值得注意，即由生物技术与制造技术集结而成的“微制造的生物方法”，或所谓的“生物制造”。其依据是，生物是由内部生长而成“器件”，而非同一般制造技术那样，由外加作用以增减材料而成“器件”。这是一个崭新的充满活力的领域，作用难以估量。“网”是发展的道路

“网”，就是网络化。制造技术的网络化是先进制造技术发展的必由之路。制造业在市场竞争中，面临多方的压力：采购成本不断提高，产品更新速度加快，市场需求不断变化，全球化所带来的冲击日益加强等等。企业要避免这一系列问题，就必须在生产组织上实行某种深刻的变革，抛弃传统的“小而全”与“大而全”的“夕阳技术”，把力量集中在自己最有竞争力的核心业务上。科学技术，特别是计算机技术、网络技术的发展，使这种变革的需要成为可能。制造技术的网络化，会导致一种新的制造模式，即虚拟制造组织，这是由地理上异地分布的、组织上平等独立的多个企业，在谈判协商的基础上，建立密切合作关系，形成动态的“虚拟企业“或动态的”“企业联盟”。此时，各企业致力于自己的核心业务，实现优势互补，实现资源优化动态组合与共享。

“智”是发展的前景

“智”，就是智能化。制造技术的智能化是制造技术发展的前景。近20 年来，制造系统正在由原先的能量驱动型，转变为信息驱动型，这就要求制造系统不但要具备柔性，而且还要表现出某种智能，以便应对大量复杂信息的处理、瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境，因此智能制造越来越受到重视。

与传统的制造相比，智能制造系统具有以下特点：

1）人机一体化； 2）自律能力强； 3）自组织与超柔性；

4）学习能力与自我维护能力； 5）在未来，具有更高级的类人思维的能力。

可以说，智能制造作为一种模式，是集自动化、集成化和智能化于一身，并具有不断向纵深发展的高技术含量和高技术水平的先进制造系统，也是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统。其突出之处，是在制造诸环节中，以一种高度柔性与集成的方式，借助计算机模拟的人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，同时收集、存储、处理、完善、共享、继承和发展人类专家的制造智能。尽管智能化制造道路还很漫长，但是必将成为未来制造业的主要生产模式之一，潜力极大，前景广阔。

“绿”是发展的必然

“绿”，就是“绿色”制造。人类必须从各方面促使自身的发展与自然界和谐一致，制造技术也不例外。制造业的产品从构思开始，到设计、制造、销售、使用与维修，直到回收、再制造等各阶段，都必须充分顾及环境保护与改善。不仅要保护与改善自然环境，还要保护与改善社会环境、生产环境以及生产者的身心健康。其实，保护与改善环境，也是保护与发展生产力。在此前提下，制造出

价廉、物美、供货期短、售后服务好的产品。作为“绿色”制造，产品必须力求同用户的工作、生活环境相适应，给人以高尚的精神享受，体现物质文明与精神文明的高度交融。因此，发展与采用一项新技术时，必须树立科学的发展观，使制造业不断迈向“绿色”制造。

上面所讲的“数、精、极、自、集、网、智、绿”这8 个方面，彼此渗透，相互依赖，相互促进，形成一个整体。同时，8 个方面一定要扎根在“机械”和“制造”这个基础上，也就是说，要研究与发展“机械”本身与“制造”本身的理论与机理。8 个方面的技术，要以此理论与机理为基础来研究、开发、发展，要与此基础相辅相成，最终服务于制造业的发展。值得注意的是，在科学技术高度发达与高速发展的今天，“先进制造技术”如同一切先进技术一样，是不可能不“以人为本”的，不能见“物”不见“人”，见“技术”不见“文化”、不见“精神”。离开人，离开人的精神，先进技术就失去了“灵魂”，甚至造祸于民。进一步而言，要“以人为本” …… 此处隐藏：1756字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……