1 先进制造技术发展特点

　　与科学技术与市场经济的发展相应，先进制造技术的发展趋势有以下特点：①信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用;②设计技术的不断现代化;③成形技术向精密成形或称净成形的方向发展;④加工技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展;⑤制造工艺、设备和工厂的柔性和可重构性将成为企业装备的显著特点;⑥虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用;⑦智能化、数字化是先进制造技术和机电产品的发展方向;⑧以提高市场快速反应为目标的制造技术将得到迅速发展和应用;⑨绿色制造成为21世纪制造业的重要特征;⑩21世纪的企业面临管理创新。

　　2 先进制造技术发展趋势

　　先进制造技术的发展可以用8个字来概括：“数”是核心，“精”是关键，“极”是焦点，“自”是条件，“集”是方法，“网”是道路，“智”是前景，“绿”是必然。现分述如下：

　　2.1“数”是发展的核心

　　“数”就是“数字化”。“数字化”不仅是“信息化”发展的核心，而且也是先进制造技术发展的核心。信息的“数字化”处理同“模拟化”处理相比，有着3个不可比拟的优点：信息精确，信息安全，信息容量大。数字化制造就是指制造领域的数字化，它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势。它包含了3大部分：以设计为中心的数字制造，以控制为中心的数字制造和以管理为中心数字制造。对制造设备而言，其控制参数均为数字化信号。对制造企业而言，各种信息(如图形、数据、知识、技能等等)均以数字形式，通过网络，在企业内传递，以便根据市场信息，迅速收集资料信息，在虚拟现实、快速原型、数据库、多媒体等多种数字化技术的支持下，对产品信息、工艺信息与资源信息进行分析、规划与重组，实现对产品设计和产品功能的仿真，对加工过程与生产组织过程的仿真，或完成原型制造，从而实现生产过程的快速重组与对市场的快速响应，以满足客户化要求。

　　2.2“精”是发展的关键

　　“精”是“精密化”。它一方面是指对产品、零件的精度要求越来越高，一方面是指对产品、零件的加工精度要求越来越高。显然，这两方面是一回事。有了前者，才要求有后者;有了后者，才促使前者得以发展。“精”可以说，是指加工精度及其发展，精密加工，细微加工，纳米加工，如此等等。20世纪初，超精密加工的误差是10微米，30年代达1微米，50年代达0.1微米，70至80年代达0.O1微米，至今达0.001微米，即1纳米。由一组数据，可以看到微电子产品对加工精度的依赖程度，电子元件制造误差为，一般晶体管50微米，一般磁盘5微米，一般磁头磁鼓0.5微米，集成电路0.O5微米，超大型集成电路达0.005微米，而合成半导体为1纳米。在现代超精密机械中，对精度要求极高，如人造卫星的仪表轴承，其圆度、圆柱度、表面粗糙度等均达纳米级;基因操作机械，其移动距离为纳米级，移动精度为0.1纳米。细微加工、纳米加工技术可达纳米以下的要求，如离子束加工可达纳米级，借助于扫描隧道显微镜(STM)与原子力显微镜的加工，则可达0.1纳米。实际上，纳米级的加工就是移动原子级的加工。

　　2.3“极”是发展的焦点

　　“极”就是极端条件，就是指在极端条件下工作的或者有极端要求的产品，从而也是指这类产品的制造技术有“极”的要求。在高温、高压、高湿、强磁场、强腐蚀等等条件下工作的，或有高硬度、大弹性等等要求的，或在几何形体上极大、极小、极厚、极薄、奇形怪状的。显然，这些产品都是科技前沿的产品。其中之一就是“微机电系统(MEMS) ”，这是工业发达国家与有关国家所高度关注的项前沿科技。甚至可以说，“极”是前沿科技或前沿科技产品发展的一个焦点。例如，在信息领域中，分子存储器、原子存储器、量子阱光电子器件、芯片加工设备;军事武器中，精确制导技术，精确打击技术，微型惯性平台，微光学设备;航空航天领域中，微型飞机，微型卫星，“纳米”卫星(0.lkg以内)。MEMS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，其深远意义难于估量。

　　2.4 “自”是发展的条件

　　“自”就是自动化。它就是减轻人的劳动，强化、延伸、取代人的有关劳动的技术或手段。显然，自动化是重要的，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，电气化进一步促进了自动化的发展。据统计，从1870年至1980年，加工过程的效率提高到20倍，即体力劳动得到了有效的解放;但管理效率只提高为1.8至2.2倍，设计效率只1.2倍，这表明脑力劳动远没有得到有效的解放。即使在美国，1984年，CAD在福特公司只占40%，通用公司34 % , Chrysler也不过67% ;此后，CAD发展极为迅速。今天在我国大量设计单位已“甩图板”了，CAD已十分普及了。信息化、计算机化与网络化，不但极大地解放了人的体力劳动，而且更为关键的是有效地提高了脑力劳动自动化的水平，解放了人的部分的脑力劳动。

　　2.5“集”是发展的方法

　　“集”就是集成化。它一是技术的集成，一是管理的集成，一是技术与管理的集成;归根结底，其本质就是知识的集成，当然亦即知识表现形式的集成。已如前述，先进制造技术就是制造技术、信息技术、管理科学与有关科学技术的集成。“集成”就是“交叉”，就是“杂交”，就是取人之长，补己之短，这是发展的一大方法。目前，“集”主要指：①现代技术的集成，机电一体化是个典型，它是高技术装备的基础，如微电子制造装备，信息化、网络化产品及配套设备，仪器、仪表、医疗、生物、环保等高技术设备。显然，在机电一体化技术中，关键往往是;a检测传感技术;b信息处理技术;c自动控制技术;d伺服传动技术;e精密机械技术;f系统总体技术，而这些技术又同许多学科有关，又是一个“集”。②加工技术的集成，特种加工技术及其装备是个典型，如增材制造(即快速原型)、激光加工、高能束加工、电加工等等。③企业集成，即管理的集成，包括生产信息、功能、过程的集成;包括生产过程的集成、全寿命周期过程的集成;也包括企业内部的集成，企业外部的集成。当然，管理的集成不可能不包含管理与技术的集成。还有一点值得注意，即由生物技术与制造技术集成而成的“微制造的生物方法”，或所谓的“生物制造”;即依据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”。可以预期，这是一个崭新的充满着活力的领域。

　　2.6“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，是制造业走向整体化、有序化，这同人类社会发展是同步的。制造技术的网络化由两个因素决定：一是生产组织变革的需要，一是生产技术发展的可能。这是因为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，客户定单生产方式迅速发展，全球制造所带来的冲击日益加强等等;企业要避免传统生产组织所带来的一系列问题，必须在生产组织上实行某种深刻的变革。这个变革体现在两方面：一方面利用网络，在产品设计、制造与生产管理等活动乃至企业整个业务流程中充分享用有关资源，即快速调集、有机整合与高效利用有关制造资源;与此同时，这必然导致制造过程与组织的分散化网络化，企业要抛弃传统的“小而全”与“大而全”这类“夕阳技术”，而集中力量在自己最有竞争力的核心业务上。在制造技术网络化中，电子商务应用值得关注。电子商务将业务数据数字化，并将数字信息使用和计算机业务处理同Internet进行集成，成为一种全新的业务操作模式。在电子商务下的网络化制造中，供应链管理、客户关系管理、产品生命周期管理共同构成了制造的增殖链。它具有两大优点：商务的直接化与透明化，这对降低成本、加决流通、提高效率、增加商业机会大有好处，从而对企业内部重组、经营战略与竞争模式有着深刻影响。

　　2.7“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高度的重视。智能化制造模式的基础是智能制造系统，智能制造系统既是智能和技术的集成而形成的应用环境，也是智能制造模式的载体。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;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。由此出发，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。它突出了在制造诸环节中，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;当然，目前还只能算初步，但潜力极大，前景广阔。随着知识经济时代的初露端倪，知识将作为发展生产力主要的源泉，并导致以知识生产率取代劳动生产率，从而智能化制造的价值日益攀升。目前，特别是分布式数据库技术、智能代理技术和网络技术等发展，将突出知识在制造活动中的价值地位。

　　2.8“绿”是发展的必然

　　“绿”就是“绿色”，“绿色”是从环境保护领域中引用来的。人类社会的发展必将走向人类社会与自然界的和谐，就是走向“天人合一”。人与人类社会本质上也是自然世界的一个部分，部分不能脱离整体，更不能对抗与破环整体。《老子》讲的“无为”就是这个意思，即不去“为”违背客观规律之“为”。人类必须从各方面促使人与人类社会同自然界和谐一致，制造技术也不能例外。保护环境，就是保护生产力;改善环境，就是发展生产力。制造业的产品从构思开始，到设计阶段，制造阶段、销售阶段、使用与维修阶段，直到回收阶段、再制造各阶段，都必须充分计及环境保护。所谓环境保护是广义的，不仅要保护自然环境，还要保护社会环境、生产环境，还要保护生产者的身心健康。在此前提与内涵下，还必须制造出价廉、物美、供货期短、售后服务好的产品。作为“绿色”制造，产品还必须在一定程度上是艺术品，以与用户的生产、工作、生活环境相适应，给人以高尚的精神享受，体现着物质文明、精神文明与环境文明的高度交融。每发展与采用一项新技术时，应站在哲学高度，慎思“塞翁得马，安知非祸”，即必须充分考虑可持续发展，计及环境文明。

　　3 有机整体与见物见人

　　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，它们是服务于制造技术的，此即，“机械”是基，“制造”是础，这8个方面是一定要扎根在“机械”和“制造”这个基础上;要研究与发展“机械”本身与“制造”本身的理论与机理，而且这8个方面的技术要以此理论与机理为基础来研究、来开发、来发展，要与此基础相辅相成，最终是要服务于制造业的发展。离开“机械”与“制造”的本身去研究、去开发、去发展这8个方面的技术，都是要迷失方向的。

　　值得高度注意的是，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，离开人文文化，离开人的精神，先进技术就失去了“灵魂”，只是一个空躯壳，甚至造祸于民。

　　4 发展制造业需处理的关系

　　目前我国工业化进程特点是;工业增长速度快，但是人均GDP低，经济效益低;关键生产技术落后，技术装备水平低;工业产值比重虽然有所提高，但是相应的市场服务体系不健全;农村劳动力转移迟缓，城市化水平低。我国是一个发展中大国，在经济和社会发展中，工业化阶段是不可逾越的，在发展制造业时需处理以下关系：

　　(1)发展高技术与发展制造业相辅相成。以高技术改造提升制造业，努力提高制造业整体素质，增强制造业竟争力。用高技术(信息技术)改造传统产业的时候，对制造业企业而言，实际就是对先进制造技术的采用，所以制造业特别是装备制造业是高技术的重要载体。

　　(2)劳动密集型、资金密集型与技术密集型产业。从国家整体上，继续大力发展劳动密集型以缓解就业难题;积极发展资金密集型(包括充分利用外资);在有优势领域集中力量有重点地发展技术密集型制造业。

　　(3)装备制造业与产业结构优化升级。落后的装备制造业是产业结构升级的主要制约因索，是工业改组改造和结构优化升级的主战场，应着眼于国际国内两个市场，加速提升和发展装备制造业，加大产业结构优化升级的步伐。

　　(4)经济全球化和“民族工业”的关系。在经济全球化发展迅猛的背景下，传统意义上的封闭的“民族工业”实际已不复存在。当前国内有三种不同的观点;一是“民族工业”的提法是一种不合时宜、过时的提法;二是应该用“本土工业”或“国内工业(Domestic Industry )”代替“民族工业”;三是在涉及国家经济安全和国防安全的关键性、战略性工业领域，应着力提高自主开发能力，发展“民族工业”，但随着社会的发展需对民族工业赋予新的内涵，指建在中国领土上，国内资本(包括国有资本和民营资本)为主，国家具有控制力，关键技术掌握在国人手里，具有中国品牌的工业。