先进制造技术范文10篇

先进制造技术范文篇1

目前“先进制造技术”是工科院校机械工程、工业工程等专业的一门重要的限选课（选修课）。由于该门课程覆盖面广、内容繁杂，教师教学多以课堂讲授为主,缺乏结合实际的案例式教学、综合性教学、实践教学等原因，使得学生在学习过程中困难重重，教学效果不够理想。先进制造技术课程教学目前存在的问题如下：

（1）学时少，涵盖信息量大。教师面临着如何结合本校办学模式和本专业学生深造和就业的需要来重新组织、整合教学内容的难题。

（2）先进制造技术是一门动态的、不断吸收高新技术发展的技术，大多数教师受到现有教材的限制，无法在授课过程中及时融入先进制造技术的最新发展现状。

（3）实验设备匮乏，无法通过与教学内容相关的实践环节来加深学生对理论授课内容的理解。

（4）课件制作难度大。先进制造技术内容繁杂，涉及多种先进制造工艺、原理、加工过程及应用。授课过程中仅采用文字结合图片讲解是远远不够的。

（5）很多高校教师基本还是采取灌输式的教学方法，达不到培养学生创新思维和创新能力的目的。

（6）现有的教材内容繁杂，相对陈旧。上海海洋大学是一所有百年办学历史、技术实力雄厚、特色鲜明，特别在海洋科学与工程、海洋渔业、海洋信息等学科具有较强的教学与科研水平。近年来，工程学院在海洋工程材料、海洋工程装备、海洋可再生能源的研究和应用方面取得了突破性进展。如何寓研于教，不断探索和总结教育教学的内在规律，提高教学质量是我们所面临的关键问题。

二、“先进制造技术”案例式教学策略

（一）整合教学内容

精选目前海洋工程装备制造中最前沿的技术，分大类，然后从每大类中再挑选出此类技术中最前沿、最先进的技术，以此为主题，广泛收集相关案例资料的最新研究成果，及时补充教学内容，确保教学内容的前瞻性，最好从中国期刊网上或elsevier上下载科技文献以备参考，同时可以参加一些大型的相关技术产品展览会来拓宽视野并积攒素材。

（二）选择案例资料

从众多案例资料中挑选出最相关且浅显易懂的案例，激发学生对海洋工程装备等相关内容的兴趣，逐渐过渡到所要讲授的某项先进制造技术，同时需要从先进制造技术的重要性、用途等方面对学生加强引导，让学生在课堂上积极参与思考，并结合教师课堂教学谈谈自己的感受及本节课的收获，比如先让学生自己针对该项先进制造技术的优势、技术特点、应用条件、加工成本、加工质量及效率等各个方面进行讨论。学生由被动接受知识变为主动去学习，这一输入到输出的过程既锻炼了学生的语言表达能力，又充分调动教与学双方的主动性，使得学生在讨论交流中获得更多的启发，并学会去思考问题；同时鼓励学生在课下查阅相关文献，提前做好功课，带着问题来听课，培养学生自主学习的能力。

（三）完善多媒体课堂教学课件

制作案例的教学课件，要包含海洋类技术的定义原理、海洋工程样件的制备、设备的选择、加工过程、检测等，并尽量多地利用相关的图片、动画、视频来吸引学生的眼球，使学生更加清楚全面地了解整个零件的加工过程；在课前备课时，要大量查阅相关内容，挑选有用的信息，特别是具有应用性和市场潜力大的先进制造技术及时添加到教学内容中，从而让学生从高层次、新角度来认真对待这门课；在进行课件设计时，将涉及的相关信息巧妙地融入到课件中来，并注意与课本知识有机结合，通过播放与先进制造技术应用领域相关的视频，让学生更加深刻地了解先进制造技术在海洋工程方面的运用。

（四）融合海洋特色的案例及改进课外互动模式

21世纪是海洋的世纪，面对海洋资源开发这一不断成长的新兴市场，世界各国都在积极发展相关装备，加快海洋资源开发和利用已成为世界各国发展的重要战略取向。首先需要对海洋工程有关教材进行修订，并围绕研究主题发表较高质量的研究论文，给同类高校相同或相近专业建设提供参考经验。其中实践环节可通过购买相关精密器材比如超短激光器，并开设实践课程，培养学生的动手能力和分析试验结果的能力，所获的试验结果又可作为新的案例应用于教学中，这就是将理论环节与实践环节有机结合，从而形成了课程的教学体系；同时为了弥补课上教学学时不足这一缺陷，可借助数字化网络平台实现师生课外互动这一教学方式，使教学过程得以继续延伸，以数字化的形式在整个教学网内，实现资源共享、教学互动，适应多层次教学的需求，进而提升教学质量。

（五）改革考试方式

增设案例考试环节。给定主题，学生自己寻找案例，主动查阅文献并制作课件进行讲解，以增强学生对科技文献的阅读和理解能力，为毕业设计撰写综述打下坚实的基础；同时，每位学生都需对本课程的教学效果进行评价，比如以5分制的方式，以小纸条的形式给任课教师打分，同时可提出对课堂教学具有建设性的意见，教师可根据学生对课程的评价来反映出学生对本课程的参与程度，将其作为考核学生的一种方式。同时考试的形式可采取课堂讨论、小组成员演讲、布置大作业、文献查新等形式，根据具体情况按照一定比例来决定学生本课程的最终成绩，可避免仅凭一张试卷的分数来评定和决定学生对本课程的掌握情况。

（六）加强与国内外高校的学术交流活动，以跟踪海洋工程领域制造业的最新发展

先进制造技术范文篇2

关键词：问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术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的研究。

一、当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：

（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。

（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-RealSpace)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间(配置空间ConfigurationSpace)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(ScrewSpace)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

（3）在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。

（4）各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。

这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。

二、现代机械工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域，国内外已经做了大量的研究工作，但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究，但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此，与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2．1制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质，另一方面对制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息，这一领域有如下主要研究方向和内容：

(1)制造信息的获取、处理、存储、传递和应用，大量制造信息向知识和决策转化。

(2)非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物，构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2．2微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化，成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度，大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞；制造出3mm大小能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，具有许多传统传感器无法比拟的优点，因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想，1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样，在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来，微机械的发展令人瞩目。其特点如下：相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功，体现了其现实的和潜在的应用价值；多种微型制造技术的发展，特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术；微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。

目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

2．3材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2．4机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交"，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面：

2．4．1面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型，例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等；

2．4．2面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如：基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略；研究仿生制造的概念体系及其基础，例如：仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作，具有鲜明的基础研究的特点，如果抓住机遇研究下去，将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学，以及与生物工程相关的关键技术基础等。公务员之家

三、现代制造技术的发展趋势

20世纪90年代以来，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面：

(1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式会获得不断发展。

(2)设计技术与手段更现代化。

(3)成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。

(4)新型特种加工方法的形成。

(5)开发新一代超精密、超高速制造装备。

(6)加工工艺由技艺发展为工程科学。

(7)实施无污染绿色制造。

先进制造技术范文篇3

关键词：问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景

论文

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术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的研究。

1当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：

（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。

（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-RealSpace)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间

(配置空间ConfigurationSpace)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(ScrewSpace)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

（3）在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。

（4）各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。

这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。

2现代机械工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域，国内外已经做了大量的研究工作，但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究，但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此，与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2．1制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质，另一方面对制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息，这一领域有如下主要研究方向和内容：

(1)制造信息的获取、处理、存储、传递和应用，大量制造信息向知识和决策转化。

(2)非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物，构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2．2微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化，成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度，大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞；制造出3mm大小能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，具有许多传统传感器无法比拟的优点，因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想，1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样，在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来，微机械的发展令人瞩目。其特点如下：相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功，体现了其现实的和潜在的应用价值；多种微型制造技术的发展，特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术；微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。

目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

2．3材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2．4机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交"，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面：

2．4．1面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型，例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等；

2．4．2面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如：基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略；研究仿生制造的概念体系及其基础，例如：仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作，具有鲜明的基础研究的特点，如果抓住机遇研究下去，将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学，以及与生物工程相关的关键技术基础等。3现代制造技术的发展趋势

20世纪90年代以来，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面：

(1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式会获得不断发展。

(2)设计技术与手段更现代化。

(3)成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。

(4)新型特种加工方法的形成。

(5)开发新一代超精密、超高速制造装备。

(6)加工工艺由技艺发展为工程科学。

(7)实施无污染绿色制造。

先进制造技术范文篇4

关键词：问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景

论文

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术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的研究。

1当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：

（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。

（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-RealSpace)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间

(配置空间ConfigurationSpace)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(ScrewSpace)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

（3）在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。

（4）各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。

这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。

2现代机械工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域，国内外已经做了大量的研究工作，但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究，但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此，与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2．1制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质，另一方面对制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息，这一领域有如下主要研究方向和内容：

(1)制造信息的获取、处理、存储、传递和应用，大量制造信息向知识和决策转化。

(2)非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物，构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2．2微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化，成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度，大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞；制造出3mm大小能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，具有许多传统传感器无法比拟的优点，因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想，1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样，在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来，微机械的发展令人瞩目。其特点如下：相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功，体现了其现实的和潜在的应用价值；多种微型制造技术的发展，特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术；微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

2．3材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2．4机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交"，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面：

2．4．1面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型，例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等；

2．4．2面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如：基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略；研究仿生制造的概念体系及其基础，例如：仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作，具有鲜明的基础研究的特点，如果抓住机遇研究下去，将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学，以及与生物工程相关的关键技术基础等。3现代制造技术的发展趋势

20世纪90年代以来，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面：

(1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式会获得不断发展。

(2)设计技术与手段更现代化。

(3)成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。

(4)新型特种加工方法的形成。

(5)开发新一代超精密、超高速制造装备。

(6)加工工艺由技艺发展为工程科学。

(7)实施无污染绿色制造。

先进制造技术范文篇5

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：

（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。

（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-RealSpace)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间

(配置空间ConfigurationSpace)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(ScrewSpace)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

（3）在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。

（4）各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。

这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。

2现代机械工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域，国内外已经做了大量的研究工作，但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究，但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此，与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2．1制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质，另一方面对制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息，这一领域有如下主要研究方向和内容：

(1)制造信息的获取、处理、存储、传递和应用，大量制造信息向知识和决策转化。

(2)非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物，构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2．2微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化，成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度，大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞；制造出3mm大小能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，具有许多传统传感器无法比拟的优点，因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想，1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样，在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来，微机械的发展令人瞩目。其特点如下：相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功，体现了其现实的和潜在的应用价值；多种微型制造技术的发展，特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术；微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。

目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

2．3材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2．4机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交"，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面：

2．4．1面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型，例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等；

2．4．2面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如：基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略；研究仿生制造的概念体系及其基础，例如：仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作，具有鲜明的基础研究的特点，如果抓住机遇研究下去，将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学，以及与生物工程相关的关键技术基础等。3现代制造技术的发展趋势

20世纪90年代以来，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面：

(1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式会获得不断发展。

(2)设计技术与手段更现代化。

(3)成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。

(4)新型特种加工方法的形成。

(5)开发新一代超精密、超高速制造装备。

(6)加工工艺由技艺发展为工程科学。

(7)实施无污染绿色制造。

(8)制造业中广泛应用虚拟现实技术。

(9)制造以人为本。

先进制造技术范文篇6

（一）研究现状

近几十年来，大量生产方式面临着巨大的困境，消费者的价值观正在发生结构性的变化，呈现出主体化、个性化和多样化发展的趋势。同时，市场演变和变革更加迅速。现代企业必须有效应对市场环境的急剧变化，并迅速做出反应，及时掌握用户的需求，有效地生产和提供令用户满意的产品和服务。原来以产品为中心、以规模经济为竞争优势的大量生产方式遇到了严峻的挑战。

同时，先进制造技术取得了突飞猛进的发展，诞生了各种先进制造技术。特别是随着计算机信息技术、网络技术的迅速发展，产生了很多先进的制造模式方法。据统计，目前先进的制造模式已有34种。在市场的变化发展中，为了解决新出现的问题，在制造业中发展了许多理论和技术，包括敏捷制造、并行工程和供应链技术，并在实际中加以应用。

将制造战略重点转移到质量和时间，着力依靠制造技术的改进来解决问题。尤其是抓住电子计算机的普及应用所提供的契机，以单项的先进制造技术，如计算机辅助设计（CAD）、柔性制造系统（FMS）等，以及全面质量管理（TQC）作为工具与手段，来全面提高产品质量和赢得供货时间。单项先进制造技术和全面质量管理的应用已确实取得了很大成效，但在响应市场的灵活性方面难有实质性的改观，且巨额投资和实际效果形成了强烈的反差，原因并不是具体制造技术和管理方法本身，而是因为企业仍在大量生产方式的旧框架之中解决问题。

（二）先进制造模式的内涵

模式是某种事物的标准形式或使人可以照着做的标准样式。对于不同的地点、时间及使用者会有不同的生产系统，特别是在以变化为特征的21世纪，生产系统不可能只有一个通用的标准方式，各种生产方式都有其不同的生产环境和适用环境。依据经典的定义，制造系统是指可以产生出特定产品的一系列制造工序的集合。生产系统是指在制造产品时所需要的人、机器、物料和信息等的集合。生产系统包括了制造系统，它是为制造系统服务的。

先进制造模式（AdvancedManufacturingModel，AMM）相对于传统的制造模式有3个特点：一是新，如计划与控制方面，重点研究和应用的是TOC、MRPⅡ以及由JIT发展起来的精益生产等；二是更多依赖于信息技术和计算机技术；三是以先进制造技术为技术基础，如快速成型、精密制造等。

先进制造模式的出现是与先进制造技术密切相关的。虽然它们在实践中的混用是很难避免的，但仍是两个不同的概念。先进制造技术（AdvancedManufacturingTechnology，AMT）不是一个单项技术，“先进制造技术是在制造系统和制造过程中有机结合并有效应用微电子、信息、管理等现代科学技术手段，优质、高效、低耗、及时地制造出市场需求的产品的先进工程技术的总称。”先进制造技术在组成上有3个技术群：形成先进制造技术核心的主体技术群、包含信息和控制等技术的支撑技术群以及制造技术基础设施。

综上所述，先进制造模式是指在生产制造过程中，依据不同的制造环境，通过有效地组织各种制造要素形成的，可以在特定环境中达到良好制造效果的先进生产方法，该方法已经形成规范的概念结构体系。目前比较成熟的先进制造模式主要包括精益生产、计算机集成制造、智能制造、敏捷制造、大量定制和绿色制造等，企业可依据不同的环境条件，针对不同的制造目标采用。

二、成本管理：先进制造模式实施的关键问题

（一）先进制造模式实施的成本问题

1.客户管理的成本

采用先进制造模式的企业最需要的是让它的潜在客户，尤其是跨国公司相信，他们具有提供高质量产品和服务的能力。为了要达成这些目标，企业必须采取必要的手段让客户知晓他们的策略和执行能力，特别是与顾客密切相关的质量、技术和雇员等3个方面：质量管理的第一步是让所有与企业有关的人员都能参与其中；在技术方面，一种“概念生产”的理念被贯彻和采纳，通过与顾客的协作发现产品改进的可行性；雇员方面最关键的就是建立良好的劳资关系。

2.先进制造技术的选择和执行成本

顾客对产品多样化的需求促使制造企业寻求革命性的全自动化小批量、多品种的产品生产方法取代过去大规模的产品生产方法。制造企业发现了灵活性在满足数个细分市场需求过程中的重要性，它能够使制造企业在更短的时间内推出满足市场需求的产品，同时兼顾生产效率和质量。追求灵活性是传统的制造方法向自动化和综合制造转变过程中的实质。与此同时，制造企业在推行自动化变革的时候应当依据企业长期的发展战略来区分对不同程度灵活性的需求。Mohanty，R.P.（1993）认为，企业在选择和实行先进制造技术时将面临各种各样的问题，要成功地实行先进制造技术就必须对这些问题有透彻的认识。他将这些问题总结归纳为：直接成本因素、试生产成本因素、人力因素、社会因素、战略因素和技术因素。

先进制造技术的采用常常伴随着巨额的投资和高风险，因此，需要制造企业在战略层次上给予相当的关注，而通过合理的程序选择和采用就显得非常重要了。众所周知,制造企业通过采用先进制造技术可以获得巨大的竞争优势，如采用灵活制造体系、半自动化电脑辅助设计以及使用机械化设备等。同时，也有许多企业不愿意采用这些先进制造技术，主要的原因有：（1）这些企业通常无法获取先进制造技术带来的好处；（2）在实现这些昂贵、复杂的先进制造技术的过程中有许多困难；（3）企业缺乏内在的技能；（4）企业在使用计算机化系统时存在许多困难；（5）先进制造技术的实现存在有多种途径；（6）先进制造技术的采用通常要求技能不断地再学习和升级；（7）先进制造技术的采用需要基层组织提供不同的支持。

3.质量管理的成本

在先进制造模式下，企业必须致力于在整个企业的每个环节提高控制成本、质量、运输的水平，以保持自身较强的竞争力。成本、质量和运输这3个方面相互支撑，最终以最高质量、最低成本、最可靠稳定的运输系统实现顾客满意的目标。一个完整的质量体系应该以对顾客需求的理解为起点，而以顾客的态度和服务质量的总结为终点。整个体系的焦点是顾客的需求。对于制造业，就是要消灭浪费，预防质量问题而不是改正已经存在的错误，对于原材料的控制关键是保证供应，而不是过量采购。

4.设备维护成本

关于设备诊断和维护管理，有较多的论文和报告。比较典型的是1992年2月由丹麦、挪威、瑞典和芬兰等国发起的一项EUREKA维护基准制定计划，这个计划制定了各类制造公司设备维护的模式，主要的维护模式包括：（1）考察设备维护工作的新领域；（2）相互比较采取的措施和效果；（3）确立新的设备维护目标。但是，美国的一项调查表明，从1979年开始，美国的工业企业设备维护成本以每年10％~15％的速度增长，但是效果并不理想，仅1990年因过度维护造成的浪费已经和1979年的全部正常维护支出持平。随后又有一些学者提出诸如开发计算机决策支持系统、神经网络模型、模糊控制和贝叶斯判别理论来进行制造业维护成本的决策。

一些学者在对香港一家先进的电子制造公司的设备维护成本进行研究之后发现，首先，维护成本主要来自两个方面：（1）由于公司的许多制造设备是由复杂的计算机进行自动控制的，这些设备的保养和维修成本非常高昂，其中的一些保养和修理工作不得不交由设备供应商完成，这就直接导致了高额的维护成本；（2）设备的意外停机对公司造成的高额生产延误损失。其次，从管理的角度来看，该公司没有明确的设备维护目标，许多的故障和紧急维修是可以通过预定的检修工作来进行预测和避免的。由于该公司缺乏设备维护方面的指导，有的设备维护过度，浪费了公司的资源，而有的设备由于维护投入不足，仍然经常造成意外故障。因此，必须制定一套可靠的维护成本控制综合系统并加以实施，帮助先进制造公司记录和跟踪公司的设备维护支出和因故障而产生的产量意外减少，并在此基础上指导公司制定更为实际高效的动态的设备维护计划预算，这种维护计划能帮助公司有效避免设备过度维护和维护不足之缺陷。

（二）现行成本管理系统的局限性

罗伯特·S·卡普兰和罗宾·库珀（1998）在《成本与效益》一书中对成本管理系统发展的4个阶段进行了描述（如表1所示），他们认为现行的成本管理系统还处在第二或第三阶段。所以，现行的成本管理系统根本不能解决先进制造模式实施中的成本问题。

三、先进制造模式下成本管理系统设计的基本思路

针对先进制造模式实施的选择和执行成本、客户管理成本、质量管理成本、设备维护成本等问题，本文对先进制造模式下成本管理系统设计的基本思路是：以罗伯特·S·卡普兰和罗宾·库珀提出的第四阶段成本管理系统的特征为基础，结合先进制造模式的特征，通过对传统成本管理系统的目标、特征、功能、层次结构等方面进行梳理和变革，为选择和实施先进制造模式的企业提供一个具有指导意义的成本管理系统设计框架。

（一）先进制造模式下成本管理系统的目标

先进制造模式下成本管理系统的总体目标：提升企业的竞争优势；先进制造模式下成本管理系统的具体目标：改善企业的成本结构。

（二）先进制造模式下成本管理系统的特征

先进制造模式下的成本管理系统应该也必须具有以下特征：（1）信息与决策的相关性；（2）成本结构的可视性；（3）与战略成本规划、战术成本策划、作业成本控制、成本信息与核算的适应性；（4）对先进方法的支持性；（5）与财务账户的融合性。而现行的成本管理系统不能满足以上的特性，不利于先进制造模式的应用和发展，从而也阻碍了先进制造业的发展。

（三）先进制造模式下成本管理系统的功能

先进制造模式下成本管理系统应具备的功能：

（1）列示过去、现在和将来的支出；（2）反映组织的成本结构和性态以支持成本管理系统的改进；（3）支持切实可行的战略计划并明确管理目标；（4）引导个人和团队行为，努力实现组织目标；（5）为完成组织近期目标和战略规划监控资源耗费；（6）预警财务状况恶化；（7）反映资源消耗的适用性；（8）明确个人和团队对完成经营目标应负的责任；（9）有助于分析客户、生产过程、产品和地区对营利性的不同影响；（10）为不同的决策者、管理者提供全景式的组织成本结构信息。

（四）先进制造模式下成本管理系统的层次结构

本文把先进制造模式下成本管理系统分为战略成本规划、战术成本策划、作业成本控制、成本信息与核算4个层次：（1）战略成本规划是指，企业在选择和确定竞争战略的过程中，运用一定的技术和方法对企业成本战略进行构筑、设计、实施、控制和评价，是从行业维、市场维和生产维等方面对企业未来成本结构的一种预先设计，也是对企业未来战术成本策划的方向和标准进行定位；（2）战术成本策划是指，对日常作业成本控制中的技术、方法和策略进行设计、实施、控制和评价，为解决人们所面临的各种战术性成本管理问题提供具有可行性的方案。它是在战略成本规划制定的方向和标准的前提下，从生产作业系统运行和优化层面，对产品或劳务的成本结构进行策划；（3）作业成本控制是指，在日常成本管理过程中，运用各种技术、方法和策略对生产运营过程中的产品或劳务的成本进行设计、实施、控制和评价，解决生产过程中产品或劳务成本实际“筑入”的有关问题。它是在战术成本策划方案的指导下，对产品或劳务的成本进行实际“筑入”和控制；（4）成本信息与核算是指，企业应用成本核算技术以及相互关联的正规化、自动化的成套技术对成本信息系统进行规划、分析、设计和评价，以较低的成本，准确及时地为企业的战略成本规划、战术成本策划、作业成本控制提供决策有用的成本信息。先进制造模式下成本管理系统的层次结构如图1所示。

四、先进制造模式下成本管理系统的设计

为了解决先进制造模式实施的选择和执行成本、客户管理成本、质量管理成本、设备维护成本等问题，使设计的成本管理系统能够接近罗伯特·S·卡普兰和罗宾·库珀所说的第四阶段成本管理系统的特征，即全面互联的数据库和系统、财务报告系统、整合的ABCM系统、运营和战略业绩衡量系统。本文根据对先进制造模式下成本管理系统的目标、特性、功能和层次结构界定，对其战略成本规划、战术成本策划、作业成本控制、成本信息与核算4个子系统拟进行如下设计。

（一）战略成本规划子系统的设计

战略成本规划子系统设计的指导思想是：为解决先进制造模式实施的选择和执行成本、客户管理成本问题，使设计的成本管理系统具有全面互联的数据库和系统、整合的ABCM系统、运营和战略业绩衡量系统的特征，必须要把企业战略成本规划作为企业战略资源规划的并行工程，运用企业战略分析技术和方法与战略成本管理技术和方法的集成以及战略成本规划模型的构建等手段，对企业的战略成本从行业、市场和生产层面进行“筑入”，以实现“技术性和经济性的统一”的目标。具体流程如图2所示。

（二）战术成本策划子系统的设计

战术成本策划子系统设计的指导思想是：为解决先进制造模式实施的质量管理成本、设备维护成本问题，使设计的成本管理系统具有全面互联的数据库和系统、整合的ABCM系统、运营和战略业绩衡量系统的特征，必须要把企业战术成本策划作为企业资源总体分布的并行工程，运用企业生产管理技术和方法与战术成本管理技术和方法的集成以及战术成本策划模型的构建等手段对企业将要生产的产品成本从生产工艺、生产作业和工厂布置层面进行“筑入”，以实现“技术性和经济性的统一”的目标。具体流程如图3所示。

（三）作业成本控制子系统的设计

作业成本控制子系统设计的指导思想是：为解决先进制造模式实施的选择和执行成本、客户管理成本、质量管理成本、设备维护成本等问题，使设计的成本管理系统具有全面互联的数据库和系统、整合的ABCM系统、运营和战略业绩衡量系统的特征，必须要把企业作业成本控制作为企业资源的具体分布的并行工程，运用企业生产管理技术和方法与成本控制技术和方法的集成以及作业成本控制模型的构建等手段，对企业生产产品的成本从产品目标成本分解、作业中心责任成本形成和作业中心责任成本控制层面进行实际性的“筑入”和控制，以实现“技术性和经济性的统一”的目标。具体流程如图4所示。

先进制造技术范文篇7

关键词：先进制造业；西安市；协同创新；产业集群

制造业是经济的主体，制造业集群成为当下中国经济转型升级、促进产业向中高端迈进、建设制造强国的重要抉择之一。20世纪90年代，迈克尔·波特根据其《竞争战略》一书的原理内容提出产业集群理论，自此，这一新的产业组织形态受到人们的广泛关注。先进制造业集群是指具备产业集群一般特征，在先进技术、工艺及制造业领域，地理相邻的大量企业、机构通过相互合作与交流共生形成的复杂网络结构和产业组织形态，具有较强的市场影响力、先进的技术创新体系、高效协作的网络组织结构、创新的治理机制等特征。众所周知，作为国家“一五”“二五”和“三线建设”时期重点布局建设的工业基地——西安，其先进制造业发展势头强劲，已成为推动西安工业经济发展的主要动力。

西安市先进制造业集群发展现状

近年来，西安市紧跟先进制造业发展方向，坚持以提高经济运行质量为重点、以供给侧改革为主线，开始了高端装备制造业的长征之旅。确定以新一代信息技术、生物医药、新材料、先进制造、航空航天、节能与新能源汽车作为主攻方向，力求打造6个千亿级战略性新兴产业集群。仅就2017年，西安市大规模先进制造业实现总产值3167.7亿元，同比增长20.6%。其中高新技术制造业实现总产值1410.37亿元，占大规模工业比重为24.8%，同比增长14.9%。今年前三季度，规模以上工业增加值同比增长9.5%，比上年同期提高4.5个百分点。其中，装备制造业增加值增长11.0%，新兴产品产量保持快速增长。2017年西安GDP迈入全国城市20强，这种迅猛的发展态势，在2018年得到了延续，这一增长态势有力拉动了西安市乃至陕西省区域经济增长。

协同创新视角下西安市先进制造业集群发展的制约因素

（一）产业集群整体发展水平不高

产业发展一般会经历集中—集聚—集群三个阶段。近年来，虽然西安市的先进制造发展势头强劲，但也主要集中在一些与居民日常生活用品有关的纺织服装、农产品加工、化工、建材等传统产业，而创新型、新兴业态的初创企业和具备一定创新实力的本土中小企业产业还处于初创期，这就导致集群内企业拥有价值链高端环节及高新技术产业数量少。随着经济全球化和新一轮科技革命的蓬勃发展，知识要素资源成为现代产业集群的核心竞争力。而现有的宏观经济大环境所表现的仍然是知识要素较为缺乏，这也就导致西安市整体先进制造业产业集群发展水平不高，仍需加大各要素的投入力度。

（二）集群内协同化发展薄弱且创新力度不足

相较于发达地区，如重庆、安徽等地，西安市先进制造业集群发展仍然面临着上下游配套产业项目不多，产业链不完整，链短、链弱的问题。集群整体规模较小，集群上下游的链式联动效应薄弱，协作配套效率低，本地化配套率不高，缺乏拥有自主知识产权的高技术部件与高终端产品的大企业。产业发展层次未能占据产业链高端，高端产业低端环节现象依然较为严重，产品附加值低，大多产业仅依靠一两个龙头企业带动，全产业链协同优势未能充分显现。此外，与其他地区的先进制造业表现方式相同，西安市先进制造业集群大部分还是以简单、适用的技术应用为主，高端产业创新力度不强。主要表现在以下两方面：第一，集群对自身高新技术研究与开发的支持力度不够，技术原创性较差，主要靠吸引一些高新技术企业入园引进高新技术，企业自主创新能力不强。第二，产学研用机制不完善。大多数产业集群未能充分利用高校科研能力，未建立良好的合作机制，致使先进制造业集群产业缺乏创新。

(三)与现代服务业融合度不高

发展至今，现代服务业已基本贯穿于所有产业中，而服务业能否与各产业有效融合也是政府和企业关注的核心问题。由于现有服务业仍然存在着总量还不够大、发展不够快、整体结构不优、总体水平不高、竞争力不强等问题，特别是制造业产前研发、设计，产后物流、销售、售后服务、信息反馈等发展不充分，而未能形成完善的服务体系，这就影响了企业竞争力的提升。而先进制造业对服务水平的要求度要高于一般企业，因此导致了先进制造业和现代服务业很难做到有效融合。

协同创新视角下西安市先进制造业集群发展的具体路径措施

（一）强化科技创新，提升先进制造业集群整体质量

科技是先进制造业集群发展的驱动力，为了提升先进制造业整体质量，可以从以下几方面做起。第一，加强先进制造业科研技术投入。为了加快科技研发，可以在西安市内与重点大学，例如西安交通大学、西安电子科技大学、西北工业大学等高校建立长期合作，以促进先进制造业的技术创新。第二，做好市场需求调研，最好与先进制造业的需求相对接，瞄准先进制造业的未来需求点和方向，提高先进制造业专利技术的转化和使用率，加大科学技术投入，提高专利转化率。总之，以提升西安市先进制造业集群发展质量为己任，促进企业间的共同发展，为西安市乃至陕西省的整体经济做出贡献。

（二）产业链上下游协同，促进集群共同发展

首先，建立协同合作机制，避免同质化竞争，推动集群产业链网络化、跨区域协作，促进创新链和产业链精准对接。梳理集群特色优势环节，创新商业模式，提高资源配置效率，大力发展金融服务、销售维修等高附加值的配套业务，引导先进制造业向全产业链延伸，加强产业链上下游协作，将先进制造业集群中的产业链上下游产业联系在一起，建立它们之间的有效沟通，打造有利于协同创新的集群共生环境。其次，加大集群龙头企业的培育力度，通过新建、引进、兼并等方式，培育一批行业性龙头企业和大型关键零部件企业，丰富集群成员构成，壮大主导产业规模，深化集群双向开放合作，激发集群发展活力，推动集群跨区域协同发展。最后，加大与科研院所的合作力度，联手打造集群内的优良品牌产业，提升西安市先进制造业的整体发展优势。

(三)发展特色现代服务业，推动服务业与先进制造业的精准融合

西安地处陕西关中地区，其区位具有得天独厚的优势，因此可以充分利用西安市的区位和产业优势，发展创新型以及新兴业态的初创企业向先进制造业方向靠拢，可以推出各类服务活动，诸如项目问诊、专家指导、沙龙讲座等，免费帮企业把脉，为企业发展出谋划策。此外，还可依托西安市区位和产业规模优势，加快发展现代物流、商务会展、研发、咨询等生产性服务业，重点围绕集成电路、人工智能、新型显示等优势产业集群，加快工业大数据、工业信息安全、供应链管理、信息技术、科技服务等服务业的发展。总之，应紧密结合先进制造业发展需要，加快科技创新中心、金融中心等区域性特色服务行业中心建设步伐，逐步建成服务型制造体系，促进现代服务业和先进制造业的相互渗透、融合互动发展。

参考文献：

[1]靳艳.“科创+产业”视域下合肥市先进制造业集群发展路径研究[J].武汉商学院学报，2020（6）.

[2]李世泽，董大为，尚毛毛.北部湾经济区与粤港澳大湾区先进制造业精准对接的主要障碍与突围路径［J］.改革与战略，2020，36(2)．

[3]傅昌銮,潘伟康.供给侧改革:浙江省制造业产业集群发展的战略新思维[J].经济研究导刊，2016(8)．

[4]席凯伦.广东省培育先进制造业集群的路径与政策研究[J].标准与行业研究，2019,37(5)．

[5]袁红,林辛娜.全球生产网络下我国先进制造业集群的国际经验与政策建议[J].国际贸易，2019(5).

先进制造技术范文篇8

1先进制造技术与机械制造工艺

随着技术手段的飞速发展更新，先进的制造技术也得到了极大的发展，从实际发展情况来看，先进制造技术有效融合了计算机技术、网络技术等手段，采用全新的技术管理理念，使得整个制造流程更加方便，且机械制造的生产质量也得到全面提升。先进的制造技术由综合自动化技术、系统管理及先进的设计技术构成，一旦构成方式确定，也可反映我国真实的制造水平。笔者从我国发展现状入手，分析机械制造行业的实际情况，构建相对完善的机械技术体系，该机械技术体系包含先进的集成制造技术、单元技术和制造技术层等。先进制造技术层是机械制造工艺中的基础层，主要包括高效、低耗的制造技术手段，一般用于钢铁焊接及机械制造中。制造单元是机械制造技术的中间层，主要包含数控技术、清洁生产技术等。先进制造集成层包含信息技术及对新材料的使用等功能，这些技术手段的研发应用都是为了满足社会的发展需求。为了达到高效的生产目标，实现与传统制造工艺技术的融合，技术人员要运用多种技术手段满足发展需求。

2先进制造技术与机械制造工艺的关系

不管是先进的制造技术还是机械制造工艺，都会给社会各个行业带来较大的影响。总体来说，先进制造技术是制造行业发展的核心基础，可以有效推动机械制造工艺的全面发展，提升机械制造工艺发展水平。在实际生产中，先进制造技术经常被运用于机械制造行业中，提升了机械制造的效率和质量，促进了我国机械制造行业整体经济效益的提升。机械制造工艺在实际应用中，体现着先进制造技术的内涵。先进制造技术和机械制造之间关系紧密，二者互相促进，只有二者都达到发展要求，才能为我国机械制造发展奠定基础。

3提升先进制造技术与机械制造工艺的对策

先进制造技术与机械制造工艺与我国制造行业的发展紧密相联，工艺质量在一定程度也会影响机械制造工艺的整体质量，技术人员要高度重视先进制造技术的研究，采取积极有效的应对策略，提升制造技术水平。

3.1注重先进制造技术与机械制造工艺的整合

随着我国先进制造技术的不断发展，在传统机械制造工艺基础上，出现了很多新的机械制造工艺，制造工艺的出现极大推动了我国制造行业的发展。先进制造技术要与机械制造工艺进行有机整合，互相促进，提升实际生产效率。技术研究人员要高度重视先进制造技术与机械制造工艺的创新发展，机械制造部门要进一步加强相关研究，加大对先进制造技术与机械制造工艺创新的扶持力度，将新技术手段融入机械制造行业，保证我国机械制造行业的发展，为提高我国机械制造水平奠定基础。

3.2注重工艺推广

任何一种全新的工艺手段，如果没有一个很好的推广，其使用范围都会受到限制，进而影响整个工艺的发展，先进制造技术与机械制造工艺的发展也是如此，要注重新技术的推广，在推广的过程中要注重技术的研发和创新，因地制宜，合理选择技术手段。在实际推广的过程中要稳步前行，不要急功近利，可以选择一些区域作为新技术手段的试点，在实际应用过程中不断调整各个环节的工艺技术，为先进制造技术和机械制造工艺的发展创造可持续的、稳定的发展环境。

3.3加大资金投入力度

先进的制造技术和机械制造工艺发展需要政府政策支持，相关政府部门要促进当地机械制造发展，加大对机械制造领域的政策和资金扶持，在充分了解机械制造领域实际发展情况的基础上，从长远发展角度入手，针对机械制造工艺制定完善的机械制造发展策略，规范机械制造行业的行为，鼓励科研技术人员不断创新。除此之外，相关部门还要加大对先进制造技术的扶持，这种扶持与当地政府的扶持还不同，这种扶持是站在国家可持续发展的角度出发。国家相关部门要鼓励企业参与优化制造技术的研究，不断改进机械制造的生产工艺，全面提升机械制造的工艺水平。

3.4培养专业人才

先进的制造技术水平提升与专业人才的支持是分不开的，因此，机械制造企业应与各大高校，尤其是职业院校建立合作关系。高校也可以开设一些机械管理专业，培养专业的机械制造人才，实现定点培养，以全面提升企业的先进制造技术水平。我国应注重先进制造技术和机械制造工艺人才的全面培养，提升人才的综合素质。

4结语

先进制造技术范文篇9

1.1工作变化

先进制造技术虽然是从传统的制造技术演化而来，但其在信息技术的作用下已经发生了根本的变化。正如管理大师波特所说：“先进制造技术是以信息为核心的‘生物’有机模式的新型制造技术，而非传统的‘机械’模式的制造技术”。因而在运用先进制造技术的时候，必须以人为本、注重人的因素，以免造成系统崩溃，带来人力、物力、财力的巨大损失。在这样一个有机的管理系统中，员工的工作发生了根本的变化。主要表现在以下几个方面：

（1）从操作（体力劳动）转向信息处理（脑力劳动）。在生产中大量应用先进制造技术装备，包括数控设备、机器人等，从而大大减轻了操作人员的劳动强度，使他们从繁重的体力劳动中解脱出来转而从事信息处理为主的脑力劳动，诸如数控编程、系统设计等工作，使得传统“白领”与“蓝领”之间界限被淡化，代之而起的则是“灰领”，既具有较高的知识层次、较强的创新能力、掌握熟练技能的人才。

（2）工作类型减少，工作范围则变宽。先进制造技术建立在作业或业务基础上的小组工作方式、并行工程等，淡化了专业间的界限，人员的工作涉及到不同的专业，需要有多方面的技能。因此，许多工作岗位消失，但同时又创造出许多新的工作岗位如系统分析员、系统工程师等。

（3）工作方式的改变，带来工作效率的提高。在先进制造技术环境下，其工作方式是建立在团队基础上的，以并行为主。人员需要了解生产的整个过程，用全局的观点去理解和执行工作。通信和网络技术使组织成员间的交流更方便、更直接；借助信息技术支持的CAD/CAM使技术人员的设计工作更短、效率更高。

1.2技能变化

先进制造技术环境下的技术、组织与传统的技术、组织具有本质的不同，对员工的工作产生了很大的影响，使得制造业对人才的需求将不再局限于某一学科、专业，要求培养出更有市场头脑，能了解不同国家的文化背景，通晓本专业知识与技能及相关技术领域的实际知识，有组织、管理和交往能力的人才，并且需要人文与社会、经济、管理的素质比以往任何时候都要高。由此看来，适应先进制造技术发展所需的人才是复合型人才。具体来讲是：

（1）技术人员素质与技能的复合，一方面是对技术的要求加宽，需进行跨学科、跨专业（既要懂机又要懂电，既懂设计又懂工艺）的培养；另一方面是对非技术性能力（创新能力、团队精神、协作能力、跨文化交流能力）的要求大大加强，对这些能力也需加大培养力度。此外，还需大力塑造他们的经济（成本）意识、质量意识、社会意识、创新意识、战略意识。

（2）操作人员从简单的操作转变成对整个生产过程的监控，从体力劳动变成脑力劳动；因而其基础文化素质有了更高的要求，需要具备更多的知识和技能才能理解生产系统的运作，激发其敬业精神和责任感。因此，他们也是一种复合型人才，不仅要知道操作（甚至是计算机数控编程），而且还能维修、解决现场的突发问题，多种技能的培养使得他们在技能需求不断变化的劳动力市场上有更大的灵活性。

2适应先进制造技术的继续教育特点

先进制造技术所需的人才是具有创造性、多能的各种复合型人才。因而需要建立全面的教育与培训体系，树立终身教育和跨学科教育的观念，培养具有综合性思维、系统思维和工程实践性的复合人才。因而继续教育应放在应用和发展先进制造技术的整个战略体系中考虑，应具有战略性，而不仅仅是一种补充措施。在先进制造技术应用伊始，就把继续教育置于战略性地位，而不是到了实施先进制造技术时才考虑它。这是由适应先进制造技术发展的继续教育独有的特点决定的。这些特点主要有：

（1）两重性。一方面提高人的素质可以促进先进制造技术系统的运作和获得更好的绩效。另一方面，人的素质的全面提高本身就是先进制造技术应用发展的目标。继续教育不仅仅是为了技术弥补技术的不足，还应该把它当作人自身发展的需要；因而具有手段和目的的两重性。

（2）终身性。这既是先进制造技术不断发展的客观需要，也是人要不断变化、追求自我完善的需要。先进制造技术的发展导致了科技人员的知识老化，产生了继续教育的需求。科技人员通过继续教育的学习和培训，在一定时期内，满足了需求，从而促进了先进制造技术的不断发展。而先进制造技术的发展应用又必然产生新一轮教育培训的需求。因此，导致一个“需求———学习———老化———需求”的循环过程。

（3）整体性。要适应先进制造技术的发展需要，人员就必须具备广博的综合知识和精深的专业知识，这就决定了继续教育的整体性。也就是说，一方面要给人员不断补充专业方面的新知识、新理论、新工艺，而另一方面还要不断补充一定数量的综合性知识，如管理、经济、社会人文知识等。更重要的是，注重人员的创新能力的提高。除了传统的知识技能的继续教育外，海必须更重视培育创造性、开拓性的智力和方法，取消“知识仓库型”、“知识灌输型”的继续教育，代之以“智力连续开发型”、“业务能力开发型”等新方式。

（4）层次性。企业应用先进制造技术不可能一开始就不顾实际情况盲目应用最尖端的技术，而是从现实情况出发，根据市场环境的需要有重点、有选择地应用其中的一些先进制造技术，并依据所应用的先进制造技术决定继续教育的内容、方式等等。另外，不同层次的科技人员会有不同层次的继续教育需求，不同地区的经济发展水平也相应产生不同层次的需求。

3适应先进制造技术的继续教育体系

继续教育体系应把人才的培养、使用放在一起，实行全方位的人力资源管理，因而要形成一整套的体系。主要包括继续教育体系的软件、硬件建设等。

3.1软件建设

主要是继续教育的体制建设。主要有管理政策、管理模式等的建设。

（1）管理政策。在继续教育管理方面，主要是明确权利义务，划分培训类型，提供条件保障和实行严格的奖惩制度。具体来说对专业技术人员主要是划定任职条件，提供学习机会和保障，明确学习时间；对企业主要是强调培训义务，指导、扶植开展培训活动，采取强制性措施保证落实。国家和地方政府主要是宏观合理规划，在资金和设施方面通过法律予以保障，对企事业单位、社会办学组织在培训活动中的具体目标、内容、模式、方法、管理机构与人员配置、用人制度、办学投资等不予直接干涉，而由培训活动的组织单位自主决定。这样政府主管部门从微观管理转向宏观管理，着重政策法规的研究与制定，财政的统筹以及业务指导，确定继续教育的性质目标、管理体制的运行、职能部门的功能、作为独立法人的企业和办学实体的权限和责任、用人单位的个人的权力和义务。

（2）管理模式。为构成国家、地方政府对继续教育的有效管理，运行方式可采取集综合管理、组织服务、法规保障三位一体的继续教育管理模式。建立一个宏观综合管理体系，该体系由两部分组成：一是确定各级政府人事部门是地区继续教育宏观管理部门；二是各级人事部门，为本系统继续教育综合管理部门，负责研究制定本地区、本系统继续教育规划及实施方法，协调并综合管理本地区、本系统的继续教育管理工作，并对下属各地区、各部门的继续教育管理工作进行检查、指导和监督。由各级继续教育协会、人才中心、人才培训机构以及有关大专院校、科研院所等组成组织服务体系。其基本职责是协助政府主管部门制定继续教育规划，研究制定先进制造技术的继续教育内容，组织编写教材，开办各种类型的教学班、研讨班等，开展学术交流活动，进行教育水平评估与成果评估。还要建立由两部分组成的法规保障体系：一是根据国家有关法律、法规、方针和政策制定本地区、本系统进行教育的政策规定，明确继续教育的对象、内容、时间和教学管理制度；二是制定本地区、本系统科技人员及其所在单位开展继续教育的具体规章制度。通过制定法规和规章制度，为综合管理体系、组织服务体系开展工作并提供依据，保证继续教育工作能够依法进行。

3.2硬件建设

（1）基地建设。一方面要充分发挥各高等院校、科研单位和专业学会、协会的优势，在已有的工作基础上形成网络体系，完善继续教育服务实施体系，加快产学研结合的步伐，建立国家和地区的培训中心，使继续教育成为企业、科研、教育的结合点，建设先进制造技术的基层和高层培训基地。另一方面要充实、发展现代化教育手段，促进教育质量水平的不断提高。

（2）师资建设。继续教育的办学应由社会各方面联合承担，多种形式进行，这样才能使得师资来自各个学科第一线，保证教学效果，同时所需经费、设备才有可能得到解决。继续教育的师资应当贯彻专、兼结合的原则，以兼职教师为主、德才兼备的方针。一般应由本专业技术领域内具有较高理论水平和丰富实践经验的人员担任。建立师资信息库，形成相对稳定的骨干教师队伍。编写先进制造技术系列高质量继续教育培训教材。

（3）经费保障。要始终把促进发展继续教育作为各级政府推广先进制造技术的一项重要职能予以高度重视，不仅加强法制保障，而且应投入巨大财力，通过国家、地方、企业和个人多种渠道，共同负担，还要用法律形式来保障实现。

4结束语

先进制造技术范文篇10

首先需要将高效优质以及符合环保作为整个体系的核心，将先进技术不断向基础生产方向靠近；其次不断进行创新优化，在不断研究新技术的同时，加强对现有技术潜力的挖掘。加快技术发展的质量及速度，为先进技术体系的形成提供坚实的基础；在技术发展的同时还要符合市场需求，符合时代要求的同时保证体系形成产生收益。诸如数控机床的形成能够为生产过程提供强大的生产力，保证新技术产生经济以及各种收益；最后为保证体系的形成，需要进行先进技术进行集成化的改革，利用信息技术以及当前出现的技术保证统一管理以及体系的统一性。

2先进制造技术特点及其现状

2.1先进制造技术特点

2.1.1全球化

随着各种技术的发展全球间的联系也越来越大，全球间各种技术交流以及经济联系为先进技术的全球交流提供了基础。而对于先进技术的全球化，其对先进技术的发展提供动力，为先进技术转化为制造业中经济收益。由于全球的联系加强，各地企业能够进行有效的任务分工，这种模式能够有效发挥各地先进技术的优势，在全球化进程中极大降低生产成本。

2.1.2多元化

对于先进技术的发展，其不仅仅是一个领域技术的孤立发展，其是多个领域间技术的相互促进，同时为同一制造工作提供支援。由于当前发展机会稍纵即逝，各种孤立制造技术不能很好地抓住机遇，同时不能满足各种机遇的需求，加之市场方向不断转变，使得制造技术不断走向多元化。制造业不能仅仅关心制造技术的发展，对于信息技术以及金融管理技术的重视能够保证制造业知晓市场走向，并不断将制造技术发展走向符合市场需求的潮流。

2.1.3服务化

由于当前制造业对于市场需求的重视，其加强对满足市场需求的能力，为此制造业不断加强其服务性，而为满足生产制造发展的需求就需要保证先进制造技术走向服务化。制造技术的发展不仅仅是设计，还需加大对市场的考察。为消费者的需求考虑，加大在产品后期服务性的投入，为消费者服务服务是制造技术服务性的核心。在不断的发展潮流中，企业针对服务性的重视将会改变先进技术发展的方向。

2.2制造技术现状

当前各国都已认识到先进制造技术的重要性，为提升国家综合能力都在技术发展方面给出了巨大的扶持，都在技术研究方面投入精力，重视技术人才培养。而全球化的浪潮下，各国综合实力的竞争极大依靠科研技术的竞争。企业为提升竞争力，加快制造技术到产品的转换，多元化的先进制造技术格局正在形成，诸如数控系统投入制造过程中，正是各个先进技术转化为生产能力的体现。同时，由于我国先进制造技术起步晚，先进技术与外国距离较大，需要进一步的发展以缩小与外国的差距。需要在下一步工作中加大先进技术的应用到机械制造中，同时由于机械制造的发展正是机械制造工艺中的重要部分。先进制造技术的革新为制造机械的更新提供依据，而机械制造工艺同时是制造技术的体现，其又会为制造技术的发展提供动力。

3针对制造工艺加强制造技术

3.1加强先进技术开发

加强制造技术的开发需要针对整个环节进行改造，不仅仅是技术设备的革新，还有一配套管理措施的改革以及市场观念的改革，加大技术开发以及加快制造设备的更新，加强技术开发是提升综合竞争力的有效方法。将机械制造技术的创新放在重要位置，同时需要将先进技术的开发与整体开发工作有机的结合。进行整体统一战略能够将同一整体中各个领域的收益扩大化，某一领域的先进经验能够为其他流域提供便利。其次机械制造技术的革新将带动机械制造工艺的发展，同时带动相关制造业的发展。

3.2合理运用先进技术

进行机械制造工艺革新不能盲目照搬，科学地选择高效的先进技术能够为机械制造提供促进作用，合理利用先进制造技术，以市场需求为核心，打造符合市场需要的机械制造工艺。其次，完善基础工作的准备，在基础工作做好的基础上按计划进行发展，不能操之过急导致产生负面影响。对于重点行业进行有针对性的建设，可以进行试点性的尝试，进行小范围新技术的尝试。在项目中及时总结经验，找到导致尝试成功或者失败的原因，不断总结经验为下一步扩大新技术的使用提供具有参考价值的经验。这样才能在大量新出现的先进技术中选择出符合市场需求的技术，合理把握制造技术与工艺之间的关系，进一步降低制造工艺革新的风险。

3.3重视人才素质培养

人才是进行技术革新的重点，对其进行科学的培养将对技术革新产生决定性的影响。而对人才素质培养不仅仅是专业技术的培养，还有综合素质的培养。当前对人才综合素质的培养还不够，忽略技术人才的综合实力的提升，要打造复合型高新技术人才就需对技术人才的综合素质进行培养。加大人才在金融以及在管理方面的学习，在进行人才培训过程中为人员提供实践机会，便与其将理论知识应用到实际工作中去，加大考核力度检验人员理论知识掌握情况以及应用到实践的能力。其次其道德素质的培养，加强人才道德素质建设，使其在工作中能够切实依据基本原则，为实际上岗时提供综合能力强的复合型人才。

3.4参考国外成功经验

国外领先我国必有其可参考的地方，首先加大对先进技术的学习，积极接受国外先进制造技术，在不断的技术学习中形成符合我国实情的实用技术。其次对于国外成功的改革实例进行思考学习，思考其成功的核心原因并探讨如何才能将其应用到符合我国实际情况中去。在我国长期的学习探索中，已经形成我国特有的制造技术，如何进一步发展需要不断虚心向强者学习，打造出符合国情的先进制造技术。在参考先进经验的同时需要提升自己核心竞争力，打造出拥有自主产权的国际标准，这样在不断竞争中才能处于不败之地。

4结束语