本文介紹了21世紀的先進制造模式，闡述了機械制造發(fā)展的精密化、自動化、信患化、柔性化、集成化和智能化趨勢，在分析了我國機械制造發(fā)展存在的差距的基礎上，提出了我國機械制造發(fā)展發(fā)展策略。

　　隨著科學技術的飛速發(fā)展和市場競爭日益激烈，越來越多的制造食業(yè)開始將大量的人力、財力和物力投入劍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30年，我國制造科學技術有日新月異的變化和發(fā)展，確立了社會主義市場經(jīng)濟體制，但與先進的國家相比仍有一定差距，為了迎接21世紀的挑戰(zhàn)，必須認清制造技術的發(fā)展趨勢，縮短與先進國家的差距，使我國的產(chǎn)品上質(zhì)量、上效率、上品種和上水平。

　　1 先進的制造模式

　　機械制造業(yè)發(fā)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。制造模式足指企業(yè)體制、經(jīng)營、管理、生產(chǎn)組織和技術系統(tǒng)的形態(tài)和運作模式。

　　1.1 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(xù)變化的競爭環(huán)境中取得繁榮成長，并具有能對客戶需求的產(chǎn)品和服務驅(qū)動市場作出迅速響應的生產(chǎn)模式。

　　AM的特征是：
　　
　?、倨髽I(yè)間聯(lián)作集成。充分發(fā)揮各企業(yè)的長處，針對限定市場的目標要求共同合作完成任務。
　?、诰哂懈叨鹊闹圃烊嵝?。制造柔性是指制造企業(yè)對市場要求迅速轉產(chǎn)和能實現(xiàn)產(chǎn)品多品種變批量的快速制造。
　?、鄢浞职l(fā)揮人的作用，不斷提高企業(yè)職工素質(zhì)和教育水平，優(yōu)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(lián)系密切。VM的特征是：

　　當市場新的機遇出現(xiàn)時，組織幾個有關公司聯(lián)作，把不同的公司，不同地點的工廠或車間重新組織協(xié)調(diào)工作。在運行之前必須分析組合是否最優(yōu)，能否協(xié)調(diào)運行，以及投產(chǎn)后的效益和風險進行評估，這種聯(lián)作公司稱虛擬公司。虛擬公司通過虛擬制造系統(tǒng)運行。因此研究開發(fā)虛擬制造技術(VMT)和虛擬制造系統(tǒng)(VMS)意義重大，美國稱AM為2l世紀制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。

　　1.2 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(nèi)容是：制造企業(yè)從市場預測、產(chǎn)品設計、加工制造、經(jīng)營管理克至售后服務是一個不可分割的整體，需要統(tǒng)籌考慮。整個制造過程的實質(zhì)是信息采集、傳遞和加工過程，最終生產(chǎn)的產(chǎn)品可看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)。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(yè)組織結構和運行方式的合理化和最優(yōu)化，以提高今業(yè)對市場變化的動態(tài)響應速度，并追求最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(yè)的各個環(huán)節(jié)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(huán)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(fā)展。制造智能的目的是：通過集成知識工程、制造軟件系統(tǒng)、機器人視覺和機器人控制對制造工人的技能與人類專家知識進行建模，以使智能機器能夠在沒有人干預的情況下進行小批量生產(chǎn)。

　　1.3 綠色制造

　　(1)綠色制造的定義

　　綠色制造又稱環(huán)境意識制造和面向環(huán)境的制造等。即綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式。其目標是使得產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的全生命周期中，廢棄物和有害排放物最小，對環(huán)境的負面影響最小，對健康無害，資源利用率最高，使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益更高。

　　(2)綠色制造的體系構造

　　包括兩個目標，即資源優(yōu)化利用和環(huán)境保護；三相基本內(nèi)容，即綠色材料、綠色能源和綠色生產(chǎn)過程中制造出綠色產(chǎn)品；兩個層次的全過程控制，即指在物料轉化過程和產(chǎn)品全生命周期過程(包括構思、設計、制造、裝配、包裝、運輸、銷售、服務、報廢、回收環(huán)節(jié))中，充分考慮資源和環(huán)境問題，實現(xiàn)最大限度地優(yōu)化利用資源和減少環(huán)境污染。

　　2 機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢

　　先進的制造業(yè)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(chǎn)品的行業(yè)。行業(yè)追求的目標是：高質(zhì)量、高效率、高柔性、低成本、低勞動力、低消耗、品種多和規(guī)格全的產(chǎn)品，因此，面向21世紀的機械制造技術的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　2.1 精密化

　　精密加工、超精密加工技術、微型機械是現(xiàn)代化機械制造技術發(fā)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上(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(1nm=0.001μm)技術發(fā)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、測最科學和電子科學的發(fā)展。美國1997年首次制造出直徑僅為60μm的靜電微型電機，以及幾十微米的微型齒輪、彈簧及微型機構。武漢大學研制成納米級超微電極，將其插入活體細胞后首次測出細胞內(nèi)部神經(jīng)遞質(zhì)的動態(tài)信息。只前各國科學家正在進行微型機器人的研究，微型機器人可以潛入人體血管、臟器去疏通血管、診治疾病。據(jù)國外預測，21世紀將是微型機械電子技術和微型機器人的時代，因此有人將納米技術與微型機械稱為21世紀的核心技術。

　　2.2 自動化

　　自動化技術的成功應用，不但提高了效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)線來完成。小批量生產(chǎn)自動化可通過NC，MC，CAM，F(xiàn)MS，CIM，IMS等來完成。在末來的自動化技術實施過程中，將更加重視人在自動化系統(tǒng)中的作用。同時自動化開始面向中小型企業(yè)，以經(jīng)濟實用為出發(fā)點，滿足不斷發(fā)展的產(chǎn)品多樣化和個性化需要。

　　2.3 信息化

　　信息、物質(zhì)和能源是制造系統(tǒng)的三要素。隨著計算機、自動化與通訊網(wǎng)絡技術紅制造系統(tǒng)中的應用，信息的作用越來越重要。產(chǎn)品制造過程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品成本的主要因素。制造過程的實質(zhì)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(chǎn)品可看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)，因此可以把信息看作是一種產(chǎn)業(yè)，包括在制造之中。為此一些企業(yè)開始利用網(wǎng)絡技術、計算機聯(lián)網(wǎng)、信息高速公路、衛(wèi)星傳遞數(shù)據(jù)等實現(xiàn)異地生產(chǎn)。使生產(chǎn)分散網(wǎng)絡化，以適應21世紀高柔性生產(chǎn)的需要。

　　2.4 柔性化

　　隨著科學技術的飛速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，促使產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，這就要求現(xiàn)代企業(yè)必須具備一定的生產(chǎn)柔性來滿足市場多變的需要。所謂柔性，是指一個制造系統(tǒng)適應各種生產(chǎn)條件變化的能力，它與系統(tǒng)方案、人員和設備有關。系統(tǒng)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證加工任務，完成數(shù)量和時間要求的適應能力。設備柔性是指機床能在短期內(nèi)適應新零件的加工能力。柔性制造自動化的形式很多，如美國提出的敏捷制造(AM)其主線就是高柔性生產(chǎn)。上海同濟大學張曙教授提出的獨立制造島(AMI)也是高柔性生產(chǎn)模式。

　　2.5 集成化

　　集成的作用是將原來獨立運行的多個單元系統(tǒng)集成一個能協(xié)調(diào)工作的和功能更強的新系統(tǒng)。集成不是簡單的連接，是經(jīng)過統(tǒng)一規(guī)劃設計，分析原單元系統(tǒng)的作用和相互關系并進行優(yōu)化重組而實現(xiàn)的。集成化的目的是實現(xiàn)制造企業(yè)的功能集成，功能集成要借助現(xiàn)代管理技術、計算機技術、自動化技術和信息技術實現(xiàn)技術集成，同時還要強調(diào)人的集成，由于系統(tǒng)中不可能沒有人，系統(tǒng)運行的效果與企業(yè)經(jīng)營思想、運行機制、管理模式都與人有關，兇此在技術上集成的同時，還應強調(diào)管理與人的集成。集成化生產(chǎn)將成為面向21世紀占主導的生產(chǎn)方式。

　　2.6 智能化

　　智能化是而向21世紀制造技術的發(fā)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(huán)節(jié)，通過模擬人類專家的智能活動，取代或延伸制造系統(tǒng)中的部分腦力勞動，在制造過程中系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運行狀態(tài)，在受到外界干擾或內(nèi)部激勵能自動調(diào)整其參數(shù)，以達到最佳狀態(tài)和具備自組織能力。例如機器人加工就是將機床與機器人、傳感器、控制器組合而成的智能制造系統(tǒng)，它具有信息處理和知覺反饋、決策能力，可同時控制指揮多種操作，從而能提高效率、保證質(zhì)量和降低成本。智能化是柔性自動化和集成自動化的新發(fā)展和重要組成部分。

　　3 存在差距和實施策略

　　改革開放30年，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(yè)有了長足的進步，但和先進國家相比還存在很大差距，表現(xiàn)存：一是產(chǎn)品創(chuàng)新能力較差。開發(fā)周期長。二是制造工藝裝備落后，成套能力不強，我國大多數(shù)企業(yè)目前還采用較落后的制造工藝與技術裝備進行生產(chǎn)。優(yōu)質(zhì)高效低耗工藝的普及率不足10%,數(shù)控機床、精密設備不足5%。三是生產(chǎn)自動化和優(yōu)化水平低，資源綜合利用率低。我國平均勞動生產(chǎn)率為0.263萬美元，而美國為9.37萬美元。我國能源綜合利用率僅為32%左右，比國外的先進水平低10多個百分點。四是管理粗放，協(xié)作能力較差，國際市場開拓能力弱。我國多數(shù)企業(yè)缺少現(xiàn)代化管理的概念、方法和手段，眾多的企業(yè)機構臃腫，富裕人員一般多達30-40%。五是工程技術人員知識陳舊，跟不上時代的要求。面對這樣形勢。發(fā)展先進制造技術、實施先進的制造模式已經(jīng)到了刻不容緩的地步。為了使我國的制造業(yè)站在世界先進行列，必須采取相適應的措施和策略。

　　3.1 加強政策與法規(guī)建設，建立強有力的宏觀調(diào)控機制

　　在市場經(jīng)濟環(huán)境下，國家仍應制訂科學的制造產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和制造技術進步的總體規(guī)劃，以及相應的法規(guī)政策。避免重復建設、重復生產(chǎn)和重復引進的事情發(fā)生，要盡可能減少和避免市場盲日競爭造成的損失。繼續(xù)鼓勵科技創(chuàng)新政策，一些技術改造和先進技術推廣，仍需國家給予支持。對于引進外資，建立合資企業(yè)，應有利于我國制造技術的發(fā)展，有利于提高產(chǎn)品在國內(nèi)市場上競爭力為原則。

　　3.2 發(fā)展適應我國國情的生產(chǎn)模式

　　對于一些先進的制造技術和先進的制造模式，要根據(jù)我國現(xiàn)實存在的技術水平和能力向前發(fā)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。例如我國的人工智能(AI)的研究尚處于低級和起步階段，進展困難，其理由是我們對人類思維活動的實質(zhì)尚知甚少，基于人工智能的智能機器，在智能水平上，遠遠不能與人類專家智能相比，因此想以人工智能全而取代制造過程中人類專家智能，進行獨立分析、判斷和決策等任務是不現(xiàn)實的，這只是未來的發(fā)展方向。

　　3.3 加強企業(yè)問合作

　　近些年規(guī)模經(jīng)濟在國內(nèi)顯示出強人的競爭力和整體效益，其成功之處在于企業(yè)問既通過競爭獲得了發(fā)展的動力、提高了水平，又能夠各具特色地發(fā)展自己，從而在無意間形成優(yōu)勢互補，在競爭中相互依存并共同獲得利益。由此，競爭絕不是企業(yè)間合作的障礙，應該在競爭中建立合作意識，企業(yè)問的團結就是效益。

　　3.4 提高制造業(yè)現(xiàn)代化管理水平

　　現(xiàn)代管理核心是信息管理、物質(zhì)管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)過程管理和市場信息管理、加強企業(yè)人力的培養(yǎng)同時與國際接軌，開展IS09000系列管理體系認證，加快現(xiàn)代企業(yè)制度改革，為先進制造技術的發(fā)展奠定良好的基礎。
綜上所述，我國的制造業(yè)發(fā)展已進入了高速發(fā)展階段，沿海地區(qū)的民營企業(yè)已經(jīng)具備足夠的經(jīng)濟實力來使企業(yè)邁向現(xiàn)代化，先進設備的引進和大量專業(yè)人才的涌入使許多沿海地區(qū)的制造業(yè)水平迅速提高。但足整體發(fā)展很不均衡，地區(qū)之間的差距越拉越大，這是很突出的問題。隨著國家決策的科學化、民主化進程不斷深入，相信我國的制造業(yè)會更快速、更健康地發(fā)展。