制造技术的发展有哪几个阶段？信息时代制造的特点是什么？

  世界工业先辈造造手艺开展简介:迄今为行，人类所拥有的物量和精神文明都是人类立异功效的汗青沉淀和开展。在世界范畴内，永不行息的立异活动正缔造着人类现代文明和愈加绚烂的明天。

本文着重讨论与现代经济开展关系最为间接，影响也最为普遍和深远的现代手艺与工业立异之范例——先辈造造手艺。

先辈造造手艺（Advanced Manufacturing Technology）那一概念是美国于80年代后期起首提出的。然而其概念的进化和立异手艺要素的构成、集成和开展是渐进的。

对汗青做一简要回忆将有助于我们对先辈造造手艺素质和特点的理解，有助于对其开展趋向和根本要素的掌握，有助于制定和施行契合现实的开展战略和战略。

一、汗青的回忆

造造手艺为满足社会需求办事，而又依赖于社会需乞降消费力开展的程度，依赖于科学手艺开展的整体程度。

在石器时代，人类操纵天然石料和动动物骨骼、纤维、枝杆造做简单东西，消费体例以收罗和操纵天然为主。到了青铜器和铁器时代，人们起头采矿、冶金、铸锻东西、纺织裁缝，打造东西与车船，采纳做坊式手工消费体例，满足以农业为主的天然经济。

1765年瓦特创造蒸汽机，为机器大消费供给了动力，纺织业、机器造造业获得革命性的变革——引发了一场工业革命。因为航海业的开展，市场也扩大了，需求刺激了工业立异的海潮。英国成了其时世界纺织、造纸和印刷、煤炭和钢铁消费的中心。造造业也得到了开展，焦煤炼铁、蒸汽锻锯、切削机床相继问世。

  近代造造业初步构成。

19世纪电磁效应的发现，法拉第电磁感应定律和麦克斯韦尔电磁场理论的成立，为电机的创造奠基了科学根底。1866年德国的维尔纳-西门子创造了自激发电机，1878年爱迪生创造白炽灯，1882年在纽约成立了世界上第一座贸易性发电站，电气化的时代来到了。

  电力与电机改动了机器构造，开辟了机电造造业的新时代。

19世纪末，20世纪初内燃机创造（1876年德国工程师奥托创造四冲程煤气内燃机，1883年戴姆勒创造了汽油机），汽车起头进入欧美家庭，引起了造造业新的革命，主动机床、主动线相继问世，工业造造泰勒造办理理论应运而生，并为二次大战期间的大规模军工消费造造筹办了手艺前提和办理经历。

  二战后人类很快迎来了电子和信息时代。通信的普及，电子手艺的开展，计算机的开展和应用，半导体集成电路的呈现，市场需求的多元化和贸易合作的剧烈，引起了产物构造和产物造造的一场革命，机电一体化（Mechatronics），NC，CAD/CAM的时代到来了。

  适应多品种消费的柔性造造系统（FMS）呈现了。日本汽车造造业就是依靠小型化、省油设想及能灵敏满足用户多样化需求的FMS造造手艺超越了汽车大国美国。

借助计算机为核心实现信息、物流、工艺集成为特点的计算机辅助集成造造系统（CIMS）手艺呈现了，进而又呈现了平行工程（Concurrent Engineering）、敏捷造造系统（Agile Manufac－turing）、清洁消费（Clean Production）等概念。

若是我们将造造手艺开展阶段和社会经济开展阶段互相对照，即可发现：

在资本经济时代，社会需求支流为温饱型，产物粗放，品量单一，消费手艺相对落后，手工消费辅以简单机械化设备，以机械替代繁重体力的近代工业造造体例。

在能源经济时代，社会需求支流转为小康型，产物量量要求进步，数量激增，但在格式、外型等方面的要求尚处次要，采纳电气机械主动化，刚性消费线为特征，机器不单替代繁重体力劳动，进步消费效率，并且在包管量量一致性方面阐扬着重要感化。

  造造业进入现代工业消费体例。市场仍是卖方主导体例。

社会进入信息时代，社会需求支流转向富有型，商品需求多样化要求上升，量量、格式、交货期、品量价格比成为市场合作的决定性因素，产物和造造过程的环保、物耗、能耗要求愈加严苛。造造手艺进入后现代化体例。

  消费过程要求以灵捷、清洁、高效、优良、廉价以博得市场。社会已转为买方市场。

对应三个经济时代的造造手艺，关于全世界而言，按兴旺国度的形态可比力明晰地分辩出转换期，但对差别国度和地域而言，其过渡和堆叠期可延续相当长的汗青期间。

我国从整体上看，尚处在响应能源时代的造造程度，但在某些行业和先辈企业恰已接纳了适应信息时代的先辈造造手艺。

  国际化的猛烈经济合作，要求我们尽早接纳具有中国特点和行业特点的先辈造造手艺。

二、先辈造造手艺的特征和手艺要素

造造业是国民经济的根底财产，但凡造造物量产物的行业均可称为造造业。造造业不只消费消费类产物满足市场需求，为财产部分供给消费设备，为农业与公共工程供给工程设备，为第三财产供给手艺配备与办事设备，为交通运输部分供给汽车、船舶和飞机及相关的道路、机场、港口设备，为科学研究部分供给科研设备和仪器，为医疗、环保部分供给诊断、治疗、查抄和治理设备，为国防供给兵器和配备。

  造造手艺的程度和造造业的实力反映一个国度的消费力程度、国防才能，决定着国度的经济合作力和综合国力的强弱。决定一个国度的产物量量、合作才能，决定人民的生活程度、量量。

*先辈造造手艺是造造手艺的最新开展，其概念超越了传统的造造手艺和工场和车间的鸿沟。

  包涵了从市场需求、立异设想、工艺手艺、消费过程组织与监控、市场信息反应在内的工程系统。是以先辈造造工艺手艺、计算机应用手艺为核心的信息、设想办法、工艺手艺、物流工程及响应的办理工程集成的现代造造工程，是不竭更新开展的高手艺系统。

*先辈造造手艺依托迄今为行的质料、器件、设想理论与办法、造造工艺、企业办理、市场行销、计算机手艺、讯息手艺等手艺停顿，是先辈手艺的工程集成。

*先辈造造手艺通过手艺和办理的优化组合，期望通过产物品量、成本、交货期、性能价格比的优化，获得更佳市场合作力。

*先辈造造手艺既面向市场，又面向产物和行业的消费特点。如关于汽车工业、电子工业、纺织工业、食物工业等显然既有共性又各有特点的财产。

先辈造造手艺是不竭吸收机械设想、工艺手艺、电子、信息、质料、能源及现代化办理等方面的科技功效，系统地应用于市场阐发、产物设想、造造工程、检测监控，消费办理和量量包管、售后办事等设想造造的全过程，实现优良、高效、低耗、清洁、灵捷消费，获得具有市场合作才能的经济手艺综合效果的现代造造手艺。

其素质是：信息＋造造工艺手艺＋物流手艺＋现代办理手艺之集合。

近30年来先辈造造手艺大致履历了4个开展阶段：

1）以数控机床、加工中心和工业机器报酬代表的柔性造造单位阶段（CAM）（60—70年代）。

2）以柔性造造单位加主动或半主动物流输送组合而成的柔性造造系统（FMS），仍以散布式消费过程控造为特点。

  （70-80年代）。

3）信息、工艺、物流、计算机集成控造为特点的集成阶段（CIMS）（80—90年代）。

4）以设想智能化、单位加工过程智能化和系统整体办理智能化为特征的智能集成造造系统阶段。

在兴旺国度第一、第二阶段，手艺已经成熟并实现了财产化，第三阶段也尚在开发完美阶段，智能化集成造造手艺尚在研究摸索中。

  有人将计算机智能集成造造手艺称为21世纪的先辈造造手艺。

先辈造造手艺要素与前沿：

——现代设想理论与办法

先辈的设想是决定产物品量、情况相容性、经济性、适应需求的根底，设想的程度、量量和效率是决定产物自主开发才能和市场合作才能的首要环节。

  现代设想理论与办法表示为功用构造和价格、平安性、情况相容性、工业外型等的综合优化设想；表示为设想过程、开发过程与消费过程的慎密连系趋向；表示为计算机辅助设想东西和包涵丰硕的数据库撑持系统在内的CAD手艺。呈现了：

*并行工程（CE）概念

即将产物的市场阐发、设想、工艺设想、消费方案与加工、量量包管和检测等同步规划，实现产物设想开发过程的并行施行，缩短产物开发周期。

*虚拟造造手艺（Virtual Manufacturing）

以计算机三维虚拟现实和多媒体手艺实现建模、仿实，虚拟产物外型、构造、功用及工艺过程，从而压缩或以至打消造做原型机的过程或原型机的造造系统，从而缩短设想-造造周期，降低投资和开发成本。

——先辈造造工艺

先辈造造工艺与设备是先辈造造系统的配备与工艺根底，是实现优良、高效、低耗、清洁消费的根底，是包管产物量量和市场合作的根底。因而，先辈的造造工艺和设备是计算机集成造造手艺的另一根收柱。

*少无余量细密成型手艺

金属超塑性的发现，金属细密铸锻冲压工艺的前进，已可实现不经切削加工或少少加工余量即可成形拆配，那是实现高效清洁消费的关键手艺。

  涉及合金质料、模具、成型工艺及设备等手艺。

*细密、超细密加工手艺

大致可分3个条理，一是用于汽车、飞机、细密机械的微米级（μm）细密加工；二是用于磁盘磁鼓造造的亚微米级（0。01μm）细密加工；三是用于超细密光电子器件的毫微米级（0。001μm）细密加工。

*新型质料的成型与加工手艺

如高分子质料、复合质料、工程陶瓷、超硬质料的成型和加工。新型质料的接纳，不只改动产物构造和性能，并且使工艺发作了革命，成本显著下降。

*构件或质料之间的连接手艺

在复合质料式细密零件之间的粘接、细密焊接、铆接等连接手艺。

*外表新手艺

外表的改性、润色、涂层手艺（外延、溅射、原子堆积、离子注入、光刻等）。

——主动控造手艺

*传感及控造手艺

工业用传感器、反应施行单位，无损、非接触在线检测手艺。

*丈量及查验手艺

数字化接触及非接触式细密尺寸、轮廓丈量仪、查验软件。

*焊接、搬运、拆配机器人

有视觉或传感功用的焊接拆配机器人，及快速、准确定位的气动、液动、电动搬运系统。

*环保手艺

清洁消费，烧毁物控造与收受接管。

——信息手艺和综合主动化

在数据库手艺，接口与通信，集成框架软件工程，人工智能专家系统和神经收集，决策撑持系统，系统监视与诊断等根底信息手艺的根底上，实现将企业表里市场、手艺、消费、运营有机集成，实行同一控造与协调的CIMS。

  并在此根底上引入智能手艺，使CIMS具有主动监测、抵偿、优化、庇护等功用，进一步进步系统的量量、效率和可靠性，即智能造造系统（IMS）。

——办理手艺

包罗数据尺度、工艺尺度、量量尺度、消费方案与控造、量量办理、市场阐发、用户与员工培训等先辈办理根底要素。

最末构成

*精益消费或敏捷造造手艺

前者以准时消费（JIT）、成组手艺（GT）和全面量量办理（TQM）为收柱，并引入并行工程和整体优化概念。在空间上和时间上合理设置装备摆设和操纵消费要素，阐扬以报酬核心的整体系体例造系统效益。后者以柔性消费手艺和动态组织构造为特点以高本质协同优良的工做人员为核心，实行企业间收集集成，构成快速响应市场的社会化造造系统。

表2、3别离列出美国的先辈造造手艺方案（AMT），韩国高级先辈手艺国度方案（G—7）和日本的智能造造手艺方案（IMS）。

（1）美国的先辈造造手艺（AMT）方案

AMT方案是美国联邦政府科学、工程和手艺协调委员会（SCCSET）的六大科研和开发方案之一，于1992年6月获批准施行。

  其目标是加速先辈造造手艺的开展与应用，进步造造业的才能，以满足国度的需要。

AMT方案1994年度财务预算为13。85亿美圆，有贸易部、国防部、能源部、外务部、农业部、环保局、宇航局及国度科学基金会等8个联邦政府机构介入，各机构连系本部分的情况造定了详细的专项方案。

  1995年教育部、劳动部、运输部等5个机构参加了该方案。

（2）韩国G7方案中的先讲造造系统专项方案

韩国于1991年8月正式提出施行“高级先辈手艺国度方案”，即出名的G7方案。

G7造废品手艺开发方案中的“先辈造造系统”项目是一个将市场需求、设想、车间造造和分销集成在一路的系统，旨在改良产物量量，进步消费率，加强国际合作力，使韩国的造造手艺到达世界一流程度。

该项目由韩国工商部主管，投资总额为5。95亿美圆，此中政府帮助2。77亿美圆，企业筹集3。18亿美圆。

（3）日本的智能造造系统（IMS）方案

日本在优先开展先辈造造手艺的三个“复兴法”的根底上，于1990年提出了智能造造系统（IMS）方案，其目标是要把日本的造造手艺同美国软件手艺和西欧的细密仪表等特长连系起来，缔造出先辈的智能造造系统，1993年3月，日、美等国度在东京成立了一个世界级的造造中心，并对全功用通用控造系统、加工过程的无污染造造、全球集成造造、全局并行工程、设想造造常识库、快速成型手艺等6个项目开发研究，投资10亿美圆。

  那6个项目共有来自各参与国的73个企业和67个大学、研究机构参与，颠末近两年的施行，均获得了胜利。该方案颠末5年调研和可行性试验，决定于1995年1月正式启动，为期10年，总投资为40亿美圆。

综不雅列国先辈造造手艺方案的造定和施行情况，能够看到，先辈造造手艺开展有其深入的国际经济合作的布景，与其它手艺方案差别之处在于，它提出时即以进步国际合作力、促进经济增长和进步国度综合实力为目的，既重视手艺的超前性、立异性但更重视来自财产界的现实需求，尤其是汽车工业、电子工业等收柱财产的开展需求；在手艺选择上重视系统集成手艺与工艺配备研究开发并重，通过信息手艺和主动化手艺的引入使传统工艺配备晋级，并将现代化办理放在应有的位置上；同时，也可看到列国在开展先辈造造手艺的过程中，政府通过若干方案的施行起到了关键的引导和调控感化，并构成了一套有效的研究开发及推广应用的办理机造。

三、我国先辈造造手艺开展之鄙见

*市场经济开展为先辈造造手艺的开展供给了宽广的市场，提出了史无前例的需求。市场合作对产物量量、成本、格式和交货期提出了越来越高的要求。经济的开展使中国经济敏捷增长，人民生活程度不竭进步，社会需乞降人民消费呈史无前例的多样化并敏捷开展的趋向。

  至本世纪末，下世纪初，中国将成为世界上更大的经济实体之一。12亿生齿的庞大国内市场呼唤中国的先辈造造手艺，也为其开展供给了史无前例的情况和前提。

*我国对外商业不竭增长，中国复关已势在必行，我国经济已逐渐融入世界经济合做与合作情况之中。至下世纪中叶，中国将完成小平同志为我国设想的第三步目的——到达中等国度的程度，并在此根底上继续前进。

  猛烈的国际合作，更要求我国造造业敏捷地接近和到达国际上先辈造造手艺的程度。不然，中国的产物很难在国际市场上合作，以至我国的国内市场也可能在国际合作中被挤占和瓜分。

面临猛烈的国际合作，我国先辈造造手艺的开展已刻不容缓。

*现代科学手艺为先辈造造手艺的开展供给了手艺根底。

70年代以后因为微电子、计算机手艺的开展，为设想、造造、行销过程的信息办理与计算机辅助设想造造缔造了史无前例的前提；近代造造手艺及其主动化的开展，为先辈造造手艺积累了现代工艺和办理文明；运筹学、专家系统、仿实手艺、人工智能等开展为造造手艺走向智能化缔造了手艺前提；先辈的工艺如细密成型、超细密加工、精细焊接、外表手艺、在线检测等手艺的开展为造造手艺供给了新的工艺根底。

  至80年代世界先辈造造手艺，已走过了起步、开展与成熟期，进入了以人机一体智能化为特征的后开展期间。

*我国固然是一个开展中国度，但颠末四十多年的开展，造造手艺有相当根底。尤其是近16年来，实行开放政策，经引进手艺、攻关、“863”等科技方案研究开发，在现代造造手艺的核心手艺（NC、CAD、CAM、CAT、MIS）等已有相当根底，并成立了CIMS工程手艺研究中心、机器人国度研究中心，成立了一批CIMS工场示范工程。

  大学已遍及改良机器造造教育课程，引入了现代造造手艺的有关内容，为现代造造手艺人才培育做了必然筹办。

我国是一个后开展国度，我们应该无视机遇和挑战，造定准确战略，走自主、开放、吸收、立异，迎头赶上之路。

我国是一小我口浩瀚，而人均资本相对欠缺的国度。

  实现第三阶段战略目的到达中等兴旺国度程度，必需建立起优良高效、低消耗、清洁的能灵敏适应和满足社会需乞降国际合作需要的先辈造造业。但我国，技改投入相对不敷，原有手艺根底和研究开发才能还比力单薄，手艺设备和消费办理和市场运营还相对落后。我们应该在自力更生的根底上，普遍吸收世界列国的经历，走一条具有本身特色，合适我国国情的道路：

*扎扎实实开展机械造造共性根底手艺，进步整个机器造造工业的本质与程度。

  不竭更新和进步机械设想理论和办法，推广普及CAD手艺，更新设想标准和原则，成立和完美现代机械设想数据库和设想工做平台和开发东西。进步造造工艺手艺程度，尤其是高效、节能、精细、清洁的加工工艺，如金刚石切削细密加工、激光加工、细密切削刀具、细密模具、细密铸锻、主动庇护焊接手艺、在线丈量手艺、伺服传动、工业控造等。

*踏踏实实进步造造业现代化办理程度。

现代造造手艺是建筑在造造业现代化办理根底之上，又承受其包管的。因而必需踏踏实实地进步我国造造业办理程度。现代办理的核心是信息办理和物流办理、量量办理、消费过程和市场信息办理，其目标在于包管消费和畅通过程和品量、效率。

  应踏踏实实成立契合现代要求，与国际接轨的科学办理形式和计算机辅助办理系统，不单是进步造造业程度和效益的有效办法，也是施行现代先辈造造手艺的根底。为此，应出力抓好消费形式和消费组织体系体例的变革和办理软件的研究开发，加强企业办理人才的教育培育与训练。

  全面进步我国造造业的现代文明程度，实现优良、高效、低耗、清洁、柔性消费。为先辈造造手艺的开展奠基优良与坚实的根底。

*政府、企业与社会积极鼓舞立异精神，促进设想、造造工艺办理运营、市场行销等方面的立异意识和工业立异行为。

*集中力量有方案、有重点、有选择地组织引进、消化、吸收、开发和立异，成立开展起自主的现代造造主动化单位手艺，开展契合我国国情特点的以报酬核心的人机一体化造造主动化系统手艺。

应集中力量增加投入，成立与开展我国自主的CAD、NC、CAM、CAT、MIS、加工中心、工业机器人、数字丈量仪等造造主动化单位手艺。引进平行工程、敏捷造造、精益（LP）消费等概念，开展经济有效的以报酬核心的人机一体型FMS、CIMS系统手艺。

  不自觉地逃求所谓“全盘主动化”，重视人的聪慧劳动，努力开展以报酬核心，人机协调，优势互补，智能高效的现代造造系统。

*选择摆设若干造造业的根底、共性手艺和关键手艺的研究开展中心，选择建立若干具有行业造造特点的先辈造造手艺示范型工场。接纳国度搀扶，面向市场，自主开发，滚动开展形式。

当前出格需要突破行业界限，择优选择研究开发基地、示范工场，选一批产物市场大、效益好、办理程度较高又具有行业特点的厂家试点，例如：汽车、轻工、家电、建筑机械、电子、纺织、通信行业等，并恰当考虑地域规划以求带动一片。

*完美并施行有效政策

政府应在促进造造业现代化方面起主导感化，引导搀扶鼓励手艺前进的主体——企业的自觉行为。

  在市场经济前提下，国度仍应制定科学的造造财产开展规划和造造手艺前进总体规划和响应政策。

关于根底共性手艺和关键性手艺的引进消化立异，国度要增加撑持强度，实行择优撑持政策；对手艺转移和推广应尊重和庇护常识产权，实行鼓励手艺前进、鼓舞手艺立异政策。

  即便在市场经济前提下，一些先辈手艺推广和手艺革新仍需国度搀扶，日本、德国、韩都城有过胜利的先例。应采纳税收优惠、快速折旧、信贷、融资、风险投资等有效经济和律例手段鞭策和鼓舞。当前正值兴旺国度造造业加速向第三世界转移的期间，我们应抓住机遇，在开放中求开展，但对引进外资，成立合资企业和国际合做，应停止有利于我国造造手艺前进，有利行业整体规划，有利于进步我国造造业在国际市场的合作才能为目的的政策引导，进步我国造造业国际合做的程度、条理和整体效益。

*成立和完美国内和国际市场及手艺信息网与数据库。

先辈造造手艺是以市场为面向，又以社会为消费依托的，它是一开放的消费系统。我们应成立国内和国际市场的手艺信息网和数据库。为先辈造造手艺的产物设想创意、消费组织运营、手艺选优集成、行销办事、反应供给需要的信息情况和开展平台。

  建议在北京、上海等中心城市，或选机械、电子、轻工等典型行业成立信息中心，并实行信息共享。

*强化教育与培训

开展和推广先辈造造手艺关键在人才，不只需要设想研究开发人才，需要工艺和设备工程师、运营办理人才，还需要多量高本质的技师和技工。

应在全国依托若干高校或造造手艺工程手艺研究与开展中心，更新教育内容与办法，加强高级人才的培育和继续工程教育，培育一收高本质的领会和掌握造造手艺开展前沿的工程手艺、运营办理和研究开发骨干步队，进步我国造造手艺立异才能和加速造造新手艺推广传布的速度。

  同时应通过职业教育培训一多量有较高职业素养的技师和技工，使先辈造造手艺的开展建筑在人才包管之上。