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1、先进制造技术在未来机械制造业的发展制造业是国民经济的支柱产业，是直接创造社会财富的基础。而制造业的竞争力依赖于先进的制造技术1，所以世界各国都非常重视制造技术的发展2。 近十年来，经过许多国家，特别是工业发达国家的政府与实业界的诸多努力，先 进制造技术的研究与应用得到了长足的进展。但不得不遗憾地承认，先进制造技术的应用所取得的实际效果并不如意，尤其以柔性制造系统(FMS)应用推广的教训最为深刻。究其原因，人们依传统思维将先进制造技术狭义地理解为是一种“技术改进”，而忽视了人与组织的主导作用。目前，中国制造企业，尤其是国有企业面临困难，许多国有企业严重亏损，而且这一趋势还在扩大。因此，政府、研究
2、机构和许多企业将采用先进制造技术作为扭转企业困境的一条途径。在这一背景下，对先进制造技术进行整体宏观上的分析，总结其基本特征，并结合中国基本国情的分析，研究我国应用和发展先进制造技术的战略具有一定的现实意义。 先进制造技术是美国在20世纪80年代末,根据制造业面临日本的挑战,为增 强制造业的竞争能力和振兴美国经济提出的,它是以信息技术为支撑,研究并改造作用于产品整个生命周期的所有技术的总称,它综合了机械、电子、信息生物、光学、材料、能源、环保、管理等领域的最新成果,目的是获得优质、高效、低耗、清洁的产品。先进制造技术的内涵 先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义。通过对其特征的分析研究，
3、可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。先进制造技术最重要的特点它首先是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于，传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，因而则将其综合应用于制造的全过程。并且传统制造技术的学科、专
4、业单一独立，相互间的界限分明；先进制造技术由于专业和学科间的不断渗透、交叉、融合，界线逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化、已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新兴交叉学科。先进制造技术群体构成性 先进制造技术是不断利用新技术逐步发展和完善的技术，它具有动态性，在不同的国家、不同的发展阶段，从不同的角度出发，先进制造技术有不同的内容及组成方式3。根据产品制造过程中依赖的技术群体，先进制造技术可以分类如图1所示。图1 先进制造技术群体构成图1中，先进制造设计技术是研究设计目标的设计理论、方法、环境和手段，实现性能优良设计及提高产品竞争优势的技术:各种CAD技术、有限元技术、反
5、求工程技术、安全技术、可靠性设计、并行设计、健壮设计、仿真与虚拟设计、快速响应设计、面向“X”的设计(DFX)、绿色设计、全寿命周期设计等4。先进制造工艺技术包括精密加工和超精密加工、精细加工、微细加工、微型机械、快速切削技术、计算机辅助工艺规划(CAPP)、精良生产(CP)、最优生产技术(OPT)、复杂曲面加工、激光加工、纳米加工、电磁加工技术、超塑加工技术、复合加工技术、优质清洁表面工程技术、优质低耗洁净热处理技术、优质焊接技术等。先进制造自动化技术是实现制造过程全自动化技术:计算机数控技术(CNC)、计算机辅助制造(CAM)、柔性制造(FM)、计算机集成制造(CIM)、快速原型制造(RP
6、M)等。先进制造模式是先进制造技术的组织形式:精益生产(LP)、柔性制造(FM)、敏捷制造(AM)、协同制造(CM)、智能制造(IM)、虚拟制造(VM)、准时生产(JIT)、成组技术(GT)、并行工程(CE)等。先进制造网络化生产技术:制造资源计划(MRP)、企业资源计划(ERP)、产品数据管理(PDM)、企业过程重组(BPR)、供应链管理(SCM)、管理信息系统(MIS)、全面质量管理(TQM)、全面生产维护(TPM)、虚拟企业(virtual company)、分散网化制造(dispersed network manufacturing，DNM)等。 随着微电子、信息技术的引入，使先进制造
7、技术还能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息集成过程。先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。为确保生产和经济效益持续稳步的提高，能对市场变化做出更快捷的反应，以及对最佳技术效益的追求，提高企业的竞争能力，先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，更加重视制造过程组织和管理体制的简化以及合理化，从而产生了一系列先进的制造模式。随着世界自由贸易体制的进一步完善，以及全球交通运输体系和通信网络的建立，制造业将形成全球化与一体化的格局，新的先进制造技术也必将是全球化的模式。先进制造技术体系结构 合理的体系结构不但能更好的推动先进制造技术发展，而且能影响其发
8、展趋势。对先进制造技术的体系结构认识很不统一。机械科学研究院(AMST)提出的先进制造技术由多层次技术群构成的体系图，强调了先进制造技术从基础制造技术、新型制造单元技术到先进制造集成技术的发展过程，也表明了在新型产业及市场需求的带动之下，在各种高新技术(如能源技术、材料技术、微电子技术和计算机技术以及系统工程和管理科学)的推动下先进制造技术的发展过程。先进制造技术是制造业为了提高竞争力以适应时代要求，对制造技术不断优化及推陈出新而形成的高新技术群。在不同的国家、不同的发展阶段，先进制造技术有不同的内容及组成。我国目前属于先进制造技术范畴的技术是一个三层次的技术群，见图2。 图2先进制造技术的层
9、次及技术来源示意图 第一个层次是优质、高效、低耗、清洁基础制造技术铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺至今仍是生产中大量采用、经济适用的技术，这些基础工艺经过优化而形成的优质、高效、低耗、清洁基础制造技术是先进制造技术的核心及重要组成部分。这些基础技术主要有精密下料、精密塑性成形、精密铸造、精密加工、精密测量、毛坯强韧化、精密热处理、优质高效连接技术、功能性防护涂层及各种与设计有关的基础技术、各种现代管理技术。 第二个层次是新型的制造单元技术这是在市场需求及新兴产业的带动下，制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程、现代管理等高新技术结合而形成的崭新制造技术，
10、如制造业自动化单元技术、极端加工技术、质量与可靠性技术、系统管理技术、CAD/CAM、清洁生产技术、新材料成形加工技术、激光与高密度能源加工技术、工艺模拟及工艺设计优化技术等。 第三个层次是先进制造集成技术这是应用信息技术和系统管理技术，通过网络与数据库对上述两个层次的技术集成而形成的，如F M S、C I M S、IMS以及虚拟制造技术等5。以上三层次都是先进制造技术的组成部分，但其中每一个层次都不等于先进制造技术的全部。 工程机械行业的特点工程机械行业目前的发展形势 随着国家对基础建设投资的调控，工程机械行业从2003年、2004年的高速发展态势有所回落，整体需求量增长放缓。另外，根据对世
11、界不同地区市场具体形势的分析，2(X万年世界工程机械市场的增长前景将明显减弱。中国市场继2(X科年明显减缓增长后，预计在2006年会继续减缓乃至出现下降，从而进入一个调整期。但是，鉴于中国经济的长期增长潜力和各类工程建设的长期需求，预计中国市场将在第十一个五年计划期间恢复增长。工程机械行业发展、应用先进制造技术的理由 由目前国内工程机械行业的主要配套件如发动机、液压马达、回转减速器等长期依赖进口，这对企业降低成本、加快上市时间带来不可预料的影响。而其他零部件在国内的生产方式也较为落后，设计手段和方法较之国外更差一大截。在国外企业争相利用现代计算机技术和信息技术改进设计手段，提高产品的人性化需求
12、的时候，国内企业还在用价格战厮杀和争夺市场，在产品的技术升级换代上也落后于国外同行6。在国外工程机械领域，最先应用的是虚拟样机技术(VPT)。Caterpilar公司V是世界上最大的拖拉机、装载机和工程机械制造商之一。Caterpilar公司VPT技术从根本上改进设计和试验步骤，实现了快速虚拟试验多种设计方案，从而使产品成本降低，性能却更加优越。同样，作为生产工程机械的著名厂商John Deere公司，为了解决工程机械在高速行驶时的蛇行现象及在重载下的自激振动问题公司的工程师利用虚拟样机技术，不仅找到了原因，而且提出了改进方案，并且在虚拟样机的基础上得到了验证，从而大大提高了产品的高速行驶性能
13、与重载作业性能。因此，综合虚拟样机技术、先进制造工艺等多项先进技术的先进制造技术，它在工程机械领域的推广和应用，将加快缩短我国和国外工程机械的差距，提升国产配套件的质量，减少国外配套件对国产工程机械的束缚。这一点，已经得到国内工程机械行业的认同7。先进制造技术在工程机械行业的应用 先进制造技术是相对的，具有一定的功能和目的性。一定的先进制造技术必须在相应的环境中才能发挥其优异的先进性。先进制造技术的发展要结合国情及厂情，结合用户需求、市场导向、本单位的发展方向，根据现存的技术水平、生产水平和企业能力，考虑先进制造技术能否发挥其优越性，以及对方案的技术经济可行性进行多方论证，避免盲目地追求目前实
14、施有一定困难的理想的先进制造技术，力求使方案优化并切实可行。作为工程机械的标志性产品挖掘机，有太多的课题待解决，太多的现象值得思考。几乎所有国外著名品牌的挖掘机厂商都在中国投资，合资或提供技术，以便在中国庞大的市场中占领一席之地。面对国内挖掘机的巨大市场，中国品牌的挖掘机市场占有率不足10%，尤其是市场销量最大、竞争最为激烈的20t级挖掘机，中国品牌更是不足5%。虽然我们拥有廉价的劳动力成本，但是面对国外产品的技术壁垒，国产品牌只有价格战一条路可走。当可靠性成为用户的第一考虑因素而非价格因素时，国外品牌毫不谦虚的挤兑了国产品牌，原因很简单，国产挖掘机很少有自己的专有技术，而配套件基本上依赖进口
15、则直接导致上市时间，受制于人。对于挖掘机行业来说，国内主要生产5大结构件、斗齿、驾驶室、履带等等，但是发动机、减速器、回转马达、减速马达等主要是进口。在整机设计方面，也通常是“照葫芦画瓢”，在原有机型的基础上修改，或者参考设计。对于整机的结构分析、动力学分析等做得很少。在现阶段，国内企业一般都建立了自己的研发网络，并相应的采用了CAD、CAPP技术，可以说已经初步具备了VPD的基本条件。因此，在现有的条件下，应该首先倡导采用VPD技术，建立挖掘机的虚拟样机，并根据国内挖掘机的使用工况和操作者技术状态，通过虚拟样机分析，对挖掘机的整机性能和可靠性作研究，以弥补因缺少设计手段而忽略的整机分析。在虚
16、拟样机分析中，应采用专业的建模软件加专业的虚拟样机分析软件进行。比如用Pro/ENGINEER软件建模，用ADAMS软件作运动学和动力学分析，用ANSYS软件作结构分析较好，这样可以强强结合，得到比较满意的分析结果。根据对中国工程机械市场和配套件市场的预期，未来5年国内工程机械行业将迎来21世纪发展和壮大的重大机遇。面对机遇和国外行业巨头的步步逼进，国内工程机械行业应该奋起直追，充分应用和发挥“先进制造技术”的优势，狠下苦功，提高自身设计和制造能力，才能在激烈的市场竞争中，在供货期与质量比价格更为重要的买方市场时代，占据一席之地并立于不败。我国先进制造技术发展应注意的问题先进制造技术的发展,已成为制造业的重中之重。如何才能推进先进制造技术的发展及应用,为此我提出以下看法供大家参考。1、 应把
