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摘要 在介绍先进制造技术概念及体系结构的基础上，分析传统制造技术向先进制造技术转化的必然性，并由此归纳出先进制造技术由于吸收信息技术、先进管理技术及其他技术所具有的突出优势。最后，提出先进制造技术向集成化、柔性化、网络化、信息化、虚拟化、智能化、绿色化、制造全球化等方向的发展趋势。
关键词 先进制造技术；集成技术；优越性
中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1671-489X(2010)36-0120-03
Advantage of Advanced Manufacturing Technology and Its Development Trend//Li Hong, Huo Ping, Lu Guangshun
Abstract The paper introduces the definition and structure of AMT(Advanced Manufacturing Technology) developing through digesting information technology, management technology and other technologies successively，analyzes the necessity that it replaces traditional Manufacturing Technology and summarizes its advantage．Finally, the paper predicts the tendency of AMT, which is developing toward the characteristics of integrated，flexible，latticing，informational，virtual，intelligent，green and global manufacturing.
Key words Advanced Manufacturing Technology；Computer Integrated Manufacturing System；advantage
Author’s address
1 Tangshan Labour Technician College, Tangshan, Hebei, China 063000
2 College of Mechanical Engineering，Hebei Polytechnic University, Tangshan, Hebei, China 063000
随着社会发展和人类文明进程的加快，与人类生产生活息息相关的各项实践活动正发生深刻的变革。制造业的发展尤为明显，从石器时代，经历青铜器和铁器时代，到蒸汽机时代，再到内燃机的发明，每一次生产的技术变革都对人类的文明起到极大的推动作用。特别是到了近现代，随着通信技术的发展，电子计算机和集成电路的出现，以及运筹学、现代控制理论、系统工程等软件科学的产生和发展，制造业又产生一次新的飞跃。制造已经不再是传统意义上简单地将原材料变为成品的过程，而是在先进工程技术的基础上，集成包括信息技术、网络技术等各项新兴技术在内的生产活动，而且越来越多地融入先进制造哲理、先进管理技术以及先进生产模式。在近50年的发展过程中，逐渐形成先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology，AMT）。
1 先进制造技术概述
先进制造技术首先由美国于20世纪80年代提出，但是直到现在仍然没有一个明确的、一致公认的定义。它是一个相对的、动态的概念，是为了适应现代生产要求，对制造技术不断优化所形成的。但经过对其内涵和特征的分析研究，可以定义为：“先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息（计算机与通信、控制理论、人工智能等）、能源及现代化管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产、提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术总称。” [1]
对先进制造技术的体系结构的认识目前也不统一。美国机械科学研究院（AMST）提出的先进制造技术的体系结构最具代表性，如图1所示[2]。
2 传统制造技术向先进制造技术转化的必然性
先进制造技术的提出和发展有其深刻的技术背景和社会背景，其中市场环境的变化起着至关重要的作用[3]。一方面表现为消费者需求日趋主体化、个性化和多样化，另一方面则是制造厂商之间着眼于全球市场的激烈竞争。制造业面对一个变化迅速且无法预料的买方市场，这种情况使得制造业及制造技术面临巨大的挑战，主要体现在：1）产品生命周期缩短；2）用户需求多样化；3）跨地区和跨国竞争；4）交货期成为竞争的关键要素；5）信息化和智能化；6）人们的知识、素质和需求的变化；7）环境意识增强与可持续发展。
在这种情况下，厂商为适应客户的需求以及市场的变化，就不得不收集各种市场信息，了解市场的动态；改变旧的不合时宜的生产模式，产生新的适合技术发展和生产条件的生产管理模式；不断吸收新兴的技术，寻求新的合作伙伴、价格低廉的原材料产地以及劳动力市场，以便在不断加剧的市场竞争中处于领先地位。同时，新兴的网络技术、信息技术也为这种先进的生产模式提供了技术支持。于是，在市场需求不断变化的驱动下，制造业生产规模沿着“小批量、少品种大批量、多品种变批量”的方向发展；在科技高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集、设备密集、信息密集、知识密集”的方向发展；与之相适应，制造技术的生产方式必将沿着“手工技术、机械化、单机自动化、柔性自动化、智能自动化”的方向发展。由表1先进制造技术企业与传统制造技术企业特点的优劣比较，可见由传统制造技术向先进制造技术转化是发展的必然。
3 先进制造技术的优越性
先进制造技术作为21世纪的制造技术，在制造业技术的基础上，极大地融入信息技术和现代管理技术，并与之相辅相成。信息技术和现代管理技术是先进制造技术的两个支柱，而现代管理技术和信息技术要以先进制造技术为基础。三者的有机结合，必然产生新的生产模式。制造技术、信息技术与现代管理技术三位一体，共同构成先进制造技术生长的环境。
近年来先进制造的新概念层出不穷，如精益生产、并行工程、敏捷制造、全能制造等。但从实质上看，这些新概念具有共同的特点：1）从以产品为中心向以客户为中心转变；2）从以技术为中心向以人、信息为中心转变；3）从传统的顺序工作方式向并行工作方式和小组工作方式转变；4）从多层次、细分工、严格从属管理的金字塔模式向分布式、平行网络、模糊分工和自主管理的扁平结构模式转变；5）更加重视产品的质量，把产品质量放在企业的首位，增强产品对市场反应的灵敏性。
由于先进制造技术涵盖大量的新理念、新技术，而且这些理念和技术更能适应当今市场的发展，与传统制造业相比其优越性也是显而易见的，主要表现：1）使制造企业能够适应市场快速变换和多样化的需要，提高为用户服务的水平；2）以较小的批量轮番生产，可以减少在制品占用，缩短制造提前期，减少成品的安全库存，从而加速流动资金的周转速度；3）先进的开发与设计是决定企业快速反应能力的首要因素，这些技术主要是指基于信息基础上的，可使信息过程信息化与自动化，可使设计过程缩短，设计成本降低；4）以优质、高效、低耗、清洁、灵活的基础制造技术为核心，使得产品性质更好，生产效率更高，运作成本更少，人性化更完善，满足可持续发展的要求；5）通过信息技术、计算机技术和系统管理技术将传统制造技术的基础及技术和新型制造单元局部或系统集成形成先进制造集成技术，技术优势更加明显突出；6）企业组织更加有机化与柔性化，能够充分发挥人的主观能动性，充分利用高新技术和先进信息技术的扁平型，层次效率高，灵活迅速，应变能力强，充满活力，具有很强的竞争能力且能够持续进行组织学习、管理创新和结构重组的组织；7）管理理念追求变革创新，重视人的作用，充分利用外部资源，如变革管理、人才管理、自主管理、团队管理、作业管理、流动管理等。
综上可见，先进制造技术无论从客户方还是生产方，都能适应当代经济市场的模式，能够从产品功能（Function）、交货期（Timetomarket）、质量（Quality）、成本（Cost）和服务（Service），即所谓的FTQCS[4]5个方面提高企业的竞争力，所以它具有传统制造业无法比拟的优势。
4 先进制造技术的发展趋势
先进制造技术具有传统制造技术无法比拟的优越性，其发展更是日新月异。为适应新世纪、新技术革命浪潮的冲击，迎接信息时代、制造全球化、贸易自由化、新型消费观念的挑战，先进制造技术必将朝着集成化、柔性化、网络化、信息化、虚拟化、智能化、绿色化、制造全球化等方向发展。
4.1 集成化
以计算机技术为基础，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术等，将企业全部生产活动中的信息流与物质流有机集成，并实现最优化。它特别强调信息的集成和信息的共享，通过网络数据库使企业的所有生产活动紧密地联系在一起，充分发挥技术、管理和人的作用，全面提高企业的管理水平、产品质量和经济效益。
4.2 柔性化
制造自动化系统发展大致过程是“刚性自动化——可编程自动化——综合自动化”，制造系统的柔性随着这个过程也变得越来越大。进一步的发展要求能快速实现制造系统的重组（包括企业内部制造设备与工具系统重组，以及企业间的重组）。模块化设计是提高企业制造自动化系统柔性的重要策略和方法，它可以有效改善设计工作柔性和制造系统柔性，并能够根据需要迅速实现制造系统的重组。
4.3 网络化
网络通信技术的迅速发展和普及给企业的生产和经营活动带来革命性的变革，实现市场开发、产品设计、物料选择、零件加工和产品销售等生产活动的异地和跨国界进行，极大地加快技术信息的交流，加强企业之间产品开发的生产合作，促进企业之间的优化和重组，大大缩短产品的生产周期，提高产品的市场竞争力。
4.4 信息化
在信息技术条件下，将分布于世界各地的产品、设备、人员、资金、市场等企业资源有效地集成起来，采用各种类型的合作形式，建立以网络技术为基础的、高素质员工系统为核心的敏捷制造企业运作模式，打破小单位和行业的局限，深入开发、广泛利用信息资源，建立敏捷制造网络化工程，加速制造业数字化与网络化。这不仅对于制造业本身的改造、地区信息港的建设有十分重要的战略意义和现实意义，而且有利于在近年内开展异地设计与制造、网络服务、网上数据共享和网上培训等预期目标的实现，必将推进企业信息化进程。
4.5 虚拟化
虚拟化指设计过程中的拟实技术和制造过程中的虚拟技术，它可以大大加快产品的开发速度和减少开发的风险。产品设计中的拟实技术是面向产品的结构和性能，以优化产品性能和降低成本为目标，包括产品的动力学分析、运动仿真、造型设计、强度和刚度的有限元计算等。制造过程中的虚拟技术是面向产品生产过程的模拟，检验产品的可加工性和加工工艺的合理性，并进行生产过程计划、组织管理、车间调度等活动的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真，通过仿真来模拟真实系统，及早发现产品设计开发制造过程中的缺陷，以保证产品设计开发制造的合理性，并尽可能使其达到最佳。
4.6 智能化
智能制造系统的特点是具有极强的适应性和友好性。对于人，强调安全性和友好性；对于环境，要做到无污染、省能源、资源回收和再利用；对于社会，则提倡合理的协作和竞争。智能制造的主要策略是综合利用各个学科、各种先进技术和方法（人工智能、神经网络、模糊控制、计算机技术、人类学、信息科学、管理科学等）解决和处理制造系统中的各种问题。
4.7 绿色化
日趋严酷的环境与资源约束，使绿色制造业显得越来越重要，绿色制造技术也将得到快速发展，主要包括绿色产品设计技术、绿色制造技术、产品的回收和循环再造制造，使产品在生命周期符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求，以及在制造过程中达到对环境负面影响小、废弃物和有害物质的排放最小等要求。
4.8 制造全球化
目前世界经济已经步入全球化经济的时代，一方面国际和国内市场竞争越来越激烈，另一方面国内外企业间的合作也在不断加强，这就形成企业之间既合作又竞争的局面。上述两方面的相互作用，已成为全球化制造业发展的强大动力。制造业和制造技术的全球化，是21世纪最重要的发展趋势之一。
参考文献
[1]王润孝.先进制造技术导论[M].北京:科学出版社,2004
[2]李梦群,庞学慧.先进制造技术导论[M].北京:国防工业出版社,2005
[3]课题组.企业市场应变能力及先进制造技术[J].机电产品开发与创新,2001(1):17-20
[4]郭卫,杨武成.先进制造技术在机械行业的应用[J].起重运输机械,2006(6):1-4
关键词 先进制造技术；集成技术；优越性
中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1671-489X(2010)36-0120-03
Advantage of Advanced Manufacturing Technology and Its Development Trend//Li Hong, Huo Ping, Lu Guangshun
Abstract The paper introduces the definition and structure of AMT(Advanced Manufacturing Technology) developing through digesting information technology, management technology and other technologies successively，analyzes the necessity that it replaces traditional Manufacturing Technology and summarizes its advantage．Finally, the paper predicts the tendency of AMT, which is developing toward the characteristics of integrated，flexible，latticing，informational，virtual，intelligent，green and global manufacturing.
Key words Advanced Manufacturing Technology；Computer Integrated Manufacturing System；advantage
Author’s address
1 Tangshan Labour Technician College, Tangshan, Hebei, China 063000
2 College of Mechanical Engineering，Hebei Polytechnic University, Tangshan, Hebei, China 063000
随着社会发展和人类文明进程的加快，与人类生产生活息息相关的各项实践活动正发生深刻的变革。制造业的发展尤为明显，从石器时代，经历青铜器和铁器时代，到蒸汽机时代，再到内燃机的发明，每一次生产的技术变革都对人类的文明起到极大的推动作用。特别是到了近现代，随着通信技术的发展，电子计算机和集成电路的出现，以及运筹学、现代控制理论、系统工程等软件科学的产生和发展，制造业又产生一次新的飞跃。制造已经不再是传统意义上简单地将原材料变为成品的过程，而是在先进工程技术的基础上，集成包括信息技术、网络技术等各项新兴技术在内的生产活动，而且越来越多地融入先进制造哲理、先进管理技术以及先进生产模式。在近50年的发展过程中，逐渐形成先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology，AMT）。
1 先进制造技术概述
先进制造技术首先由美国于20世纪80年代提出，但是直到现在仍然没有一个明确的、一致公认的定义。它是一个相对的、动态的概念，是为了适应现代生产要求，对制造技术不断优化所形成的。但经过对其内涵和特征的分析研究，可以定义为：“先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息（计算机与通信、控制理论、人工智能等）、能源及现代化管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产、提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术总称。” [1]
对先进制造技术的体系结构的认识目前也不统一。美国机械科学研究院（AMST）提出的先进制造技术的体系结构最具代表性，如图1所示[2]。
2 传统制造技术向先进制造技术转化的必然性
先进制造技术的提出和发展有其深刻的技术背景和社会背景，其中市场环境的变化起着至关重要的作用[3]。一方面表现为消费者需求日趋主体化、个性化和多样化，另一方面则是制造厂商之间着眼于全球市场的激烈竞争。制造业面对一个变化迅速且无法预料的买方市场，这种情况使得制造业及制造技术面临巨大的挑战，主要体现在：1）产品生命周期缩短；2）用户需求多样化；3）跨地区和跨国竞争；4）交货期成为竞争的关键要素；5）信息化和智能化；6）人们的知识、素质和需求的变化；7）环境意识增强与可持续发展。
在这种情况下，厂商为适应客户的需求以及市场的变化，就不得不收集各种市场信息，了解市场的动态；改变旧的不合时宜的生产模式，产生新的适合技术发展和生产条件的生产管理模式；不断吸收新兴的技术，寻求新的合作伙伴、价格低廉的原材料产地以及劳动力市场，以便在不断加剧的市场竞争中处于领先地位。同时，新兴的网络技术、信息技术也为这种先进的生产模式提供了技术支持。于是，在市场需求不断变化的驱动下，制造业生产规模沿着“小批量、少品种大批量、多品种变批量”的方向发展；在科技高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集、设备密集、信息密集、知识密集”的方向发展；与之相适应，制造技术的生产方式必将沿着“手工技术、机械化、单机自动化、柔性自动化、智能自动化”的方向发展。由表1先进制造技术企业与传统制造技术企业特点的优劣比较，可见由传统制造技术向先进制造技术转化是发展的必然。
3 先进制造技术的优越性
先进制造技术作为21世纪的制造技术，在制造业技术的基础上，极大地融入信息技术和现代管理技术，并与之相辅相成。信息技术和现代管理技术是先进制造技术的两个支柱，而现代管理技术和信息技术要以先进制造技术为基础。三者的有机结合，必然产生新的生产模式。制造技术、信息技术与现代管理技术三位一体，共同构成先进制造技术生长的环境。
近年来先进制造的新概念层出不穷，如精益生产、并行工程、敏捷制造、全能制造等。但从实质上看，这些新概念具有共同的特点：1）从以产品为中心向以客户为中心转变；2）从以技术为中心向以人、信息为中心转变；3）从传统的顺序工作方式向并行工作方式和小组工作方式转变；4）从多层次、细分工、严格从属管理的金字塔模式向分布式、平行网络、模糊分工和自主管理的扁平结构模式转变；5）更加重视产品的质量，把产品质量放在企业的首位，增强产品对市场反应的灵敏性。
由于先进制造技术涵盖大量的新理念、新技术，而且这些理念和技术更能适应当今市场的发展，与传统制造业相比其优越性也是显而易见的，主要表现：1）使制造企业能够适应市场快速变换和多样化的需要，提高为用户服务的水平；2）以较小的批量轮番生产，可以减少在制品占用，缩短制造提前期，减少成品的安全库存，从而加速流动资金的周转速度；3）先进的开发与设计是决定企业快速反应能力的首要因素，这些技术主要是指基于信息基础上的，可使信息过程信息化与自动化，可使设计过程缩短，设计成本降低；4）以优质、高效、低耗、清洁、灵活的基础制造技术为核心，使得产品性质更好，生产效率更高，运作成本更少，人性化更完善，满足可持续发展的要求；5）通过信息技术、计算机技术和系统管理技术将传统制造技术的基础及技术和新型制造单元局部或系统集成形成先进制造集成技术，技术优势更加明显突出；6）企业组织更加有机化与柔性化，能够充分发挥人的主观能动性，充分利用高新技术和先进信息技术的扁平型，层次效率高，灵活迅速，应变能力强，充满活力，具有很强的竞争能力且能够持续进行组织学习、管理创新和结构重组的组织；7）管理理念追求变革创新，重视人的作用，充分利用外部资源，如变革管理、人才管理、自主管理、团队管理、作业管理、流动管理等。
综上可见，先进制造技术无论从客户方还是生产方，都能适应当代经济市场的模式，能够从产品功能（Function）、交货期（Timetomarket）、质量（Quality）、成本（Cost）和服务（Service），即所谓的FTQCS[4]5个方面提高企业的竞争力，所以它具有传统制造业无法比拟的优势。
4 先进制造技术的发展趋势
先进制造技术具有传统制造技术无法比拟的优越性，其发展更是日新月异。为适应新世纪、新技术革命浪潮的冲击，迎接信息时代、制造全球化、贸易自由化、新型消费观念的挑战，先进制造技术必将朝着集成化、柔性化、网络化、信息化、虚拟化、智能化、绿色化、制造全球化等方向发展。
4.1 集成化
以计算机技术为基础，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术等，将企业全部生产活动中的信息流与物质流有机集成，并实现最优化。它特别强调信息的集成和信息的共享，通过网络数据库使企业的所有生产活动紧密地联系在一起，充分发挥技术、管理和人的作用，全面提高企业的管理水平、产品质量和经济效益。
4.2 柔性化
制造自动化系统发展大致过程是“刚性自动化——可编程自动化——综合自动化”，制造系统的柔性随着这个过程也变得越来越大。进一步的发展要求能快速实现制造系统的重组（包括企业内部制造设备与工具系统重组，以及企业间的重组）。模块化设计是提高企业制造自动化系统柔性的重要策略和方法，它可以有效改善设计工作柔性和制造系统柔性，并能够根据需要迅速实现制造系统的重组。
4.3 网络化
网络通信技术的迅速发展和普及给企业的生产和经营活动带来革命性的变革，实现市场开发、产品设计、物料选择、零件加工和产品销售等生产活动的异地和跨国界进行，极大地加快技术信息的交流，加强企业之间产品开发的生产合作，促进企业之间的优化和重组，大大缩短产品的生产周期，提高产品的市场竞争力。
4.4 信息化
在信息技术条件下，将分布于世界各地的产品、设备、人员、资金、市场等企业资源有效地集成起来，采用各种类型的合作形式，建立以网络技术为基础的、高素质员工系统为核心的敏捷制造企业运作模式，打破小单位和行业的局限，深入开发、广泛利用信息资源，建立敏捷制造网络化工程，加速制造业数字化与网络化。这不仅对于制造业本身的改造、地区信息港的建设有十分重要的战略意义和现实意义，而且有利于在近年内开展异地设计与制造、网络服务、网上数据共享和网上培训等预期目标的实现，必将推进企业信息化进程。
4.5 虚拟化
虚拟化指设计过程中的拟实技术和制造过程中的虚拟技术，它可以大大加快产品的开发速度和减少开发的风险。产品设计中的拟实技术是面向产品的结构和性能，以优化产品性能和降低成本为目标，包括产品的动力学分析、运动仿真、造型设计、强度和刚度的有限元计算等。制造过程中的虚拟技术是面向产品生产过程的模拟，检验产品的可加工性和加工工艺的合理性，并进行生产过程计划、组织管理、车间调度等活动的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真，通过仿真来模拟真实系统，及早发现产品设计开发制造过程中的缺陷，以保证产品设计开发制造的合理性，并尽可能使其达到最佳。
4.6 智能化
智能制造系统的特点是具有极强的适应性和友好性。对于人，强调安全性和友好性；对于环境，要做到无污染、省能源、资源回收和再利用；对于社会，则提倡合理的协作和竞争。智能制造的主要策略是综合利用各个学科、各种先进技术和方法（人工智能、神经网络、模糊控制、计算机技术、人类学、信息科学、管理科学等）解决和处理制造系统中的各种问题。
4.7 绿色化
日趋严酷的环境与资源约束，使绿色制造业显得越来越重要，绿色制造技术也将得到快速发展，主要包括绿色产品设计技术、绿色制造技术、产品的回收和循环再造制造，使产品在生命周期符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求，以及在制造过程中达到对环境负面影响小、废弃物和有害物质的排放最小等要求。
4.8 制造全球化
目前世界经济已经步入全球化经济的时代，一方面国际和国内市场竞争越来越激烈，另一方面国内外企业间的合作也在不断加强，这就形成企业之间既合作又竞争的局面。上述两方面的相互作用，已成为全球化制造业发展的强大动力。制造业和制造技术的全球化，是21世纪最重要的发展趋势之一。
参考文献
[1]王润孝.先进制造技术导论[M].北京:科学出版社,2004
[2]李梦群,庞学慧.先进制造技术导论[M].北京:国防工业出版社,2005
[3]课题组.企业市场应变能力及先进制造技术[J].机电产品开发与创新,2001(1):17-20
[4]郭卫,杨武成.先进制造技术在机械行业的应用[J].起重运输机械,2006(6):1-4