基于现代制造技术的发展分析

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  摘 要:21世纪,知识经济和高科技的迅猛发展给制造业带来前所未有的机遇和挑战,现代制造技术被赋予新的内涵和特征,与其它学科交互融合发展,对传统的制造业产生了巨大的冲击。只有采用先进制造技术并不断创新,我国制造业才能在激烈竞争中立于不败之地。为此阐述了现代制造技术的发展趋势。
  关键词:现代制造技术;特征;趋势
  摘要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。
  随着高新技术和知识经济的迅猛发展,生命科学、材料科学、信息技术、微电子技术、航空航天等新兴的科学技术不断涌现。以计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合的先进制造技术应运而生,对传统的制造业产生了巨大的影响和冲击。目前,世界各国尤其是工业发达国家都非常重视制造技术的开发研究和应用,在这一领域的国际竞争日趋激烈,我们要想在新一轮的较量中立于不败之地,就必须大力发展制造技术。
  一、现代制造技术的主要特征
  随着通讯和网络的发展,全球性的贸易壁垒正在逐步消失,制造技术已发展成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科且高度复杂的集成技术。制造的概念和内涵得到大大扩展,它是一种涵盖面很广的广义制造概念,是“大过程”、“大制造”,包括光、机、电产品的制造,工艺流程设计,通用产品和高精尖产品的制造以及材料制备;不仅包括机械加工方法,而且还包括高能束加工方法、硅微加工方法、电化学加工方法等;它不但包括从毛坯到成品的加工制造过程,而且还涉及产品的市场信息收集与分析、产品的选型决策、产品的设计制造过程、产品的销售和售后服务、报废产品的处理以及产品的疲劳强度和全寿命过程的预估等产品整个生命周期的全过程。
  经济的发展和社会的进步对制造科学提出了新的要求与期望,它与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学等不同学科之间的交叉融合更为紧密,形成了多学科交叉、多方位立体发展的模式。一方面,制造技术为信息科学、生物科学和材料科学提供观察、实验、检测、制造的装备和技术支持;另一方面,信息科学、生物科学、材料科学的最新成果也会应用于制造业,进一步丰富制造科学的内容,同时,它们的发展也给制造业不断提出新的使命和挑战,从而促进制造科学的进一步提高。制造生产模式对制造过程、制造系统和产品的优质将起着关键的作用,而制造生产模式是管理科学、社会人文科学与制造科学的交叉、融汇和发展而成的结果,有着统率生产过程、加速高新技术的发展、决定产品质量和市场竞争能力的作用。
  先进制造技术的发展与信息技术的发展密不可分。信息技术,特别是计算机技术,极大地改变着制造的面貌,是先进制造技术的发展与制造科学形成的客观条件。信息这一要素已成为现代制造业中最重要的资源和最宝贵的竞争要素。制造技术不仅加工、处理信息,而且将制造信息录制、物化在原材料上,提高其信息含量,使之转化为产品。现代制造业,尤其高科技、深加工企业,其主要投入已不再是材料和能源,而是信息和知识;其所创造的社会财富实际上也是某种形式的信息,即产品信息和制造信息。未来的产品一般应是基于信息或知识的产品。未来的制造技术将向数字化、智能化、网络化发展,信息技术将贯穿整个制造业。
  二、制造技术的发展趋势
  21世纪,制造业日趋全球化,先进制造技术向着自动化、柔性化、集成化和智能化方向发展。总的来看,纳米技术、超精密加工技术和可持续制造技术是今后发展的关键。
  扫描隧道显微镜的发明与应用使人们对世界的认识进入纳米尺度,从宏观转向微观扩展。纳米技术和纳米制造技术是当前竞相研究的最前沿领域,它将使人们在生产方式和生活方式上有更大的改观。纳米技术包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米装配技术、纳米测量技术和纳米机械学等。纳米技术对制造业已经产生了很大的影响,对传统制造方法、制造工艺与手段带来了巨大冲击;同时,纳米技术的发展带动了微型系统制造技术的发展。微型系统是机械技术和电子技术在微/纳米尺度上相融合的产物,发展极其迅速,有可能对世界各国的科技、经济发展和国防建设产生重大影响。其覆盖领域十分广泛,从1959年科学家提出微型机械的设想,到第一个硅微型压力传感器问世,以及微型齿轮、微型齿轮泵、微型气动涡轮及联接件、硅微型静电电机、微型加速度计,直至2000年重仅200多克的微卫星上天,微型系统受到了世界各国越来越多的青睐,其应用领域将不断扩大。
  制造技术的全球化和中国加入WTO给我国的制造业带来了前所未有的发展机遇,同时也面临着巨大的挑战。当前,人类社会已进入信息时代和知识经济时代,国际经济合作与交往日益紧密,全球产业结构进入大调整的重要时期,世界正在形成一个统一的大市场。世界范围内制造业的竞争变得越来越严酷,人们对于产品的个性化和服务的要求越来越强烈,产品的生命周期越来越短,只有采取积极的应对措施,才能逐步缩短我国在制造领域与工业发达国家的差距。
  进入21世纪,用户的消费观念有了很大改变,对企业和产品提出了更新、更高的要求,产品的交货时间、新产品的开发时间和上市时间,甚至产品的整个生命周期都显著缩短 产品的开发周期缩短,对市场的响应已经成为企业竞争力的关键所在。谁能在最短的时间内交货,开发出新产品并打入市场,并在产品整个生命周期之内提供最好的服务,谁就能够占领市场。同时,原来对于产品质量、成本要求的内涵也有所改变,质量除了指对产品本身的性能、功能、外观、可靠性和使用寿命等方面的要求外,更重要的是指如何在产品整个生命周期之内全面地满足客户的要求,包括各种服务,顾客对产品及其服务的满意程度是衡量产品质量和企业竞争力的重要指标。成本也不是指单一的产品制造和销售成本,而且是指包括产品的运行成本、维护成本及报废后的处理成本在内的全部成本。为了降低成本,要求企业的产品和制造系统均具有高度的柔性,以响应快速变化的市场,增强企业竞争力。
  知识经济时代为我国的制造业带来新的机遇和挑战, 国际竞争日趋激烈。只有利用先进制造技术,努力提升我国制造业的水平,实现精密化、微型化、高效化、清洁化、柔性化和集成化生产,才能增强企业竞争力,促进制造业的可持续发展。
  作者简介:罗杰,西南交通大学机械学院茅以升班。刘虚,西南交通大学材料科学与工程学院材料成型及控制工程。
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