先进制造技术导论

摘要：对先进制造技术作了概述，分析了其产生的背景，指出其内涵与特征，介绍其当前的一些研究热点，比如现代集成制造、智能制造、绿色制造、虚拟制造、网络化制造、云制造等，并对数种较热门的先进制造模式进行了分组比较，最后讨论了先进制造技术中的现代管理技术问题。

关键词：先进制造技术；先进制造模式；现代管理技术;发展现状；发展趋势一．先进制造技术内涵及特点1．先进制造技术内涵先进制造技术是美国于2O世纪80年代末期提出的，其根本原因在于其国家竞争力的不断减弱，贸易逆差过大，许多原来占优势的产品都在竞争中败于El本。

为此，美国政府和企业界投入了大量的资金进行研究，总结并提出了一系列先进制造技术的新理论。

这些战略在短短几年内，就收到了良好的效果，部分被日本占领的市场被重新夺回。

目前对先进制造技术至今尚无统一的、明确的、公认的定义，但经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，将其定义为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术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，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总成。

先进制造技术的核心，是优质、高效、低耗、清洁生产的基础制造技术，其目的是满足用户个性化、多样化的市场需求，提高制造业的综合经济效益，赢得激烈的市场竞争。

为此，先进制造技术比传统的制造技术，更加重视技术和管理的结合，重视制造过程组织和管理体制的简化和合理化。

2．先进制造技术的特点(1)先进性：AMT的核心和基础是经过优化的先进工艺(优质、高效、低耗、清洁工艺)，它从传统制造工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成。

特别强调计算机技术、信息技术和现代管理技术在制造中的应用。

(2)广泛性：AMT不是单独分割在制造过程的某一环节，而是将其综合运用于制造的全过程，它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、销售使用、维修服务，甚至回收再生的整个过程。

(3)实用性：AMT有明确的需求导向特征，不是以追求技术的高新度为目的，而是注重产生最好的实践效果，以提高企业竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。

(4)集成性：AMT由于专业、学科间的不断渗透、交叉、融合，界限逐渐淡化甚至消失，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，可称为“制造工程”。

(5)系统性：随着微电子、信息技术的引入，AMT能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。

AMT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。

(6)动态性：它不断地吸收各种高新技术成果，将其渗透到制造系统各个环节和制造活动的整个过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。

二.几种先进制造模式的分析比较1．并行工程、柔性制造、成组制造和精益生产这4类制造模式，是一类基础的制造方法，也可以说是制造的一种准则，所应遵循的一种基础的标准。

无论是绿色制造、智能制造、生物制造，还是敏捷制造、网络化制造、云制造，都必须得遵循这种方法。

通过他们可以节省时间，降低成本，节约资源。

2．快速原型制造和虚拟制造快速原型和快速制模的结合和发展，形成了快速制造；虚拟原型与虚拟生产和虚拟企业的结合，形成了虚拟制造。

快速原型和虚拟原型各有特点，相辅相成。

快速原型可以将可视的虚拟原型，变成实际的物理零件或产品；而虚拟原型，则为零件和产品提供更为快捷经济的设计制造方法，为产品设计提供了性能评价和可制造性分析等功能。

它们均以CAD技术为基础，达到同一个目的——缩短产品开发周期，提高产品设计品质和一次设计制造的成功率。

3.智能制造、生物制造和绿色制造生物制造是从生命现象和生命科学出发来物化生命现象，其更关注设备和技术的柔性及智能化；智能制造的特征主要是智能化，智能化体现的是自动化的深度。

智能制造和生物制造有一定的共同点，无论是物化生命还是人工智能，都体现了智能化，都将生命现象融人到了制造之中。

绿色制造强调产品在设计、制造、使用及回收过程中对环境的影响最小，其侧重于技术、管理和人的积极作用的发挥。

全国人大副委员长、中国科学院院长、中国机械工程学会理事长路甬祥2009年l2月12日在“中国创新论坛之从制造到创造——装备制造业振兴专家论坛”上所作的主旨报告中指出，当前环境对制造业提出了更高的要求，能源紧缺对制造业的制约日益加剧，中国制造业必须要增强自主创新能力，以人为本，实现人与自然协调发展，提升附加值和国际品牌竞争力，实现由制造大国向制造强国的历史跨越。

而发展绿色制造和智能制造，则是实现该历史跨越的关键所在。

同时发展战略性新兴产业，是我国转变发展方式、调整产业结构，抢占新一轮发展制高点的根本途径。

新兴产业离不开绿色制造技术，战略性新兴产业必须绿色化，智能制造又是发展战略性新兴产业的重要支撑。

为此，绿色和智能制造成为机械制造业产业结构升级和优化的必由之路。

4．集成制造、敏捷制造、网络化制造与云制造集成制造是随着计算机技术、信息技术、网络技术的发展而产生的，人们开始将技术系统、生产系统和人们的思想理念集成起来，以便优化系统，共享资源，提高总体效益。

为了使企业能够应付迅速变化和不可预测的市场需求，以获得长期稳定经济效益。

在集成制造的基础上出现了敏捷制造。

敏捷制造极富创造性地构建了一种企业的动态联盟——虚拟企业，以便能灵活快速地对市场变化做出积极的响应，使整个制造生产系统在技术、管理或人员、组织上都具备充分的柔性，尤其强调了组织的柔性。

为了实现敏捷制造，除了做到信息集成和过程集成外，还必须实现企业集成。

企业集成就是针对某一特定产品，选择合作伙伴，组建企业动态联盟，充分利用联盟企业所具有的设计资源、制造资源、人力资源等，解决联盟内的信息集成与过程集成，将新产品快速推向市场。

随着计算机网络技术的飞速发展及其在制造业的广泛应用，使敏捷制造成为可能，而另一种制造模式——网络化制造也就应运而生。

网络化制造的特点，是制造厂和销售服务遍布全世界，企业能够在任何时刻与世界任何一个角落的用户或供应商打交道，通过网络的协调和运作，将遍布世界的制造厂和销售网点连成一体，不仅同合作伙伴甚至同竞争对手都能建立全球范围的生产和经营联盟网络。

因此，其柔性范畴扩大到了市场经营和供货环节，以完全柔性的制造系统来应付完全不确定的市场环境。

其实质是通过计算机网络进行生产经营业务活动各个环节的合作，以实现企业问的资源共享、优化组合和异地制造。

网络化制造和服务技术同云计算、云安全、高性能计算、物联网等技术融合形成了云制造。

云制造是一种利用网络和云制造服务平台，按用户需求组织网上制造资源(制造云)，为用户提供各类按需制造服务的一种网络化制造新模式，其核心就是建立共享制造资源的公共服务平台，将巨大的社会制造资源池连接在一起，提供各种制造服务，实现制造资源与服务的开放协作、社会资源高度共享。

在理想情况下，云制造将实现对产品开发、生产、销售、使用等全生命周期的相关资源的整合，提供标准、规范、可共享的制造服务模式。

这种制造模式，可以使制造业用户像用水、电、煤气一样便捷地使用各种制造服务。

企业用户无需再投人高昂的成本购买加工设备等资源，而是通过云制造平台提出具体的使用请求，云制造平台会对用户请求进行分析、分解，并在制造云里自动寻找最为匹配的云服务，通过调度、优化、组合等一系列操作，向用户返回解决方案。

用户无需直接和各个服务节点打交道，也无需了解各服务节点的具体位置和情况。

敏捷制造强调的敏捷化理念，是云制造所追求的目标之一。

云制造借鉴云计算等最新的信息技术，为实现敏捷化提供了新的手段。

在理念上，云制造综合了敏捷化、绿色化、个性化和服务化等思想，但从应用模式与组织实施角度来说，云制造与敏捷制造相比也有一定的差异。

由云制造也是建立在网络基础之上，从广义上讲，云制造是网络化制造的一种新的形态，但由于融合并采用了云计算、物联网、服务计算等技术和架构，与传统网络化制造相比，有鲜明的特点和优势。

云制造以实现敏捷化、服务化、绿色化和智能化为重要目标，是网络化制造的一种新发展，是面向服务制造理念的具体体现。

三．先进制造技术中的现代管理技术现代管理技术，是先进制造技术的重要组成部分，因为现代化产品的开发过程，实际上是先进设计技术、先进制造技术与先进管理技术的有机集成。

其包括制造企业的制造策略、管理模式、生产组织方式以及相应的管理方法，是在传统管理方法的基础上，结合先进制造技术不断的发展和丰富的现代管理思想。

现代企业管理技术所包含的内容很多，包括企业资源规划ERP(EnterpriseResourcePlanning)、产品生命周期管PLM(ProductLifecycleManagement)、EquipmentManufactringTechnologyNo．11，2011供应链管理SCM(SupplyChainManagement)、客户关系管理CRM(CustomerRelationshipManagement)等。

其中ERP和PLM是现代企业管理的两个核心系统，这里将做主要介绍。

1．制造资源计划(MRP¨)制造资源计划(MRPⅡ，ManufacturingResourcesPlanning)是先进的现代企业管理模式，目的是合理配置企业的制造资源，以使之充分发挥效能，使企业在激烈的市场竞争中赢得优势，从而取得最佳经济效益。

ERP是在MRPII的基础上，通过反馈的物流和反馈的信息流、资金流，把客户需要和企业内部的生产经营活动，以及供应商的资源整合在一起，使用户的需求和企业内部的制造活动以及外部供应商的制造资源全部包括进来，体现完全按用户需要进行经营管理的一种全新的管理方法。

ERP将物资资源(物流)、人力资源(人流)、财务资源(财流)、信息资源(信息流)进行一体化集成。

2．产品生命周期管理(PLM)产品数据管理PDM(ProductDataManagement)是一门用来管理所有与产品相关信息(包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等)和所有与产品相关过程(包括过程定义和管理)的技术。

PLM 是对所有与产品相关的数据、在其整个生命周期内进行管理的技术，在PDM的基础上发展起来，是PDM的功能延伸，是一种先进的企业信息化思想，其让人们思考在激烈的市场竞争中，如何用最有效的方式和手段来为企业增加收入和降低成本。

PLM(ProductLifecycleManagement)包含了PDM的全部内容和功能。

PDM主要针对产品开发过程，强调对工程数据的管理，其应用也是围绕工程设计部门展开的，PDM的文档管理功能只是管理与产品结构和设计过程相关的设计文档；而PLM管理的是整个产品从概念产生到最终淘汰的整个生命周期的所有文档，强调对产品生命周期内跨越供应链的所有信息进行管理和利用的理念。