本文介紹了21世紀(jì)的先進(jìn)制造模式，闡述了機(jī)械制造發(fā)展的精密化、自動化、信患化、柔性化、集成化和智能化趨勢，在分析了我國機(jī)械制造發(fā)展存在的差距的基礎(chǔ)上，提出了我國機(jī)械制造發(fā)展發(fā)展策略。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和市場競爭日益激烈，越來越多的制造食業(yè)開始將大量的人力、財力和物力投入劍先進(jìn)的制造技術(shù)和先進(jìn)的制造模式的研究和實(shí)施策略之中。改革開放30年，我國制造科學(xué)技術(shù)有日新月異的變化和發(fā)展，確立了社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制，但與先進(jìn)的國家相比仍有一定差距，為了迎接21世紀(jì)的挑戰(zhàn)，必須認(rèn)清制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，縮短與先進(jìn)國家的差距，使我國的產(chǎn)品上質(zhì)量、上效率、上品種和上水平。

　　1 先進(jìn)的制造模式

　　機(jī)械制造業(yè)發(fā)展趨勢表明，只有采用先進(jìn)的制造技術(shù)并能實(shí)施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趨勢。制造模式足指企業(yè)體制、經(jīng)營、管理、生產(chǎn)組織和技術(shù)系統(tǒng)的形態(tài)和運(yùn)作模式。

　　1.1 敏捷制造與虛擬制造

　　美國通用汽車公司與里海大學(xué)于1988年提出了敏捷制造(AM)，AM是在不可預(yù)測的持續(xù)變化的競爭環(huán)境中取得繁榮成長，并具有能對客戶需求的產(chǎn)品和服務(wù)驅(qū)動市場作出迅速響應(yīng)的生產(chǎn)模式。

　　AM的特征是：
　　
　?、倨髽I(yè)間聯(lián)作集成。充分發(fā)揮各企業(yè)的長處，針對限定市場的目標(biāo)要求共同合作完成任務(wù)。
　　②具有高度的制造柔性。制造柔性是指制造企業(yè)對市場要求迅速轉(zhuǎn)產(chǎn)和能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多品種變批量的快速制造。
　?、鄢浞职l(fā)揮人的作用，不斷提高企業(yè)職工素質(zhì)和教育水平，優(yōu)化人機(jī)功能分配。

　　虛擬制造(VM)是國際上提出的新概念。VM與AM聯(lián)系密切。VM的特征是：

　　當(dāng)市場新的機(jī)遇出現(xiàn)時，組織幾個有關(guān)公司聯(lián)作，把不同的公司，不同地點(diǎn)的工廠或車間重新組織協(xié)調(diào)工作。在運(yùn)行之前必須分析組合是否最優(yōu)，能否協(xié)調(diào)運(yùn)行，以及投產(chǎn)后的效益和風(fēng)險進(jìn)行評估，這種聯(lián)作公司稱虛擬公司。虛擬公司通過虛擬制造系統(tǒng)運(yùn)行。因此研究開發(fā)虛擬制造技術(shù)(VMT)和虛擬制造系統(tǒng)(VMS)意義重大，美國稱AM為2l世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。

　　1.2 集成制造與智能制造

　　美國哈林頓博士在《計(jì)算機(jī)和集成制造》一書中提出計(jì)算機(jī)和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心內(nèi)容是：制造企業(yè)從市場預(yù)測、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營管理克至售后服務(wù)是一個不可分割的整體，需要統(tǒng)籌考慮。整個制造過程的實(shí)質(zhì)是信息采集、傳遞和加工過程，最終生產(chǎn)的產(chǎn)品可看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)。集成是CIM的核心，這種集成不僅是物的集成，更主要的是以信息集成為特征的技術(shù)集成和功能集成，計(jì)算機(jī)是集成的工具，計(jì)算機(jī)和輔助各單元技術(shù)是集成的基礎(chǔ)，信息交換是橋梁，信息共享是關(guān)鍵。集成的目的在于制造企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式的合理化和最優(yōu)化，以提高今業(yè)對市場變化的動態(tài)響應(yīng)速度，并追求最高整體效益和長期效益。

　　智能制造(IM)是美國出版研究IM和IMS書籍中首先提出的。它的特征是：在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié)的高度柔性與高度集成的方式，通過計(jì)算機(jī)和模擬人類專家的智能活動，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進(jìn)行收集、存儲、完善、共享、繼承與發(fā)展。制造智能的目的是：通過集成知識工程、制造軟件系統(tǒng)、機(jī)器人視覺和機(jī)器人控制對制造工人的技能與人類專家知識進(jìn)行建模，以使智能機(jī)器能夠在沒有人干預(yù)的情況下進(jìn)行小批量生產(chǎn)。

　　1.3 綠色制造

　　(1)綠色制造的定義

　　綠色制造又稱環(huán)境意識制造和面向環(huán)境的制造等。即綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式。其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報廢處理的全生命周期中，廢棄物和有害排放物最小，對環(huán)境的負(fù)面影響最小，對健康無害，資源利用率最高，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益更高。

　　(2)綠色制造的體系構(gòu)造

　　包括兩個目標(biāo)，即資源優(yōu)化利用和環(huán)境保護(hù)；三相基本內(nèi)容，即綠色材料、綠色能源和綠色生產(chǎn)過程中制造出綠色產(chǎn)品；兩個層次的全過程控制，即指在物料轉(zhuǎn)化過程和產(chǎn)品全生命周期過程(包括構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造、裝配、包裝、運(yùn)輸、銷售、服務(wù)、報廢、回收環(huán)節(jié))中，充分考慮資源和環(huán)境問題，實(shí)現(xiàn)最大限度地優(yōu)化利用資源和減少環(huán)境污染。

　　2 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢

　　先進(jìn)的制造業(yè)是將物料、能源、設(shè)備、資金、技術(shù)、信息和人力等制造資源通過先進(jìn)的制造技術(shù)，先進(jìn)的管理技術(shù)和先進(jìn)的制造過程轉(zhuǎn)變成人類需求產(chǎn)品的行業(yè)。行業(yè)追求的目標(biāo)是：高質(zhì)量、高效率、高柔性、低成本、低勞動力、低消耗、品種多和規(guī)格全的產(chǎn)品，因此，面向21世紀(jì)的機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　2.1 精密化

　　精密加工、超精密加工技術(shù)、微型機(jī)械是現(xiàn)代化機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的方向之一。精密和超精密加工技術(shù)包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復(fù)合加上(如機(jī)械化學(xué)研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領(lǐng)域。超精密加工技術(shù)己向納米(1nm=0.001μm)技術(shù)發(fā)展。納米技術(shù)己在納米機(jī)械學(xué)、納米電子學(xué)和納米材料技術(shù)得到了應(yīng)用。因此，它促進(jìn)了機(jī)械科學(xué)、光學(xué)科學(xué)、測最科學(xué)和電子科學(xué)的發(fā)展。美國1997年首次制造出直徑僅為60μm的靜電微型電機(jī)，以及幾十微米的微型齒輪、彈簧及微型機(jī)構(gòu)。武漢大學(xué)研制成納米級超微電極，將其插入活體細(xì)胞后首次測出細(xì)胞內(nèi)部神經(jīng)遞質(zhì)的動態(tài)信息。只前各國科學(xué)家正在進(jìn)行微型機(jī)器人的研究，微型機(jī)器人可以潛入人體血管、臟器去疏通血管、診治疾病。據(jù)國外預(yù)測，21世紀(jì)將是微型機(jī)械電子技術(shù)和微型機(jī)器人的時代，因此有人將納米技術(shù)與微型機(jī)械稱為21世紀(jì)的核心技術(shù)。

　　2.2 自動化

　　自動化技術(shù)的成功應(yīng)用，不但提高了效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，還可以代替人去完成危險場合的工作。對于批量較大的生產(chǎn)自動化，可通過機(jī)床自動化改裝、應(yīng)用自動機(jī)床、專用組合機(jī)床、自動生產(chǎn)線來完成。小批量生產(chǎn)自動化可通過NC，MC，CAM，F(xiàn)MS，CIM，IMS等來完成。在末來的自動化技術(shù)實(shí)施過程中，將更加重視人在自動化系統(tǒng)中的作用。同時自動化開始面向中小型企業(yè)，以經(jīng)濟(jì)實(shí)用為出發(fā)點(diǎn)，滿足不斷發(fā)展的產(chǎn)品多樣化和個性化需要。

　　2.3 信息化

　　信息、物質(zhì)和能源是制造系統(tǒng)的三要素。隨著計(jì)算機(jī)、自動化與通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)紅制造系統(tǒng)中的應(yīng)用，信息的作用越來越重要。產(chǎn)品制造過程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品成本的主要因素。制造過程的實(shí)質(zhì)是對制造過程中各種信息資源的采集、輸入、加工和處理過程，最終形成的產(chǎn)品可看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)，因此可以把信息看作是一種產(chǎn)業(yè)，包括在制造之中。為此一些企業(yè)開始利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、信息高速公路、衛(wèi)星傳遞數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)異地生產(chǎn)。使生產(chǎn)分散網(wǎng)絡(luò)化，以適應(yīng)21世紀(jì)高柔性生產(chǎn)的需要。

　　2.4 柔性化

　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，促使產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，這就要求現(xiàn)代企業(yè)必須具備一定的生產(chǎn)柔性來滿足市場多變的需要。所謂柔性，是指一個制造系統(tǒng)適應(yīng)各種生產(chǎn)條件變化的能力，它與系統(tǒng)方案、人員和設(shè)備有關(guān)。系統(tǒng)方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人員能保證加工任務(wù)，完成數(shù)量和時間要求的適應(yīng)能力。設(shè)備柔性是指機(jī)床能在短期內(nèi)適應(yīng)新零件的加工能力。柔性制造自動化的形式很多，如美國提出的敏捷制造(AM)其主線就是高柔性生產(chǎn)。上海同濟(jì)大學(xué)張曙教授提出的獨(dú)立制造島(AMI)也是高柔性生產(chǎn)模式。

　　2.5 集成化

　　集成的作用是將原來獨(dú)立運(yùn)行的多個單元系統(tǒng)集成一個能協(xié)調(diào)工作的和功能更強(qiáng)的新系統(tǒng)。集成不是簡單的連接，是經(jīng)過統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，分析原單元系統(tǒng)的作用和相互關(guān)系并進(jìn)行優(yōu)化重組而實(shí)現(xiàn)的。集成化的目的是實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)的功能集成，功能集成要借助現(xiàn)代管理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)和信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)集成，同時還要強(qiáng)調(diào)人的集成，由于系統(tǒng)中不可能沒有人，系統(tǒng)運(yùn)行的效果與企業(yè)經(jīng)營思想、運(yùn)行機(jī)制、管理模式都與人有關(guān)，兇此在技術(shù)上集成的同時，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)管理與人的集成。集成化生產(chǎn)將成為面向21世紀(jì)占主導(dǎo)的生產(chǎn)方式。

　　2.6 智能化

　　智能化是而向21世紀(jì)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。智能制造技術(shù)(IMT)是將人工智能融入制造過程的各個環(huán)節(jié)，通過模擬人類專家的智能活動，取代或延伸制造系統(tǒng)中的部分腦力勞動，在制造過程中系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運(yùn)行狀態(tài)，在受到外界干擾或內(nèi)部激勵能自動調(diào)整其參數(shù)，以達(dá)到最佳狀態(tài)和具備自組織能力。例如機(jī)器人加工就是將機(jī)床與機(jī)器人、傳感器、控制器組合而成的智能制造系統(tǒng)，它具有信息處理和知覺反饋、決策能力，可同時控制指揮多種操作，從而能提高效率、保證質(zhì)量和降低成本。智能化是柔性自動化和集成自動化的新發(fā)展和重要組成部分。

　　3 存在差距和實(shí)施策略

　　改革開放30年，通過技術(shù)改造和引進(jìn)國外先進(jìn)制造技術(shù)，使我國的制造工業(yè)有了長足的進(jìn)步，但和先進(jìn)國家相比還存在很大差距，表現(xiàn)存：一是產(chǎn)品創(chuàng)新能力較差。開發(fā)周期長。二是制造工藝裝備落后，成套能力不強(qiáng)，我國大多數(shù)企業(yè)目前還采用較落后的制造工藝與技術(shù)裝備進(jìn)行生產(chǎn)。優(yōu)質(zhì)高效低耗工藝的普及率不足10%,數(shù)控機(jī)床、精密設(shè)備不足5%。三是生產(chǎn)自動化和優(yōu)化水平低，資源綜合利用率低。我國平均勞動生產(chǎn)率為0.263萬美元，而美國為9.37萬美元。我國能源綜合利用率僅為32%左右，比國外的先進(jìn)水平低10多個百分點(diǎn)。四是管理粗放，協(xié)作能力較差，國際市場開拓能力弱。我國多數(shù)企業(yè)缺少現(xiàn)代化管理的概念、方法和手段，眾多的企業(yè)機(jī)構(gòu)臃腫，富裕人員一般多達(dá)30-40%。五是工程技術(shù)人員知識陳舊，跟不上時代的要求。面對這樣形勢。發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)、實(shí)施先進(jìn)的制造模式已經(jīng)到了刻不容緩的地步。為了使我國的制造業(yè)站在世界先進(jìn)行列，必須采取相適應(yīng)的措施和策略。

　　3.1 加強(qiáng)政策與法規(guī)建設(shè)，建立強(qiáng)有力的宏觀調(diào)控機(jī)制

　　在市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，國家仍應(yīng)制訂科學(xué)的制造產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和制造技術(shù)進(jìn)步的總體規(guī)劃，以及相應(yīng)的法規(guī)政策。避免重復(fù)建設(shè)、重復(fù)生產(chǎn)和重復(fù)引進(jìn)的事情發(fā)生，要盡可能減少和避免市場盲日競爭造成的損失。繼續(xù)鼓勵科技創(chuàng)新政策，一些技術(shù)改造和先進(jìn)技術(shù)推廣，仍需國家給予支持。對于引進(jìn)外資，建立合資企業(yè)，應(yīng)有利于我國制造技術(shù)的發(fā)展，有利于提高產(chǎn)品在國內(nèi)市場上競爭力為原則。

　　3.2 發(fā)展適應(yīng)我國國情的生產(chǎn)模式

　　對于一些先進(jìn)的制造技術(shù)和先進(jìn)的制造模式，要根據(jù)我國現(xiàn)實(shí)存在的技術(shù)水平和能力向前發(fā)展，避免盲目的追求目前實(shí)施有一定困難的理想的先進(jìn)科學(xué)制造技術(shù)。例如我國的人工智能(AI)的研究尚處于低級和起步階段，進(jìn)展困難，其理由是我們對人類思維活動的實(shí)質(zhì)尚知甚少，基于人工智能的智能機(jī)器，在智能水平上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與人類專家智能相比，因此想以人工智能全而取代制造過程中人類專家智能，進(jìn)行獨(dú)立分析、判斷和決策等任務(wù)是不現(xiàn)實(shí)的，這只是未來的發(fā)展方向。

　　3.3 加強(qiáng)企業(yè)問合作

　　近些年規(guī)模經(jīng)濟(jì)在國內(nèi)顯示出強(qiáng)人的競爭力和整體效益，其成功之處在于企業(yè)問既通過競爭獲得了發(fā)展的動力、提高了水平，又能夠各具特色地發(fā)展自己，從而在無意間形成優(yōu)勢互補(bǔ)，在競爭中相互依存并共同獲得利益。由此，競爭絕不是企業(yè)間合作的障礙，應(yīng)該在競爭中建立合作意識，企業(yè)問的團(tuán)結(jié)就是效益。

　　3.4 提高制造業(yè)現(xiàn)代化管理水平

　　現(xiàn)代管理核心是信息管理、物質(zhì)管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)過程管理和市場信息管理、加強(qiáng)企業(yè)人力的培養(yǎng)同時與國際接軌，開展IS09000系列管理體系認(rèn)證，加快現(xiàn)代企業(yè)制度改革，為先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
綜上所述，我國的制造業(yè)發(fā)展已進(jìn)入了高速發(fā)展階段，沿海地區(qū)的民營企業(yè)已經(jīng)具備足夠的經(jīng)濟(jì)實(shí)力來使企業(yè)邁向現(xiàn)代化，先進(jìn)設(shè)備的引進(jìn)和大量專業(yè)人才的涌入使許多沿海地區(qū)的制造業(yè)水平迅速提高。但足整體發(fā)展很不均衡，地區(qū)之間的差距越拉越大，這是很突出的問題。隨著國家決策的科學(xué)化、民主化進(jìn)程不斷深入，相信我國的制造業(yè)會更快速、更健康地發(fā)展。