1.3.3 先进制造技术的发展趋势

在21世纪，随着电子、信息等高新技术的不断发展，随着市场需求个性化与多样化，未来先进制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展。

当前影响先进制造技术的发展因素大致有以下几点。

1．“数”是发展的核心

数字化制造就是指制造领域的数字化，它包含了三大部分：以设计为中心的数字制造，以控制为中心的数字制造和以管理为中心的数字制造。对制造设备而言，其控制参数均为数字化信号。对制造企业而言，各种信息（如图形、数据、知识和技能等）均以数字形式通过网络在企业内传递，以便根据市场信息，迅速收集资料信息，在虚拟现实、快速原型、数据库、多媒体等多种数字化技术的支持下，对产品信息、工艺信息与资源信息进行分析、规划与重组，实现对产品设计和产品功能的仿真，对加工过程与生产组织过程的仿真或完成原型制造，从而实现生产过程的快速重组与对市场的快速响应，以满足客户要求。还应指出，制造知识（包括技能、经验）的获取、表达、存储、推理乃至系统化、公理化等，是使制造技术发展到制造科学的关键，而这又与数字化不可分开。

2．“精”是发展的关键

“精”是“精密化”，一方面是指对产品、零件的精度要求越来越高；另一方面是指对产品、零件的加工精度要求越来越高。20世纪初，超精密加工的误差是10μm，30年代达1μm，50年代达0.1μm，七八十年代达0.01μm，至今达0.001μm，即1nm。再由以下一组数据可以看到微电子产品对加工精度的依赖程度，电子元件制造误差：一般晶体管为50μm，一般磁盘为5μm，一般磁头磁鼓为0.5μm，集成电路为0.05μm，超大型集成电路达0.005μm，而合成半导体为1nm。

3．“极”是发展的焦点

“极”即极端条件，就是指在极端条件下工作的或者有极端要求的产品，从而也是指这类产品的制造技术有“极”的要求。例如，在高温、高压、高湿、强磁场和强腐蚀等条件下工作，或有高硬度、大弹性等要求的，或在几何形体上极大、极小、极厚、极薄和奇形怪状的。显然，这些产品都是科技前沿的产品。其中之一就是“微机电系统”（MEMS），MEMS 可以完成特种动作与实现特种功能，乃至可以沟通微观世界与宏观世界，其深远意义难以估量。可以说，“极”是前沿科技或前沿科技产品发展的一个焦点。例如，在信息领域中的分子存储器、原子存储器；生命领域中的克隆技术、基因操作系统；军事武器中的精确制导技术、精确打击技术；航空航天领域中的微型飞机、微型卫星、“纳米”卫星（0.1kg以内）；微型机器人领域中的脑科手术等。

4．“自”是发展的条件

“自”就是自动化，即减轻人的劳动，强化、延伸、取代人的有关劳动的技术或手段。自动化是先进制造技术发展的前提条件。自动化总是伴随有关机械或工具来实现的，可以说，机械是一切技术的载体，也是自动化技术的载体。据统计，从1870年至1980年，加工过程的效率提高了20倍，体力劳动得到了有效的解放；但管理效率只提高了118～212倍，设计效率只提高了112倍，这表明脑力劳动远没有得到有效的解放。“自动化”从自动控制、自动调节、自动补偿、自动辨识等发展到自学习、自组织、自维护和自修复等更高的自动化水平，而且今天自动控制的内涵与水平已今非昔比，控制理论、控制技术、控制系统、控制元件都有着极大的发展。

5．“集”是发展的方法

“集”就是集成化，包括技术的集成、管理的集成、技术与管理的集成。其本质是知识的集成。如前所述，先进制造技术就是制造技术、信息技术、管理科学与有关科学技术的集成。目前，“集”主要指：现代技术的集成，如机电一体化等；加工技术的集成，特种加工技术及其装备是个典型，如增材制造（即快速原型）、激光加工、高能束加工和电加工等；企业集成，即管理的集成、全生命周期过程的集成等。当然，管理的集成不可能不包含管理与技术的集成。从长远看，由生物技术与制造技术集成的“微制造的生物方法”或所谓的“生物制造”是一个崭新的充满着活力的领域，作用难以估量。

6．“网”是发展的道路

“网”就是网络化，制造技术的网络化是先进制造技术发展的必由之路，制造业走向整体化、有序化，这与人类社会发展是同步的。在制造技术网络化中，值得关注的是电子商务的应用。它具有的优点是商务的直接化与透明化，这对降低成本、加快流通、提高效率、增加商业机会大有好处，从而对企业内部重组、经营战略与竞争模式有着深刻影响。但是，我国在电子商务的应用上，还存在一系列问题，例如，在宏观层面上不够统一，在企业层面上“用”、“体”分离，在社会服务体系上服务滞后，在软环境上商务活动缺“法”又乏“诚”等。制造技术的网络化不可阻挡，它的发展会导致一种新的制造模式，即虚拟制造组织。对我国而言，大力发展“中场产业”，使之具有精湛的最强有力的核心业务，不失为发展机械制造业的重要战略之一。

7．“智”是发展的前景

“智”就是智能化。智能化制造模式的基础是智能制造系统，它既是智能和技术的集成而形成的应用环境，也是智能制造模式的载体。与传统的制造相比，智能制造系统具有以下特点：人机一体化、自律能力、自组织与超柔性、学习能力与自我维护能力、在未来具有更高级的人类思维的能力。可以说，智能制造作为一种模式，是集自动化、集成化和智能化于一身，并具有不断向纵深发展的高技术含量和高技术水平的先进制造系统，也是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统。当然，目前还只能算初步，但潜力极大，前景广阔。

8．“绿”是发展的必然

“绿”就是“绿色”，人类社会的发展必将走向人类社会与自然界的和谐。制造业的产品从构思开始，到设计阶段、制造阶段、销售阶段、使用与维修阶段，直到回收阶段、再制造阶段，都必须充分涉及环境保护，制造必然要走向“绿色”制造。

综上所述，随着国家对先进制造技术的重视，以及投入的加大，加上各个科研院所企业的共同努力，我国的先进制造技术必将逐步缩短与发达国家的距离。