摘要：本文介绍了先进制造技术具有先进性、广泛性、实用性、集成性、系统性和动态性的特点，并探讨了先进制造技术的发展趋势。
关键词：制造技术 柔性 集成 智能
制造技术的水准在某种意义上决定了整个国民经济发展的水平和国力。先进制造技术是传统制造技术与机械、电子、信息、材料、能源、管理等多领域的先进成果融合而成的高新技术，它代表着当今制造技术中的最高水平，已成为世界经济发展和满足人类日益增长需要的重要支撑。
1、先进制造技术、内涵及特点
1.1 先进制造技术及内涵
先进制造技术AMT是制造业不断吸收信息技术及现代管理技术等方面的成果，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称，也是取得理想技术经济效益的制造技术的总称。
AMT内涵是使原材料成为产品而采用的一系列先进技术，外延是一个不断发展更新的技术体系，不是固定模式，它具有动态性和相对性，不能简单地理解就是CAD、CAM、FMS、CIMS等具体技术。
1.2 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。
2、先进制造技术的发展趋势
2.1 传统制造技术向高效化、敏捷化、清洁化方向发展
2.1.1 向高效化方向发展
机械加工、铸造、锻压、焊接、热处理与表面改性等传统工艺技术在相当长的时间内仍将是量大面广、经济实用的制造技术，对其优化和革新具有重大技术经济效益。随着精度补偿、应用软件、自动控制、新材料和机电一体化等技术的发展，工艺装备在数控化的基础上进一步向生产自动化，作业柔性化、控制智能化方向发展。例如：多轴联动加工中心，装配作业集成机床、虚拟轴机床、快速成型等新型加工设备不断涌现。
2.1.2 向敏捷化方向发展
目前，世界经济表现为竞争全球化，需求多样化，产品生产朝多品种、小批量方向发展，对制造企业快速响应市场和产品一次制造成功的要求日益提高。现代的产品设计正由手工绘图方式向计算机绘图方式方向发展，由满足单个构件要求的设计向对整个制造系统功能的综合设计、将设计与制造及相关因素进行系统综合的并行设计、基于网络的远程设计方向发展。面向制造、装配、检测的设计将利用并行工程的原理和方法，从设计一开始就考虑到从产品概念设计到报废处理的全生命周期的有关问题；在计算机建模仿真基础上扩展的虚拟制造技术，在产品设计阶段就适时地、并行地、协同地“虚拟”出产品未来的制造全过程及其产品性能、可制造性等相关因素，从而更经济、更快捷、更柔性地组织生产和优化布局，以达到缩短产品开发周期，降低生产成本、提高生产效率、完善产品设计质量的目的。因此，面向并行工程、虚拟制造、全寿命周期的设计及CAD/CAM/CAPP一体化技术等敏捷设计制造技术与系统将在今后若干年内得到长足发展。
2.1.3 向清洁化方向发展
保护环境、节约能源已成为全球密切关注的焦点，发达国家积极倡导“绿色制造”及“清洁生产”。我国制定的《绿色制造科技发展“十二五”专项规划》也明确了大力发展清洁绿色的精密成型与加工制造技术，实现少或无切削的塑性成型技术、“干净”成型技术等将成为21世纪优先发展的制造技术。
2.2 先进制造技术向精密化、多样化、复合化方向发展
2.2.1 向精密化方向发展
加工技术向高精度发展是制造技术的一个重要发展方向。精密加工和超精密加工、特种加工、微型机械的微细和超微细加工等精密工程是当今也是未来制造技术的基础，其中纳米级的超精密加工技术和微型机械技术被认为是21世纪的核心技术和关键技术。主要包括超精密切削加工、超精密磨削加工和研磨加工、超精密特种加工技术和超精密加工装备制造技术四个领域。
2.2.2 向多样化方向发展
为适应制造业对新型或特种材料以及精密、细小、大型、复杂零件的需要，发达国家正大力研究与开发各种原理不同、方法各异的加工与成型方法，如超塑性材料的等温锻造、复杂精密零件的电铸加工以及特殊环境和极限条件下的真空焊接、水下切割等。据统计，目前在机械制造中采用的成型工艺已达500种以上，特种成型工艺也是有百余种。
2.2.3 向复合化方向发展
由于材料的加工难度越来越大，工件形状越来越复杂，加工质量要求越来越高，国外正在研究多种能量的复合加工方法以及常规加工与特种加工的组合加工工艺。如在切削区引入声、光、电、磁等能量后，可形成超声振动切削、激光辅助切削、导电加热切削、磁性切削等复合加工工艺。
利用特种加工易于实现自动化、自适应控制的特点，特种加工技术和信息技术相结合，不断发展高精度、高效率的超大型、超微型、超精密特种加工机床和加工中心。如激光加工中心能将切割、打孔、焊接、表面处理等不同加工工序集成在一起，能加工多种材料和多种规格、形状的零件，并能实现多维度的智能化控制。
2.3 制造系统向柔性化、集成化、智能化、全球化方向发展
2.3.1 向柔性化方向发展
制造业自动化水平是制造技术先进性的主要标志之一，不断提高制造业自动化程度是工业先进国家追求的目标，随着制造业生产规模向“小批量→少品种大批量→多品种变批量”的演进，发达国家制造业自动化系统也相应地刚性连接的自动线和自动化单机发展到计算机数控CNC，柔性生产线和柔性制造系统FMS以及计算机集成制造系统CIMS，并正向更高水平的智能制造系统IMS和全球敏捷制造系统推进。总之，制造业自动化系统正沿着数控化→柔性化→集成化→智能化→全球化之螺旋式阶梯攀缘而上，柔性化程度越来越高。FMS已成为今后若干年机械制造自动化发展的重要方向。
2.3.2 向集成化方向发展
集成是综合自动化的一个重要特征。20世纪80年代中期以来，国外的柔性制造设备开始与CAD、CAM、CAPP等自动化技术和生产管理中的管理信息系统MIS等进行集成，借助计算机和网络技术将企业所有的技术、信息、管理功能和人员、财务、设备等资源与制造活动有机结合在一起向CIMS发展，构成一个覆盖企业制造全过程（产品订货、设计、制造、管理、营销）能对企业“三流”（即物质流、资金流、信息流）进行有效控制和集成管理的完整系统，实现全局动态综合优化、协调运作和整体高柔性、高质量、高效率从而创造出巨大生产力。目前，发达国家的CIMS已从实验室走向大规模工业应用，CIMS既是当今制造业自动化十分热门的前沿科技，也是21世纪制造业的主流生产技术和未来工厂的主导生产模式。
2.3.3 向智能化方向发展
未来的制造业是基于知识和信息的高技术产业。随着微电子、信息和智能技术的迅猛发展，现代机器将由传统的动力驱动型（体力取代型）和命令型转向未来的信息驱动型和智能型（脑力取代型），制造自动化也将从强调全盘自动化转向重视人的智能和人机交互合作。20世纪80年代末发达国家将人工神经网络、遗传算法等为代表的人工智能技术与制造技术进行集成，发展了一种新型的智能制造技术IMT和智能制造系统IMS。IMT及IMS首次系统地提出了对制造系统的数据流、信息流、知识流的全面集成，也更加突出了制造过程中人类智能的能动作用和人机融洽合作。智能化是柔性化、集成化的拓展和延伸，未来的智能机器将是机器智能与人类专家智能的有机结合，未来的制造自动化将是高度集成化与高度智能化的融合。智能制造将成为中国从“制造大国”向“制造强国”转变的重要途径和有力支撑。
2.3.4 向全球化方向发展
人类已经步入知识经济和信息化的时代，随着世界自由贸易体制的不断完善，全球统一大市场的形成以及全球信息高速公路网络和交通运输体系的建立，制造业将得以借助全球互联网络、计算机通信和多媒体技术实现全球或异地制造资源（知识、人才、资金、软件、设备等）的共享与互补，制造业、制造产品和制造技术走向国际化，制造自动化系统也进一步走向网络化、全球化方向发展。基于Internet的敏捷制造、全球制造已经成为现实。
2.4 制造科学、技术与管理向交叉化、综合化方向发展
2.4.1 向交叉化方向发展
随着现代科技的发展，制造技术正吸收与融会微电子学、计算机科学与技术、信息科学、材料科学、生物学、管理科学等诸多学科的理论知识和最新成果，不断研究各类产品与机器的新原理和制造机理。探索新的制造科学基础理论，改进旧的或创造新的设计方法、制造工艺、技术手段、工艺装备和制造模式，制造技术是由一门工艺技术发展为一门面向大制造业、涵盖整个产品生命周期和制造各环节、横跨众多学科与技术领域的新型、交叉工程科学—制造科学。制造科学与技术走向一体化，制造科学指导、支撑制造技术，制造技术丰富、推动制造科学，两者相互包含，彼此促进。AMT的研究与开发越来越依赖于多学科的交叉与综合。例如，AMT中的快速成型技术涉及机械、电子、计算机、光学、材料等多个学科，每个学科的相关进步都会促进快速成型技术的发展。反过来，快速成型技术的发展又会对各相关学科提出更高、更新的要求。
2.4.2 向综合化方向发展
以系统论、控制论、信息论为核心的系统科学与管理科学也正在向制造技术领域渗透、移植与融合，产生出新的制造技术与制造模式。制造技术与管理技术已成为推动制造系统向前运动的两个快速转动的“驱动轮”，制造模式则是连接两轮的“主轴”。先进制造模式是一项由人与物、技术与组织管理构成的集成系统，制造硬技术与管理软技术在制造模式中得到有机统一。管理技术已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统等的重要组成部分，更是敏捷制造、智能制造、虚拟制造等先进制造模式的内核和灵魂。组织管理体制的变革与制造模式的创新推动了制造技术的进步，增强了制造业对日益多变市场的应变能力。如何更好地实现管理技术与制造技术的有机融合将是未来制造业发展面临的一个永恒的课题。制造技术在充分利用现代高新技术改造和武装自身的同时，AMT这门技术科学内部各学科、各专业间也不断渗透、交叉与融合，界限逐渐模糊甚至消失，技术趋于系统化、集成化。例如，精密成型技术的发展使热加工有可能提供最终形状、尺寸可直接装配的零件，淡化了冷、热加工的界限；在制造系统化内部，计算机技术、智能技术、自动化技术、现代管理技术等相互交叉、密不可分；在计算机集成制造系统中，加工、检测、物流与装配过程之间，产品设计、材料应用、加工制造、组织管理间界限逐渐模糊而走向一体化。
3、结语
20世纪90年代以来，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划AMTP、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划（G--7）等。虽然改革开放以来，我国制造技术飞速发展，但与先进的国家相比仍有一定差距，为迎接新的挑战，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，因此，对制造技术的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，以实现我国机械制造业跨入世界先进行列。
参考文献
[1]先进制造技术/刘忠伟主编.北京：国防工业出版社，2006.8.
[2]先进制造技术/黄宗南，洪跃编著.上海：上海交通大学出版社，2010.
[3]《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》附件《绿色制造科技发展“十二五”专项规划》、《智能制造科技发展“十二五”专项规划》.