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一、 阐述机械制造业的变革及挑战。 制造是一个古老又年轻的行业，到19世纪中叶“制造业的美国模式”开始成型，这种制造模式开始推动美国向世界第一经济强国飞速前进，它的首要特征是可互换的零件，另外也包括专用机器、以生产过程为中心、熟练技术工人、持续技术改进以及信任供应商等辅助特征。而这一模式的发展在20世纪初直接导致了“大规模生产模式” 的诞生(由于此模式是福特汽车公司Henry Ford首创，又称福特模式)。相比原来的美国制造模式，“大规模生产模式”更强调流水线生产，以低成本低价格为目标，注重产品专业化和标准化，建立由专业管理人员组成的分层管理组织。到二次世界大战以前，以美国和德国为代表国家，以汽车制造业、新化学工业、炼钢业、电力设备制造业和军工制造业为代表行业，大规模垄断制造业企业渐居主导地位，当代制造真正成为一个国家综合国力的核心体现。 近20年来，随着现代高技术的迅猛发展，制造业的内涵和外延出现了许多新的特点和发展趋势。1980年代后期，信息技术、新材料技术和现代管理思想对传统的制造技术理念的强力渗透与集成，使传统机械技术发生革命性变革，形成了所谓的“先进制造技术”(Advanced Manufacturing Technology，AMT)。1997年美国制订了“下一代制造计划”，提出了人、技术与管理为未来制造业成功的三要素。面对日益激烈的全球化经济竞争形势，世界各国迅速调整其科技政策，纷纷制定各自的先进制造技术战略计划，将先进制造技术视为提高产业竞争力和增强综合国力的根本保证。一场在制造领域围绕产品创新，以提高产品的知识含量和制造系统敏捷响应、重组能力的高科技竞争正在世界范围内展开，其中具有代表性的是美国的先进制造技术计划(AMT)、关键技术(制造)计划、敏捷制造使能技术计划(TEAM)、下一代制造计划(NGM)；日本的智能制造技术国际合作计划(IMS)；德国的制造2000计划；韩国高级先进制造技术计划(G?7)等。综观各国的先进制造发展规划，无一例外地将先进制造技术基础研究作为其规划的重要组成部分。美国还成立了国家制造科学中心(NCMS)，以协调制造技术基础研究中的合作和知识共享；建立航空航天、电子、机床等敏捷制造研究中心；一些大学纷纷设置制造工程系、专业、研究中心或实验室等。美国国家科学基金会(NSF)面向大制造业，将制造工程与科学在工程领域列为独立学科，与机械与结构学科分立，从而强化对制造技术的基础与应用基础研究的支持。同时，每年举行一次设计与制造受资助者会议，开展制造科学基础研究的交流，探讨先进制造学科发展方向。 近年来，中国的制造技术有了较大的提高，但与发达国家相比仍有很大差距。从设计技术来说，工业发达国家使用计算机辅助设计技术的覆盖率超过60%，而中国不到10%；从制造工艺来说，中国大部分企业仍采用较落后的工艺装备进行生产，优质高效低耗的先进工艺普及程度不足10%；从制造过程来说，中国尚处在单机自动化、刚性自动化的阶段，已拥有的机床数控率小于1%，柔性制造系统仅在个别企业使用。鉴于此，中国已将先进制造技术列为国家重点发展领域之一，力争在21世纪的先进制造技术领域占有一席之地。二、 阐述先进制造技术的定义、特点和发展趋势。先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology，简称为AMT）是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。AMT是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一，但并非充分条件，其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理，有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。 先进制造的特点 21世纪，随着以信息技术为代表的高新技术的不断发展，个性化和多样化将是未来制造业发展的显著特征，与此相适应，先进制造技术的主要特点可归纳为以下六个方面： (1)先进制造技术贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修等全过程，成为“市场一产品设计一制造一市场”的大系统。而传统制造工程一般单指加工过程。 (2)先进制造技术充分应用计算机技术、传感技术、自动化技术、新材料技术、管理技术等的最新成果，各专业、学科间不断交叉、融合，其界限逐渐淡化甚至消失。 (3)先进制造技术是技术、组织与管理的有机集成，特别重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。先进制造技术又可看作是硬件、软件、人才和支持网络(技术的与社会的)综合与统一。 (4)先进制造技术并不追求高度自动化或计算机化，而是通过强调以人为中心，实现自主和自律的统一，最大限度地发挥人的积极性、创造性和相互协调性。 (5)先进制造技术是一个高度开放、具有高度自组织能力的系统，通过大力协作，充分、合理地利用全球资源，不断生产出最具竞争力的产品。 (6)先进制造技术的目的在于能够以最低的成本、最快的速度提供用户所希望的产品，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，并取得理想的技术经济效果。先进制造技术的发展趋势 （1）信息化信息化是当今社会发展的趋势，信息技术正在以人们想象不到的速度向前发展。信息技术也正在向制造技术注入和融合，促进着制造技术的的不断发展。可以说先进制造技术的形成与发展，无不与信息技术的应用与注入有关。它使制造技术的技术含量提高，使传统制造技术发生质的变化。信息技术对制造技术发展的作用目前已占第一位。在21世纪对先进制造技术的各方面发展将起着更重要的作用。 信息技术促进着设计技术的现代化，加工制造的精密化、快速化，自动化技术的柔性化、智能化，整个制造过程的网络化、全球化。各种先进生产模式的发展，如CIMS、并行工程、精益生产、灵捷制造、虚拟企业与虚拟制造，也无不以信息技术的发展为支撑。 （2）智能化 智能化被称为21世纪的制造技术，也是制造业发展的重要方向。智能制造技术将人工智能融入制造过程的各个环节，通过模拟专家的智能活动，取代或延伸制造环境中的部分脑力劳动，从而在制造过程中，系统具备自组织能力，能自动监测其运行状态，在受到外界或内部激励时能自动调整其参数，以达到最佳状态。 （3）绿色化现代制造系统应该是绿色制造系统，对环境更加关注。面对日趋严峻的资源和环境约束，世界各国都在制定制造业的可持续发展规划。例如，德国制定了产品回收法规，日本等国提出了减少、再利用及再生的3R (Reduce，Reuse，Recycle)战略，美国提出了再制造(Remanufacturing)及无废弃物制造(Waste-free Process)的新理念，欧盟将颁布“汽车材料回收”法规，从2005年起要求新生产的汽车材料85%能再利用，到2015年要达到95%的材料能再利用。制造过程的废物不得污染环境，环境保护成为建立现代制造企业的先决条件。绿色制造要求产品的零部件易回收、可重复使用、尽量少用污染材料、在整个产品的制造和使用过程中排废少、对环境的污染要尽可能的小、所消耗的能量也尽可能的少。产品和制造过程的绿色化，不仅要求企业把环境保护当作自己的重要使命，同时也是企业未来生存和发展的战略。因为不注意环境保护的企业将被市场所淘汰。三、 现代设计技术的核心因素及发展特点有哪些？ 列举一些主要设计技术方法。根据产品功能要求和市场竞争（时间、质量、价格等）的需要，应用现代技术和科学知识，经过设计人员创造性思维，规划和决策，制定可以用于制造的方案，并使方案付诸实施的技术。现代设计技术的特点(1) 系统性 现代设计技术是逻辑系统的设计技术,强调用系统工程处理技术系统问题。同时考虑技术系统与外界的联系,即人-机-环境的大系统关系。(2)创造性 突出人的创造性,发挥集体智慧,力求探寻更多突破性方案,开发创新产品。(3)社会性 现代设计技术开发新产品的整个过程,从产品的概念形成到报废处理的全生命周期的所有问题,都要以面向社会、面向市场为指导思想全面考虑解决。(4)最优化 现代设计技术重视综合集成,在性能、技术、经济、制造工艺、使用、环境等各种约束条件下,通过计算机以高效率寻求最优方案和参数。(5)动态化 现代设计技术在静态分析的基础上,考虑载荷谱、负载率等随机变量,根据概率论和统计学方法,进行动态多变量最优化设计。(6)宜人性 现代设计技术强调产品内在质量的实用性,外观质量的美观性、艺术性、时代性,在保证产品功能的前提下,要求对用户产生新颖、舒畅等精神功能。(7)智能化 现代设计技术坚持/以人为本0的指导思想,充分发挥人的主观能动性。同时通过计算机模仿人的智能活动,从而力求设计出高智能化的产品。(8) CA化 现代设计技术广泛使用计算机,应用各种功能强大的软件,使设计-计算-绘图-制造-改进一体化,从而提高了设计的精度、稳定性和效率。几种常见的现代设计技术 （1）优化设计OD(OptimalDesign) 优化设计是建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,在一切可能的方案中寻求最优方案,使期望的指标达到最优。它可以成功地解决解析法等其它方法难以解决的复杂问题。在机械工程领域中,根据机械设计理论、方法、标准和规范等建立反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型,然后采用数学规划方法和计算机计算技术自动找出设计问题的最优方案。(2) 可靠性设计RD(Reliability Design) 可靠性设计是近几十年发展起来的一门新兴学科,从20世纪60年代以来逐渐进入机械工程领域。零件的可靠性设计是指在规定的时间内,规定的条件下,完成规定功能的能力。可靠性设计的主要特征是将常规设计方法中所涉及的设计变量如材料强度、疲劳寿命、尺寸、应力等,看成服从某种分布的随机变量。然后根据产品的可靠性指标要求,用概率统计的方法得出零部件的主要结构参数和尺寸。 （3）有限元设计FED(Finite ElementDesign) 有限元分析技术是最重要的工程分析之一,它是20世纪60年代发展起来的新的数值计算方法。随着计算机技术的发展,有限元设计在各个工程领域中不断得到深入的应用。有限元法的基本思想是将结构离散化,用有限个容易分析的单元来表示,单元之间通过有限个节点相互连接,然后根据变形协调条件综合求解。由于单元的数目有限,节点的数目也有限,所以称为有限元法。这种方法灵活性很大,只要改变单元的数目,就可以使解的精确度改变,得到与真实情况无限接近的解。有限元法的基本理论要用到工程数学,力学等方面的知识。它不仅能用于工程中复杂的非线性问题、非稳态问题的求解,而且还可用在工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析。对于一个应用工程师来讲,应用有限元法去求解各种工程问题,国内外已研制了许多成熟的大型有限元分析软件,如: SAP、ADINA、ANSYS、I-DEAS等可以应用。这些软件使用极其方便,不需要对有限元法进行很深入的了解,便可应用这些软件求解实际工程问题。有限元法在机械产品结构设计中的应用,使产品设计产生革命性的变化,理论设计代替了经验类比设计。四、 阐述超高速加工技术和超精密加工技术所涉及的主要关键技术问题有哪些？超高速加工技术是指采用超硬材料的刃具，通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。超高速加工技术主要包括：超高速切削与磨削机理研究，超高速主轴单元制造技术，超高速进给单元制造技术，超高速加工用刀具与磨具制造技术，超高速加工在线自动检测与控制技术等。超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1µ m，表面粗糙度Ra小于0.025µ m，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01µ m的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。超精密加工技术主要包括：超精密加工的机理研究，超精密加工的设备制造技术研究，超精密加工工具及刃磨技术研究，超精密测量技术和误差补偿技术研究，超精密加工工作环境条件研究。（1）超高速切削、磨削机理研究。对超高速切削和磨削加工过程、各种切削磨削现象、各种被加工材料和各种刀具磨具材料的超高速切削磨削性能以及超高速切削磨削的工艺参数优化等进行系统研究。（2）超高速主轴单元制造技术研究。主轴材料、结构、轴承的研究与开发；主轴系统动态特性及热态性研究；柔性主轴及其轴承的弹性支承技术研究；主轴系统的润滑与冷却技术研究；主轴的多目标优化设计技术、虚拟设计技术研究；主轴换刀技术研究。 （3）超高速进给单元制造技术研究。高速位置芯片环的研制；精密交流伺服系统及电机的研究；系统惯量与伺服电机参数匹配关系的研究；机械传动链静、动刚度研究；加减速控制技术研究；精密滚珠丝杠副及大导程丝杠副的研制等。（4）超高速加工用刀具磨具及材料研究。研究开发各种超高速加工（包括难加工材料）用刀具磨具材料及制备技术，使刀具的切削速度达到国外工业发达国家90年代末的水平，磨具的磨削速度达到150m/s以上。（5）超高速加工测试技术研究。对超高速加工机床主轴单元、进给单元系统和机床支承及辅助单元系统等功能部位和驱动控制系统的监控技术，对超高速加工用刀具磨具的磨损和破损、磨具的修整等状态以及超高速加工过程中工件加工精度、加工表面质量等在线监控技术进行研究。（6）超精密加工的加工机理研究。“进化加工”及“超越性加工”机理研究；微观表面完整性研究；在超精密范畴内的对各种材料（包括被加工材料和刀具磨具材料）的加工过程、现象、性能以及工艺参数进行提示性研究。（7）超精密加工设备制造技术研究。纳米级超精密车床工程化研究；超精密磨床研究；关键基础件，如轴系、导轨副、数控伺服系统、微位移装置等研究；超精密机床总成制造技术研究。（8）超精密加工刀具、磨具及刃磨技术研究。金刚石刀具及刃磨技术、金刚石微粉砂轮及其修整技术研究。（9）精密测量技术及误差补偿技术研究。纳米级基准与传递系统建立；纳米级测量仪器研究；空间误差补偿技术研究；测量集成技术研究。（10）超精密加工工作环境条件研究。超精密测量、控温系统、消振技术研究；超精密净化设备，新型特种排屑装置及相关技术的研究。五、 非传统加工技术主要有哪些种类？ 非传统加工技术的主要特点有哪些？非传统加工亦称为“特种加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形 、改变性能或被镀覆等。特种加工方法是指区别于传统切削加工方法，利用化学、物理(电、声、光、热、磁)或电化学方法对工件材料进行加工的一系列加工方法的总称。这些加工方法包括：化学加工、电化学加工、电化学机械加工、电火花加工 、电接触加工、超声波加工、激光束加工、离子束加工 、电子束加工 、等离子体加工 、电液加工、磨料流加工、磨料喷射加工、液体喷射加工及各类复合加工等。（1）电火花加工两电极在绝缘液体中靠近时，由于两电极的微观表面是凹凸不平，其电场分布不均匀离得最近凸点处的电场度最高，极间介质被击穿，形成放电通道，电流迅速上升。在电场作用下，通道内的负电子高速奔向阳极，正离子奔向阴极形成火花放电，电子和离子在电场作用下高速运动时相互碰撞，阳极和阴极表面分别受到电子流和离子流的轰击，使电极间隙内形成瞬时高温热源，通道中心温度达到10000度以上，以致局部金属材料熔化和气化。（2）电解加工 电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原理对工件进行成形加工的一种方法。工件接直流电源正极，工具接负极，两极之间保持狭小间隙 108mm)。具有一定压力(0525MPa)的电解液从两极间的间隙中高速(15-60ms)过。当工具阴极向工件不断进给时，在面对阴极的工件表面上，金属材料按阴极型面的形状不断溶解，电解产物被高速电解液带走，于是工具型面的形状就相应地“复印”在工件上。（3）激光加工对工件的激光加工由激光加工机完成。激光加工机通常由激光器、电源、光学系统和机械系统等组成。激光器 用的有固体激光器和气体激光器1把电能转变为光能，产生所需的激光束，经光学系统聚焦后，照射在工件上进行加工。工件固定在三坐标精密工作台上，由数控系统控制和驱动，完成加工所需的进给运动。（4）超声波加工 超声波加工是利用超声频振动的工具端面冲击工作液中的悬浮磨粒，由磨粒对工件表面撞击抛磨来实现对工件加工的一种方法。超声发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡通过换能器将此超声颇电振荡转变为超声机械振动，借助于振幅扩大棒把振动的位移幅值由0.005-0.01mm放大到0.01-0.15mm，驱动工具振动。工具端面在振动中冲击工作液中的悬浮磨粒，使其以很大的速度，不断地撞击磨被加工表面，把加工区域的材料粉碎成很细的微粒后打击下来。虽然每次打击下来的材料很少，但由于打击的频率高，仍有一定的加工速度。由于工作液的循环流动，被打击下来的材料微粒被及时带走。随着工具的逐渐伸人，其形状便“复印”在工件上。 与传统机械加工方法相比有许多独到之处（1）加工范围不受物理材料、机械性能的控制（2）易于加工复杂型面、细微表面及柔性零件（3）易获得良好的表面质量（4）各种加工方法复合而成的新工艺，易于推广应用六、 阐述快速成型制造技术工作原理、 其优点是什么？主要类型有哪些？ 快速成型制造技术(RPT)是一种先进的制造技术，它是由计算机辅助设计(CAD)、反求工程(RE)、快速成型(RP)和快速制模(RT)技术在信息互联网支持下，形成一套快速制造系统的技术。RPT采用(软件)离散，(材料)堆积的原理，制造零件通过离散获得堆积的顺序、路径、限制和方式，通过堆积材料叠加起来形成三维实体。RPT从成型思想上突破了传统的去除型(车、铣、刨、磨、钳等)方法和受迫成型(锻压、铸造粉末冶金等)方法，它采用逐点或逐料的方法制造物理模型。属于离散，堆积成型方法即分层实体制造。RPT技术通过对零件的三维设计模型进行分层解剖，再按照轮廓曲线，使用成型设备对材料进行逐层叠加制作而成。基本过程为：选择合理的标系，对模型投影进行微分。以尽量小的单位长度作为单元结构，扫描出这一高度上的平面轮廓。通过CAD图形与控制系统成型喷嘴动作的联系根据不同的成型系统选取适当材料一层层地做出无限多个片状结构，最后以积分形式叠加，得到与模型所对应的实体。单来说，就是将微积分理论作用到成型技术当中以最接近模拟曲线的若干段直线分层组成需形状。在具体操作中可以选用树脂、工程塑料、粉末等不同的成型材料根据其性能选择适当的制件办法。制作出与模型相符的实际样件。传统的零件制造往往需要多种机械加工设备及各种刀具、模具等，制造成本高，周期长而RPT能向用户快速提供物理原型，及时方便地修改设计方案，而且RPT不受零件的几何形状的限制，能够制造出常规加工技术无法实现的复杂的几何形状零件从而可大大减少新产品开发的时间和费用，并能对市场的需求作出快速反应它是现代制造技术的一次重大革命 (1)光固化立体造型(Stereolithography,SLA)该技术以光敏树脂为原料，将计算机控制下的紫外激光，以预定零件各分层截面的轮廓为轨迹，对液态树脂逐点扫描，由点到线到面，使被扫描区的树脂薄层产生聚合反应，从而形成零件的1个薄层截面。当1层固化完毕，升降工作台移动1个层片厚度的距离，在原先固化好的树脂表面再覆盖1层新的液态脂以便进行新一层扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此重复直到整个零件原型制造完毕。SLA法是第1个投入商业应用的RPM技术，其方法特点是精度高、表面质量好、原材料利用率将近100%，可以制造形状特别复杂(如空心零件)、外观特别精细(如首饰等)的零件。 (2）层片叠加制造(Laminated Object Manufacturing,LOM)层片叠加制造工艺是将单面涂有热溶胶的箔材(涂覆纸涂有粘接剂覆层的纸、涂覆陶瓷箔、金属箔等)通过热辊加热粘接在一起，位于上方的激光器按照CAD分层模型所获数据，用激光束将箔材切割成所制零件的内外轮廓，然后新的1层箔材再叠加在上面，通过热压装置和下面已切割层粘合在一起，激光束再次切割，这样反复逐层切割-粘合-切割，直至整个零件模型制作完成。 （3）选择性激光烧结(Selected Laser Sintering,SLS)以CO2激光器为能量源，通过红外激光束使塑料、蜡、陶瓷和金属(或复合物)的粉末材料均匀地烧结在加工平面上。激光束在计算机的控制下，通过扫描器以一定的速度和能量密度按分层面的二维数据扫描。激光束扫描之处，粉末烧结成一定厚度的实体片层，未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。根据物体截层厚度而升降工作台，铺粉滚筒再次将粉末铺平后，开始新一层的扫描。如此反复，直至扫描完所有层面。去掉多余粉末，经打磨、烘干等处理后获得零件。 （4）熔融沉积造型(Fused Deposition Modeling,FDM)将CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制FDM喷嘴移动轨迹的二维几何信息。FDM加热头万方数据把热熔性材料(ABS、尼龙、蜡等材料)加热到临界半流动状态，在计算机控制下，喷嘴头沿CAD确定的二维几何信息运动轨迹挤出半流动的材料，沉积固化成精确的零件薄层，通过垂直升降系统降下新形成层，进行固化。这样层层堆积粘结，自下而上形成一个零件的三维实体。七、 先进制造生产模式有哪些主要特点？主要的先进制造生产模式有哪些？制造模式是指制造企业在生产经营、管理体制、组织结构和技术系统等方面所表现出来的形态或运作方式。先进制造模式则是指企业在生产过程中，依据环境因素通过有效地组织各种生产要素来达到良好制造效果的先进生产方法或样板，这种样板所蕴含的概念、哲理和结构对其他企业具有可仿效性。先进制造模式的先进性表现在企业的组织结构合理、管理手段得当、制造技术领先、市场反应快、客户满意度高、单位产品成本低等诸多方面。主要特点：通过对现代各种先进制造模式的研究分析，可以总结出它们具有如下几个特点。(1)综合性：是技术、管理方法和人的有效综合和集成。(2)普适性：其概念、哲理和结构，适用于不同企业，其核心思想和观念具有普遍指导意义。(3)协同性：强调人一机协同、人一人协同因素的重要性，技术和管理是两个平行推进的车轮。(4)动态性：与社会及其生产力发展水平相适应的动态发展过程。柔性生产模式由英国莫林斯（Molins）公司首次提出的柔性生产模式，在20世纪70年代末得到推广应用。该模式主要依靠有高度柔性的以计算机数控机床为主的制造设备来实现多品种小批量的生产，以增强制造业的灵活性和应变能力，可缩短产品生产周期，提高设备使用效率和员工劳动生产率且改进产品质量。智能制造模式该模式是在制造生产的各个环节中，应用智能制造技术和系统，以一种高度柔性和高度集成的方式，通过计算机模拟专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，以便取代或延伸制造过程中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行了完善、继承和发展。因智能制造可实现决策自动化，实现“制造智能”和制造技术的“智能化”，进而实现制造生产的信息化和自动化。精益生产模式该生产模式是由1990年美国麻省理工学院在总结第二次世界大战后以丰田汽车为代表的日本制造工业的经验时提出的。这种模式以改革企业生产管理为特点，其基本要求是企业在生产过程中要同时获得极高的生产率、最好的产品质量和极大的生产柔性，使所生产出的产品具有精益特点。它可消除制造企业因采用大量生产方式所造成的过于臃肿和浪费的缺点，实施“精简、消肿”的对策，以及“精益求精”的管理思想。该模式要求产品优质，且充分考虑人的因素，采用灵活的小组工作方式和强调合作的并行工作方式；在生产技术上是采用适度的自动化技术，使制造企业的资源能够得到合理的配置、充分的利用。敏捷制造模式产生于20世纪80年代后期的敏捷制造模式与虚拟制造生产模式一起被美国政府作为具有划时代意义的“21世纪制造企业的发展战略”。该模式是将柔性制造的先进技术、熟练掌握的生产技能、有素质的劳动力，以及促进企业内部和企业之间的灵活管理三者集成在一起，利用信息技术对千变万化的市场机遇做出快速响应，最大限度地满足顾客的要求。这种模式促进了传统的制造业发生根本性变化，以因特网为代表的信息技术导致制造企业的管理体制和生产模式发生根本变化。敏捷制造生产模式的新概念和新理论不断出现，推动着制造科学发展，例如分形制造、生物制造、全球制造、全能制造和智能制造等新概念的问世。高效快速重组生产系统模式该模式是在对柔性生产、精益生产和敏捷制造这三种制造生产模式的优点进行比较、综合和创新之后，于1995年提出的，目前已开始推广应用。高效快速重组生产系统模式是上述三种模式的理论和实践在更高层次上的有机集成生产系统，其特征是对市场的灵活快速反应的制造资源的有效集成。 虚拟制造生产模式虚拟制造生产模式是利用制造过程计算机模拟和仿真来实现产品的设计和研制的模式，即在计算机中实现的制造技术。它将从根本上改变设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制造出来之前，首先应在虚拟制造环境中完成软产品原型（Soft Prototype），代替传统的硬样品（ Hard Prototype）进行试验，对其性能进行了预测和评估，从而大大缩短产品设计与制造周期、降低产品开发成本，提高其快速响应市场变化的能力，以便更可靠地决策产品研制，更经济地投入、更有效地组织生产，从而实现制造系统全面最优的制造生产模式。此外，美国麻省理工学院的“敏捷论坛”和“制造先驱”两个机构还于1995年共同策划提出“下一代制造生产模式”。其中心思想是：经济全球化是推动制造业未来发展的原动力，明确在下一代竞争环境中获得成功应采取的制造方法。认为在制造过程中的管理技术有着统率生产过程、决定产品质量和市场竞争力的独特作用。该模式对21世纪制造业的发展具有深远的影响。 极端制造模式制造技术正在从常规制造、传统制造向非常规制造及极端制造发展，因而出现了极端制造模式。极端制造是指在极端条件或环境下，制造极端尺度或极高功能的器件和功能系统。当前，极端制造已成为制造技术发展的重要领域，极端制造集中表现在微细制造、超精密制造、巨系统制造和强场（如强能量场）制造，例如：制造空天飞行器、超常规动力装备、超大型冶金和石油化工装备等极大尺寸和极强功能的重大装备，制造微纳电子器件、微纳光机电系统等极小尺度和极高精度的产品。 以大型金属构件塑性成形制造能力为例，美、俄、法等国建造了一批4.5万吨到7.5万吨的巨型水压机，从而迅速提高了大型飞机制造能力及洲际运载能力；欧美等发工业发达国家使用大型盾构机进行施工的城市隧道已占90%以上；大型集装箱起重机作为集装箱船与码头之间的主要装卸设备在世界许多国家和地区都得到了迅猛发展。再以微制造为例，纳米技术和微纳系统是21世纪高技术的制高点，而微制造则是其基础；半导体设备作为一种重要的极端微细加工设备，是整个半导体产业链的基础与核心，发达国家一直将其作为重要的战略产业，加以积极支持保护和重点发展。因此，制造科学与技术的一个重要前沿领域是在物质结构与运动的多层次、多尺度条件下探索极端制造规律与技术创新。 绿色制造模式绿色制造是综合运用生物技术、“绿色化学”、信息技术和环境科学等方面的成果，使制造过程中没有或极少产生废料和污染物的工艺或制造系统的综合集成生态型制造技术。绿色制造模式是实现制造业可持续长远发展的制造模式。日趋严格的环境与资源约束，使绿色制造显得越来越重要。发达国家的经验表明，解决生态与环境问题必须依靠全社会和各行各业的广泛参与和投入，“为环境而设计”、“环境友好产业和产品”、“绿色制造”、“绿色化学”等都是近年来先进工业国家进行的卓有成效的实践。绿色制造已成为制造业未来的重要发展方向。 绿色制造主要体现在：（1）绿色产品设计：使产品在生命周期内都符合环保、健康、能耗低、资源利用率高的要求。（2）绿色生产过程：在整个制造过程，对环境负面影响最小，废弃物和有害物质的排放最小，资源利用效率最高。绿色制造技术主要包含了绿色资源、绿色生产过程和绿色产品三方面的内容。（3）产品的回收和循环再利用：如生态工厂的循环式制造技术。它主要包括生产系统工厂致力于产品设计和材料处理、加工及装配等阶段，恢复系统工厂对产品（材料使用）生命周期结束时的材料处理循环再利用。预计具有绿色制造集成功能的信息化产品将很快成为抢手货。绿色产品和工艺设计与材料制造系统的集成、绿色制造的的过程集成等集成技术以及绿色设计和绿色制造信息管理技术，都将是未来绿色制造中的关键技术。八、 现代化机械制造系统自动化的关键技术主要有哪些？ 普遍采用计算机辅助产品设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)和计算机仿真技术在加工技术方面，已实现了底层(车间层)的自动化，包括广泛地采用加工中心(数控技术)、自动