简述我国先进制造技术现状

简述我国先进制造技术的现状基日111王朝阳第一部分：高级制造技术简述机械制造技术是研究产品设计、制造、使用和维护、维护和回收整个过程的系统领域，是包括物质流、信息流和能量流在内的完整系统工程，目的是提高质量、利润和竞争力。随着社会的发展，人们对产品的要求也发生了很大的变化，其要求种类有多样性、更新、快速、质量优良、使用方便、价格合理、外观美观、自动化水平高、售后服务良好。为了满足日益增长的人们的要求，必须采用先进的机械制造技术。1先进制造技术的特点1.1机械制造技术是系统工程先进的制造技术尤其侧重于计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术的产品设计、制造和生产组织管理、销售和售后服务应用。必须将各种高新技术成果与现有制造技术相结合，不断将制造技术采用为控制生产过程物质流、能量流和信息流的系统工程。应用先进制造技术的目标是提高企业竞争，促进国家经济和综合实力增长。因此，它不限于制造流程本身，而是包括产品生命周期的所有内容，如市场调查、产品开发和工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等，并将其组合成有机整体。提高制造业的综合经济和社会效益。1.2环境保护机械制造技术的环境性主要表现在以下五个方面：质量、高等教育、低消费、清洁、灵活性(灵活性)。质量：使用现代制造技术加工制造的零件或整机质量高，性能好。零件尺寸正确，表面清洁，内部组织致密，无缺陷或杂质，性能好，整机结构合理，颜色美观，舒适，可靠性高。效率：使用现代制造技术不仅可以提高生产过程，还可以大大提高生产效率，大大减少工人的劳动强度。还表明，在产品的开发过程中，可以提高产品的开发效率和质量，缩短生产准备时间。低消耗：使用现代制造技术，可以减少整个生产过程中的原材料和能源消耗。结晶：生产过程不污染环境，将有害废弃物排放为零或排放较少。永续：快速响应市场变化和产品设计变化，适应多种灵活生产。1.3 .市场竞争要素的统一体市场竞争的核心是如何提高生产率。随着市场全球化的进展，20世纪80年代以来制造业想在市场竞争中取胜的主要矛盾，在提高劳动生产率中，与以时间为中心的时间、成本和质量三个因素相冲突。先进的制造技术把这三个矛盾有机地结合起来，统一了三个。1.4全球20世纪80年代以来，市场全球化进一步进展，发达国家通过金融、经济、科技手段为市场投机，出口资本。随着全球市场的形成，市场竞争越来越激烈，先进的制造技术正是为了适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此，一个国家的先进制造技术必须具有世界先进水平，并能支持该国制造业世界市场竞争力。与此同时，机械制造技术作为面向21世纪的技术，必须与现代高新技术相结合，必须是具有明确类别的新技术领域。1.5前沿不同科学之间的交叉融合将创造新科学的集合体，经济的发展和社会的进步将创造对科学技术的新要求和期待，实现前沿科学。尖端科学，即已解决和未解决的科学问题之间的界限。前沿科学具有明显的时间域、区域和动态特性。工程前沿科学与一般基础科学区别的重要特征就是它处理着工程现实中出现的主要科学技术问题。超声波电机、超高速切削、绿色设计和制造领域已经在国内外做了很多研究工作，但是创新的关键是机械科学的问题还不清楚。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精密和精细加工的核心工艺基础、大型和超大型精密仪器设备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量和仪器、并行轴机床、微机械系统等领域进行了大量研究，但仍需解决的主要问题信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、经营科学和制造科学将成为改变21世纪的主流科学，因此产生的高科技及其产业将改变世界的面貌。因此，与该领域交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机器和纳米制造科学、仿生机器和仿生制造学、制造管理科学、可重构制造系统等将成为21世纪机械工程科学的重要前沿。第二部分：中国先进制造技术现状简述目前中国已经加入WTO，机械制造业面临着巨大的挑战和新的机遇。因此，我国机械制造业不能单纯地沿着20世纪凸轮及其机构，利用特殊机床、特殊夹具、特殊工具组成的流水线刚性自动开发。全球、网络、虚拟化、自动化、环保等5个虚拟化发展需要扩展所有领域。目前制造科学要解决的问题主要集中在以下几个方面。(1)制造系统是一个复杂的大型系统，需要衍生信息科学、生命科学和社会科学等多个领域的研究成果，探索制造系统的新体系结构、制造模型和制造系统的有效运行机制，以满足制造系统的敏捷性、快速响应和快速结构调整能力。制造系统优化的组织结构和良好的状态是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统的新体系结构不仅对制造企业的敏捷性、对需求的响应能力和可重构能力具有重要意义，而且对制造企业基本生产设备的灵活性和动态可重构能力也提出了更高的要求。生物制造概念越来越多地引入到制造系统中，以满足制造系统的新要求。(2)为了支持快速敏捷的制造，几何知识的共享成为现代制造技术中限制产品开发和制造的核心问题。例如，计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学配置空间配置空间(c-space)的几何计算和几何推断问题存在于测量和自动机路径计划和零件搜索(如Localization)中。物体操作(夹紧、抓取和装配等)说明以及机器人多指爬行计划、组件运动计划和工作计划需要对“旋转空间”(Screw Space)进行几何推断。在制造过程中，对物理及力学现象的几何研究在制造科学中形成了几何计算及几何推理等多方面的研究课题，其理论需要进一步突破的当前新领域计算机几何正在越来越广泛和深入地进行研究。(3)在现代制造过程中，信息不仅成为支配制造业的决定性因素，也是最活跃的推动力。提高制造系统的信息处理能力成为现代制造科学发展的重点。由于制造系统信息组织和结构的多层性，对制造信息的访问、集成和集成显示了三维性、信息测量的多维性和信息组织的多维性。制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和批量数据的制造知识库管理等也需要进一步发展。(4)多种人工智能工具和计算智能方法在制造中广泛使用，促进了制造智能的发展。包括调度问题在内的组合优化解决方案技术领域越来越受到关注的一类基于生物进化算法的计算智能工具在制造中解决组合优化问题的解决速度和解决精度方面都有望突破问题规模的限制制造智能还出现在智能调度、智能设计、智能处理、机器人学、智能控制、智能工艺计划和智能诊断等多个领域。原因分析：2.1制度落后产业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织管理体制、生产方式的更新发展，推动了定时生产、敏捷制造、精益生产、并行工程等新的管理思想和技术。我国只有几家大企业部分采用计算机辅助管理。大多数中小企业仍处于经验管理阶段。2.2设计方法落后工业发达国家不断更新设计数据和准则。随着新的设计方法和计算机辅助设计技术(CAD/CAM)的广泛采用，大型企业开始了无图形设计和生产。我国使用CAD/CAM技术的比例较低。2.3制造工艺落后在工业发达国家，高精密加工、微细加工、微加工、微机械和微米、纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑性加工技术和复合加工技术等新的加工方法得到了广泛应用。我国普及率不高，还在开发、掌握中。2.4自动化程度低工业发达国家普遍使用了数控机床、加工中心和柔性制造设备、柔性制造系统、计算机集成制造系统，实现了灵活的自动化、智能知识、集成。我国还处于独立自动化、刚性自动化阶段，灵活的制造单位和系统仅用于少数企业。2.5管理方面工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产方式的更新发展，展示了定时生产、敏捷制造、精益生产、并行工程等新的管理思想和技术。在我国，局部引进计算机支持管理的大企业只有少数，大部分中小企业仍处于经验管理阶段。2.6产品结构中的差距中国机械制造业的快速发展主要依靠技术引进和赶超型发展战略，中国劳动力丰富，资金相对不足，机械制造业的科技开发明显落后。中国的机械制造业产品已经排在世界第一位，但主要是劳动密集型产品，拥有自己知识产权的高、精致、尖的产品比较少。2000年中国汽车超过了200万辆，但是核心技术来自海外大型汽车企业，很多核心部件在国内还不能生产，必须依靠进口。我国机械制造产品的质量有了很大提高，但大量机械及电气产品的质量可靠性、外观设计、内部性能仍存在很大差异。例如，数控机床和精密机床的可靠性差，质量问题严重，轴承、液压元件、密封件等基本部件产品水平低，品种少，满意度低，质量不稳定。工程机械目前只能生产中小型产品，大型工程机械、大型火力发电厂的技术力量很弱。2.7生产投入结构的差异机械制造业作为一般的竞争产业，其竞争状况和利益状况直接受到生产投入结构的影响。企业之间的竞争实际上是科学技术能力和创新能力的竞争，科学技术实力和技术创新能力在很大程度上取决于科学研究和开发的投入。发达国家为了保持机械制造业的市场竞争力，正在加强科技投资。一些大公司的技术开发成本占销售额的4%-8%，甚至超过10%。这种高投入进一步扩大了原来遥遥领先的技术力量，使企业在完全竞争的情况下转变为“垄断竞争”，在许多核心领域占据战略优势。日本、美国、德国、法国机械制造企业的人均研发经费分别为21.54万美元/年、15.76万美元/年、19.99万美元/年、25.94万美元/年，是中国企业的几十倍。和科学技术开发一样，海外机械制造业企业也非常重视设备更新。美国制造业企业设备的平均服务年龄从1975年6.98年以后减少到1990年6.70年。其中，电气制造机器和精密机器的设备服务年龄分别为5.5年和4.9年。中国机电行业设备更新速度较慢，呈现下降趋势。1994年，机械行业设备更新系数也比1985年下降了5.73个百分点，1995年比1990年减少了2.4个百分点。设备更新也因系数低，成为机械制造业领域的共同问题。企业的科研人员所占的比重可以反映企业的人力资本现状和发展潜力。海外大型机械制造业企业研究开发人员占员工人数的5%-10%，中国只有1%。那就是科学技术投入、人力质量、设备投入等方面的巨大差距，中国机械制造业企业的设计和生产方法落后，自主开发能力差，产品开发周期长，更新缓慢，新产品生产率低，产品质量难以保证。2.8产业组织结构的差距中国的机械制造业在投资结构中难以增加科学技术开发投资的原因就是产业组织结构不合理，企业规模小，部署分散，很难在大企业中建立合理的专业化分工体系。深层原因是制度约束，区块分割引起的区域雷和“分散化”倾向与世界机械制造业日益资本密集型、生产全球化、机电一体化、市场集中化的发展趋势背道而驰。机械制造业是竞争产业，整个产业集中度高。外国大企业一般在业界占优势，形成了阶层划分明确的专业化分工体系，在大企业周围形成了众多专业化中小企业。企业，尤其是大企业，在技术开发方面进行了大量投资。中国的机械制造业改革后出现了分散化趋势，甚至出现了中小企业排挤大企业的现象。受管理制度、投资制度、采购制度的影响，中国不形成具有国际竞争力的大企业或企业集团等企业的“大、小”情况仍然严重，中小企业与大企业专业化合作的产业组织结构还没有形成。还有相当多的企业以“万能”结构为主，除了汽车、拖拉机、内燃机的少数大批量生产企业外，外，其他企业大部分还不到30%。中国机械制造业的技术进步速度和对产值增长的贡献率总体上略高于国家的技术进步速度和对GDP增长的贡献率。但是中国机械制造业的技术进步速度和贡献率比发达国家低。1998年中国的机械制造业技术进步对产值增长的贡献率只有34%，西方国家大体超过60%。新产品生产率低于30%，西方国家高于50%。机床产值的数值控制率在中国只有25%左右。日本达到了70%。中国机械制造业技术开发经费的销售收入比重为1.78%，技术开发人员占员工比重，明显低于发达国家。机械制造业整体设计和制造技术落后，产品大部分处于中低价水平。2.9中国机械制造现代化水平指数按照我们掌握的“中国制造业现代化水平指数”衡量机械制造业现代化水平的结果表明，与发达国家先进制造业相比，我国仍然存在很大差距。机械制造业的人均生产力只有美国的3%，增值率约为发达国家的60%，整体效率指数约为23.5%。从结构指数来看，中国的机械制造业设备更新度约为发达国家的60%，先进系统产品的贸易竞争指数为-10%到-25%，研发成本和技术贡献率为发达国家的50%-60%，产业组织结构指数较低，合作水平约为日本的25%。机械制造业生产厂多，批量小，能耗大，污染量大。机械制造业的污染物排放占全国工业的六分之一。近年来环境保护水平有所提高，但是一些特定