先进制造技术在企业中的应用与发展分析

1、先进制造业未来发展思考和探讨摘要：本文主要介绍先进制造在未来的发展方向和在企业中的具体应用、企业信息化的实现、企业制造面临的形势、先进制造技术在企业中的发展以及先进制造技术的自适应企业策略等内容。关键词：企业制造  企业信息化  自适应企业策略  敏捷性Abstract: This paper mainly introduces the application of advanced manufacturing technology in the enterprise, the realization of enterprise in

2、formation, the situation of enterprise manufacturing, the development of advanced manufacturing technology and the adaptive enterprise strategy of advanced manufacturing technology. The application of advanced manufacturing technology and its development trend are highlighted.Key words: enterprise m

3、anufacturing enterprise information adaptive enterprise strategy agility1.先进制造技术概述“先进制造业”是不断吸收信息、机械、材料以及现代管理等方面的高新技术，并将这些先进的技术综合应用于制造的各个环节和全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，从而取得很好经济社会和市场效益的制造业总称。而构成先进制造业的三大方面即为：产业先进性、技术先进性、管理先进性。制造技术是制造业为国民经济和人民生活生产各种必需物质（包括生产资料和消耗品）所使用的一切生产技术的总称，是将原材料和其它生产要素经济合理地转化为何直接使用的具有较高

4、附加价值的成品/半成品和技术服务的技术群。制造是把某些东西变成一种新东西的过程。如面粉、糖及相应原料制造成点心，布制造成衣服，棒材制造成螺钉等。制造过程实际上是一个转换过程，其输入有原材料、机器、人力工艺方法，而输出的是产品或服务。产品是可触及的，服务是无形的。在这个转换过程中，总会有三方面的行为活动，即加工、物流、信息行为活动。综上所述，先进制造技术先进制造技术(Advanced Manufacturing Tecnology)是在传统制造的基础上，不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和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、服务的制造全过程，以实现优

5、质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的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。2. 先进制造技术在未来的发展方向2.1激光先进制造产业的核心生产方式从生产方式的角度来看待科技工业革命，农耕文明是以“力加工”的生产方式，影响了人类社会几千年；值得人类自豪的工业文明，也分别经历了三次科技工业革命，笔者客观的从加工方式的角度进行分类，分别认为是：火加工、电加工和光加工。为什么这么分类呢？综合来看三次科技工业革命主要标志：第一次是18世纪60年代蒸汽机的广泛应用，火加工生产工具的出现；第二次是19世纪70年代电力的广泛应用，电加工生产工具的出现；第

6、三次是20世纪50年代在原子能技术、计算机技术、空间技术、激光技术和生物学技术等领域取得的重大突破，光加工生产工具的出现。以光加工为表现形式的第三次工业革命，通过新型的激光核聚变技术（原子能技术）、光子计算机技术（计算机技术）、激光通信技术、激光测量技术、激光加工技术、激光增材制造技术、激光生物学技术等等，正推动着国际经济格局的调整。科学技术的发展，使世界各国经济相互依存更加紧密，科学技术的竞争也进一步扩大了发达国家同不少发展中国家的经济差距。因而，第三次科技革命对每一个发展中国家，特别中国来说，既是机遇，又是挑战。激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“

7、最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。激光的原理早在1916年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到1960年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展。激光可使人们有效地利用前所未有的先进加工方式，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的飞速发展。激光已在人类社会发展中发挥了三个不可替代的作用：1、已全面渗透到交叉学科中，催生了光纤通信、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光打标、激光切割、激光焊接、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器、激光通信、激光生物学、激光医

8、学、激光微制造、激光3D打印等几十个新学科。2、在各国经济发展中发挥着不可替代的作用，2010年美国评估了工业制造、交通运输、生物医药、信息通信等领域由激光科技应用拓展形成的经济贡献，达到7.5万亿美元；3、在世界各国国家安全和国防现代化中发挥不可替代的作用。目前，德国、日本和美国成为激光产业的主导国家，并产生了诸如通快公司、罗芬公司，相干、光谱物理、IPG等著名公司，几乎垄断了国际市场。2013年，我国激光市场已突破200亿元规模，近几年年均增长率约18%22%，已经成为最大的世界激光加工产品市场。同时，随着我国重大基础设施和重大科技专项的不断发展，激光技术正在向多个领域渗透和扩散，市场潜力

9、巨大。然而，我国大部分激光企业缺少自主创新和核心技术，大都采取进口激光器及零部件进行简单粗放的集成；激光加工工业基础水平也比较低，正面临着快速发展和不断创新的局面。未来通过提升核心器件的自主研发能力，和提高激光加工工艺的技术水平，将给我国的激光企业提供更多的发展机会。2.2机器人先进制造产业的核心单元 纵观世界经济发展，人口条件一直是世界经济走势的主脉络，其它因素似乎都是补充条件。战前婴儿潮让战后日本迅速崛起，随着婴儿潮人口的退休，日本经济开始急速下滑。欧美是战后婴儿潮，也带来七八十年代的高速发展，而今欧美经济已陷入泥沼。而中国60年代和70年代上半期的婴儿潮带来了30多年中国经济突飞猛进，随

10、着该时期出生人口的逐步走向老龄化和退休，劳动力成本上升和产业结构升级等压力，廉价劳动力优势不在，预料15年后中国经济发展的人口红利将完全丧失，中国经济将面临巨大考验。而近些年来，机器人的大量研究和广泛应用似乎给未来中国经济注入了新的希望，工业机器人代替人工将成为发展趋势。机器人的应用是一个国家工业自动化水平的重要标志。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统（FMS）、自动化工厂（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动化工具

11、。工业机器人作为先进制造产业的核心单元，广泛使用后不仅可以提高产品的质量与数量，而且对保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生产率、节约材料消耗以及降低生产成本有着十分重要的意义，并正在日益改变着人类的生产和生活方式。纵观目前经济发展现状，我国机器人市场增长异常迅猛。2012年，尽管全球工业机器人的需求增长有所放缓，但机器人销量仍然继2011年后创出历史第二高，全年销量超过15.9万台。其中，中国工业机器人销量约2.7万台，同比增速达到19.2%。中国是全球工业机器人需求增长最快的市场，也是仅次于日本的全球第二大市场。2005-2012年，中国工业机器人的市场销量以年均29%左右的

12、速度高速增长。目前，汽车行业、电子行业、工程机械行业成为了中国工业机器人应用规模最大的几个领域，主要以焊接、搬运、装配等类型的工业机器人为主。2.3大数据先进制造产业的架构师大数据作为云计算、物联网之后，IT行业又一大颠覆性的技术革命。一方面云计算为数据资产提供了保管、访问的场所和渠道，另外一方面互联网、无处不在的信息感知和采集终端为我们采集了海量的数据，而这些数据才是真正有价值的资产。就如同大家所讲的，“大数据”可能带来的巨大价值正渐渐被传统产业所认可，它通过技术的创新与发展，以及数据的全面感知、收集、分析、共享，为企业的管理者和参与者提供了一种全新的看待世界的方法。实际上，先进制造产业的“

13、大数据”，通过数据的分析手段，不仅可以为企业提供供应链的优化手段，以目标为导向的解决方案参考资料，可以实现具体技术要求的制造方式、工艺路线和工艺参数，可是实现运动功能和制造功能的部件选择，而且可以针对大数据分析后构建的系统进行仿真，进而重新评估数据挖掘的有效性和价值，甚至可以为用户提供更加专业化和个性化的服务，以及企业内部员工和客户的培训。综上所述，大数据是先进制造业的架构师，也是新形势下先进制造企业快速发展、保持获利和不断创新的捷径。三、目前企业制造面临的形势高速发展的信息和国际化及激烈的市场竞争环境，彻底动摇了20 世纪的管理理论和管理方法，也改变了制造业的传统观念和生产组织方式

14、，加速了现代管理理论的发展和创新。因此，全球正在兴起“管理革命”。在我国，管理的革新比技术和设备的革新更迫切、更重要。我国虽然已是制造大国，但与工业发达国家相比仍有很大差距，表现在：1.劳动生产率低，人均产值远远落后于美国；2.技术含量低，以计算机辅助设计（CAD）为例，仍停留在绘图功能；3.重要的关键复杂产品基本没有自主创新开发能力。我国制造业在过去的二十年中发生了巨大变化，而且这种变化还会延续。高速发展的工业技术要求加工制造的产品精密化、轻量化、集成化；国际竞争更加激烈的市场要求产品性能高、成本低、周期短；日益恶化的环境要求材料加工原料与能源消耗低、污染少。面对市场经济与全球竞争的复杂环境

15、，企业必须重视先进制造技术的进步。目前我国企业面临的主要形式有：1、  产品开发周期显著缩短、生产周期短、交货及时、上市时间更快。2、  企业为赢得竞争，提高市场占有率，关键是提高创新竞争能力，产品有特色、生产有柔性、竞争有策略。3、  柔性更加提高，以响应“瞬息万变、难以预测”的市场。4、  全生命周期内的质量保证。5、  企业的组织形式将是跨地区、跨国家的虚拟公司或动态联盟。四、现在制造企业的特征    1、信息时代的制造企业将是一个全面集成的数字化企业

16、0;。它建立在集成化企业战略框架和先进的企业经营理念、管理方法、信息技术的基础上，能够不断改进和持续创新。    2、全面集成的数字化企业的发展目标是通过全面采用先进的信息技术，实现设计数字化、制造装备数字化、生产过程数字化、管理数字化、并通过集成实现企业数字化。五、如何实现企业信息化以集成技术为支撑，深化制造业信息化技术的推广应用，加强CAD、ERP、CRM、SCM等技术的集成，提升企业设计、管理能力。应用生产工艺数字化和制造基础装备数字化技术，实现生产过程的信息化。逐步实现产品设计数字化、企业管理数字化、生产工艺数字化、制造基础装备数字化和在网络环境基础下的企

17、业数字化。要实现企业数字化必须建立支撑平台。包括产品设计过程管理、产品生产过程管理、供应链管理和客户需求管理等软件。六、先进制造技术在企业中的应用先进制造技术是面向21世纪的技术系统，目的在于提高制造业的综合经济效益，赢得激烈的市场竟争，当今已广泛用于世界各地并取得了良好的经济效益。但是，并不是所有先进制造技术都带来了预期的理想效果。一些企业中的先进制造技术运行失败最终导致全面崩溃，另外一些企业中虽然先进制造技术基本能够顺利运行但并没有取得充分的效益，也有一些先进制造技术虽然在车间内取得了很好的效果，但企业的商务性能并没有什么提高。因此，人们对先进制造技术的运行模式及其将来的发展方向均存在着很

18、大的分歧。据国外统计和国内应用情况分析，在16项独立型先进制造技术中，应用率排在前5名的是CAD、MRP、LAN、CNC及公共数据库。同其他独立型先进制造技术相比，这5项在企业中应用最为普遍，在被调查的企业中，有80%或多或少均采用了CAD技术。独立型先进制造技术应用率排在最后5名的是：AGV、AS/AR、CIM、机器人及自动刀具系统，它们在企业中应用较少，在被调查的企业中，只有大约18%拥有部分AGV而绝大多数(76%)根本没有任何AGV。自动化与集成层里最常用的5项先进制造技术技术中，四个为独立型先进制造技术，它们分别是CAD、CNC、MRP和LAN。除此之外，最常用的是自动化岛屿，如FM

19、S，而部分或完全集成型先进制造技术如CAPP、WAN、自动物料搬运技术如AGV小车等则较少采用。由此可以看出，企业采用先进制造技术有着从简单、独立型单元到自动化岛屿和完全集成的一个发展顺序。由此可知，当前最常用的技术仍然是那些相对简单的独立型先进制造技术，其次才是一些复杂的综合型先进制造技术，充分集成的自动化工厂仍处于非现实阶段。这对于一些急需植入先进制造技术的企业是一个很好的启示：企业可先从工程设计CAD、制造CNC及管理MRP开始。七、先进制造技术的自适应企业策略制造业的成功将取决于该企业是否有能力给客户提供优势价值，这个优势价值不仅仅是通过产品和工艺提供的，而且还是通过服务与解决问题而提

20、供的。为了将这个附加值传递给客户并用以吸引住客户，公司将不得不配置柔性和协调系统，缩短创新产品的商品化时间，且能降低成本、开辟新的财源渠道。自适应企业策略是一种业务与信息技术同步利用市场变化的最根本的适配策略。自适应企业策略的后盾有：新的软件、服务、解决问题、伙伴关系和客户支持。自适应的概念来自适应控制，当被控制对象因其周围环境变化而发生变化时，控制器能自动地适应被控制对象的变化而变化，从而获得良好的控制效果。许多国际大型制造公司，如HP公司等，在认识敏捷性的必要方面，认识信息技术（IT）的重要作用方面都积累了足够的经验，都已实现了企业的纵向集成，在此基础上，向高度分散的、外购型工业发展。其成

21、功的基础是采用自适应企业策略，使企业的业务集中于客户的需求、管理成本、减轻风险以及提高产品质量和服务质量。1、动态资源优化采用自适应企业的策略，公司能够快速而有效地重新配置带有IT系统的资源，这样IT系统是根据需求按照仓储或服务器观点设计的，系统能自由地随时准备到瞬时关注点运行，IT系统能进行动态优化调配、运行。2、自动和智能管理例如，多个库存数据位于多处，而一位客户要求某产品送货，于是客户管理工具能够利用单一视图调查这些分散的库存系统，将单一的图像展示于整个企业。这样，能达到快速决策的目的，减少产品的上市时间，在竞争之前即将产品送到客户手中。3、连续而可靠操作制造价值链的不断扩展，供应网络提高了