先進(jìn)的儀表制造業(yè)技術(shù)：“精”是關(guān)鍵“智”是前景

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展可以用8個字來概括：“數(shù)”是核心，“精”是關(guān)鍵，“極”是焦點(diǎn)，“自”是條件，“集”是方法，“網(wǎng)”是道路，“智”是前景，“綠”是必然。

先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)

與科學(xué)技術(shù)與市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展相應(yīng)，先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢有以下特點(diǎn)：

①信息技術(shù)對先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展起著越來越重要的作用；

②設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷現(xiàn)代化；

③成形技術(shù)向精密成形或稱凈成形的方向發(fā)展；

④加工技術(shù)向著超精密、超高速以及發(fā)展新一代制造裝備的方向發(fā)展；

⑤制造工藝、設(shè)備和工廠的柔性和可重構(gòu)性將成為企業(yè)裝備的顯著特點(diǎn)；

⑥虛擬制造技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)將廣泛應(yīng)用；

⑦智能化、數(shù)字化是先進(jìn)制造技術(shù)和機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展方向；

⑧以提高市場快速反應(yīng)為目標(biāo)的制造技術(shù)將得到迅速發(fā)展和應(yīng)用；

⑨綠色制造成為21世紀(jì)制造業(yè)的重要特征；

⑩21世紀(jì)的企業(yè)面臨管理創(chuàng)新。

先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展可以用8個字來概括：“數(shù)”是核心，“精”是關(guān)鍵，“極”是焦點(diǎn)，“自”是條件，“集”是方法，“網(wǎng)”是道路，“智”是前景，“綠”是必然。現(xiàn)分述如下：

“數(shù)”是發(fā)展的核心

“數(shù)”就是“數(shù)字化”。“數(shù)字化”不僅是“信息化”發(fā)展的核心，而且也是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的核心。信息的“數(shù)字化”處理同“模擬化”處理相比，有著3個不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：信息，信息安全，信息容量大。數(shù)字化制造就是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化，它是制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學(xué)的交叉、融和、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過程、生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢。它包含了3大部分：以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字制造，以控制為中心的數(shù)字制造和以管理為中心數(shù)字制造。對制造設(shè)備而言，其控制參數(shù)均為數(shù)字化信號。對制造企業(yè)而言，各種信息（如圖形、數(shù)據(jù)、知識、技能等等）均以數(shù)字形式，通過網(wǎng)絡(luò)，在企業(yè)內(nèi)傳遞，以便根據(jù)市場信息，迅速收集資料信息，在虛擬現(xiàn)實(shí)、快速原型、數(shù)據(jù)庫、多媒體等多種數(shù)字化技術(shù)的支持下，對產(chǎn)品信息、工藝信息與資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃與重組，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品功能的仿真，對加工過程與生產(chǎn)組織過程的仿真，或完成原型制造，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的快速重組與對市場的快速響應(yīng)，以滿足客戶化要求。

“精”是發(fā)展的關(guān)鍵

“精”是“精密化”。它一方面是指對產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高，一方面是指對產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來越高。顯然，這兩方面是一回事。有了前者，才要求有后者；有了后者，才促使前者得以發(fā)展。“精”可以說，是指加工精度及其發(fā)展，精密加工，細(xì)微加工，納米加工，如此等等。20世紀(jì)初，超精密加工的誤差是10微米，30年代達(dá)1微米，50年代達(dá)0.1微米，70至80年代達(dá)0.O1微米，至今達(dá)0.001微米，即1納米。由一組數(shù)據(jù)，可以看到微電子產(chǎn)品對加工精度的依賴程度，電子元件制造誤差為，一般晶體管50微米，一般磁盤5微米，一般磁頭磁鼓0.5微米，集成電路0.O5微米，超大型集成電路達(dá)0.005微米，而合成半導(dǎo)體為1納米。在現(xiàn)代超精密機(jī)械中，對精度要求*，如人造衛(wèi)星的儀表軸承，其圓度、圓柱度、表面粗糙度等均達(dá)納米級；基因操作機(jī)械，其移動距離為納米級，移動精度為0.1納米。細(xì)微加工、納米加工技術(shù)可達(dá)納米以下的要求，如離子束加工可達(dá)納米級，借助于掃描隧道顯微鏡（STM）與原子力顯微鏡的加工，則可達(dá)0.1納米。實(shí)際上，納米級的加工就是移動原子級的加工。

“極”是發(fā)展的焦點(diǎn)

“極”就是條件，就是指在條件下工作的或者有要求的產(chǎn)品，從而也是指這類產(chǎn)品的制造技術(shù)有“極”的要求。在高溫、高壓、高濕、強(qiáng)磁場、強(qiáng)腐蝕等等條件下工作的，或有高硬度、大彈性等等要求的，或在幾何形體上極大、極小、極厚、極薄、奇形怪狀的。顯然，這些產(chǎn)品都是科技前沿的產(chǎn)品。其中之一就是“微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS） ”，這是工業(yè)發(fā)達(dá)國家與有關(guān)國家所高度關(guān)注的項(xiàng)前沿科技。甚至可以說，“極”是前沿科技或前沿科技產(chǎn)品發(fā)展的一個焦點(diǎn)。例如，在信息領(lǐng)域中，分子存儲器、原子存儲器、量子阱光電子器件、芯片加工設(shè)備；軍事武器中，制導(dǎo)技術(shù)，打擊技術(shù)，微型慣性平臺，微光學(xué)設(shè)備；航空航天領(lǐng)域中，微型飛機(jī)，微型衛(wèi)星，“納米”衛(wèi)星（0.lkg以內(nèi)）。MEMS可以完成特種動作與實(shí)現(xiàn)特種功能，乃至可以溝通微觀世界與宏觀世界，其深遠(yuǎn)意義難于估量。

“自”是發(fā)展的條件

“自”就是自動化。它就是減輕人的勞動，強(qiáng)化、延伸、取代人的有關(guān)勞動的技術(shù)或手段。顯然，自動化是重要的，自動化總是伴隨有關(guān)機(jī)械或工具來實(shí)現(xiàn)的。可以說，機(jī)械是一切技術(shù)的載體，也是自動化技術(shù)的載體。*次工業(yè)革命，以機(jī)械化這種形式的自動化來減輕、延伸或取代人的有關(guān)體力勞動；第二次工業(yè)革命，電氣化進(jìn)一步促進(jìn)了自動化的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1870年至1980年，加工過程的效率提高到20倍，即體力勞動得到了有效的解放；但管理效率只提高為1.8至2.2倍，設(shè)計(jì)效率只1.2倍，這表明腦力勞動遠(yuǎn)沒有得到有效的解放。即使在美國，1984年，CAD在福特公司只占40%，通用公司34 % , Chrysler也不過67% ；此后，CAD發(fā)展極為迅速。今天在我國大量設(shè)計(jì)單位已“甩圖板”了，CAD已十分普及了。信息化、計(jì)算機(jī)化與網(wǎng)絡(luò)化，不但極大地解放了人的體力勞動，而且更為關(guān)鍵的是有效地提高了腦力勞動自動化的水平，解放了人的部分的腦力勞動。

“集”是發(fā)展的方法

“集”就是集成化。它一是技術(shù)的集成，一是管理的集成，一是技術(shù)與管理的集成；歸根結(jié)底，其本質(zhì)就是知識的集成，當(dāng)然亦即知識表現(xiàn)形式的集成。已如前述，先進(jìn)制造技術(shù)就是制造技術(shù)、信息技術(shù)、管理科學(xué)與有關(guān)科學(xué)技術(shù)的集成。“集成”就是“交叉”，就是“雜交”，就是取人之長，補(bǔ)己之短，這是發(fā)展的一大方法。目前，“集”主要指：

①現(xiàn)代技術(shù)的集成，機(jī)電一體化是個典型，它是高技術(shù)裝備的基礎(chǔ)，如微電子制造裝備，信息化、網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品及配套設(shè)備，儀器、儀表、醫(yī)療、生物、環(huán)保等高技術(shù)設(shè)備。顯然，在機(jī)電一體化技術(shù)中，關(guān)鍵往往是；a檢測傳感技術(shù)；b信息處理技術(shù)；c自動控制技術(shù)；d伺服傳動技術(shù)；e精密機(jī)械技術(shù)；f系統(tǒng)總體技術(shù)，而這些技術(shù)又同許多學(xué)科有關(guān)，又是一個“集”。②加工技術(shù)的集成，特種加工技術(shù)及其裝備是個典型，如增材制造（即快速原型）、激光加工、高能束加工、電加工等等。③企業(yè)集成，即管理的集成，包括生產(chǎn)信息、功能、過程的集成；包括生產(chǎn)過程的集成、全壽命周期過程的集成；也包括企業(yè)內(nèi)部的集成，企業(yè)外部的集成。當(dāng)然，管理的集成不可能不包含管理與技術(shù)的集成。還有一點(diǎn)值得注意，即由生物技術(shù)與制造技術(shù)集成而成的“微制造的生物方法”，或所謂的“生物制造”；即依據(jù)生物是由內(nèi)部生長而成“器件”，而非同一般制造技術(shù)那樣由外加作用以增減材料而成“器件”。可以預(yù)期，這是一個嶄新的充滿著活力的領(lǐng)域。

“網(wǎng)”是發(fā)展的道路

“網(wǎng)”就是網(wǎng)絡(luò)化。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的必由之路，是制造業(yè)走向整體化、有序化，這同人類社會發(fā)展是同步的。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化由兩個因素決定：一是生產(chǎn)組織變革的需要，一是生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的可能。這是因?yàn)橹圃鞓I(yè)在市場競爭中，面臨多方的壓力；采購成本不斷提高，產(chǎn)品更新速度加快，市場需求不斷變化，客戶定單生產(chǎn)方式迅速發(fā)展，制造所帶來的沖擊日益加強(qiáng)等等；企業(yè)要避免傳統(tǒng)生產(chǎn)組織所帶來的一系列問題，必須在生產(chǎn)組織上實(shí)行某種深刻的變革。這個變革體現(xiàn)在兩方面：一方面利用網(wǎng)絡(luò)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造與生產(chǎn)管理等活動乃至企業(yè)整個業(yè)務(wù)流程中充分享用有關(guān)資源，即快速調(diào)集、有機(jī)整合與利用有關(guān)制造資源；與此同時，這必然導(dǎo)致制造過程與組織的分散化網(wǎng)絡(luò)化，企業(yè)要拋棄傳統(tǒng)的“小而全”與“大而全”這類“夕陽技術(shù)”，而集中力量在自己zui有競爭力的核心業(yè)務(wù)上。在制造技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化中，電子商務(wù)應(yīng)用值得關(guān)注。電子商務(wù)將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)數(shù)字化，并將數(shù)字信息使用和計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)處理同Internet進(jìn)行集成，成為一種全新的業(yè)務(wù)操作模式。在電子商務(wù)下的網(wǎng)絡(luò)化制造中，供應(yīng)鏈管理、客戶關(guān)系管理、產(chǎn)品生命周期管理共同構(gòu)成了制造的增殖鏈。它具有兩大優(yōu)點(diǎn)：商務(wù)的直接化與透明化，這對降低成本、加決流通、提率、增加商業(yè)機(jī)會大有好處，從而對企業(yè)內(nèi)部重組、經(jīng)營戰(zhàn)略與競爭模式有著深刻影響。

“智”是發(fā)展的前景

“智”就是智能化。制造技術(shù)的智能化是制造技術(shù)發(fā)展的前景。近20年來，制造系統(tǒng)正在由原先的能量驅(qū)動型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動型，這就要求制造系統(tǒng)不但要具備柔性，而且還要表現(xiàn)出某種智能，以便應(yīng)對大量復(fù)雜信息的處理、瞬息萬變的市場需求和激烈競爭的復(fù)雜環(huán)境，因此，智能制造越來越受到高度的重視。智能化制造模式的基礎(chǔ)是智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)既是智能和技術(shù)的集成而形成的應(yīng)用環(huán)境，也是智能制造模式的載體。與傳統(tǒng)的制造相比，智能制造系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：①人機(jī)一體化；②自律能力；③自組織與超柔性；④學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力；⑤在未來，具有更的類人思維的能力。由此出發(fā)，可以說智能制造作為一種模式，是集自動化、集成化和智能化于一身，并具有不斷向縱深發(fā)展的高技術(shù)含量和高技術(shù)水平的先進(jìn)制造系統(tǒng)，也是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)。它突出了在制造諸環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與集成的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的智能活動，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動。同時，收集、存儲、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能；當(dāng)然，目前還只能算初步，但潛力極大，前景廣闊。隨著知識經(jīng)濟(jì)時代的初露端倪，知識將作為發(fā)展生產(chǎn)力主要的源泉，并導(dǎo)致以知識生產(chǎn)率取代勞動生產(chǎn)率，從而智能化制造的價值日益攀升。目前，特別是分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)、智能代理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等發(fā)展，將突出知識在制造活動中的價值地位。

“綠”是發(fā)展的必然

“綠”就是“綠色”，“綠色”是從環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中引用來的。人類社會的發(fā)展必將走向人類社會與自然界的和諧，就是走向“*”。人與人類社會本質(zhì)上也是自然世界的一個部分，部分不能脫離整體，更不能對抗與破環(huán)整體。《老子》講的“無為”就是這個意思，即不去“為”違背客觀規(guī)律之“為”。人類必須從各方面促使人與人類社會同自然界和諧一致，制造技術(shù)也不能例外。保護(hù)環(huán)境，就是保護(hù)生產(chǎn)力；改善環(huán)境，就是發(fā)展生產(chǎn)力。制造業(yè)的產(chǎn)品從構(gòu)思開始，到設(shè)計(jì)階段，制造階段、銷售階段、使用與維修階段，直到回收階段、再制造各階段，都必須充分計(jì)及環(huán)境保護(hù)。所謂環(huán)境保護(hù)是廣義的，不僅要保護(hù)自然環(huán)境，還要保護(hù)社會環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境，還要保護(hù)生產(chǎn)者的身心健康。在此前提與內(nèi)涵下，還必須制造出價廉、物美、供貨期短、售后服務(wù)好的產(chǎn)品。作為“綠色”制造，產(chǎn)品還必須在一定程度上是藝術(shù)品，以與用戶的生產(chǎn)、工作、生活環(huán)境相適應(yīng)，給人以高尚的精神享受，體現(xiàn)著物質(zhì)文明、精神文明與環(huán)境文明的高度交融。每發(fā)展與采用一項(xiàng)新技術(shù)時，應(yīng)站在哲學(xué)高度，慎思“塞翁得馬，安知非禍”，即必須充分考慮可持續(xù)發(fā)展，計(jì)及環(huán)境文明。