一、制造技術(shù)的進步和發(fā)展
近兩百年來,在市場需求不斷變化的驅(qū)動下,制造業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模沿著“小批量一少品種大批量一多品種變批量?的方向發(fā)展。在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的推動下,制造業(yè)的資源配置沿著“勞動密集—設(shè)備密集—信息密集一知識密集”的方向發(fā)展。與之相適應(yīng),制造技術(shù)的生產(chǎn)方式沿著“手工一機械化—單機自動化—剛性流水自動化—柔性自動化—智能自動化”的方向發(fā)展:
自18世紀以來,制造技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了五個發(fā)展時期。
(1)工場式生產(chǎn)時期 18世紀后半葉,以蒸汽機和工具機的發(fā)明為標志的產(chǎn)業(yè)革命,揭開了近代工業(yè)的歷史,促成了制造企業(yè)的雛形——工場式生產(chǎn)的出現(xiàn),標志著制造業(yè)已完成從手工業(yè)作坊式生產(chǎn)到以機械加工和分工原則為中心的工廠生產(chǎn)的艱難轉(zhuǎn)變。
(2)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)時期 19世紀電氣技術(shù)得到了發(fā)展,由于電氣技術(shù)與其他制造技術(shù)的融合,開辟了嶄新的電氣化新時代,制造業(yè)得到了飛速發(fā)展,制造技術(shù)實現(xiàn)了批量生產(chǎn)、工業(yè)化規(guī)范生產(chǎn)的新局面。
(3)剛性自動化發(fā)展時期 卸世紀初,內(nèi)燃機的發(fā)明,引起了制造業(yè)的革命,流水生產(chǎn)線和泰勒式工作制及其科學(xué)管理方法得到了應(yīng)用。特別是第二次世界大戰(zhàn)期間,以大批量生產(chǎn)為模式,以降低成本為目的的剮性自動化制造技術(shù)和科學(xué)管理方式得到了很大的發(fā)展。例如:福特汽車制造公司用大規(guī)模剛性生產(chǎn)線代替手工作業(yè),使汽車的價格在幾年內(nèi)降低到原價格的1/8,促進了汽車進入家庭,奠定了美國經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)。然而,這類自動機和剛性自動線生產(chǎn)工序和作業(yè)周期固定不變,僅僅適用于單一品種的大批量生產(chǎn)的自動化。
(4)柔性自動化發(fā)展時期 自二戰(zhàn)之后,計算機、微電子、信息和自動化技術(shù)有了迅速的發(fā)展,推動了生產(chǎn)模式由大中批量生產(chǎn)自動化向多品種小批量柔性生產(chǎn)自動化轉(zhuǎn)變。在此期間,形成了一系列新型的柔性制造技術(shù),如數(shù)控技術(shù)(nc)、計算機數(shù)控(cnc)、柔性制造單元(fmc)、柔性制造系統(tǒng)(fms)等。同時有效地應(yīng)用系統(tǒng)論、運籌學(xué)等原理和方法的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理模式,如及時生產(chǎn)(jit)、全面質(zhì)量管理(tqm)開始應(yīng)用于生產(chǎn),以提高企業(yè)的整體效益。
(5)綜合自動化發(fā)展時期 自20世紀80年代以來,隨著計算機及其應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)晨,促進了制造業(yè)中包括設(shè)計、制造和管理在內(nèi)的單元自動化技術(shù)逐漸成熟和完善,如計算機輔助設(shè)計與制造(cadicam)、計算機輔助工藝規(guī)劃(capp)、計算機輔助工程(cae)、計算機輔助檢測(cat);在經(jīng)營管理領(lǐng)域內(nèi)的物料需求規(guī)劃(mrp)、制造資源規(guī)劃(mrpⅱ)、企業(yè)資源規(guī)劃(erp)、全面質(zhì)量管理(tqm)等;在加工制造領(lǐng)域內(nèi)的直接或分布式數(shù)控(dnc)、計算機數(shù)控(cnc)、柔性制造單元系統(tǒng)(fmc/fms)、工業(yè)機器人(robot)等。為了充分利用各項單元技術(shù)資源,發(fā)揮其綜合效益,以計算機為中心的集成
二、先進制造技術(shù)產(chǎn)生背景
1.社會經(jīng)濟發(fā)展背景
制造業(yè)的核心要素是質(zhì)量、成本和生產(chǎn)率。面對當(dāng)代社會變化迅速且無法預(yù)料的買方市場和多品種變批量成為主導(dǎo)生產(chǎn)方式。制造業(yè)應(yīng)以對市場的快速響應(yīng)為宗旨,滿足顧客已有的和潛在的需求,主動適應(yīng)市場,引導(dǎo)市場,從而贏得競爭,獲取最大利潤。
2.科學(xué)技術(shù)發(fā)展背景
制造技術(shù)已由技藝發(fā)展為集機械、材料、電子及信息等多門學(xué)科的交叉科學(xué)——制造工程學(xué)??茖W(xué)技術(shù)和生產(chǎn)發(fā)展在推動制造技術(shù)進步的同時,以其高新技術(shù)成果,尤其是計算機、微電子、信息、自動化等技術(shù)的滲透、衍生和應(yīng)用,極大地促進了制造技術(shù)在宏觀(制造系統(tǒng)的建立)和微觀(精密、超精密加工)兩個方向上蓬勃發(fā)展,急劇地改變了現(xiàn)代制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)工藝和設(shè)備及生產(chǎn)組織體系,使現(xiàn)代制造業(yè)成為發(fā)展速度快、技術(shù)創(chuàng)新能力強、技術(shù)密集甚至知識密集型產(chǎn)業(yè)。尤應(yīng)指出的是:信息逐漸成為主宰制造業(yè)的決定性因素,企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(intra-net)和國際互聯(lián)網(wǎng)(internet)已經(jīng)對制造業(yè)產(chǎn)生重大影響,井將產(chǎn)生更大影響。
3.可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略
日益嚴峻的環(huán)境問題引起國際社會的普遍關(guān)注,世界環(huán)境與發(fā)展委員會(wced)于1987年向聯(lián)合國42屆大會遞交的報告(我們共同的未來)正在提出了可持續(xù)發(fā)展的思路,其定義是:既滿足當(dāng)代人的需求,又不對子孫后代滿足其需要之生存環(huán)境構(gòu)成危害的發(fā)展。世界資潭研究所于1992年對可持續(xù)發(fā)展給出了更簡潔明確的定義:即建立極少產(chǎn)生廢料和污染物的工藝或技術(shù)系統(tǒng)。上述定義強調(diào)了當(dāng)代人在創(chuàng)造和追求今世發(fā)展和消費的時候,不能以犧牲今后幾代人的利益為代價;社會經(jīng)濟發(fā)展模式應(yīng)由粗放經(jīng)營、掠奪式開發(fā)向集約型、可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變。面向可持續(xù)發(fā)展的制造業(yè),應(yīng)力求對環(huán)境的負面影響最小,資源利用效率最高。
三、各國先進制造技術(shù)的發(fā)展概況
1.美國的先進制造技術(shù)計劃和制造技術(shù)中心計劃
先進制造技術(shù)計劃 該計劃是美國聯(lián)邦政府科學(xué)、工程和技術(shù)協(xié)調(diào)委員會于1993年制定的6大科學(xué)和開發(fā)計劃之一,其目標為:
1)為美國工人創(chuàng)造更多的高技術(shù)、高工資的就業(yè)機會,促進美國經(jīng)濟增長。
2)不斷提高能源效益,撼少污染,創(chuàng)造更加清潔的環(huán)境。
3)使美國的私人制造業(yè)在世界市場上更具有競爭力,保持美國的競爭地位。
4)使教育系綻對每位學(xué)生進行更具有拂戰(zhàn)性的教育。
5)鼓勵科技界把確保國家安全以及提高全民生活質(zhì)量作為橫心目標。
2.日本的政策和智能制造技術(shù)計劃
1990年日本通產(chǎn)省提出了智能制造計劃(intelligent manufacturing system,ims),并約請美國、歐共體、加拿大、澳大利亞等國參加研究,形成了一個大型國際共同研究項目,由日本投資10億美元保證計劃的實施。詼計劃目標為:要全面展望21世紀制造技術(shù)的發(fā)展趨勢,先行開發(fā)未來的主導(dǎo)技術(shù),并同時致力于全球信息、制造技術(shù)的體系化、標準化。
3.歐共體的ebeka計劃、esprit計劃和brite計劃
歐共體各國政府與企業(yè)界共同掀起了一場旨在通過歐共體統(tǒng)一市場法案”的運動.并制定了·尤里卡計劃(ebeka)”、“歐洲信息技術(shù)研究發(fā)展戰(zhàn)略計劃(esprit)”和“歐洲工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)研究(brite)”等一系列發(fā)展計劃。
在尤里卡計劃(ebeka)中,1988年用5億美元資助了涉及16個歐洲國家6印家公司的165個合作性高科技研究開發(fā)項目。
歐洲信息技術(shù)研究發(fā)展戰(zhàn)略計劃(esprit)的13個成員國向5500名研究人員提供了資助。把cim中信息集成技術(shù)的研究列為五大重點項目之一,明確要向cim投資620萬歐洲貨幣單位作為研究開發(fā)費用,抓好c[m的設(shè)計原理、工廠自動化所雷的先進微電子系統(tǒng)以及實時顯示系統(tǒng)進行生產(chǎn)過程管理的三大課題。
歐洲工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)研究計劃(brite),重點資助材料、運作方式等方面的研究。
4.韓國的先進制造系統(tǒng)計劃
起全球競爭能力。詼項目由三部分組成:
(1)共性的基礎(chǔ)研究 包括集成的開放系統(tǒng)、標準化及性費評價。
(2)下一代加工系境包括加工設(shè)備、加工技術(shù)、操作過程技術(shù)。
(3)電子產(chǎn)品的裝配和檢驗系統(tǒng) 包括下—代印刷電路板裝配和檢驗系統(tǒng)、高性能裝配機構(gòu)和制造系統(tǒng)、先進裝配基礎(chǔ)技術(shù)、系統(tǒng)操作集成技術(shù)、智能技術(shù)。
5.我國先進制造技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略
在七五、八五、九五期間.國家科學(xué)技術(shù)部的“國家科技攻關(guān)計劃”、“國家高新技術(shù)研究發(fā)展計劃”、?國家基礎(chǔ)研究重大項目計劃”、“國家技術(shù)創(chuàng)新計劃”都將先進制造技術(shù)作為重要內(nèi)容投入了實施,其中的?計算機集成制造系統(tǒng)”和?智能機器人”主題經(jīng)過10多年的研究和開發(fā),取得了眾多令人矚目的成果,不少關(guān)鍵技術(shù)取得了重大的進展和突破。
我國的先進制造技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)為:
(1)提高認識,全面規(guī)劃,力促先進制造技術(shù)的發(fā)展
(2)深化科技體制改革,推動技術(shù)創(chuàng)新體系的建設(shè)
(3)將引進、消化國外先進翻造技術(shù)與自主開發(fā)創(chuàng)新相結(jié)合
(4)大力發(fā)展先進高新制造技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)
(5)積極培養(yǎng)創(chuàng)造性人才,努力提高制造業(yè)的全員素質(zhì)