先进制造技术:各国竞争的新焦点

 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10年来由于先进制造技术在产品设计技术、先进制造工艺和设备、制造业自动化以及制造系统管理及集成方面取得了突破性发展,为制造企业提升国际竞争力作出了贡献。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务,成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的“使能技术”(enabling technologies)。尤其是在一些尖端科技领域,如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等等,如果没有先进制造技术作为工程基础,是根本不可能得到发展的。
前先进制造技术的重要方向

对于先进制造技术涉及的主要方向,可以归纳为以下十大方面:

1.计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机辅助工程CAD/CAM/CAE

2.快速原形制造(RPM)

3精密成形与加工

4.热加工工艺模拟优化技术

5.激光加工技术

6.数控机床技术

7.现场总线技术

8.微型机械

9.计算机集成制造(CIMS)

10.制造分散网络化模式

先进制造对我国的战略重要性

先进制造技术是促进产业升级的重要技术依托,制造技术创新体系是国家技术创新体系的重要组成部分。我国已经是世界制造大国,工业增加值居世界第四位,落后于美、日,与德国接近,但是制造产品以低端为主,增加值率仅为26.2%,出口产品主要是劳动密集型和低技术含量产品;资源消耗大,污染严重,单位产品能耗平均高出国际先进水平20%~30%,产生污染远远高出发达国家;许多行业所需的主要关键装备尚依赖进口,总体看我国尚处于工业化的中期,我国的制造技术水平与发达国家相比仍然存在很大差距,我国高技术制造业主要依赖于引进国外核心技术的格局尚未得到扭转,国际竞争能力还比较有限。制造技术的落后已严重制约了我国产业竞争能力的提高和综合国力的增强。

先进制造的基本特点

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。

“绿色”的先进制造技术

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。
对先进制造技术发展方向的预见

应该看到,制造业的自主产品创新对于发达国家而言,是其先进制造发展的自然结果。而对处于工业化进程中的我国,则是机遇与挑战并存。目前,我国已提前达到第二步战略目标,正在向下一世纪中叶达到中等发达国家的战略目标迈进。在这个过程中,一方面世界科技的发展将更加迅猛,技术革命向产业转化的周期和高知识含量产品的市场生命周期将更短,我国制造业通过学习别国技术和经验而追赶发达国家的难度将加大,“后发优势”的作用将减弱;另一方面,我国已经加入世界贸易组织,跨国公司也正在瞄准处于改革开放中的中国这个潜在的巨大市场。我国的制造企业面临着在国内与国际两个市场同跨国制造巨头竞争的严峻形势。

现代制造业发展的持续动力将主要来自自主技术创新。制造技术、制造信息和制造管理有机融合和交叉是当前世界制造科学基础研究的显著特点,同时制造科学的研究日益依赖于现代数学、物理科学、材料科学的最新研究成果,越来越重视对新知识的获取以及对制造趋势的判断。而现代制造系统与技术的范围和跨度很广,为把握现代制造技术前沿和为国家制造战略需求提供决策依据,中国科学院正在开展若干领域“中国未来20年技术预见”项目,其中一个重要的技术领域是先进制造。此项目旨在遴选对未来有影响的关键技术方向和技术课题,推动我国技术资源配置的优化。

向先进制造强迈进

“我们为之奋斗的制造强国绝不是仅仅基于传统技术和产品的强国,而必须是适应新时代、掌握新技术、满足新需求的制造强国”。可以说,增强自主技术创新能力,提高产品市场竞争力,已成为新世纪我国先进制造科技政策的国家目标。因此,根据制造业国际竞争局势和我国的基本国情,逐步改变“世界低成本制造中心”的现状,我国的制造技术战略应该是以培育国际竞争力的新产品开发能力为龙头,有重点地选择能够促进我国制造业发展和升级的战略性、前沿性和前瞻性关键技术进行突破,将分散的新产品设计开发技术资源集成起来,形成核心技术优势,使先进制造技术发挥效益,并充分发挥传统制造技术和设备的作用,提高整个制造业的核心竞争力。通过不懈的努力,真正在未来把我国建成世界制造强国。

herewhere在2008-4-15 14:49:42修改过。



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