发布时间 : 星期一 文章先进制造技术概论及其与机电工程的相互应用更新完毕开始阅读73393176eff9aef8941e067b
先进制造技术概述及其与机电工程的
相互应用
摘要：本文就先进制造技术的产生和发展做了一定的研究和阐述，并表述了对先进制造技术发展趋势的看法。先进制造技术是在发展过程中综合其它各学科，集众家之长，对传统制造行业有着重要的革命性意义。同时本文研究了机电工程和先进制造技术之间的关系，对其之间的相互应用进行了研究。
关键字：先进制造技术；发展；机电工程；应用
前言
恩格斯在《自然辩证法》中讲说过：“直立和劳动创造了人类，而劳动是从制造工具开始的[1]。”的确，可形象地讲，人类是从制造第一把石刀开始的。应该说，制造业是现代文明的支柱之一；它既占有基础地位，又处于前沿关键，既古老，又年轻：它是工业的主体，是国民经济持续发展的基础；它是生产工具、生活资料、科技手段、国防装备等及其进步的依托，是现代化的动力源之一。尽管制造业由来已久，但是先进制造技术的概念直到20世纪80年代末才出现。
先进制造技术（简称AMT）是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果,并将其综合应用于产品设计、加工、检测、生产管理、产品销售、使用、回收等制造全过程的制造技术的总称。是微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的综合运用。
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1 先进制造技术的产生及发展
制造技术是关系到国家生存和繁荣的重要技术基础，其水平与制造业的发展程度反映一个国家的综合国力、人民的生活水平、国防能力和社会的发展程度。近年来随着信息化的发展，制造业中的某些技术已经相对落后并且不再适应高速发展的现代社会，缺乏竞争力。针对这种情况，20世纪80年代末期，美国根据本国制造业面临的挑战和机遇，为增强制造业竞争力和促进国民经济增长，采取了一系列措施，进行了大规模的21世纪制造业的战略研究，并首先提出了先进制造技术的理念。强调了先进制造技术的作用，并且提出了并行工程、精益生产和敏捷制造等先进技术的新理论。紧接着，许多工业国家如日本、澳大利亚、西欧各国以及一些新兴的工业化国家也都迅速调整其技术政策，开始重视研究和应用先进制造技
术，将提高市场竞争力和增强综合国力作为科技决策的核心[3]。
先进制造技术的概念出现之后，便快速朝前发展，形成了现在全球化、多样化、虚拟化、生产过程的高速化和柔性化、集群化和服务化的特点。相比较80年代前，如今的制造技术更加高效更加智能并且更加环保。自第一次工业革命以来，由于工业污染的逐渐扩大环境问题慢慢凸显，而制造业在其中扮演了重要的角色。先进制造技术在某些方面更加高效快速并且兼顾生态环境。从概念出现到现在30多年的时间内，先进制造技术从传统工业的“笨”、“重”、“污”和“琐”等发展到现在的集成化、电子化和智能化。在实际应用中，随着数控等技术的应用，先进制造技术使制造企业能够适应市场快速变换和多样化的需要，提高为用户服务的水平；以较小的批量轮番生产，可以减少在制品占用，缩短制造提前期，减少成品的安全库存，从而加速流动资金的周转速度；先进的开发与设计是决定企业快速反应能力的首要因素，这些技术主要是指基于信息基础上的，可使信息过程信息化与自动化，可使设计过程缩短，设计成本降低；以优质、高效、低耗、清洁、灵活的基础制造技术为核心，使得产品性质更好，生产效率更高，运作成本更少，人性化更完善，满足可持续发展的要求；通过信息技术、计算机技术和系统管理技术将传统制造技术的基础及技术和新型制造单元局部或系统集成形成先进制造集成技术，技术优势更加明显突出；企业组织更加有机化与柔性化，能够充分发挥人的主观能动性，充分利用高新技术和先进信息技术的扁平型，层次效率高，灵活迅速，应变能力强，充满活力，具有很强的竞争能力且能够持续进行组织学习、管理创新和结构重组的组织；7)管理理念追求变革创新，重视人的作用，充分利用外部资源，如变革管理、人才管理、自主管理、团队管理、作业管理、流动管理等。先进制造技术的产生给制造行业引起了一场革命，使制造行业突破原来的桎梏上升了一个台阶。
2 先进制造技术的发展趋势
先进制造技术具有传统制造技术无法比拟的优越性，其发展更是日新月异。为适应新世纪、新技术革命浪潮的冲击，迎接信息时代、制造全球化、贸易自由化、新型消费观念的挑战，先进制造技术必将朝着集成化、柔性化、网络化、信息化、智能化、绿色化等方向发展。尽管先进制造技术相对传统制造技术在集成化、信息化、虚拟化、绿色化等方面已经有了一定程度的应用，但未来先进制造技术的发展方向仍需要在这些方面继续深入。下面就其中几点对先进制造技术的发展趋势作出分析。
集成化：集成化主要指现代技术、加工技术和企业等的。技术方面例如随着微电子技术的发展，现在机械的集成化程度越来越高。第一代计算机和现代的超级计算机，虽然体积都巨大，但是处理速度相差千亿级甚至更大。而企业内部及企业之间对于制造以及制造技术的集成能够充分的使信息集成和共享，从而发挥技术、管理和人的作用，对于提高生产效率和生产质量也有着重要的意义。
柔性化：柔性化是指在制造过程中，系统能够随着制造产品的要求实现快速的重组。在
面对不同的制造对象时，传统制造业的刚性自动化满足不了多变的情况，无法随“时”变化，这就导致生产的单一化和利用率不高的问题。而随着柔性化的产生，制造系统可一定程度上实现自组，从而能够满足不同对象的生产要求。模块化设计是提高企业制造自动化系统柔性的重要策略和方法。
网络化：进入21世纪以来，网络逐渐走进了人们的日常生活中。这也对制造业产生了重要的影响。未来制造业的发展肯定离不开网络化。网络化的加深，能够使先进制造技术在应用中极大地加快技术信息的交流，加强企业之间产品开发的生产合作，促进企业之间的优化重组。
信息化：不可否认，现在已经是信息时代，脱离了信息的制造便没有什么使用价值了。更何况现在经济贸易的全球化，制造业产品分散世界各地，将这些信息整合集成并加以有效应用，对先进制造技术而言无疑是异常重要的。信息化的发展之于先进制造技术能够将全球资源整合，使产品制造更有目的性。这不仅对于制造业本身的改造、地区信息港的建设有十分重要的战略意义和现实意义，而且有利于在近年内开展异地设计与制造、网络服务、网上数据共享和网上培训等预期目标的实现，必将推进企业信息化进程。
智能化：智能制造系统的特点是具有极强的适应性和友好性。对于人，强调安全性和友好性；对于环境，要做到无污染、省能源、资源回收和再利用：对于社会，则提倡合理的协作和竞争。智能制造的主要策略是综合利用各个学科、各种先进技术和方法(人工智能、神经网络、模糊控制、计算机技术、人类学、信息科学、管理科学等)解决和处理制造系统中的各种问题。与传统制造相比，智能制造系统的突出之处在于制造诸环节中以一种高度柔性与集成的方式，借助计算机模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动；同时，收集、存储、处理、完善、共享、继承和发展人类专家的制造智能。在不久的将来，为应对大量复杂信息的处理、瞬息万变的市场需求和激烈的市场竞争，智能制造会越来越受到重视。
绿色化：生态环境问题已然成为全球关注的问题，现如今各行业在生产中都考虑到对生态的影响，制造业自然也不例外。绿色制造是一个综合考虑环境影响因素和资源效率的现代化制造模式，当前日趋严格的环境与资源的约束使绿色制造业显得越来越重要，绿色制造技术也将获得快速的发展。主要包括绿色产品设计技术、绿色制造技术、产品的回收和循环再造制造，使产品在生命周期符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求，以及在制造过程中达到对环境负面影响小、废弃物和有害物质的排放最小等要求。
3 先进制造技术与机械电子工程的相互应用
先进制造技术是由传统制造技术演变而来，在演变的过程中随着时代的发展不断吸收机械、电子、信息等各方面的成果，使之应用到先进制造技术包括设计、制造、监测使用的全过程之中。在其发展过程中，机械电子工程扮演着重要的作用，两者相互依托，互相应用。
机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是从系统工程出发，综合运用机械技术、微电子技术、光学技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术有机融合、相互渗透的结果。下面本文就两者之间的相互应用举一些实例进行探讨。
3.1 机械电子工程在先进制造技术中的应用
机械电子工程在实际生活中有着广泛的应用，如在工业生产中使用的数控技术、测控技术以及传感器技术等。同时，机械电子工程在先进制造技术中也有着重要的作用。前面已经说过先进制造技术其实是集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。
机电一体化技术和产品的广泛应用于工业生产过程的各个领域，特别在现代制造业方面应用较广。其主要有机电一体化系统和典型元、部件两大类。机电一体化典型系统有：数控机床系统、智能化仪器仪表、印刷机械系统、发动机控制系统及虚拟加工CAD/CAM等系统。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器(PLC)、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化技术和产品是现代制造业所不可或缺的。
机电一体化在先进制造技术中的应用是设备的安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有主动监视、报警、主动诊断、主动保护等功效，从而使其具有较高的自动保护措施和可靠性及较低的产品故障率，明显提高了设备安全性和可靠性，使用寿命也得到相应提高；使生产能力和工作质量、效率大幅提升。机电一体化产品大都具有信息主动处理和主动把持功效，能保证最佳的工作质量和产品的合格率，同时也使得生产能力大大提高；有智能化功能，操作简便。机电一体化产品操作按钮和手柄数量明显减少，使得操作大大简化、简便。先进的机电一体化产品是一个完整的系统，可通过模糊技术与信息技术对外界参数的改变随机白寻最佳工作程序，实现主动最优化操作。具有复合功能及适用性。机电一体化产品突出了复合技巧和复合功效，使产品的功效程度和主动化程度大大进步，能适用于不同的场合和不同领域，满足用户需求的应变能力较强。具有参数化特性，调试和维护方便。机电一体化产品可通过改变控制和执行系统的程序来实现工作方法的转变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变更的需要。机电一体化产品的主动检验和主动监视功效对工作过程中出现的故障主动采用措施，使工作恢复正常。
3.2 先进制造技术在机械电子工程中的应用
由目前国内工程机械行业的许多关键性的产品等长期依赖进口，这对企业降低成本、加快上市时间带来不可预料的影响。而其他零部件在国内的生产方式也较为落后，设计手段和方法较之国外更差一大截。在国外企业争相利用现代计算机技术和信息技术改进设计手段，