陈根：先进制造技术正涌来

文/陈根

20世纪80年代，先进制造技术的提出成为新一轮制造技术嬗变的开始。

先进制造技术的概念起源于美国，早期是指以计算机和信息技术为基础的制造技术群，主要包括计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助工程、机器人及柔性制造技术、自动控制系统、数控技术及装备等。

随着技术的发展，其内涵也不断被扩展，包括当前各种新出现的、先进的机械加工技术，比如纳米加工、激光切割、增材制造等。从生产流程来看，先进制造技术与传统制造技术对制造过程具有极大不同。

传统制造是利用制造资源将原材料转换为产品的过程，仅为生产过程的一部分，一般包括产品的加工和装配两大内容，制造商自行生产或者从供应商购买零件，将其组装成产品并检验以符合要求。制造过程中输入的是原材料、能量、信息、人力资源等，输出的是符合要求的产品。

传统的制造系统设计、制造与销售各部分之间信息的传递与反馈不畅，各部门按功能分解任务，容易只考虑本部门的利益，对系统的优化考虑较少，造成设计与制造部门间难以协调、矛盾突出。

先进制造技术主要从材料设计、制造流程改造、产品服务融合的集成解决方案和循环利用四个方面拓展传统制造技术的内容：新型材料的成型和加工技术愈发重要，对材料分子层或原子层的定向改造极大地提高了产品性能，超硬材料、功能梯度复合材料的某些新的成形、加工技术将不断涌现，如超导材料成形加工等。

对于制造流程改造来说，传统制造是面向批处理、时间上和空间上分离的分布式加工，先进制造超效能加工和自动化技术能够促使连续流制造，减少零件库存。

并且，先进制造强调涵盖从产品研发直至客户应用的全过程，提供产品、软件和服务于一体的产品解决方案和端对端的服务。知识资本、人力资本和技术资本的高度聚合，使制造活动摆脱了传统制造低技术含量、低附加值的模式，通过产品设计、管理咨询等活动，技术和知识在生产过程中被实际运用，将技术进步转化为生产能力和竞争力，为企业产生更高的附加价值。

此外，先进制造还注重材料的回收利用，不但对环境友好而且节约原材料成本。传统的产品制造模式是一个开环系统，即原料→工业生产→产品使用→报废→弃入环境，是以大量消耗资源和破坏环境为代价的制造方式。

而先进制造技术将在制造的整个生命周期中考虑生态环境和资源效率，从单纯的产品功能设计扩展到生命周期设计。

其中，增材／精准制造用于对加工阶段的改造；

机器人／自动化技术用于组装和生产流程的自动化；

先进电子技术用于产品和服务的融合以及加工过程的控制；

供应链设计以整体效益最优化为目标，以系统化的观点综合考虑人、技术、管理、设备、物料、信息等系统构成要素的优化组合，在满足产品或服务供给要求的同时，达到成本最低；

清洁生产技术主要用于材料的循环利用、回收等环节；

分子生物学和生物制造用于材料设计及制造流程的改进；

纳米材料技术用于合成与加工功能梯度材料、复合材料等；

物联网、云计算和大数据用于对产品全生命周期制造过程进行全方位跟踪、分析、优化和控制，实现多维度、透明化的泛在感知，确保制造过程的高效、敏捷、可持续和智能化。

可以看见，先进制造技术注重经济效益和技术的融合性，通过柔性生产、灵活生产、产品差异化、注重效率和质量等方式增强企业对市场的反应能力、提高自主创新能力，为客户提供更加人性化的服务，具有产品质量精良、技术含量高、资源消耗低、环境污染少、经济效益好等特性。