時間：2024-01-20 16:24:26
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關鍵詞：集成；系統(tǒng)；技術構成
一、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的含義與定位
現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)(Contemporary Integrated Manufacutring System)是計算機集成制造系統(tǒng)新的發(fā)展階段，在繼承計算機集成制造系統(tǒng)優(yōu)秀成果的基礎上，它不斷吸收先進制造技術中相關思想的精華，從信息集成、過程集成向企業(yè)集成方向迅速發(fā)展，在先進制造技術中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術與現(xiàn)代信息技術、管理技術、自動化技術、系統(tǒng)工程技術進行有機地結合，通過計算機技術使企業(yè)產品在全生命周期中有關的組織、經營、管理和技術有機集成和優(yōu)化運行。在企業(yè)產品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達到產品上市快、服務好、質量優(yōu)、成本低的目的，進而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
二、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術構成
先進制造技術(AMT Advanced Manufacturing Technology)作為一個專有名詞目前還沒有準確的定義。通過對其內涵和特征的研究，目前共同的認識是：先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活的生產，并取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱。其具有如下一些特點：
1、從以技術為中心向以人為中心轉變，使技術的發(fā)展更加符合人類社會的需要；
2、從強調專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉變，使勞動者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮；
3、從金字塔的多層管理結構向扁平的網絡化結構轉變，減少層次和中間環(huán)節(jié)；
4、從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉變，縮短工作周期，提高工作質量；
5、從按照功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)的自主管理的小組工作方式轉變。
通過對先進制造技術的定義和特點的分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)擁有先進制造技術的絕大部分特點，只不過先進制造技術所涉及的范圍要比現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)大，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)在吸收計算機集成制造系統(tǒng)的優(yōu)秀成果的基礎上，繼續(xù)推動并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動態(tài)聯(lián)盟的研究工作，并不斷吸收先進制造技術中的成功經驗和先進思想，將它們進行推廣應用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進制造技術的核心。
（1）并行工程(CE Concurrent Engineering)并行工程是集成地、并行地設計產品及其相關過程(包括制造過程和支持過程)的系統(tǒng)方法。它要求產品開發(fā)人員在一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢的所有因素，包括質量、成本、進度計劃和用戶要求。為了達到并行的目的，必須建立高度集成的主模型，通過它來實現(xiàn)不同部門人員的協(xié)同工作；為了達到產品的一次設計成功，減少反復，它在許多部分應用了仿真技術；主模型的建立、局部仿真的應用等都包含在虛擬制造技術中，可以說并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術將是以并行工程為基礎的，并行工程的進一步發(fā)展就是虛擬制造技術。同時，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術支持下，將原來分別進行的工作在時間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術，并吸收了當前迅速發(fā)展的計算機技術、網絡技術的優(yōu)秀成果，使其成為先進制造技術的基礎。
（2）虛擬制造(VM Virtual Manufacturing)虛擬制造利用信息技術、仿真技術、計算機技術對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產品實際生產前就采取預防措施，從而使產品一次性制造成功，達到降低成本、縮短產品開發(fā)周期，增強產品競爭力的目的。
（3）敏捷制造(AM Agile Manufacturing)敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎的，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應，以滿足用戶的需要。為了達到快速應變能力，虛擬企業(yè)的建立是關鍵技術，其核心是虛擬制造技術，即敏捷制造是以虛擬制造技術為基礎的。敏捷制造是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路，它的發(fā)展水平代表了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。
（4）綠色制造(GM Green Manufacturing)綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢的整個產品生命周期中，對環(huán)境的影響(負作用)最小，資源的使用效率最高。綠色制造的提出是人們日益重視環(huán)境保護的必然選擇，發(fā)展不能以環(huán)境污染為代價。國際制造業(yè)的實踐表明，通過改進整個制造工藝來減少廢棄物，要比處理工廠處理已經排放的廢棄物大大節(jié)省開支。綠色制造的實現(xiàn)可以通過計算機仿真來達到目的，即它是虛擬制造的一部分。從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的觀點看，綠色制造是必然選擇，它將成為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的一個重要的組成部分。
從以上的分析中我們可以看到：各種先進制造技術是相互關聯(lián)、彼此交叉的，在先進制造技術的含義下，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為它的核心，并隨著先進制造技術的不斷發(fā)展而發(fā)展。
參考文獻
一、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的含義與定位
現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)(Contemporary Integrated Manufacutring System)是計算機集成制造系統(tǒng)新的發(fā)展階段，在繼承計算機集成制造系統(tǒng)優(yōu)秀成果的基礎上，它不斷吸收先進制造技術中相關思想的精華，從信息集成、過程集成向企業(yè)集成方向迅速發(fā)展，在先進制造技術中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術與現(xiàn)代信息技術、管理技術、自動化技術、系統(tǒng)工程技術進行有機地結合，通過計算機技術使企業(yè)產品在全生命周期中有關的組織、經營、管理和技術有機集成和優(yōu)化運行。在企業(yè)產品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達到產品上市快、服務好、質量優(yōu)、成本低的目的，進而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
二、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術構成
先進制造技術(AMT Advanced Manufacturing Technology)作為一個專有名詞目前還沒有準確的定義。通過對其內涵和特征的研究，目前共同的認識是：先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活的生產，并取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱。其具有如下一些特點：
1、從以技術為中心向以人為中心轉變，使技術的發(fā)展更加符合人類社會的需要；
2、從強調專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉變，使勞動者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮；
3、從金字塔的多層管理結構向扁平的網絡化結構轉變，減少層次和中間環(huán)節(jié)；
4、從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉變，縮短工作周期，提高工作質量；
5、從按照功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)的自主管理的小組工作方式轉變。
通過對先進制造技術的定義和特點的分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)擁有先進制造技術的絕大部分特點，只不過先進制造技術所涉及的范圍要比現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)大，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)在吸收計算機集成制造系統(tǒng)的優(yōu)秀成果的基礎上，繼續(xù)推動并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動態(tài)聯(lián)盟的研究工作，并不斷吸收先進制造技術中的成功經驗和先進思想，將它們進行推廣應用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進制造技術的核心。
（1）并行工程(CE Concurrent Engineering)并行工程是集成地、并行地設計產品及其相關過程(包括制造過程和支持過程)的系統(tǒng)方法。它要求產品開發(fā)人員在一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢的所有因素，包括質量、成本、進度計劃和用戶要求。為了達到并行的目的，必須建立高度集成的主模型，通過它來實現(xiàn)不同部門人員的協(xié)同工作；為了達到產品的一次設計成功，減少反復，它在許多部分應用了仿真技術；主模型的建立、局部仿真的應用等都包含在虛擬制造技術中，可以說并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術將是以并行工程為基礎的，并行工程的進一步發(fā)展就是虛擬制造技術。同時，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術支持下，將原來分別進行的工作在時間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術，并吸收了當前迅速發(fā)展的計算機技術、網絡技術的優(yōu)秀成果，使其成為先進制造技術的基礎。
（2）虛擬制造(VM Virtual Manufacturing)虛擬制造利用信息技術、仿真技術、計算機技術對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產品實際生產前就采取預防措施，從而使產品一次性制造成功，達到降低成本、縮短產品開發(fā)周期，增強產品競爭力的目的。 ?。?）敏捷制造(AM Agile Manufacturing)敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎的，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應，以滿足用戶的需要。為了達到快速應變能力，虛擬企業(yè)的建立是關鍵技術，其核心是虛擬制造技術，即敏捷制造是以虛擬制造技術為基礎的。敏捷制造是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路，它的發(fā)展水平代表了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。
（4）綠色制造(GM Green Manufacturing)綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢的整個產品生命周期中，對環(huán)境的影響(負作用)最小，資源的使用效率最高。綠色制造的提出是人們日益重視環(huán)境保護的必然選擇，發(fā)展不能以環(huán)境污染為代價。國際制造業(yè)的實踐表明，通過改進整個制造工藝來減少廢棄物，要比處理工廠處理已經排放的廢棄物大大節(jié)省開支。綠色制造的實現(xiàn)可以通過計算機仿真來達到目的，即它是虛擬制造的一部分。從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的觀點看，綠色制造是必然選擇，它將成為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的一個重要的組成部分。
從以上的分析中我們可以看到：各種先進制造技術是相互關聯(lián)、彼此交叉的，在先進制造技術的含義下，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為它的核心，并隨著先進制造技術的不斷發(fā)展而發(fā)展。
參考文獻
近年來，世界范圍內出現(xiàn)了研究應用先進制造技術的浪潮，以機械制造為代表的先進制造技術己成為當代國際間科技競爭的重點。它的水平高低，在很大程度上反映了一個國家工業(yè)發(fā)展的水平，是現(xiàn)代企業(yè)提高產品開發(fā)與技術創(chuàng)新能力、穩(wěn)定產品質量、増強競爭能力的看家本領在我國，先進制造技術的重要性己引起各界的認識和重視，被列為“九五”計劃和2010年中長期科研發(fā)展規(guī)劃中的主要關鍵技術和重要發(fā)展方向。因而，了解先進制造技術的發(fā)展趨勢和前沿技術，對全面把握我國先進制造技術的發(fā)展方向，確定它的發(fā)展目標及我們的戰(zhàn)略對策是十分必要的。
2先進制造技術的定義及技術特征
2.1定義
制造技術是使原材料成為產品所使用的一系列技術的總稱，是制造業(yè)賴以生存和進步的主體技術先進制造技術是制造業(yè)為了適應時代要求以提高競爭力，對制造技術不斷優(yōu)化及推陳出新而形成的它是一個相對的、動態(tài)的概念，具有鮮明的時代特征，可以將先進制造技術定義為:制造業(yè)不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源及現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應用于制造的全過程，實現(xiàn)優(yōu)質、高效?低耗清潔、靈活生產，取得理想技術經濟效果的制造技術總稱。
2.2技術特征
先進制造技術具有以下五個技術特征：
2.21先進性
先進制造技術的核心和基礎必須是優(yōu)質、高效、低耗、清潔的工藝，它從傳統(tǒng)制造工業(yè)發(fā)展起來，并與新技術實現(xiàn)了局部或系統(tǒng)集成2.22通用性
先進制造技術不是單獨分割在制造過程的某一環(huán)節(jié)，它覆蓋了產品設計、生產設備、加工制造、銷售使用、維修服務，甚至回收再生的整個過程
2.23系統(tǒng)性
隨著微電子、信息技術的引入，先進制造技術能駕馭信息生成采集、傳遞、反饋、調整的信息流動過程。先進制造技術是可以駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程
22.4集成性
先進制造技術由于專業(yè)、學科間的不斷滲透、交叉、融合，界限逐漸淡化甚至消失，技術趨于系統(tǒng)化集成化，己發(fā)展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術為一體的新興交叉學科。
22.5技術與管理的緊密結合
對市場變化作出更敏捷的反應及對最佳技術經濟效益的追求，使先進制造技術十分重視生產過程組織管理體制的合理化和最佳化，它是技術與管理自然科學與社會科學緊密結合的產物。
3先進制造技術的形成發(fā)展過程
先進制造技術的形成和發(fā)展同科技進步及市場需求密切相連在科技高速發(fā)展的推動下，制造業(yè)的資源配置沿著“勞動密集一一設備密集一一信息密集一一知識密集”的方向發(fā)展在市場需求不斷變化的驅動下，制造業(yè)的生產規(guī)模沿著“小批量一一少品種大批量一一多品種變批量”的方向發(fā)展與之相適應，制造技術的生產方式沿著“手工一一機械化一一單機自動化一一剛性流水自動化一一柔性自動化一一智能自動化”的方向發(fā)展
當代制造技術的前沿己經發(fā)展到以信息密集的柔性自動化生產方式滿足多品種、變批量的市場需求，并向知識密集的智能自動化方向發(fā)展在這個發(fā)展過程中，制造技術的內涵不斷延伸與發(fā)展，經歷了重視輔助工序、工裝?生產過程，不斷更新工藝方法，引入和集成信息技術以及更新管理觀念，促進生產組織變革等四個環(huán)節(jié)，逐漸形成了先進制造技米
4先進制造技術的發(fā)展趨勢
高生產率和高質量是先進制造技術的兩大追求目標先進制造技術的發(fā)展趨勢可概括成如下幾個方面
4.1向自動化柔性化、集成化和智能化方向發(fā)展
微電子、計算機自動化技術與傳統(tǒng)工藝及設備相結合，形成了多項制造自動化單元技術，經局部或簡單到復雜不同檔次的自動化制造系統(tǒng)，使傳統(tǒng)工藝產生顯著、本質的變化，極大地提高了生產效率和產品質量。當然，冷加工的發(fā)展道路是：NC(數控卜FMS(柔性制造系統(tǒng)）^CIMS(計算機集成制造系統(tǒng)hIMS(智能制造系統(tǒng)）熱加工的發(fā)展道路是：優(yōu)質高效低耗工藝-低成本自動化-綜合自動化。
4.2向高精密方向發(fā)展
現(xiàn)代新技術產品需要高精度的制造，精密制造技術是先進制造技術的基礎，它包括精密加工和超精密加工、微細加工和超微細加工、微型機械等當前有代表意義的是以納米技術為代表的超精密加工技術和以微細加工為手段的微型機械技術。
精密加工和超精密加工的主要方法，目前有精密切削、超精密切削、超精密磨削和研磨加工等，其加工精度己從微米級(um)亞微米級（1~10-Vm)向納米級（1dVm)進軍。
微細和超微細加工是一種特殊的精密加工，它不僅加工精度極高，而且加工尺寸十分微小。如大規(guī)模集成電路芯片上的圖形是用電子束?離子束刻蝕的方法加工的，線寬可達0.1um，微型機械是機械技術與電子技術在納米級水平上相融合的產物。國外有人將納米技術與微型機械稱為“21世紀的核心技術”。
4.3向非傳統(tǒng)加工技術方向發(fā)展
在繼續(xù)開展傳統(tǒng)切削、磨削等新工藝的同時，各種非傳統(tǒng)加工方法也在開拓發(fā)展，并不斷開創(chuàng)新工藝，達到新的技術水平由于這類加工方法能解決大量普通機械加工方法難以解決甚至根本無法解決的問題，因而得到迅速發(fā)展，并顯示出極大的潛力和前景非傳統(tǒng)加工方法主要指一些物理的、化學的特種加工和高能密度加工，如電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、離子束加工等。特種加工的對象主要是難加工材料。高能密度加工主要指三束加工(激光束、電子束和離子束），它們是極有前途的加工方法不少非傳統(tǒng)加工法同時又是精密加工和超精密加工方法傳統(tǒng)加工和特種加工相結合的復合加工同樣有著良好的發(fā)展前景。
4.4采用新型生產模式，使企業(yè)適應多變市場需求機械制造生產模式除有通用機床加專用工藝裝備、數控機床加具有計算機輔助設計和自動編程功
柔性制造單元（FMC)加管理信息控制系統(tǒng)（MIS)以外，還有計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS)智能制造系統(tǒng)（IMS)、并行工程（CE)、精節(jié)生產（LP)和敏捷制造（AM)等生產模式現(xiàn)代企業(yè)只有采取先進的生產模式，改進生產組織管理，才能増強在激烈的市場條件下的競爭能力。
5先進制造技術的技術前沿與新型生產模式
計算機集成制造（CIM)技術作為人類未來工廠的概念模式，得到很多國家的重視企業(yè)從經營計劃、產品設計、加工制造到市場銷售形成一個完整的系統(tǒng)，進行綜合優(yōu)化它不斷吸收微電子、計算機、自動化等最新技術成果形成了計算機輔助設計(CAD)制造（CAM)工藝（CAPP)測試（CAT)評價（CAE)?數控機床（NC)加工中心（MC)、企業(yè)管理信息系統(tǒng)（MIS)?柔性制造系統(tǒng)（FMS)等一系列具有劃時代意義的新技術對上述技術進行局部或系統(tǒng)集成，就形成了從單機到生產線、從剛性到柔性、從簡單到復雜等不同檔次的集成制造系統(tǒng)(CIMS)可以預言CIMS將成為21世紀占主導地位的生產方式。
智能制造技術（IMT)旨在將人工智能溶進制造過程的各個環(huán)節(jié)，通過模擬專家的智能活動，取代或延伸制造環(huán)境中的部分腦力勞動，從而在制造過程中，系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運行狀態(tài)，在受到外界或內部激勵時能夠自動調整其參數，以期達到最佳狀態(tài)，具有自組織能力。它被稱為21世紀的制造技術。
并行工程（CE)技術旨在將產品設計與制造以及相關過程進行系統(tǒng)的綜合，以期在產品設計的同時就將生產、維修的各個環(huán)節(jié)考慮進去，大大縮短生產周期該技術的關鍵在于將CADCAMCATMIS等有機地集成起來，將引入動態(tài)并行機制，即將產品生產周期中各種因素進行有機綜合、并行處理，將產品設計、生產計劃丨生產加工、質量檢驗、市場分析等同步規(guī)劃，它可顯著縮短新產品從構思到實現(xiàn)批量生產的開發(fā)周期。
精節(jié)生產（LP)是由日本豐田公司率先提出并得以應用，后來受到美國的重視，它綜合了單件生產和大批量生產兩者的優(yōu)點，其特點是：行小組自治工作制，工人既是主人也是雇員，企業(yè)把雇員看作比機器更為重要的固定資產。
(2)精簡一切生產中不產生價值的工作，減少管理層次，精簡組織機構。
(3)精益求精，以盡善盡美為最終目標，持續(xù)不斷地改進生產，降低成本，力爭無廢品、無庫存和產品品種多樣化。
敏捷制造（AM)是近年來美國為恢復其在國際制造業(yè)中領導地位而提出的一種生產模式它是將柔性生產技術熟練掌握生產技能和有知識的勞動力，與企業(yè)內部和企業(yè)之間合作的靈活管理集成在一起，通過所建立的共同基礎結構，對迅速改變或無法預見的消費者需求和市場時機作出快速響應它的主要特點是提出虛擬制造（VM)的概念，根據市場需求，采用虛擬公司來承接項目，開發(fā)產品和組織生產。從本企業(yè)和其它企業(yè)選出各種優(yōu)勢力量，集成為一個單一的經營實體一一虛擬公司，當所承接的產品或項目一旦完成，虛擬公司即行解體。
CIMSIMSCELP和AM都是制造系統(tǒng)中新的生產模式，其宗旨都是為了提高企業(yè)競爭力，以適應多變的市場需求;在運行機理上都是強調集成，但在側重點上有所區(qū)別。
CE強調的是產品開發(fā)和設計與其它相關過程的集成，盡量保證開發(fā)和設計工作一次完善，減少反復，縮短產品生產制造周期。
LP是通過項目組或生產小組形式把各方面人員集成在一起，在生產?檢驗與維修等場地集成在一起，同時還采用相應的措施做到與協(xié)作廠家、用戶的集成，從而實現(xiàn)最大限度地精簡非増值人員和機構，提高企業(yè)競爭力。因而它強調的是組織管理和人員的集成。
AM則在先進的柔性生產技術的基礎上通過企業(yè)內部的多功能項目組與企業(yè)外的多功能組織組成虛擬公司，把全球范圍內的各種資源，包括人的資源集成在一起。
第一代CIMS只注重信息和功能的集成，隨著CIM技術的發(fā)展和應用，CIMS含義也在深化，第二代CIMS更強調技術、組織和人的全面集成
可見，CIMS與CELP及AM等生產模式并無本質區(qū)別，他們之間的關系是一種互補而不是替代 。
沒有計算機通訊系統(tǒng)?不采用現(xiàn)代制造技術的集成，是很難充分發(fā)揮精節(jié)生產的組織集成和人員集成的優(yōu)勢，而敏捷制造的基礎和主體實質還是CIMS，不過只是CIMS的橫向發(fā)展，是企業(yè)級的集成擴展為社會系統(tǒng)內的集成;而LP和AM則為CIMS真正取得效益提供了新的思想和技術，又促進了CIMS的進一步發(fā)展
6推動我國先進制造技術發(fā)展的戰(zhàn)略設想
改革開放以來，通過研究開發(fā)、技術改造與國外引進，我國制造技術水平不斷發(fā)展和提高，己經具有相當規(guī)模和實力但是從總體上看，我國制造生產水平仍然比較落后，在質量、品種、成本效率效益和售后服務等方面與國外先進水平相比都有很大差距，缺乏國際競爭力。
為發(fā)展我國的先進制造技術，我們應把握時機，超越某些階段，迎頭趕上世界先進水平。要使這種愿望變?yōu)楝F(xiàn)實，必須明確先進制造技術的發(fā)展目標，采取相應的戰(zhàn)略對策6.1先進制造技術的發(fā)展目標
先進制造技術是使制造業(yè)強盛的關鍵所在，沒有先進制造技術，就不可能在發(fā)達的制造業(yè)在市場經濟為主體的世界經濟體系條件下，先進制造技術是由市場選擇和決定的。市場是先進制造技術存在、發(fā)展的源動力。先進制造技術研究的根本目的就在于及時、高效、優(yōu)質、靈活、低耗地制造市場上有競爭力的產品，這是先進制造技術研究的市場觀發(fā)達國家制造業(yè)的管理專家和先進制造技術研究專家早己從殘酷市場競爭中明確了這一點，把占領市場作為發(fā)展先進制造技術的最終目標，建立和完善了一整套市場、技術、產品間相互聯(lián)系、相互制約?相互促進的機制。
我國市場經濟處在初級階段，制造業(yè)還比較落后，先進制造技術主要依靠引進和跟蹤的格局不會改變，中國是一個大國，應當有使產品具有進入國際市場的競爭力，先進制造技術應以提高制造業(yè)產品的市場競爭力為發(fā)展目標
6.2戰(zhàn)略對策
6.2.1組織起來，加強合作，共同開發(fā)，推動先進制理技術于一體的綜合技術，它的發(fā)展涉及到規(guī)模管理資金保障、研究開發(fā)、生產應用等多個方面因此，必須把政策部門、科研單位、高等院校和企業(yè)各方面力量組織，加強合作，共同開發(fā)，尤其是要吸引企業(yè)界參與先進制造技術的研究，健全科技研究開發(fā)一體化機制，在先進制造技術研究中推進和建立大學、研究所和制造業(yè)相結合的研究體制隨著市場的國際化和全球信息網絡技術的發(fā)展，制造技術國際化日趨明顯，我國制造領域專家和企業(yè)家要有使自己產品和技術進入國際市場、投置于國際競爭的大環(huán)境下并成為知名品牌的雄才大略，要積極促進先進制造技術基礎研究的國際合作，以増強我國先進制造技術的實力
6.22確定優(yōu)先資助領域，支持應用前景明確的先進制造技術基礎研究，加快研究成果的應用轉化
當今世界科學技術化技術科學化的科技一體化趨勢日益明顯，技術的生命周期不斷縮短如果一種現(xiàn)在還算先進的技術不迅速應用，過不了幾年就可能被淘汰而大學在選擇制造方面的應用基礎研究項目時，往往缺乏先進制造技術的市場觀，不注重實際考察，不注重應用前景，不注重研究成果的應用轉化國家在應用基礎研究成果到技術開發(fā)和應用的成果轉化過程中的機制仍不健全。各部委?產業(yè)部門及國家自然科學基金委員會在資助先進制造技術基礎研究中，應確定優(yōu)先資助領域，在強調支持前沿和創(chuàng)新的同時更要強調研究項目的應用前景，支持和鼓勵項目的聯(lián)合資助在跟蹤國際先進制造技術研究的同時，強調結合國情選題，面向經濟選題，瞄準應用選題
6.23持續(xù)開展制造業(yè)的技術改造
制造技術的發(fā)展是通過技術改造過程實現(xiàn)的，通過技術改造逐步淘汰老工藝、老設備，推廣應用先進的新工藝和新設備，以提高企業(yè)的制造技術水平，最終達到提高產品性能質量和對市場的應變能力。“八五”期間己對一批重點骨干企業(yè)實行重點投資，進行現(xiàn)代化的技術改造使諸如數控機床、加工中心'?計算機輔助設計、制造和管理等新技術在這些企業(yè)得到普及、推廣和應用。“九五”期間將這些技術在更多的企業(yè)中逐步推廣，視不同情況或建成FMCFMS，或進一步實現(xiàn)計算機集成制造系統(tǒng)。
進行技術改造必須從經營戰(zhàn)略和生產系統(tǒng)整體出發(fā)，不能單純把技術改造局限于更新工藝設備上因此，進行技術改造時應進行經濟分析與論證，以作出科學的決策與判斷
6.2.4采用新型的生產模式，改進生產組織管理，提高人員技術素質
先進制造技術既包括工藝技術設備，又包括生產的組織管理和人員技術素質只有相適應的生產組織管理和人員技術素質與其配套，先進的工藝技術裝備才能充分發(fā)揮其應有的作用，形成先進制造技術為此，要根據企業(yè)特點，采取適用的生產模式，改進生產的組織管理，提高人員的技術素質，使生產組織管理便于實現(xiàn)計算機化和信息化，便于集成為有機聯(lián)系的自動化整體，使參與生產過程的人員盡可能在技術上成為多面手，更好地適應多變的市場需求
使用者請注明文章內容出處
陳曉川 劉曉冰
（大連理工大學CIMS中心，大連，116023）
內容提要：近幾年新的先進制造技術模式和哲理層出不窮，本文結合我國國情，通過分析現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與其它先進制造技術的關系，論述了我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術構成和發(fā)展策略及途徑，希望為我國制造業(yè)的發(fā)展做些有益的探索。
關鍵詞：現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)，并行工程，虛擬制造，分布式網絡化研究中心
引言
信息技術的發(fā)展引起的革命使我們進入了信息時代。信息革命不僅引起人們的思想觀念、生活方式的變化，而且導致了生產方式和制造哲理的巨大變化，可以說近十年來提出的新的制造哲理都離不開信息技術提供的支撐，以信息化制造技術為代表的先進制造技術正使制造業(yè)處于重要的歷史性變革時期。多年來，我國的綜合國力不斷增強，入關在即，市場競爭十分激烈，國內市場已從賣方市場轉化為買方市場，而且正在迅速成為國際市場的一部分，許多大中型企業(yè)在競爭中處于不利地位，甚至破產、倒閉。本文結合我國國情，通過分析現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進制造技術的關系，論述了我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術構成和發(fā)展策略及途徑，希望為我國制造業(yè)的發(fā)展做些有益的探索。
現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的含義與定位
現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（Contemporary Integrated Manufacturing System）是計算機集成制造系統(tǒng)新的發(fā)展階段，在繼承計算機集成制造系統(tǒng)優(yōu)秀成果的基礎上，它不斷吸收先進制造技術中的相關思想的精華，從信息集成、過程集成向企業(yè)集成方向迅速發(fā)展，在先進制造技術中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術與現(xiàn)代信息技術、管理技術、自動化技術、系統(tǒng)工程技術進行有機的結合，通過計算機技術使企業(yè)產品在全生命周期中有關的組織、經營、管理和技術有機集成和優(yōu)化運行，在企業(yè)產品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達到產品上市快、服務好、質量優(yōu)、成本低的目的，進而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。從集成的角度看，早期的計算機集成制造系統(tǒng)側重于信息集成，而現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的集成概念在廣度和深度上都有了極大的擴展，除了信息集成外還實現(xiàn)了企業(yè)產品全生命周期中的各種業(yè)務過程的整體優(yōu)化，即過程集成，并發(fā)展到企業(yè)優(yōu)勢互補的企業(yè)之間的集成階段。
現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究范圍應該介于國家攀登計劃和國家攻關計劃之間。與攀登計劃研究項目相比較，它更注重成果的應用性，盡可能將技術產業(yè)化，并推動我國制造業(yè)的現(xiàn)代化進程；與國家攻關計劃相比較，它更注重解決我國制造業(yè)發(fā)展中的關鍵的共性問題、前瞻性問題和示范性問題【1】。
現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術構成
圖1 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術構成
先進制造技術（AMT－Advanced Manufacturing Technology）作為一個專有名詞至今還沒有一個明確的、一致公認的定義。通過對其內涵和特征的研究，目前共同的認識是：先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活的生產，并取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱【3】。它具有如下一些特點：
從以技術為中心向以人為中心轉變，使技術的發(fā)展更加符合人類社會的需要； 從強調專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉變，使勞動者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮； 從金字塔的多層管理結構向扁平的網絡化結構轉變，減少層次和中間環(huán)節(jié)； 從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉變，縮短工作周期，提高工作質量； 從按照功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)的自主管理的小組工作方式轉變。 通過對先進制造技術的定義和特點的分析我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)擁有先進制造技術的絕大部分特點，只不過先進制造技術所涉及的的范圍要比現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)大，因此通過對先進制造技術的綜合考察，我們提出了一個現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術構成模式。如圖1所示，即在先進制造技術中，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)在吸收計算機集成制造系統(tǒng)的優(yōu)秀成果的基礎上，繼續(xù)推動并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動態(tài)聯(lián)盟的研究工作深入進行，并不斷吸收先進制造技術中的成功經驗和先進思想，將它們進行推廣應用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進制造技術的核心，具體說明如下：
1、并行工程（CE－Concurrent Engineering）：
并行工程是集成地、并行地設計產品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。它要求產品開發(fā)人員在一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢的所有因素，包括質量、成本、進度計劃和用戶要求。為了達到并行的目的，必須建立高度集成的主模型，通過它來實現(xiàn)不同部門人員的協(xié)同工作；為了達到產品的一次設計成功，減少反復，它在許多部分應用了仿真技術；主模型的建立、局部仿真的應用等都包含在虛擬制造技術中，可以說并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術將是以并行工程為基礎的，并行工程的進一步發(fā)展就是虛擬制造技術。同時，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術支持下，將原來分別進行的工作在時間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術，并吸收了當前迅速發(fā)展的計算機技術、網絡技術的優(yōu)秀成果，使其成為先進制造技術中的基礎。
雖然并行工程在我國進行的研究工作中屬于熱點，也取得了一些成果，但是目前還存在以下一些問題：
(1)研究的廣度和深度不夠：雖然并行工程的研究工作已經廣泛開展，但是無論從研究的內容上看，還是從研究的水平上說都明顯存在差距。如：并行工程在成本和質量上的應用才剛剛起步，與供應商的集成問題還沒有提上日程。
(2)與并行工程有關的技術實用化不夠：在實用技術研究方面，目前還沒有商品化軟件誕生，而國外公司已經推出商品化軟件（如：PTC的Pro-Engineering、CV的CADDS5）。
(3)并行工程的實施隊伍不夠：由于科研力量薄弱，在研究上還不能全面開花，并行工程的實施就更是難上加難了。而且，當前國內機械行業(yè)在激烈的市場競爭中經濟效益不好，CAD/CAM技術還有待普及，全面實施并行工程還缺乏基本的物質基礎。
由于并行工程所處的基礎性地位及我國研究工作的不足，就決定了必須將它作為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的基礎性研究工作不斷深入地進行。
2、虛擬制造（VM－Virtual Manufacturing）：
虛擬制造利用信息技術、仿真技術、計算機技術對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產品實際生產前就采取預防措施，從而達到產品一次性制造成功，來達到降低成本、縮短產品開發(fā)周期，增強產品競爭力的目的【4】。
目前，虛擬制造技術已經在國外有所應用，例如：美國Boneing公司設計的一架VS-X虛擬飛機，可用頭盔顯示器和數據手套進行觀察與控制，使飛機設計人員身臨其境地觀察飛機設計的結果，并對其外觀、內部結構及使用性能進行考察；日本Matsushita公司開發(fā)的虛擬廚房設備制造系統(tǒng)，允許消費者在購買商品前，在虛擬的廚房環(huán)境中體驗不同設備的功能，按自己的喜好評價、選擇和重組這些設備，他們的選擇將被存儲并通過網絡送至生產部門進行生產；美國Coventry School of Art and Design開發(fā)的虛擬原型制作系統(tǒng)，設計者在設計的初始階段能夠在計算機中構造虛擬原型并對此原型進行評價【6】。
國內的研究剛剛起步，主要集中在三個方面【7】：
（1）產品虛擬設計技術：
主要包括虛擬產品開發(fā)平臺、虛擬測試、虛擬裝配以及機床、模具的虛擬設計實現(xiàn)等。其中清華大學利用美國國家儀器公司的Labview開發(fā)平臺實現(xiàn)了鎖相電路的虛擬，機械科學研究院采用C語言和OpenGL進行編程初步實現(xiàn)了立體停車庫的虛擬現(xiàn)實下的參數化設計，可以直觀地進行車庫的布局、設計、分析和運動模擬。
（2）產品虛擬制造技術
主要包括材料熱加工工藝模擬、加工過程仿真、板材成型模擬、模具制造仿真等。北航與一汽用OPTRIS開發(fā)的板料成型軟件已經基本能夠模擬類似車門的中等復雜程度的汽車覆蓋件和其他沖壓成型件的沖壓成型過程；沈陽鑄造研究所開發(fā)的電渣熔鑄工藝模擬軟件包ESRD3D已經應用于水輪發(fā)電機變曲面過流部件生產中，其產品在劉家峽、李家峽、天生橋、太平役等7個電站中使用；合肥工業(yè)大學研制的雙刀架數控車床加工過程模擬軟件已經在馬鞍山鋼鐵股份有限公司車輪輪箍廠應用，使數控程序現(xiàn)場調試時間由幾個班縮短到幾小時，并保證一次試切成功；北京機床研究所、機械科學研究院、東北大學、上海交大和長沙鐵道學院等單位也研制出一些這方面的仿真軟件。
（3）虛擬制造系統(tǒng)
主要包括虛擬制造技術的體系結構、技術支持、開發(fā)策略等。其中提出了比較成熟的思想并可能實現(xiàn)的是由上海同濟大學教授提出的分散網絡化生產系統(tǒng)和西安交通大學謝友柏院士組建的異地網絡化研究中心。
從以上的論述中可以看到國內外研究水平差距是很大的，而且由于虛擬制造技術既是并行工程的發(fā)展方向又是敏捷制造的核心，這就決定我們必須以它作為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的中心技術，以帶動相關技術的研究工作的進行，并使它們協(xié)同一致順利地發(fā)展。
3、敏捷制造（AM－Agile Manufacturing）：
敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應，以滿足用戶的需要。為了達到快速應變能力，虛擬企業(yè)的建立是關鍵技術，其核心是虛擬制造技術，即敏捷制造是以虛擬制造技術為基礎的。敏捷制造是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路，它的發(fā)展水平代表了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。
自從1991年美國提出敏捷制造的思想后，美國政府就贊助許多研究單位開發(fā)實現(xiàn)敏捷制造的基礎結構和工具，并鼓勵在不同行業(yè)進行示范應用，目前已經取得了一定進展。例如：在遙測裝置生產的敏捷制造示范項目中，它聯(lián)合了加利福尼亞的圣地亞國家實驗室、聯(lián)合信號公司堪薩斯城分部和新墨西哥的圣地亞國家實驗室以及機械主箱、印刷電路板供應商。通過聯(lián)合彌補了單一企業(yè)資源不足的弱點，這一聯(lián)盟的生產時間比單一企業(yè)的生產時間減少了50％，生產率提高顯著?，F(xiàn)在美國的很多大公司都參加了這一研究計劃，在歐洲和日本等發(fā)達國家也紛紛成立了相應的機構，進行相應的研究和實施工作。我國專家從1993年就開始對敏捷制造進行跟蹤研究，主要包括：實施敏捷制造的技術基礎；虛擬公司的建立步驟及其體系結構和運行模式；虛擬公司的組織與應用等。與國外相比，這些研究工作只能算原則性的研究工作，距離實用還需要走很長的一段路。因此，在我國企業(yè)目前還不可能實現(xiàn)敏捷制造，但是從科學研究的角度看，我們認為需要在合適的條件下建立一個研究性的虛擬企業(yè)，加深我們對虛擬企業(yè)在實際應用中所遇難題的理解，即在實踐中吸取有益的經驗，為今后的發(fā)展作一定的技術儲備。
4、綠色制造（GM－Green Manufacturing）：
綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標是使得產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢的整個產品生命周期中，對環(huán)境的影響（負作用）最小，資源的使用效率最高。綠色制造的提出是人們日益重視環(huán)境保護的必然選擇，發(fā)展不能以環(huán)境污染為代價，國際制造業(yè)的實踐表明，通過改進整個制造工藝來減少廢棄物，要比處理工廠處理已經排放的廢棄物大大節(jié)省開支。綠色制造的實現(xiàn)可以通過計算機仿真來達到目的，即它是虛擬制造的一部分。從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的觀點看，綠色制造是必然選擇，它將成為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的一個重要的組成部分。
從以上的分析中我們可以看到：各種先進制造技術是相互關聯(lián)、彼此交叉的，在先進制造技術這一大廈下，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為它的核心，并隨著先進制造技術的不斷發(fā)展而發(fā)展，即現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)應該是一個動態(tài)的概念。
我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略
在市場競爭的推動下，先進制造技術發(fā)展十分迅速，新思想、新概念層出不窮，通過對現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進制造技術關系的分析，我們認為在制定我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略時，應該注重以人為本的思想，運用并行工程的哲理，使各種先進制造技術相互銜接、協(xié)調發(fā)展，并不斷吸收先進制造技術的成熟成果，為先進制造技術在我國的廣泛應用起到促進的作用。
目前，在美國并行工程已到了推廣應用階段，在虛擬制造方面也有商品化軟件投入市場，在這方面我們存在巨大的差距，主要表現(xiàn)在：從研究工作方面看，科研經費緊缺，科研力量分散，科研成果難以推廣應用，人才流失嚴重；從企業(yè)方面看，企業(yè)的整體素質不高，管理工作落后，科研能力薄弱，當面臨國際競爭時大多難以為繼，很難在現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)方面花費過多，而且受企業(yè)人員素質的制約，一些先進的技術還不易取得立竿見影的實際效果，這些都影響了企業(yè)應用先進制造技術的熱情；從國家政策方面看，雖然國家對制造業(yè)十分重視，但是，由于我國當前正處在改革過程中，多種機制同時運行，多方利益難以協(xié)調，在資金使用上往往顧此失彼，而且國家財政困難，也難以使用重金支持現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究。針對上述實際情況，我們提出下列解決方案：
（1）以企業(yè)需求為出發(fā)點，以“甩圖板”工程為契機，大力普及CAD技術，幫助企業(yè)進行人員培訓，提高企業(yè)人員的素質（其中包括技術水平、勞動態(tài)度、道德水平等），不斷提高企業(yè)的管理水平，在計算機集成制造系統(tǒng)成功示范企業(yè)中及時推廣并行工程，并適當宣傳虛擬制造、敏捷制造等思想和技術，為企業(yè)的進一步發(fā)展提供堅實的基礎。
（2）在政府方面，應發(fā)揮政府的協(xié)調職能，組織企業(yè)和科研部門進行多方面、多層次的合作，加強科研成果的應用推廣，而且應組織多學科、跨地區(qū)的科研力量共同攻關；從宏觀上加強對現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的指導，集中大家的智慧制定出符合我國國情的發(fā)展計劃，并將計劃的執(zhí)行落到實處。
（3）在技術的先進性方面，不要過度追求世界領先，應該根據企業(yè)實際要求，解決實際問題，力爭盡快創(chuàng)造效益，以此取得企業(yè)的支持并獲得資金上的幫助，以便形成良性循環(huán)，促進研究工作的進一步開展。同時，應該參與國際合作，跟蹤國際研究動態(tài)，當然，也可以適當引進一些關鍵的、有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g，進行消化和創(chuàng)新，縮短我國與世界先進水平的差距，保持一定的技術領先性。
（4）針對我國科研力量分散的弱點，仿照分散網絡化生產的思想，利用計算機網絡，開展合作研究，建立分布式網絡化研究中心，協(xié)調一致進行科技攻關。所謂分布式網絡化研究中心就是利用信息技術、網絡技術、計算機技術對現(xiàn)實研究活動中的人、物、信息及研究過程進行全面的集成，在一定時期內為了共同的目標以最佳的人員和單位組合來開展科學研究工作，調動各方面的積極性通過協(xié)同工作達到研究工作的廣泛開展和深入進行，縮短科研周期，增強科技成果的競爭力，也可以說分布式網絡化研究中心是將現(xiàn)實的研究機構的職能在網絡中的映射，是一種“虛擬”的工作模式【9】。
綜上所述，發(fā)展我國的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)應該以企業(yè)的需求為動力，通過政府的政策和計劃的協(xié)調，繼續(xù)深入開展并行工程、虛擬制造、敏捷制造和綠色制造的研究與應用，并利用分布式網絡化研究中心，組織各地區(qū)的科研力量集中突破與現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)密切相關的如STEP標準的應用、CORBA規(guī)范的推廣、企業(yè)過程重構理論的研究等具有重大戰(zhàn)略意義的理論研究工作，逐步使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為我國制造業(yè)的靈魂。
參考文獻
李伯虎等，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展與863/CIMS主題的實施策略，CIMS，1998，10:7～15 吳澄，李伯虎，從計算機集成制造系統(tǒng)到現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)，CIMS，1998，10:1～6 李敏賢，面向21世紀的先進制造技術，機械工業(yè)自動化，1998，20(4):1～3 虛擬制造技術研討與演示會論文集，機械科學研究院，1998，9 Wiens G.J. : Overview of Virtual Manufacturing， Proceedings of 2nd Agile Manufacturing Conference: Albuquerque， New Mexico， USA， March 16～17，1995 王宏典、張友良，虛擬制造技術及其應用，機械科學與技術，1998，17（3）: 477～479 陳曉川、張暴暴、劉曉冰、馮辛安，虛擬制造技術研究概況綜述，機械制造，1998，12:8～10 IKimura F.: Product and Process Modeling as a Kernel for Virtual Manufacturing Environment. Annals of the CIRP，1993，42(1):147～150 陳曉川、劉曉冰、馮辛安，分布式網絡化研究中心及其體系結構，計算機輔助設計與制造，1998，12 The Strategy and Frame of Contemporary Integrated Manufacturing System
Chen Xiao-Chuan， Liu Xiao-Bing
(Dalian University of Technology， CIMS Centre，Dalian，116023)
引言
信息技術的發(fā)展引起的革命使我們進入了信息時代。信息革命不僅引起人們的思想觀念、生活方式的變化，而且導致了生產方式和制造哲理的巨大變化，可以說近十年來提出的新的制造哲理都離不開信息技術提供的支撐，以信息化制造技術為代表的先進制造技術正使制造業(yè)處于重要的歷史性變革時期。多年來，我國的綜合國力不斷增強，入關在即，市場競爭十分激烈，國內市場已從賣方市場轉化為買方市場，而且正在迅速成為國際市場的一部分，許多大中型企業(yè)在競爭中處于不利地位，甚至破產、倒閉。本文結合我國國情，通過分析現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進制造技術的關系，論述了我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術構成和發(fā)展策略及途徑，希望為我國制造業(yè)的發(fā)展做些有益的探索。
現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的含義與定位
現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（ContemporaryIntegratedManufacturingSystem）是計算機集成制造系統(tǒng)新的發(fā)展階段，在繼承計算機集成制造系統(tǒng)優(yōu)秀成果的基礎上，它不斷吸收先進制造技術中的相關思想的精華，從信息集成、過程集成向企業(yè)集成方向迅速發(fā)展，在先進制造技術中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術與現(xiàn)代信息技術、管理技術、自動化技術、系統(tǒng)工程技術進行有機的結合，通過計算機技術使企業(yè)產品在全生命周期中有關的組織、經營、管理和技術有機集成和優(yōu)化運行，在企業(yè)產品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達到產品上市快、服務好、質量優(yōu)、成本低的目的，進而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。從集成的角度看，早期的計算機集成制造系統(tǒng)側重于信息集成，而現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的集成概念在廣度和深度上都有了極大的擴展，除了信息集成外還實現(xiàn)了企業(yè)產品全生命周期中的各種業(yè)務過程的整體優(yōu)化，即過程集成，并發(fā)展到企業(yè)優(yōu)勢互補的企業(yè)之間的集成階段。
現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究范圍應該介于國家攀登計劃和國家攻關計劃之間。與攀登計劃研究項目相比較，它更注重成果的應用性，盡可能將技術產業(yè)化，并推動我國制造業(yè)的現(xiàn)代化進程；與國家攻關計劃相比較，它更注重解決我國制造業(yè)發(fā)展中的關鍵的共性問題、前瞻性問題和示范性問題【1】。
現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術構成
圖1現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術構成
先進制造技術（AMT－AdvancedManufacturingTechnology）作為一個專有名詞至今還沒有一個明確的、一致公認的定義。通過對其內涵和特征的研究，目前共同的認識是：先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活的生產，并取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱【3】。它具有如下一些特點：
從以技術為中心向以人為中心轉變，使技術的發(fā)展更加符合人類社會的需要；從強調專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉變，使勞動者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮；從金字塔的多層管理結構向扁平的網絡化結構轉變，減少層次和中間環(huán)節(jié)；從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉變，縮短工作周期，提高工作質量；從按照功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)的自主管理的小組工作方式轉變。通過對先進制造技術的定義和特點的分析我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)擁有先進制造技術的絕大部分特點，只不過先進制造技術所涉及的的范圍要比現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)大，因此通過對先進制造技術的綜合考察，我們提出了一個現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術構成模式。如圖1所示，即在先進制造技術中，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)在吸收計算機集成制造系統(tǒng)的優(yōu)秀成果的基礎上，繼續(xù)推動并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動態(tài)聯(lián)盟的研究工作深入進行，并不斷吸收先進制造技術中的成功經驗和先進思想，將它們進行推廣應用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進制造技術的核心，具體說明如下：
1、并行工程（CE－ConcurrentEngineering）：
并行工程是集成地、并行地設計產品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。它要求產品開發(fā)人員在一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢的所有因素，包括質量、成本、進度計劃和用戶要求。為了達到并行的目的，必須建立高度集成的主模型，通過它來實現(xiàn)不同部門人員的協(xié)同工作；為了達到產品的一次設計成功，減少反復，它在許多部分應用了仿真技術；主模型的建立、局部仿真的應用等都包含在虛擬制造技術中，可以說并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術將是以并行工程為基礎的，并行工程的進一步發(fā)展就是虛擬制造技術。同時，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術支持下，將原來分別進行的工作在時間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術，并吸收了當前迅速發(fā)展的計算機技術、網絡技術的優(yōu)秀成果，使其成為先進制造技術中的基礎。
雖然并行工程在我國進行的研究工作中屬于熱點，也取得了一些成果，但是目前還存在以下一些問題：
(1)研究的廣度和深度不夠：雖然并行工程的研究工作已經廣泛開展，但是無論從研究的內容上看，還是從研究的水平上說都明顯存在差距。如：并行工程在成本和質量上的應用才剛剛起步，與供應商的集成問題還沒有提上日程。
(2)與并行工程有關的技術實用化不夠：在實用技術研究方面，目前還沒有商品化軟件誕生，而國外公司已經推出商品化軟件（如：PTC的Pro-Engineering、CV的CADDS5）。
(3)并行工程的實施隊伍不夠：由于科研力量薄弱，在研究上還不能全面開花，并行工程的實施就更是難上加難了。而且，當前國內機械行業(yè)在激烈的市場競爭中經濟效益不好，CAD/CAM技術還有待普及，全面實施并行工程還缺乏基本的物質基礎。
由于并行工程所處的基礎性地位及我國研究工作的不足，就決定了必須將它作為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的基礎性研究工作不斷深入地進行。
2、虛擬制造（VM－VirtualManufacturing）：
虛擬制造利用信息技術、仿真技術、計算機技術對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產品實際生產前就采取預防措施，從而達到產品一次性制造成功，來達到降低成本、縮短產品開發(fā)周期，增強產品競爭力的目的【4】。
目前，虛擬制造技術已經在國外有所應用，例如：美國Boneing公司設計的一架VS-X虛擬飛機，可用頭盔顯示器和數據手套進行觀察與控制，使飛機設計人員身臨其境地觀察飛機設計的結果，并對其外觀、內部結構及使用性能進行考察；日本Matsushita公司開發(fā)的虛擬廚房設備制造系統(tǒng)，允許消費者在購買商品前，在虛擬的廚房環(huán)境中體驗不同設備的功能，按自己的喜好評價、選擇和重組這些設備，他們的選擇將被存儲并通過網絡送至生產部門進行生產；美國CoventrySchoolofArtandDesign開發(fā)的虛擬原型制作系統(tǒng)，設計者在設計的初始階段能夠在計算機中構造虛擬原型并對此原型進行評價【6】。
國內的研究剛剛起步，主要集中在三個方面【7】：
（1）產品虛擬設計技術：
主要包括虛擬產品開發(fā)平臺、虛擬測試、虛擬裝配以及機床、模具的虛擬設計實現(xiàn)等。其中清華大學利用美國國家儀器公司的Labview開發(fā)平臺實現(xiàn)了鎖相電路的虛擬，機械科學研究院采用C語言和OpenGL進行編程初步實現(xiàn)了立體停車庫的虛擬現(xiàn)實下的參數化設計，可以直觀地進行車庫的布局、設計、分析和運動模擬。
（2）產品虛擬制造技術
主要包括材料熱加工工藝模擬、加工過程仿真、板材成型模擬、模具制造仿真等。北航與一汽用OPTRIS開發(fā)的板料成型軟件已經基本能夠模擬類似車門的中等復雜程度的汽車覆蓋件和其他沖壓成型件的沖壓成型過程；沈陽鑄造研究所開發(fā)的電渣熔鑄工藝模擬軟件包ESRD3D已經應用于水輪發(fā)電機變曲面過流部件生產中，其產品在劉家峽、李家峽、天生橋、太平役等7個電站中使用；合肥工業(yè)大學研制的雙刀架數控車床加工過程模擬軟件已經在馬鞍山鋼鐵股份有限公司車輪輪箍廠應用，使數控程序現(xiàn)場調試時間由幾個班縮短到幾小時，并保證一次試切成功；北京機床研究所、機械科學研究院、東北大學、上海交大和長沙鐵道學院等單位也研制出一些這方面的仿真軟件。
（3）虛擬制造系統(tǒng)
主要包括虛擬制造技術的體系結構、技術支持、開發(fā)策略等。其中提出了比較成熟的思想并可能實現(xiàn)的是由上海同濟大學教授提出的分散網絡化生產系統(tǒng)和西安交通大學謝友柏院士組建的異地網絡化研究中心。
從以上的論述中可以看到國內外研究水平差距是很大的，而且由于虛擬制造技術既是并行工程的發(fā)展方向又是敏捷制造的核心，這就決定我們必須以它作為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的中心技術，以帶動相關技術的研究工作的進行，并使它們協(xié)同一致順利地發(fā)展。
3、敏捷制造（AM－AgileManufacturing）：
敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應，以滿足用戶的需要。為了達到快速應變能力，虛擬企業(yè)的建立是關鍵技術，其核心是虛擬制造技術，即敏捷制造是以虛擬制造技術為基礎的。敏捷制造是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路，它的發(fā)展水平代表了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。
自從1991年美國提出敏捷制造的思想后，美國政府就贊助許多研究單位開發(fā)實現(xiàn)敏捷制造的基礎結構和工具，并鼓勵在不同行業(yè)進行示范應用，目前已經取得了一定進展。例如：在遙測裝置生產的敏捷制造示范項目中，它聯(lián)合了加利福尼亞的圣地亞國家實驗室、聯(lián)合信號公司堪薩斯城分部和新墨西哥的圣地亞國家實驗室以及機械主箱、印刷電路板供應商。通過聯(lián)合彌補了單一企業(yè)資源不足的弱點，這一聯(lián)盟的生產時間比單一企業(yè)的生產時間減少了50％，生產率提高顯著?，F(xiàn)在美國的很多大公司都參加了這一研究計劃，在歐洲和日本等發(fā)達國家也紛紛成立了相應的機構，進行相應的研究和實施工作。我國專家從1993年就開始對敏捷制造進行跟蹤研究，主要包括：實施敏捷制造的技術基礎；虛擬公司的建立步驟及其體系結構和運行模式；虛擬公司的組織與應用等。與國外相比，這些研究工作只能算原則性的研究工作，距離實用還需要走很長的一段路。因此，在我國企業(yè)目前還不可能實現(xiàn)敏捷制造，但是從科學研究的角度看，我們認為需要在合適的條件下建立一個研究性的虛擬企業(yè)，加深我們對虛擬企業(yè)在實際應用中所遇難題的理解，即在實踐中吸取有益的經驗，為今后的發(fā)展作一定的技術儲備。
4、綠色制造（GM－GreenManufacturing）：
綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標是使得產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢的整個產品生命周期中，對環(huán)境的影響（負作用）最小，資源的使用效率最高。綠色制造的提出是人們日益重視環(huán)境保護的必然選擇，發(fā)展不能以環(huán)境污染為代價，國際制造業(yè)的實踐表明，通過改進整個制造工藝來減少廢棄物，要比處理工廠處理已經排放的廢棄物大大節(jié)省開支。綠色制造的實現(xiàn)可以通過計算機仿真來達到目的，即它是虛擬制造的一部分。從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的觀點看，綠色制造是必然選擇，它將成為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的一個重要的組成部分。
從以上的分析中我們可以看到：各種先進制造技術是相互關聯(lián)、彼此交叉的，在先進制造技術這一大廈下，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為它的核心，并隨著先進制造技術的不斷發(fā)展而發(fā)展，即現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)應該是一個動態(tài)的概念。
我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略
在市場競爭的推動下，先進制造技術發(fā)展十分迅速，新思想、新概念層出不窮，通過對現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進制造技術關系的分析，我們認為在制定我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略時，應該注重以人為本的思想，運用并行工程的哲理，使各種先進制造技術相互銜接、協(xié)調發(fā)展，并不斷吸收先進制造技術的成熟成果，為先進制造技術在我國的廣泛應用起到促進的作用。
目前，在美國并行工程已到了推廣應用階段，在虛擬制造方面也有商品化軟件投入市場，在這方面我們存在巨大的差距，主要表現(xiàn)在：從研究工作方面看，科研經費緊缺，科研力量分散，科研成果難以推廣應用，人才流失嚴重；從企業(yè)方面看，企業(yè)的整體素質不高，管理工作落后，科研能力薄弱，當面臨國際競爭時大多難以為繼，很難在現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)方面花費過多，而且受企業(yè)人員素質的制約，一些先進的技術還不易取得立竿見影的實際效果，這些都影響了企業(yè)應用先進制造技術的熱情；從國家政策方面看，雖然國家對制造業(yè)十分重視，但是，由于我國當前正處在改革過程中，多種機制同時運行，多方利益難以協(xié)調，在資金使用上往往顧此失彼，而且國家財政困難，也難以使用重金支持現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究。針對上述實際情況，我們提出下列解決方案：
（1）以企業(yè)需求為出發(fā)點，以“甩圖板”工程為契機，大力普及CAD技術，幫助企業(yè)進行人員培訓，提高企業(yè)人員的素質（其中包括技術水平、勞動態(tài)度、道德水平等），不斷提高企業(yè)的管理水平，在計算機集成制造系統(tǒng)成功示范企業(yè)中及時推廣并行工程，并適當宣傳虛擬制造、敏捷制造等思想和技術，為企業(yè)的進一步發(fā)展提供堅實的基礎。
（2）在政府方面，應發(fā)揮政府的協(xié)調職能，組織企業(yè)和科研部門進行多方面、多層次的合作，加強科研成果的應用推廣，而且應組織多學科、跨地區(qū)的科研力量共同攻關；從宏觀上加強對現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的指導，集中大家的智慧制定出符合我國國情的發(fā)展計劃，并將計劃的執(zhí)行落到實處。
（3）在技術的先進性方面，不要過度追求世界領先，應該根據企業(yè)實際要求，解決實際問題，力爭盡快創(chuàng)造效益，以此取得企業(yè)的支持并獲得資金上的幫助，以便形成良性循環(huán)，促進研究工作的進一步開展。同時，應該參與國際合作，跟蹤國際研究動態(tài)，當然，也可以適當引進一些關鍵的、有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g，進行消化和創(chuàng)新，縮短我國與世界先進水平的差距，保持一定的技術領先性。
（4）針對我國科研力量分散的弱點，仿照分散網絡化生產的思想，利用計算機網絡，開展合作研究，建立分布式網絡化研究中心，協(xié)調一致進行科技攻關。所謂分布式網絡化研究中心就是利用信息技術、網絡技術、計算機技術對現(xiàn)實研究活動中的人、物、信息及研究過程進行全面的集成，在一定時期內為了共同的目標以最佳的人員和單位組合來開展科學研究工作，調動各方面的積極性通過協(xié)同工作達到研究工作的廣泛開展和深入進行，縮短科研周期，增強科技成果的競爭力，也可以說分布式網絡化研究中心是將現(xiàn)實的研究機構的職能在網絡中的映射，是一種“虛擬”的工作模式【9】。
綜上所述，發(fā)展我國的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)應該以企業(yè)的需求為動力，通過政府的政策和計劃的協(xié)調，繼續(xù)深入開展并行工程、虛擬制造、敏捷制造和綠色制造的研究與應用，并利用分布式網絡化研究中心，組織各地區(qū)的科研力量集中突破與現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)密切相關的如STEP標準的應用、CORBA規(guī)范的推廣、企業(yè)過程重構理論的研究等具有重大戰(zhàn)略意義的理論研究工作，逐步使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為我國制造業(yè)的靈魂。
參考文獻
李伯虎等，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展與863/CIMS主題的實施策略，CIMS,1998,10:7～15吳澄，李伯虎，從計算機集成制造系統(tǒng)到現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)，CIMS,1998,10:1～6李敏賢，面向21世紀的先進制造技術，機械工業(yè)自動化，1998,20(4):1～3虛擬制造技術研討與演示會論文集，機械科學研究院，1998，9WiensG.J.:OverviewofVirtualManufacturing,Proceedingsof2ndAgileManufacturingConference:Albuquerque,NewMexico,USA,March16～17,1995王宏典、張友良，虛擬制造技術及其應用，機械科學與技術，1998,17（3）:477～479陳曉川、張暴暴、劉曉冰、馮辛安，虛擬制造技術研究概況綜述，機械制造，1998,12:8～10IKimuraF.:ProductandProcessModelingasaKernelforVirtualManufacturingEnvironment.AnnalsoftheCIRP,1993,42(1):147～150陳曉川、劉曉冰、馮辛安，分布式網絡化研究中心及其體系結構，計算機輔助設計與制造，1998，12TheStrategyandFrameofContemporaryIntegratedManufacturingSystem
ChenXiao-Chuan,LiuXiao-Bing
作者簡介：周佳軍(1989-)，男，湖北黃岡人，博士研究生，研究方向：計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機集成制造系統(tǒng)等
0引言
制造業(yè)是中國經濟增長的主體和支柱，是綜合國力的重要體現(xiàn)。當前我國制造業(yè)的總體情況依然落后，從資源與環(huán)境的角度看，我國制造業(yè)對能源和資源消耗巨大，環(huán)境污染嚴重；從技術與創(chuàng)新水平的角度看，我國制造產業(yè)的技術創(chuàng)新能力薄弱，科技含量低，技術水平落后，有自主知識產權的產品少，產品的附加值較低[1]；從產業(yè)內部價值鏈的角度看，我國傳統(tǒng)制造業(yè)處在價值鏈上(研發(fā)、制造、營銷)價值創(chuàng)造能力最低的環(huán)節(jié)，在研發(fā)和營銷領域，科技創(chuàng)新能力弱、品牌建設不足；從市場環(huán)境的角度看，知識經濟時代的市場競爭日趨激烈，消費更加個性化，傳統(tǒng)的以追求生產效率為目的而進行的品種單一、大批量以及標準化的產品制造模式，很難適應現(xiàn)代市場中客戶的個性化和多樣化需求。
先進制造技術(AdvancedManufacturingTechnology，AMT)注重經濟效益和技術的融合性，通過柔性生產、靈活生產、產品差異化、注重效率和質量等方式增強企業(yè)對市場的反應能力、提高自主創(chuàng)新能力，為客戶提供更加人性化的服務，具有產品質量精良、技術含量高、資源消耗低、環(huán)境污染少、經濟效益好等特性，通過發(fā)展AMT和戰(zhàn)略性新興產業(yè)改造提升傳統(tǒng)的資源密集型和勞動密集型工業(yè)，以開辟一條科技含量高、資源消耗低和環(huán)境污染少的新型工業(yè)化道路，已成為提高我國高新技術發(fā)展、推動經濟發(fā)展和滿足人民日益增長需求的主要技術支撐。
2012年以來，新工業(yè)革命成為各國討論的熱點，以物聯(lián)網(Internetofthings)和大數據(bigdata)為代表的信息技術、以綠色能源為代表的新能源技術、以3D打印技術為代表的數字化智能制造等技術系統(tǒng)協(xié)同創(chuàng)新，將柔性化、智能化、敏捷化、精益化、全球化和人性化融為一體，將改變制造業(yè)的生產模式和全球經濟系統(tǒng)，引領人們的生活走向智能化時代。工業(yè)西方發(fā)達國家紛紛提出“再工業(yè)化戰(zhàn)略”，試圖實現(xiàn)從“產業(yè)空心化”到“再工業(yè)化”的回歸，提出的再工業(yè)化戰(zhàn)略并不是恢復傳統(tǒng)制造業(yè)的生產能力，而是通過加快突破和應用AMT搶占新一輪科技和產業(yè)競爭的制高點，占領產業(yè)鏈的高端。為了保證我國制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展，必須盡快完成制造業(yè)的轉型升級，實現(xiàn)由制造大國向制造強國的轉變。
1先進制造技術
AMT自20世紀80年代提出以來，世界各國都十分重視其理論和應用實踐研究。AMT既包括先進加工技術(AdvancedProcessingTechnology，APT)(主要指材料加工工藝及方法)，又包括對先進裝備、人的智慧等有機構成的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的智能控制和組織管理的先進制造模式(AdvancedManufacturingMode，AMM)，主要指制造模式及系統(tǒng)。美國聯(lián)邦科學、工程和技術協(xié)調委員會(FederalCoordinatingCouncilorScienceEngineeringandTechnology，F(xiàn)CCSET)下屬的工業(yè)和技術委員會AMT工作組提出其主要包括三個技術群[2]：主體技術群(AMT的關鍵支撐，如計算機輔助設計、加工工藝規(guī)劃、增材制造技術、并行工程，以及材料生產工藝、加工工藝、加工和測試技術等)、支撐技術群(如計算機技術、自動化技術、檢測與轉換技術、標準和框架等)和管理技術群(如質量管理、基礎設施、人員培訓、全局監(jiān)督等)。雖然先進制造模式和AMT密不可分，實踐中也常將二者混為一談，但是它們是兩個不同的概念。AMT注重制造單元功能效用的發(fā)揮(偏重技術)，AMM注重組織方式，強調的是人、組織結構和技術三者的協(xié)同。兩者的關系如圖1所示。
從社會技術系統(tǒng)的觀點看，任何制造系統(tǒng)都有兩個尺度，即技術系統(tǒng)和伴隨技術系統(tǒng)的社會系統(tǒng)，社會技術系統(tǒng)強調系統(tǒng)中技術系統(tǒng)與社會系統(tǒng)兩類因素的相互作用，技術影響社會系統(tǒng)投入的種類、轉換過程的性質和系統(tǒng)的產出。然而，社會系統(tǒng)決定著技術利用的有效性和效率，如果孤立地試圖使其中一個系統(tǒng)最優(yōu)化，則可能使系統(tǒng)的總效能降低。AMT是各個單項技術在先進制造哲理下的有機集成，從最初關注技術和工程科學等自然科學的集成，慢慢過渡為重視在AMT應用過程中科學技術、組織結構以及人的智慧等的深度融合，尤其注重自然科學與社會科學的集成、系統(tǒng)體系觀念和整體全局優(yōu)化，最終目的是使整個制造系統(tǒng)能對外部市場環(huán)境的變化產生及時、高效、敏捷的反應。
1.1先進制造技術的概念、內涵及主要內容
制造指對原材料進行加工或再加工，以及對零部件裝配過程的總稱。AMT的概念起源于美國[3]，早期其定義是以計算機和信息技術為基礎的制造技術群，主要包括計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機輔助工程、機器人及柔性制造技術、自動控制系統(tǒng)、數控技術及裝備等[4-5]，從研究的角度看，先進制造技術在不同時代具有不同的含義，當前各種新出現(xiàn)的、先進的機械加工技術(納米加工、激光切割、增材制造等)、精益生產、并行工程、柔性制造、虛擬制造、敏捷制造和現(xiàn)代集成制造模式等，都屬于AMT的研究之列。
我國學者在對國外學者有關AMT定義的歸納和研究中，更為系統(tǒng)地對AMT進行了定義，認為AMT是一個多學科體系，包括從市場需求、產品設計、工藝規(guī)劃到制造過程與市場反饋的人—機—物系統(tǒng)工程[6-7]。AMT本質上是自然科學(自動控制技術、工藝規(guī)劃技術等)和社會科學(組織管理和經濟學等)的有機融合體，是通過生產方式的智能化和柔性化來提高企業(yè)的核心競爭力和對市場環(huán)境的反應能力。
從制造系統(tǒng)的觀點看，AMT是一個三層次的技術群，如圖2所示：第一個層次(內層)為基礎制造技術，主要指優(yōu)質、高效、低耗、清潔的通用共性技術，對應AMT中的支撐技術(如圖1)；第二層(中層)是新型制造單元技術，由制造技術與信息技術、新型材料加工技術、清潔能源、環(huán)境科學等結合而成，涉及多學科交叉、集成與融合，對應于先進制造技術中的主體技術和管理技術；第三層(外層)為先進制造模式/系統(tǒng)(集成技術)，是由先進制造單元技術和組織管理等融合而成的現(xiàn)代集成制造模式，強調技術系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的協(xié)同與融合，對應于圖1的先進制造模式，是人、技術、組織和管理等要素的集成，也是人機物協(xié)同制造系統(tǒng)。
1.1.1基礎制造技術
優(yōu)質、高效、低耗、清潔的基礎制造技術，主要指傳統(tǒng)的制造工藝技術(如毛坯測量下料、鑄造/塑性成形、鍛壓、焊接、熱處理、材料強韌化、表面保護、機械加工、優(yōu)質高效連接技術、功能性防護涂層及各種與設計制造等)經過優(yōu)化和改進后形成的基礎制造工藝，是先進制造技術的核心組成部分。
1.1.2新型制造單元技術
新型制造單元技術由制造技術與互聯(lián)網信息技術、人工智能、新型材料加工技術、清潔能源、環(huán)境科學等結合而成，涉及多學科交叉、集成與融合，主要包括以下內容：
(1)新型材料、納米技術和激光加工傳統(tǒng)材料的研制過程通過基本材料的組合反復試驗配制獲得，整個過程非常緩慢。2011年6月，美國先進制造業(yè)伙伴關系(AdvancedManufacturingPartnership，AMP)計劃之一的“材料基因組計劃”[8]，從分子結構的角度分析材料，通過原子排列找出相—顯微組織—性能—環(huán)境參數—使用壽命的關系，建立了原子、分子的結構與材料性能的關系，極大地提高了研發(fā)、生產和應用先進材料的速度。納米技術和激光加工引發(fā)了機械技術與電子技術在毫微米水平上的融合。
(2)增材制造與精密成型技術增材制造(如3D打印[9])是材料技術、粘結技術和打印技術的融合創(chuàng)新，由原材料直接制造成精密工件的材料近凈成型技術(Near-netShapeForming，NSF)制作的零件不需要加工或少量加工即可投入使用，極大地改造了傳統(tǒng)的毛坯成型技術[10]。
(3)機器人、自動化及智能化技術工業(yè)機器人在生產加工中可以完成某些過程復雜、費時耗力的標準化生產流程[11]；自動化促使機器或生產過程從自動控制發(fā)展到自學習、自組織、自維護和自修復等；智能化技術綜合了信息技術、模糊算法、神經網絡控制等智能優(yōu)化算法，使機器在沒有人工干預的情況下進行生產，具有人機一體化、自律能力強、自組織與超柔性、自學習與自我維護等特點。
(4)先進電子技術裝備先進電子裝備，如平板電腦、智能手機、穿戴設備等普適人機交互設備和移動終端會越來越普及，使人與物理世界的交互方式更加普適化、虛擬化、智能化和個性化，實現(xiàn)任何地點、任何時間、任何人都能訪問任何信息的交互，傳感器和嵌入式設備將會感知和采集各種環(huán)境和監(jiān)測對象信息，并對這些信息進行處理，用戶能夠利用自然普適智能的方式無縫地實現(xiàn)資源共享和服務的獲取。
(5)分子生物學和生物制造通過學習生物系統(tǒng)的結構、功能及其控制機制，解決制造過程中的一系列難題。強調生命科學的應用，方法包括基因算法、進化算法、強化學習和神經網絡等。
(6)供應鏈管理制造過程是物質流、信息流在控制流的協(xié)調下實現(xiàn)從原料到產品的轉換，供應鏈管理以整體效益最優(yōu)化為目標，以系統(tǒng)化的觀點綜合考慮對人、技術、管理、設備、物料、信息等系統(tǒng)構成要素的優(yōu)化組合，實現(xiàn)產品生命全周期經濟效益、社會效益和生態(tài)效益的協(xié)調統(tǒng)一。
(7)清潔生產技術、綠色可持續(xù)制造清潔生產和綠色制造主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1綠色設計，設計階段就充分考慮對資源和環(huán)境的影響；2綠色選材，將環(huán)境因素融入材料的選擇過程中；3綠色制造，采用物料和能源消耗少、廢棄物少、對環(huán)境污染小的制造方法；4回收和循環(huán)再制造，實現(xiàn)資源―產品―廢棄物―再生資源或再生產品的反饋式循環(huán)模式[12]。
(8)物聯(lián)網、大數據、云計算(cloudcomputing)等新一代信息技術IBM公司基于新一代信息技術提出的智慧地球(smartplanet)掀起了物聯(lián)網研究的，引起了國內外學者和政府的廣泛關注[13]。物聯(lián)網是利用無線射頻識別(RadioFrequencyIDentification，RFID)、嵌入式系統(tǒng)、傳感器等技術獲取現(xiàn)實世界信息，使物體與物體之間通過網絡相互連接并進行信息交互，以實現(xiàn)智能化識別、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡[14]。物聯(lián)網技術融入產品的全生命周期及制造過程的各個階段，將形成新的制造模式———制造物聯(lián)。隨著物聯(lián)網時代的到來，社交網絡、電子商務、信息物理系統(tǒng)、移動終端等迅速發(fā)展，數據量尤其是半結構化、非結構化數據呈爆發(fā)式增長，據著名咨詢公司IDC的研究報告，2011年網絡大數據總量為1.8ZB，預計到2020年，總量將達到35ZB，大數據時代正在來臨[15]。一般意義上，大數據指無法在一定時間內用常規(guī)機器和軟硬件工具對其進行感知、獲取、管理、處理和服務的數據集合[16]，具有大量、高速、多樣、價值密度低的特點。對于制造業(yè)而言，數據積累和數據的廣度還不夠，數據應用大多針對傳統(tǒng)企業(yè)內的結構化數據，有效整合大數據，包括微博、論壇、網站等數據源，分析發(fā)掘這些數據蘊藏的潛在價值，有助于快速預測市場趨勢和客戶的個性化需求，細分客戶并提供量身定制的合適服務，及時了解整個供應鏈的供需變化等。此外，制造系統(tǒng)中包括大量的物料、人員、生產設備狀態(tài)及加工過程等數據，研究制造系統(tǒng)中產生的大量不同來源的數據的動態(tài)演變過程，搜索、比較、聚類、分析、處理與融合制造過程的數據，可以支持制造過程的優(yōu)化決策，優(yōu)化生產流程和改進產品質量，有效提升制造企業(yè)的經營管理效率和市場競爭力。大數據分析需要高效的數據處理平臺，目前制造業(yè)已經進入大數據時代，而大數據具有數據體量巨大、數據類型繁多、查詢分析復雜等特點，超越了現(xiàn)有企業(yè)的IT架構和基礎設施的承載能力，因此需要高性能的計算機和網絡基礎設施，必須依托云計算的分布式架構、分布式處理、分布式數據庫和云存儲、虛擬化技術等。云計算[17]是能夠提供動態(tài)資源池、虛擬化和高可用性的下一代計算平臺，通過按需使用的方式為用戶提供可配置的資源(包括網絡、服務器、存儲、IT基礎設施、軟件、服務等)。云計算融合物聯(lián)網、面向服務、高性能計算和智能科學等技術形成云制造[18]，將各類制造資源或能力虛擬化、服務化，通過網絡和云平臺為用戶提供可高效便捷、按需使用、優(yōu)質廉價的制造全生命周期服務。
1.1.3先進制造模式/系統(tǒng)
制造模式是制造業(yè)為了提高產品質量、市場競爭力、生產規(guī)模和生產速度，以完成特定的生產任務而采取的一種有效的生產方式和一定的生產組織形式。先進制造模式是以計算機信息技術和智能技術為代表的高新技術為支撐技術，在先進制造思想的指導下，用扁平化、網絡化組織結構方式組織制造活動，追求社會整體效益、顧客體驗和企業(yè)盈利，是最優(yōu)化的柔性、智能化生產系統(tǒng)。按照歷史唯物主義的觀點，社會存在決定社會意識，從制造業(yè)的發(fā)展進程來看，不同社會發(fā)展時期決定了不同的制造思想、生產組織方式和管理理念，它們相互作用、共同決定了特定時期的制造模式。如圖3所示，按照制造技術的發(fā)展水平、生產組織方式和管理理念，將制造模式的發(fā)展歷程歸納為手工作坊式生產、機器生產、批量生產、低成本大批量生產、高質量生產、網絡化制造、面向服務的制造、智能制造8個階段。
工業(yè)革命以前，產品主要以手工作坊式和單件小批量模式生產為主，產品質量主要依賴手工匠的技藝，其成本較高、生產批量小，零部件的質量可控性和兼容性比較差，供不應求成為制造業(yè)進一步發(fā)展必須解決的問題。產業(yè)革命后，新的生產技術和管理思想大量涌現(xiàn)，這一階段的早期，制造技術的改進重點是規(guī)?；笈可a和提高生產效率，流水線式生產方式使得專業(yè)分工和標準化規(guī)模生產從技術方法上成為可能，科學組織管理理念等又從組織、結構和方式上保障了流水線式生產的實現(xiàn)，使得大規(guī)模制造成為可能。然而，大規(guī)模、批量化生產方式的精細化分工和高度標準化形成了一種剛性的資源配置系統(tǒng)，在買方市場下，市場環(huán)境瞬息萬變，這種生產模式會給企業(yè)帶來巨大損失，20世紀90年代，隨著先進制造理念、先進生產技術以及先進管理方式的不斷成熟與發(fā)展，各種新的制造理念、先進制造新模式得到了迅猛發(fā)展，理論界相繼出現(xiàn)了高質量生產、網絡化制造、面向服務的制造、智能制造等一系列新概念，各種先進制造模式之間的關系如圖4所示。
(1)高質量生產
并行工程、柔性制造、精益生產[19-20]這三類制造模式是基礎的生產管理方法，是虛擬制造、敏捷制造、現(xiàn)代集成制造的基礎技術；虛擬制造[21]是實現(xiàn)敏捷制造[22-23]的重要手段；生物制造[24]和綠色制造[25-26]是考慮環(huán)境影響和資源利用率的制造模式，相關文獻已有介紹，不再贅述。
(2)網絡化制造
網絡化制造是指在產品全生命周期制造活動中，以信息技術和網絡技術等為基礎，實現(xiàn)快速響應市場需求和提高企業(yè)競爭力的制造技術/系統(tǒng)的總稱。比較典型的應用模式有制造網格(MGrid)[27]、應用服務提供商(ApplicationServiceProvider，ASP)[28]。制造網格是運用網格技術對制造資源進行服務化封裝和集成，屏蔽資源的異構性和地理上的分布性，以透明的方式為用戶提供服務，從而實現(xiàn)面向產品全生命周期的資源共享、集成和協(xié)同工作；ASP是企業(yè)將其部分或全部流程業(yè)務委托給服務提供商進行管理的一種外包式服務，以優(yōu)化資源配置、提高生產和管理效率。企業(yè)用戶可以直接租用ASP平臺提供的各類軟件進行自己的業(yè)務管理，如產品生命周期管理(ProductLifecycleManagement，PLM)、企業(yè)資源規(guī)劃(EnterpriseResourcePlanning，ERP)等，不必購買整個軟件和在本地機器上安裝該軟件，從而節(jié)省了IT產品技術的購買和運行費用，降低了客戶企業(yè)的應用成本，特別適用于中小型企業(yè)。
(3)面向服務的制造
制造的價值鏈正不斷延伸和拓展，制造和服務逐漸融合，制造企業(yè)更加傾向于為顧客提品服務及其應用解決方案。面向服務的制造是為實現(xiàn)制造價值鏈的增值，通過產品和服務融合、客戶全程參與、提供生產型服務或服務型生產，實現(xiàn)分散的制造資源整合和各自核心競爭力的高效協(xié)同，達到高效創(chuàng)新的一種制造模式[29]。面向服務的制造的典型應用有眾包生產(CrowdSourcing，C-Sourcing)、工業(yè)產品服務系統(tǒng)(IndustrialProductServiceSystem，IPSS)等。眾包生產源于眾包，眾包一詞最早出現(xiàn)在2006年，由美國《連線》雜志一位名叫杰夫·豪的記者首次提出[30]。眾包是一種分布式的問題解決和生產模式，它將工作任務通過互聯(lián)網以公開、自由自愿的方式分發(fā)給非特定的大眾。眾包生產就是網絡化社會生產，讓更多產品和服務用戶參與到產品的創(chuàng)新活動中來，打破企業(yè)創(chuàng)新來源的界限，聚集大眾智慧，增加公眾的參與度，并通過“用戶創(chuàng)造內容”的形式生產出符合消費者需求的個性化產品[31]。眾包生產對構建創(chuàng)新型制造企業(yè)非常重要，它具有開放式生產、組織構成的動態(tài)性、物理范圍的分布性、參與者的主動性等特點，能夠突破傳統(tǒng)生產模式，通過外部資源的整合實現(xiàn)產品開發(fā)任務；另外，它還可以通過激勵機制代替合約機制，以極低的成本聚集外部的零散個體用戶和群體資源，為客戶提品及其應用解決方案。面對多樣化的個性需求和不斷變化的市場環(huán)境，眾包生產能夠靈活、高效、低成本地進行資源的重新分配和整合，有效降低產品制造成本，減少企業(yè)風險，提高適應個性化需求的靈活性，它的出現(xiàn)給企業(yè)的研發(fā)、生產、銷售、管理和售后服務帶來了巨大影響。產品服務系統(tǒng)(ProductServiceSystem，PSS)通過系統(tǒng)地集成產品和服務，為用戶提品功能而不是產品本身來滿足用戶需求，從而實現(xiàn)產品全生命周期內的價值增值和生產與消費的可持續(xù)性[32]。IPSS[33]是在PSS的基礎上提出的。IPSS是工業(yè)產品及其相關服務的集成，它將產品與服務作為一個集成化的整體提供給用戶，這里的產品既可以是用戶所有，也可以是IPSS的提供者所有，不但關注產品本身質量而且考慮顧客體驗，通過用戶的參與來提高產品服務創(chuàng)新能力；服務則是覆蓋整個產品全生命周期內的所有活動(設計、制造、運輸、銷售、使用、維護、售后服務等)，通過專業(yè)的服務共享降低用戶的成本投入，從而集中更多的精力關注其核心競爭力。IPSS的核心是提供工業(yè)產品的工作能力，這依賴于提供者的知識水平和經驗豐富程度，因此它具有知識服務和生產型服務的特點。
(4)智能制造
基于新一代信息技術和IBM智慧地球的研究框架，制造系統(tǒng)的集成協(xié)同越來越關注人的發(fā)展和周圍環(huán)境的融合，研究的關注點從之前側重信息技術和工程科學的集成，逐步轉變?yōu)榧夹g體系、組織結構、人及環(huán)境的深度融合與無縫集成，實現(xiàn)優(yōu)勢互補與可持續(xù)制造。此類制造包括云制造、制造物聯(lián)、基于信息物理系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem，CPS)的智能制造乃至智慧制造。德國政府于2013年4月舉辦的漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出了工業(yè)4.0戰(zhàn)略，在該戰(zhàn)略下提出的智能制造是面向產品全生命周期，實現(xiàn)泛在感知條件下的信息化制造。智能制造技術是在新一代信息技術、云計算、大數據、物聯(lián)網技術、納米技術、傳感技術和人工智能等基礎上，通過感知、人機交互、決策、執(zhí)行和反饋，實現(xiàn)產品設計、制造、物流、管理、維護和服務的智能化，是信息技術與制造技術的集成協(xié)同與深度融合。在產品加工過程中，智能制造將傳感器及智能診斷和決策軟件集成到裝備，由程序控制的裝備上升到智能控制，能自適應反饋被加工工件在過程中的狀況[34]。例如，基于CPS的智能制造生產過程與傳統(tǒng)的數控加工技術相比，能感知溫度、環(huán)境、加工材料的屬性變化，并作出相應調整，不會死板地執(zhí)行預定程序，能夠保證加工出的產品精度。基于云計算、物聯(lián)網、面向服務和智能科學等技術的云制造也是一種智能化的制造模式[35]，它利用網絡和云制造服務平臺，按需組織網上制造資源(制造云)，為用戶提供可隨時獲取的、動態(tài)的、敏捷的制造全生命周期服務[36-38]。云制造能促進制造資源/能力的物聯(lián)化、虛擬化、服務化、協(xié)同化和智能化。與傳統(tǒng)的網絡化制造相比，云制造具有更好的資源動態(tài)性、敏捷性以及產品和服務解決方案的靈活性，同時能更好地解決ASP模式的客戶端智能性和數據安全性的不足問題，以實現(xiàn)更大范圍的推廣和應用；與制造網格相比，云制造在“分散資源集中使用”思想的基礎上，還體現(xiàn)了“集中資源分散服務”的思想。制造物聯(lián)[39]是基于互聯(lián)網、嵌入式系統(tǒng)、RFID、傳感網、智能技術等構建的現(xiàn)代制造物聯(lián)網絡，是以中間件、海量信息融合和系統(tǒng)集成技術為基礎，基于物聯(lián)網系統(tǒng)開發(fā)服務平臺和應用系統(tǒng)，解決產品設計、制造、維護、管理、服務等過程中的信息感知、可靠傳輸與智能處理，增加制造的服務化與智能化水平的制造新模式。制造物聯(lián)在制造系統(tǒng)中的應用能夠有效地管理制造資源、監(jiān)控制造過程、匹配制造需求等，將傳統(tǒng)的產品制造從市場調研、研發(fā)設計、供應鏈、生產過程、銷售、物流運輸與售后服務融為一體，協(xié)同制造過程中物料流、能量流、信息流、價值流的優(yōu)化運行，以支持產品智能化、生產過程自動化、供應鏈與物流的準時化和精益化、企業(yè)經營管理輔助決策等應用，極大地提高了制造企業(yè)的核心競爭力。
基于語義Web、務聯(lián)網(InternetofService，IoS)、社會性網絡服務(SocialNetworkService，SNS)等，智能制造/云制造的進一步發(fā)展將會誕生智慧制造(WisdomManufacturing，WM)[40-41]。WM將機器智能、普適智能和人的經驗、知識與智慧結合在一起，形成以客戶需求為中心、以人為本、面向服務、基于知識運用、人機物協(xié)同的制造模式。
綜上所述，先進制造模式是以所追求的目標和生產開展方式的轉變?yōu)榛A而產生及發(fā)展的，體現(xiàn)的是消費者的個性化需求、科學技術發(fā)展水平和市場競爭形勢，是由先進制造哲理、先進組織管理方式、先進制造技術及人的相互融合發(fā)展、相互協(xié)同作用的產物。這是一個系統(tǒng)靈活性不斷增大、組織結構和過程不斷優(yōu)化的進程，將形成人機物協(xié)同制造系統(tǒng)，使制造資源得到最佳利用、生產效率得到極大提高，能夠對市場變化和內部變化作出迅速響應。
1.2先進制造技術對產品生產活動的影響
從生產流程來看，AMT與傳統(tǒng)制造技術對制造過程的影響如圖5所示。傳統(tǒng)制造是利用制造資源將原材料轉換為產品的過程，僅為生產過程的一部分，一般包括產品的加工和裝配兩大內容，制造商自行生產或者從供應商購買零件，將其組裝成產品并檢驗以符合要求。制造過程中輸入的是原材料、能量、信息、人力資源等，輸出的是符合要求的產品。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)設計、制造與銷售各部分之間信息的傳遞與反饋不暢，各部門按功能分解任務，容易只考慮本部門的利益，對系統(tǒng)的優(yōu)化考慮較少，造成設計與制造部門間難以協(xié)調、矛盾突出。
AMT主要從材料設計、制造流程改造、產品服務融合的集成解決方案和循環(huán)利用四個方面拓展傳統(tǒng)制造技術的內容：
(1)材料設計新型材料的成型和加工技術愈發(fā)重要，對材料分子層或原子層的定向改造極大地提高了產品性能，超硬材料、功能梯度復合材料的某些新的成形、加工技術將不斷涌現(xiàn)，如超導材料成形加工等。
(2)制造流程改造傳統(tǒng)制造是面向批處理、時間上和空間上分離的分布式加工，先進制造超效能加工和自動化技術能夠促使連續(xù)流制造，減少零件庫存。
(3)產品服務融合先進制造強調涵蓋從產品研發(fā)直至客戶應用的全過程，提品、軟件和服務于一體的產品解決方案和端對端的服務。知識資本、人力資本和技術資本的高度聚合，使制造活動擺脫了傳統(tǒng)制造低技術含量、低附加值的模式，通過產品設計、管理咨詢等活動，技術和知識在生產過程中被實際運用，將技術進步轉化為生產能力和競爭力，為企業(yè)產生更高的附加價值。
(4)循環(huán)利用[42]先進制造注重材料的回收利用，不但對環(huán)境友好而且節(jié)約原材料成本。傳統(tǒng)的產品制造模式是一個開環(huán)系統(tǒng)，即原料工業(yè)生產產品使用報廢棄入環(huán)境，是以大量消耗資源和破壞環(huán)境為代價的制造方式；而循環(huán)生產是一個閉環(huán)系統(tǒng)，整個生命周期考慮生態(tài)環(huán)境和資源效率，從單純的產品功能設計擴展到生命周期設計，強調所有資源應該實現(xiàn)在經濟體系內的循環(huán)利用。
基礎制造技術、新型制造單元技術和現(xiàn)代先進集成制造技術對制造業(yè)的發(fā)展產生了重要影響?；A制造技術通過改進、整合形成新型制造單元技術，進而影響整個制造過程。諸如網絡化制造、面向服務制造和智能制造等先進集成制造技術已在前文說明，這里著重探討新型制造單元技術對制造過程的影響。具體來講，新型制造單元技術(圖2中第二層)對傳統(tǒng)制造流程的改造如圖6所示，增材/精準制造用于對加工階段的改造；機器人/自動化技術用于組裝和生產流程的自動化；先進電子技術用于產品和服務的融合以及加工過程的控制；供應鏈設計以整體效益最優(yōu)化為目標，以系統(tǒng)化的觀點綜合考慮人、技術、管理、設備、物料、信息等系統(tǒng)構成要素的優(yōu)化組合，在滿足產品或服務供給要求的同時，達到成本最低；清潔生產技術主要用于材料的循環(huán)利用、回收等環(huán)節(jié)；分子生物學和生物制造用于材料設計及制造流程的改進；納米材料技術用于合成與加工功能梯度材料、復合材料等；物聯(lián)網、云計算和大數據用于對產品全生命周期制造過程進行全方位跟蹤、分析、優(yōu)化和控制，實現(xiàn)多維度、透明化的泛在感知，確保制造過程的高效、敏捷、可持續(xù)和智能化。
需要指出的是，AMT對傳統(tǒng)制造流程的改造，不但使原有制造和裝配工藝等制造中期階段產生了質的變化，而且涵蓋了市場信息分析、產品決策、產品設計、生產準備等生產前階段，以及質量監(jiān)測、銷售使用、售前售后服務、產品報廢的處理和回收再生產等后階段，覆蓋了產品生命周期的制造全過程，可提供集產品、軟件和服務于一體的整體解決方案，實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產。
1.3各國先進制造技術發(fā)展情況和研究進展
近年來，美國、日本、德國等發(fā)達國家先后針對AMT的研發(fā)提出了國家層面的發(fā)展戰(zhàn)略計劃。美國在2009年12月頒布了《AFrameworkforRevitalizingAmericanManufacturing》(重振美國制造業(yè)框架)[43]；2011年6月宣布了《TheAdvancedManufacturingPartnership》(先進制造伙伴計劃)[44]；2012年2月了《ANationalStrategicPlanForAdvancedManufacturing》(先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略)[45]，提出通過加強研究和試驗稅收減免、擴大和優(yōu)化政府投資、建設智能制造技術平臺，以加快智能制造的技術創(chuàng)新。
日本在1989年就發(fā)起“智能制造系統(tǒng)”計劃，推動本國AMT的研究和發(fā)展；2010年5月公布了《產業(yè)結構藍圖》，同年6月通過《新增長戰(zhàn)略》法案，規(guī)劃了日本經濟2011年~2020年的十年發(fā)展戰(zhàn)略，其中包括對先進制造業(yè)的支持策略，通過大力調整制造業(yè)結構，加快發(fā)展機器人、無人化工廠、3D打印技術等尖端領域，提升制造業(yè)的國際競爭力[46]。
德國作為工業(yè)強國，為保持其制造業(yè)的競爭優(yōu)勢，采取積極有效的行動，將大量人力和物力投入到AMT中，推動AMT的發(fā)展，并制訂了相關的計劃[47]，特別是2010年7月制訂了《高技術戰(zhàn)略2020》，以支持制造領域新型革命性技術的研究與創(chuàng)新。其中“工業(yè)4.0”項目[48]是《高技術戰(zhàn)略2020》確定的十大未來技術項目之一，用以支持工業(yè)技術領域新一代關鍵技術的研發(fā)和創(chuàng)新，該項目成為2013年漢諾威自動化展最熱門的話題。工業(yè)4.0旨在通過互聯(lián)網、物聯(lián)網、CPS、IoS等技術提升制造系統(tǒng)的智能化水平，它包括兩大主題：1智能工廠，重點研究智能化生產系統(tǒng)和過程，以及網絡化分布式生產設施的實現(xiàn)；2智能生產，主要涉及整個企業(yè)的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業(yè)生產過程中的應用等。歐盟于1998年~2007年相繼公布了第五框架計劃(1998~2002)、第六框架計劃(2002~2006)和第七框架計劃(2007~2013)，于2009年頒布了《歐盟共同關鍵使能技術發(fā)展戰(zhàn)略》，次年3月頒布了《歐洲2020戰(zhàn)略》[49]。發(fā)達國家希望以高新技術為依托大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保產品、清潔能源、新材料等新興產業(yè)，構筑新的優(yōu)勢，消除不利因素，創(chuàng)造有利環(huán)境及符合自身優(yōu)勢的新興市場，規(guī)避在傳統(tǒng)制造領域與中國等發(fā)展中國家相比的競爭劣勢，以樹立其AMT的持續(xù)競爭優(yōu)勢，提高其先進制造業(yè)的競爭力。
我國也十分重視AMT的發(fā)展，國家863計劃在清華大學建立了CIMS工程研究中心。先進制造技術作為一個主題在國家科技部領導下取得重大進展，如數字化制造與工業(yè)工程[50]、網絡協(xié)同設計[51]、網絡制造、仿生制造[52]、綠色制造與區(qū)域網絡制造[53]、供應鏈、網絡化制造、大批量定制和仿生制造[54-55]等。特別是國家“十二五”制造業(yè)信息化科技工程規(guī)劃中，明確提出了大力發(fā)展新一代集成協(xié)同技術、制造服務技術和制造物聯(lián)技術，該規(guī)劃的實施將促進互聯(lián)網、云計算、物聯(lián)網等新一代信息技術與制造技術相融合，為加速制造業(yè)結構調整和轉型升級、發(fā)展高端制造業(yè)等戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)揮極其重要的作用。制造業(yè)信息化工程的實施使我國在AMT領域取得了大批具有先進水平的研究成果，促進了制造業(yè)向精益化、全球化、協(xié)同化、服務化、綠色化、智能化的方向發(fā)展，為傳統(tǒng)產業(yè)的升級改造和高技術產業(yè)的發(fā)展做出了貢獻。
2新工業(yè)革命
工業(yè)革命是生產技術的變革，同時也是一場深刻的社會關系變革。新科技群的協(xié)同效應和深度融合將導致生產組織方式和制造模式發(fā)生重大變化，從而引發(fā)新的工業(yè)革命。目前正在出現(xiàn)一種新工業(yè)革命，但仍是一個十分模糊的概念，不同研究者對新工業(yè)革命的概念有各自的理解，主要有5種不同的觀點：
(1)杰里米·里夫金[56]認為，歷史上重要的工業(yè)革命都是在新通訊方式和新能源結合之際產生的，當前正由互聯(lián)網和新能源結合引發(fā)新的經濟和社會變革，即包括五大支柱的新工業(yè)革命，如圖7所示，其中：1能源轉型，向可再生能源轉型，利用風和陽光等，不再消耗石化產品；2分散式生產，互聯(lián)網信息技術等基礎設施的建設大大減小了時間、空間對人們的經濟活動交流的制約，基于知識的共享、創(chuàng)新和發(fā)展的扁平式、分散化、合作性的生產組織結構更加符合現(xiàn)代商業(yè)的需求；3存儲，充分利用社會基礎設施存儲間歇式可再生能源；4構建能源互聯(lián)網，利用互聯(lián)網技術將電網轉變?yōu)槟茉垂蚕砭W，通過一種網格式的智能分布式電力系統(tǒng)和他人共享；5交通工具轉變，將汽車、卡車、火車等運輸工具轉向插電式或者燃料電池等以可再生能源為動力的交通工具，電動車需要的電可在充電站購買。這五大支柱協(xié)同發(fā)展實現(xiàn)了1+1+1+1+1>5的整合效應，樹立起一個新經濟發(fā)展范例，帶領世界進入新紀元。
(2)克里斯·安德森[57]認為，新型材料的應用和增材制造技術等數字化制造方式將引發(fā)新工業(yè)革命，采用新型材料、3D打印技術和基于網絡的協(xié)同制造服務等智能化與數字化制造方法，能夠迅速和精準地將計算機中的虛擬設計模型轉化為真實物體，甚至直接打印出零件或模具，基于網絡的新型數字化設計及制造的創(chuàng)新提供給網絡用戶以創(chuàng)造真實物體的能力，將制造延伸至范圍更廣的生產人群中，這些制造過程蘊藏著由普通人完成的無限可能，眾多個人制造聯(lián)合推動全面創(chuàng)造，將直接加快向新型工業(yè)化趨勢發(fā)展的步伐，從而引領新工業(yè)革命。
(3)英國彼得·馬什[58]在《新工業(yè)革命：消費者、全球化以及大規(guī)模生產的終結》一書中，將工業(yè)革命劃分為五次，如表1所示，而將始于2005年的第五次工業(yè)革命稱為新工業(yè)革命。
(4)保羅·麥基利的三次革命說[49，59]認為，以制造業(yè)數字化為核心的第三次工業(yè)革命(新工業(yè)革命)即將到來，互聯(lián)網、智能軟件、新能源、新材料、機器人、新的制造方法和以網絡為基礎的商業(yè)服務模式將使技術要素和市場配置要素發(fā)生革命性變革，產生改變社會發(fā)展歷程的巨大能量。而制造業(yè)的數字化進程正從智能計算機軟件、新材料、更靈巧的機器人、基于網絡的制造業(yè)服務化、新的制造方法5個方面向前推進。
(5)德國政府于2013年4月舉辦的漢諾威工業(yè)博覽會上，正式推出了工業(yè)4.0第四次工業(yè)革命[48]項目，目的是支持工業(yè)領域新一代革命性技術的研發(fā)與創(chuàng)新。工業(yè)4.0強調在工業(yè)生產過程中，以信息物理融合系統(tǒng)為核心，將眾多智能體聚集在信息平臺上，形成一種高度協(xié)同的互聯(lián)互通關系，從而構建智能化的新型生產模式與產業(yè)結構。工業(yè)4.0正引領新一輪的工業(yè)革命，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產生各種新的活動領域、商業(yè)模式和合作形式，將導致工業(yè)結構、經濟結構和社會結構從垂直向扁平轉變，從集中向分散轉變。
這些研究預言了新的工業(yè)革命即將來臨，勾勒出了先進制造業(yè)的影響，描繪了未來制造業(yè)的走向。從上述觀點可以看出，工業(yè)革命的實質是制造方式與模式的革命：保羅·麥基利認為生產工具發(fā)生很大變化將導致新工業(yè)革命；杰里米·里夫金認為生產動力的變革將引發(fā)新工業(yè)革命；彼得·馬什認為新工業(yè)革命主要集中在材料、動力、加工工藝、制造模式等方面的變革；克里斯·安德森的新工業(yè)革命觀點主要體現(xiàn)在生產方式的革新；德國工業(yè)4.0體現(xiàn)在在工業(yè)生產過程中，基于CPS建立了一種高度協(xié)同的產品與服務的生產模式。其實，任何一項單一的技術都不足以引發(fā)新一輪工業(yè)革命，判斷工業(yè)革命的依據關鍵為是否有新科技群協(xié)同效應以及是否帶來人類生產、生活方式的重大變革。因此，新工業(yè)革命是基于新能源、智能制造、數字化制造、機器人技術、新一代信息網絡技術等先進技術綜合系統(tǒng)協(xié)同創(chuàng)新及突破性的發(fā)展，融合信息、計算機、數字化、互聯(lián)網技術創(chuàng)新變革，使工業(yè)生產方式與制造模式發(fā)生巨大變化，從而使交易方式與人們的生活方式發(fā)生重大變化。傳統(tǒng)的自上而下、集中規(guī)?；纳a模式將逐步被新工業(yè)革命的分散、扁平和協(xié)作的模式取代，定制化、個性化、智能化、分散化和合作化是新工業(yè)革命的主要特征。
3先進制造技術與新工業(yè)革命之間關系
從主導技術和新興產業(yè)的角度來看，以生產方式變革為主線的AMT的群體涌現(xiàn)、協(xié)同融合將導致新的工業(yè)革命，各種技術之間產生的耦合效應推動了工業(yè)革命的進程。新工業(yè)革命不是依賴單一學科或某幾類技術，而應該是全方位的多學科、多技術層次、寬領域的協(xié)同效應和深度融合。人類制造模式的演變從原始手工生產模式到現(xiàn)代先進制造模式的演變過程中，經歷了3次大的革命性變革。圖8所示為由市場變化與技術發(fā)展推動的先進制造模式的變革。
圖中：第一次工業(yè)革命中，由于蒸汽機、電氣技術、內燃機的發(fā)明與改進，機器取代手工成為主導生產方式，制造業(yè)進入機械化制造時代，成為近代工業(yè)化大生產時代的開端。第二次工業(yè)革命中，大規(guī)模制造成為主導生產方式，20世紀20年代，隨著電子技術、信息技術的發(fā)展，以流水線為典型代表的大規(guī)模制造模式在組織結構上追求縱向一體化與大規(guī)模，內部分工仔細，專業(yè)化程度高，簡單熟練的操作提高了生產效率，使制造成本隨規(guī)模遞減，同時質量的穩(wěn)定性也得到提高，制造模式進入批量大規(guī)模制造階段。新工業(yè)革命是現(xiàn)代先進制造模式集成協(xié)同創(chuàng)新的結果，進入20世紀90年代后期，隨著網絡信息技術、智能控制技術研究的深入和以知識為基礎的經濟時代的到來，制造業(yè)的市場環(huán)境與技術變革發(fā)生了根本性的改變。大規(guī)模制造系統(tǒng)的剛性與市場的個性化需求以及環(huán)境快速變化所要求的響應速度之間的矛盾日益尖銳，正是在此背景下，各種新制造模式研究探索與試驗如雨后春筍般迅速興起，現(xiàn)代AMT融合自然科學和社會科學的最新進展，以綠色、低碳、可持續(xù)為發(fā)展理念，帶來了產業(yè)組織模式的轉變，對轉變經濟增長方式、政府管理模式和社會組織形態(tài)都有巨大的推動作用，使全球技術要素和市場要素配置方式發(fā)生了革命性變化。
AMT的發(fā)展將在新工業(yè)革命中發(fā)揮重要作用。如前所述，工業(yè)革命的實質是制造業(yè)生產方式與制造模式發(fā)生重大變化，它必然也是始于制造技術突破性的發(fā)展。AMT是制造業(yè)產生變革的根本力量，新一代信息技術(云計算、大數據、物聯(lián)網、務聯(lián)網、云平臺等)、新能源(再生能源、清潔能源等)、新材料(復合材料、納米材料等)技術等將為新工業(yè)革命創(chuàng)造強大的新基礎設施；分散式制造(網絡化制造、制造物聯(lián)、云制造、智能制造)、眾包生產、集群效應、利基思維等使生產方式產生變革，將整個工業(yè)生產體系提升到一個新的水平，工業(yè)生產、經濟體系和社會結構將從垂直轉向扁平、從集中轉向分散；以智能制造為代表的新一代先進制造模式，必將使商業(yè)模式、管理模式、服務模式、企業(yè)組織結構和人才資源需求發(fā)生巨大變化，給工業(yè)領域、生產價值鏈、業(yè)務模式乃至生活方式帶來根本性變革，進而推進和實現(xiàn)新的工業(yè)革命。
制造模式的演進與新工業(yè)革命的出現(xiàn)由市場發(fā)展、社會變革、技術突破、管理創(chuàng)新多種動因的綜合作用決定。對新工業(yè)革命的內涵的理解必須通過與社會科學(如經濟學和管理學)等跨學科的對話和交流，適當突破自然科學和工程技術學科的理論范疇。工業(yè)發(fā)展歷程表明，新的生產模式的出現(xiàn)均為與特定的社會制度、組織結構和經濟因素等相互作用的產物，而新的制造模式又會對既有社會制度和管理方式提出新的要求，從而推進企業(yè)管理模式、社會制度環(huán)境的變革[60]。綜上所述，在市場、技術、社會經濟環(huán)境變化與全球一體化趨勢的推動下，制造業(yè)正在經歷著一場革命，一場以實施先進制造技術和經營方式徹底變革為主要內容的先進制造模式的革命，涉及制造理念、制造戰(zhàn)略、制造技術、制造組織與管理各個領域的全面變革。
4新一代先進制造技術的應用案例
產品制造的智能化變革絕不僅是優(yōu)化現(xiàn)有的制造業(yè)，而是將制造延伸至范圍更廣的生產人群中———既有現(xiàn)存的制造商又有正成為創(chuàng)業(yè)者的普通民眾。隨著社會化網絡的發(fā)展，通過充分開發(fā)大眾的智慧、力量和資源，以用戶創(chuàng)造內容(Usergeneratedcontent)為代表的社會化生產模式更能形成突破性創(chuàng)新，彰顯出巨大的能量和商業(yè)價值。以思科(Cisco)為例[31]，2007年秋，思科借助Brightidea公司的創(chuàng)意網絡平臺，為其一個十億美元的新業(yè)務尋找創(chuàng)意，通過征集創(chuàng)意—進行篩選—提煉創(chuàng)意三個階段，最后從104個國家的2500多名參與者提交的約1200個創(chuàng)意中，成功篩選出最佳創(chuàng)意；再如美國越野賽車LocalMotors公司通過社會化生產方式，將越野賽車的個性化設計與制造分包給不同的社區(qū)，在社區(qū)內的微型工廠實現(xiàn)了快速小批量設計與生產；波音公司聯(lián)合全球40多個國家和地區(qū)企業(yè)，通過網絡協(xié)同和制造服務外包的形式協(xié)同研發(fā)制造了波音787，將研發(fā)周期縮短至原來的30%，成本也減少了50%[18]。如此一來，創(chuàng)意新階層得以進入生產領域，將自己的設計產品模型轉變成產品，卻無需自行建立工廠或公司，制造變成了另外一種可由網絡瀏覽器獲取的云服務，實現(xiàn)了低成本的高技術，保持了小型化與全球化并存的能力。借助物聯(lián)網、云服務、大數據等技術，用戶參與不再局限于創(chuàng)意征集階段，而向設計研發(fā)、制造、實驗、檢測、營銷等縱深發(fā)展，向產品全生命周期拓展，這些生產方式將為開發(fā)出成功的產品、降低生產成本、提高效率作出巨大貢獻。
以大數據、物聯(lián)網/CPS、云計算等新一代信息技術為基礎的先進制造技術將促進制造系統(tǒng)向服務化、智慧化、個性化、社會化的方向發(fā)展，智慧制造應運而生[40-41]。智慧制造將制造系統(tǒng)分為社會系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和物理系統(tǒng)三個子系統(tǒng)，其中社會系統(tǒng)強調群體智慧和人的主觀能動性，尤其是人及其隱性知識的集成，是基于人際網(Internetofpeople)所形成的社會化網絡，注重客戶參與的互動性、個性化和創(chuàng)新性；物理系統(tǒng)通過物聯(lián)網實現(xiàn)物理實體的互聯(lián)互通，利用RFID、嵌入在資源或產品內的感知器等獲得資源狀態(tài)和環(huán)境的數據信息；信息系統(tǒng)通過大數據技術對業(yè)務對象的屬性、位置和狀態(tài)等信息進行整合，從海量數據中抽取出所需的信息、知識和智慧，為需求分析、設計、生產、營銷和回收等制造全生命周期過程提供知識支持。物聯(lián)網獲取的數據與知識的價值是通過服務的形式來體現(xiàn)的，通過云計算和“一切皆為服務”的理念，為用戶提供按需即取的服務方式，將服務資源延伸到物理世界，最終得以在物理系統(tǒng)中實現(xiàn)產品生產。
新工業(yè)革命將促進社會制造/智慧制造理念的實現(xiàn)。社會制造將使傳統(tǒng)的企業(yè)轉變?yōu)槟軌蛑鲃痈兄㈨憫蛻舸笠?guī)模個性化定制需求的智慧型企業(yè)，其核心就是主動、實時地將社會需求與社會制造能力有機地結合起來，從而高效、實時動態(tài)地滿足客戶需求。Shapeways公司就是一個典型的例子[61]，該公司于2007年創(chuàng)立于荷蘭，后將總部移至美國曼哈頓，是一家利用3D打印技術為客戶定制各種產品和服務的公司，至今已獲數千萬美元的風險投資支持，截止2012年6月20日，其生產產品已經超過100萬款，產量超過60億件。2012年10月19日，該公司位于紐約皇后區(qū)的“未來工廠”正式投入運營。該工廠占地2.5×104m2，可以容納50臺工業(yè)打印機，每年可按照消費者的需求生產上千萬件產品。Shapeways的市場運營模式如下：通過Facebook和Twitter等社會媒體接受客戶關于各種產品的3D設計方案，將顧客的需求發(fā)送給Shapeways工廠，由工作人員確定是否可行，評估并制定方案，并在數天內完成產品的打印生產，然后寄送給客戶。同時，該公司還為商家和設計者設立平臺，使他們可以利用公司的3D打印機生產并銷售自己設計或收集的產品，用戶提交他們的產品創(chuàng)意，如果有足夠多的人喜歡(如通過Twitter，F(xiàn)acebook等獨特社區(qū))，則產品開發(fā)團隊將制作產品原型，用戶可在線對其進行投票、評分、提意見或建議，參與產品的設計開發(fā)、改進、預售和營銷等，即通過聚集大眾智慧的方式，讓社區(qū)參與產品開發(fā)的整個過程。如果產品獲得預期成功，則發(fā)明者和其他協(xié)作者可分享一定的產品銷售收入。在過去的2014年，其月均訂單已超過18.1萬件，成為目前全球第一的在線3D打印社區(qū)。該案例成功地利用社會性網絡、群體智慧和3D打印等技術實現(xiàn)了個性化產品的生產，涉及社會系統(tǒng)、信息系統(tǒng)及物理系統(tǒng)的各個層次，大批3D打印機形成制造網絡，并與互聯(lián)網、物聯(lián)網、務聯(lián)網和人際網(社會性網絡)無縫連接，形成復雜的社會制造網絡系統(tǒng)，從而將社會需求、虛擬設計與實物制造有機地銜接起來，在一定程度上為智慧制造/社會制造提供了例證。
5我國制造業(yè)發(fā)展的思考
新工業(yè)革命將對全球產業(yè)結構、生產資料、勞動者素質等生產力要素和人類生產生活方式、思想觀念產生巨大影響，企業(yè)組織結構、管理方式、社會制度政策環(huán)境等因素決定了先進制造技術在制造業(yè)領域應用的廣度和深度。我國應基于國情把握好新工業(yè)革命的發(fā)展機遇，高度重視AMT的發(fā)展動態(tài)，大力發(fā)展戰(zhàn)略新興產業(yè)，為新工業(yè)革命創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，從而促進我國經濟社會快速發(fā)展[62]。自2009年以來，我國密集部署未來新興產業(yè)的重點發(fā)展方向和主要任務，提出積極發(fā)展新能源、新一代信息技術、新材料等七大戰(zhàn)略性新興產業(yè)，努力抓住“新工業(yè)革命”這一難得的發(fā)展機遇，發(fā)展知識技術密集、資源消耗小、成長潛力巨大、綜合效益好的產業(yè)，增強自主發(fā)展能力。我國先進制造業(yè)目前主要由兩大部分構成(如圖9)：1由融合先進制造技術的傳統(tǒng)制造業(yè)改造而成的先進制造業(yè)，如數控機床、海洋工程設備、航空航天裝備等；2科技重大突破創(chuàng)新的成果落地應用后形成的新產業(yè)，如增量制造(3D打印)、生物制造、微納制造等。
(1)信息化和工業(yè)化深度融合
新工業(yè)革命的興起為我國探索資源消耗低、環(huán)境污染少的工業(yè)新類型和生產新方法帶來了契機，新一代智能化技術、新能源、新材料等新科技正快速形成產業(yè)規(guī)模市場，該市場有利于發(fā)展循環(huán)生產和循環(huán)經濟，實現(xiàn)經濟效益與環(huán)境效益、社會效益的均衡發(fā)展。新工業(yè)革命以智能化微制造科技為關鍵科技支撐體系、以深層次循環(huán)式生產為主導，促使生產力和生產方式向更深層次和更廣范圍拓展。我國未來的現(xiàn)代產業(yè)體系應該更多地建立在新的工業(yè)生產方式、新的生產組織方式和新的生產制造模式基礎上。
(2)發(fā)展戰(zhàn)略新興產業(yè)
戰(zhàn)略性新興產業(yè)[63]以重大科學技術突破性發(fā)展為基礎，對社會發(fā)展具有重大引導帶動作用，而且知識密集、資源消耗小、發(fā)展?jié)摿薮蟛⑶揖C合效益好，能增強我國的自主創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展能力，更深入地參與國際競爭。發(fā)展戰(zhàn)略新興產業(yè)目前面臨知識科技創(chuàng)新、組織管理創(chuàng)新、體制政策創(chuàng)新三大重要創(chuàng)新任務。我國十分重視戰(zhàn)略新興產業(yè)，2010年10月18日頒布了《關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定》，準備用20年左右時間，使節(jié)能環(huán)保能源產業(yè)、新一代電子信息技術、高端裝備制造業(yè)等七大戰(zhàn)略性新興產業(yè)的創(chuàng)新能力和發(fā)展水平達到世界領先；在《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出了七大戰(zhàn)略性新興產業(yè)的發(fā)展方向和任務，以重大技術突破和重大發(fā)展需求為基礎，將知識技術密集型、引領作用強、發(fā)展?jié)摿煤途C合效益大的新興產業(yè)作為發(fā)展重點，建立戰(zhàn)略性新興產業(yè)重點領域產業(yè)聯(lián)盟，大力發(fā)展可再生新能源、生物技術、智慧物聯(lián)網、云計算、普適人機交互等新技術，并且注重智力資源的開發(fā)、新能源和互聯(lián)網的應用，將創(chuàng)新放在關鍵的位置。
(3)為新工業(yè)革命創(chuàng)造環(huán)境條件
新工業(yè)革命創(chuàng)造環(huán)境條件包括至關重要的制度改革、政策環(huán)境和商業(yè)模式等，新工業(yè)革命帶來的不是個別政策的微量調整，而是系統(tǒng)化大規(guī)模變革問題。首先建立創(chuàng)新激勵機制和知識產權保護，集聚大量的高端創(chuàng)新人才，將技術和管理、軟科學和硬科學結合在一起協(xié)同創(chuàng)新，增強市場化導向和創(chuàng)新激勵機制；其次加強政策引導企業(yè)技術創(chuàng)新及技術改造，鼓勵企業(yè)和科研院所建立各種模式的創(chuàng)新聯(lián)盟，促進產業(yè)集聚和資源整合；最后通過法律強制、財政資金支持、稅收優(yōu)惠等措施引導和支持企業(yè)突破核心關鍵技術，支持新技術新產品的推廣應用。與新的制造技術相適應的企業(yè)管理方式和社會制度基礎決定了其在制造業(yè)領域應用的廣度和深度，同時也在一定程度上決定了AMT能在多大程度上轉化為制造業(yè)的產業(yè)競爭力。
關鍵詞： 三維CAD技術；機械設計；影響；分析
Key words： 3D CAD technology；mechanical design；impact；analysis
中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）19-0051-02
0 引言
機械設計是一種古老的擁有幾百年歷史的技術工作，隨著世界經濟的發(fā)展變化，科學技術的更新?lián)Q代，機械設計領域也獲得了新生。而三維CAD技術也在不斷發(fā)展，對于機械設計而言，它是一個用處極大的技術，能夠促進機械設計的良好發(fā)展。故本文就三維CAD技術在機械設計中的應用及其對于機械設計的影響進行了簡要的分析，希望我國機械制造業(yè)能夠同三維CAD技術一起得到良好的發(fā)展。
1 機械設計和三維CAD技術的含義
1.1 機械設計的含義 機械設計顧名思義也就是指設計機械產品的工作領域，具體說來就是依據機械的使用要求，設想、分析并計算機械的運轉原理、整體構造、運轉模式、能量傳遞方式、每一個零件的尺寸、材質和形狀等等各種方面，并且將它們轉化成為具體的能夠作為制造依據的描述。
1.2 三維CAD技術的含義 新興的三維CAD技術是先進制造技術的重要組成部分，其中CAD是指計算機輔助設計，而三維CAD技術則為一種更加深層次的先進的計算機輔助設計技術。三維CAD技術包括軟件和硬件兩個方面，軟件系統(tǒng)是三維CAD技術的核心，對于三維CAD技術所具有的功能起到決定性作用；而硬件則是指三維CAD技術的物質基礎。
2 三維CAD技術的發(fā)展狀況
就目前而言，我國的三維CAD技術發(fā)展較為良好，硬件方面已經達到了較高的水準，在進行設計的時候，基本不會出現(xiàn)差錯，軟件方面也較為適應現(xiàn)階段的發(fā)展狀況?，F(xiàn)在廣泛應用中的軟件包括Pro/E、I-DEAS、UG、Solid-Works、Solid-Edge、CADAM、CADDS等等，大多數軟件不僅能夠完成三維造型，還具有CAM、CAE等功能，遠遠超過了二維CAD技術。現(xiàn)在計算機的質量、性能不斷提高，信息處理趨向智能化，多媒體技術也逐漸被廣泛應用，三維CAD技術也正往集成化、開放化、智能化的方向不斷發(fā)展。然而社會經濟仍在持續(xù)快速發(fā)展，客戶對于三維CAD技術的要求也不斷變化、標準越來越高，并且同一些更加先進的科技發(fā)達國家相比，我國的三維CAD技術還有一定的進步空間，所以我們需要正確地把握三維CAD技術的發(fā)展趨勢，更加深入地研究三維CAD技術，使其應用更加廣泛，技術水平越來越高。
3 三維CAD技術在機械設計中的應用及影響
3.1 三維CAD技術在機械設計中的應用 三維CAD技術在機械設計中，主要應用于三維實體建模、模具的集成制造、工程分析（如結構分析中的應力/應變計算、動態(tài)特性、熱傳導特性分析等）、設計審查與評價（如公差分配審查、干涉檢查、運動仿真等）、計算機輔助繪圖、工程數據庫的建立及操作、工程設計信息的處理、檢索和交換等方面。
3.2 三維CAD技術對于機械設計的影響 三維CAD技術對于機械設計的影響主要包含以下幾個方面：
3.2.1 方便機械零件的設計 通過三維CAD技術軟件來設計新的機械零件，可以提高完成速度，并且能夠提高零件之間相互配合的精確度，防止因為單個零件出現(xiàn)問題而導致裝配失敗。
3.2.2 能夠縮短機械設計的周期 采用三維CAD技術來進行機械設計，可以利用相鄰零件的形狀和位置來設計新的機械零件，以提高零件設計的效率。在對新機械進行設計開發(fā)的時候，工作人員僅僅需要對其中的部分零部件進行重新設計、制作，其他大部分的零件設計都可以直接使用之前的信息；三維CAD系統(tǒng)還有一種高度變型設計的功能，能夠采用快速重構的方式獲得一個全新的機械產品。這些功能能夠將機械設計的計劃時間縮短近三分之一，大大地提高了機械設計的速度以及機械產品的生產效率。比如在裝配環(huán)境中，依據箱體的外形以及其余搭配要求就能夠迅速精準地設計出相對應的箱蓋。
3.2.3 方便直觀地裝配零件 在裝配機械零件的過程中， 資源查找器中的裝配路徑查找器將零件之間的裝配關系都記錄起來了，倘若產生干涉狀況或是沒有正確地進行裝配，就會及時地在資源查找器中顯示出來，并且對零件的裝配實施靜干涉檢查，然后就可以及時地對零件進行重新裝配，從而能夠保證設計的正確性；并且，還可以隱藏機械零件，在將外部零件隱藏之后，就使工作人員能夠清楚地看到內部的裝配結構，從而檢驗裝配是否達到要求；另外，當某個零部件或者整個機械產品完成裝配的時候還可以進行運動仿真，完整清晰地觀察到機械運動的過程，從而在整體上對其進行檢驗。
3.2.4 方便直觀地修改零件 在完成機械零件造型的同時，零件環(huán)境中的資源查找器也將完成該零件的所有指令都列出來了，點擊這些指令就能夠清晰全面地獲取制成此零件每個步驟的信息。當零件需要修改時，也只需點擊資源查找器中相對應的指令就可以簡單地完成，這種操作即使是在裝配環(huán)境中也可以進行的，只要點擊需要修改的零件就可以進入零件環(huán)境去完成零件的修改。
3.2.5 有利于提高機械設計的技術水平和產品質量
在機械設計的過程中，將機械產品與信息技術結合起來，并采取CAD設計方法和CIMS對產品進行生產制造，使機械產品設計和制造都能夠有良好的發(fā)展。三維CAD技術采用先進的設計方法保證產品的設計水平，大型企業(yè)數控完善的加工手段則保證了產品的質量。
3.2.6 有利于加強機械設計者的現(xiàn)代化設計意識 三維CAD技術將設計模式進行了徹底的更新，是一種基于高科技背景的高端的設計技術。所以面對這種先進的現(xiàn)代化的技術，從事機械設計的工作人員既要擁有豐富的理論知識、實踐經驗及最新的相關信息等機械設計的基本要素，也需要具備現(xiàn)代化的先進的設計思維，能夠及時更新機械設計的相關技術和方法等，從而使機械設計工作與時俱進。
4 結束語
我國的機械設計隨著我國制造業(yè)不斷發(fā)展而發(fā)展，而新興的、擺脫了傳統(tǒng)設計模式束縛的、引進了現(xiàn)代設計觀念和手段的三維CAD技術在機械設計領域的引入，是促進機械制造業(yè)發(fā)展良好的重要因素。所以為了充分實現(xiàn)從中國制造到中國創(chuàng)造的實質轉變，我們需要對三維CAD技術進行更深入的研究，使其在機械設計中得到更好得應用，為機械設計提供強而有力的技術支撐，從而使機械產品設計、制造的水平得到進一步的提升。
參考文獻：
[1]張立榮.三維CAD技術在機械設計中的應用[J].煤炭技術，2011（02）.
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A
21世紀以來，以計算機網絡技術為代表的信息技術獲得了空前的發(fā)展，世界經濟進入了網絡化經濟時代。這對于各個行業(yè)來講都是一次巨大的變革，尤其給制造業(yè)帶來了更多的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的制造思想已經不再能滿足現(xiàn)代“動態(tài)多變”市場需求了。在這種背景下，敏捷制造、網絡化制造和面向服務的制造等一系列先進的制造模式應運而生。近年來，隨著云計算等信息技術的快速發(fā)展，在敏捷制造、網絡化制造和面向服務制造的基礎上，又出現(xiàn)了一種更新的制造模式――云制造。作為一種嶄新的制造理念，云制造的內涵是什么，它與其他先進制造模式有什么區(qū)別與聯(lián)系？這將成為本文接下來要探討的主要內容。
一、相關先進制造模式介紹
（一）敏捷制造。
敏捷制造一詞最早出現(xiàn)于1991年由美國里海大學（Lehigh Uniersity）雅可卡（Lacocca）研究所聯(lián)合通用汽車公司（GM）、波音公司、IBM等15家大公司共同研究編寫的《21世紀制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略報告》。作為一種新的制造模式，敏捷制造一經提出，便迅速得到了美國社會各界人士廣泛關注，并很快成為理論研究的熱點。然而，對于“敏捷制造”的內涵不同的研究者有不同的理解，其中頗具代表性的主要有：Booth R，Cheng K等認為敏捷制造是為了使組織和設備更富有彈性和靈活性，將包括人員、技術和組織在內的所有可用資源整合到自然協(xié)調的獨立系統(tǒng)中，從而縮短產品開發(fā)周期，并對任何突現(xiàn)的市場機會做出快速響應；Huang， Yusuf等認為敏捷制造是一種新的生產管理哲學，企業(yè)在全球化市場的競爭壓力和利益驅動下，通過對可重構資源和最佳實踐的集成提供用戶需求的產品（包括服務），從而在迅速變化的市場環(huán)境中獲取競爭優(yōu)勢。
虛擬企業(yè)（或稱虛擬組織、動態(tài)聯(lián)盟等）是敏捷制造的主要應用模式。對于虛擬企業(yè)的內涵，國內外研究者并沒有達成共識。綜合國內外學者的主要觀點，本文認為虛擬企業(yè)是一種企業(yè)間的暫時性聯(lián)盟形式，是指當市場出現(xiàn)新機遇時，不同企業(yè)各自發(fā)揮自己的競爭優(yōu)勢，共同開發(fā)一種或幾種產品，并最終推向市場，期間各個加盟企業(yè)共擔成本、利潤和風險， 虛擬企業(yè)的生命周期取決于產品市場機遇，機遇一旦消失，聯(lián)盟即行解體。
協(xié)作網絡作為虛擬企業(yè)的進一步發(fā)展和敏捷制造新階段的典型代表，是由在不同工作環(huán)境、文化背景下，具有不同目標的組織和人構成的 ，成員之間通過網絡進行信息的交互，并最終通過協(xié)作來實現(xiàn)共同目標。
（二）網絡化制造。
網絡化制造曾被認為是敏捷制造模式的延續(xù)和發(fā)展，但是近年來，隨著信息技術與網絡技術的快速發(fā)展，特別是Web技術的出現(xiàn)，使得網絡化制造相比敏捷制造又多了一些新的含義。目前，對于網絡化制造的概念并沒有明確、統(tǒng)一的定義，一般可以從狹義和廣義兩個角度來理解。狹義的網絡化制造是指利用計算機網絡技術實現(xiàn)分布制造資源的信息共享與整合以及制造過程的網絡化，這里的制造是“小制造”的概念。而廣義的網絡化制造是指企業(yè)為快速響應市場需求和提高競爭力，以信息技術和網絡技術為基礎，在產品全生命周期各個階段中涉及制造技術和制造系統(tǒng)的總稱。這里的制造則是“大制造”的概念，涉及產品全生命周期各階段的制造活動及企業(yè)經營的全過程。
制造網格和應用服務提供商（ASP）是網絡化制造的典型應用模式。網格技術的出現(xiàn)為通過網絡實現(xiàn)分散計算資源的共享與優(yōu)化配置提供了可能，同時也促進了制造業(yè)向網絡化、服務化的方向發(fā)展。ASP是IT外包服務的發(fā)展。網絡化制造模式在實際應用中，制造企業(yè)在利用公共ASP服務平臺提供的各類應用軟件的同時，圍繞企業(yè)自身業(yè)務開展一系列支持企業(yè)信息化的應用，如企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)、供應鏈管理（SCM）、客戶關系管理（CRM）等，優(yōu)化了企業(yè)的資源配置，提高了企業(yè)的生產管理效率。
（三）面向服務的制造。
近年來，為滿足用戶對高技術產品全生命周期服務的需求以及企業(yè)獲得增值服務的需要，面向服務的制造作為一種新的制造理念迅速發(fā)展，并涌現(xiàn)了一批相近的提法，如產品服務化、服務型制造等，其中最具代表性的是工業(yè)產品服務系統(tǒng)（IPSS）和眾包生產。
IPSS是在產品服務系統(tǒng)（PSS）的基礎上提出的，它主要是針對商業(yè)領域的應用，目的是實現(xiàn)相互依賴、相互作用的產品和相關技術服務的高度集成，把產品與相關技術服務作為一個集成化的整體提供給用戶，實現(xiàn)產品服務提供者和使用者的“雙贏”。
眾包生產作為一種新的生產組織模式，是Jeff Howe于2006年6月首次提出的。Howe指出眾包是一種分布式的問題解決和生產模式，問題或任務通過互聯(lián)網以公開的方式分發(fā)給未知的解決方案提供者。事實上，眾包模式是外包、開源代碼等商業(yè)模式的延續(xù)和發(fā)展，是對傳統(tǒng)企業(yè)生產方式顛覆性的變革，它把傳統(tǒng)上由企業(yè)員工或外部機構完成的工作，通過外包的方式分配給一個大的群體或社區(qū)來完成，能夠充分利用群體的智慧和創(chuàng)造力。
二、云制造與相關先進制造模式的比較分析
敏捷制造、網絡化制造與面向服務的制造體現(xiàn)的是制造理念和制造思想；而虛擬企業(yè)、協(xié)作網絡、制造網格、應用服務提供商（ASP）、工業(yè)產品服務系統(tǒng)（IPSS）和眾包生產等則是上述理念的應用模式。下面就分別從制造理念和應用模式角度，分析云制造與敏捷制造、網絡化制造和面向服務的制造之間的區(qū)別與聯(lián)系。
（一）云制造與敏捷制造。
敏捷制造所強調的敏捷化理念是云制造所追求的目標之一，云制造利用云計算等最新的信息技術，為實現(xiàn)敏捷化提供了新的手段。在理念上，云制造還綜合了敏捷化、智能化、綠色化和服務化等思想。從應用模式角度來說，云制造與敏捷制造相比也有一定的差異。
虛擬企業(yè)與協(xié)作網絡是敏捷制造的兩種主要的應用模式，它們的核心思想是“聯(lián)盟”，即通過構建企業(yè)內或企業(yè)間的“協(xié)作聯(lián)盟”，來快速響應外界的需求，從而達到提高企業(yè)敏捷化的目標。其中虛擬企業(yè)強調“聯(lián)盟”的臨時性和動態(tài)性，協(xié)作網絡側重協(xié)作網絡組織的相對穩(wěn)定，并強調用戶參與其中。而云制造則以制造資源和制造能力的按需使用為核心，通過搭建支持海量資源統(tǒng)一管理及具有彈性架構的云平臺，能夠實現(xiàn)松耦合、緊耦合等不同形式的協(xié)作方式、構建不同形式的聯(lián)盟。云制造模式與前面兩者的差別主要體現(xiàn)在以下兩個方面：
1、平臺開放性與動態(tài)適應性 敏捷制造理念下的虛擬企業(yè)和協(xié)作網絡的進入約束條件較多，如企業(yè)規(guī)模、地理位置等，故其開放性較低。而在云制造模式下，云平臺是高度開放的，所有企業(yè)都能夠通過提供資源或能力自由出入。另外，與虛擬企業(yè)和協(xié)作網絡相比，云制造可以根據協(xié)作過程中出現(xiàn)的變化因素靈活的變更聯(lián)盟中的參與企業(yè)，增加聯(lián)盟的動態(tài)適應性和應變能力。
2、聯(lián)盟范圍與資源種類、數量 由于云制造平臺的高度開放性，協(xié)作聯(lián)盟的范圍得以擴大，參與企業(yè)可以根據業(yè)務的需求而自由增加。另外，云制造采用了物聯(lián)網等先進的資源感知接入技術，使得平臺中資源種類及數量得到極大的豐富。
（二）云制造與網絡化制造。
就制造理念而言，云制造與網絡化制造基本上一致，因為云制造也是建立在網絡的基礎之上，從某種意義上講，云制造是網絡化制造的一種新的形態(tài)。但由于融合了云計算、物聯(lián)網、高性能計算等新技術，與制造網格、ASP等傳統(tǒng)的網絡化制造模式相比，有其鮮明的特點和優(yōu)勢。制造網格強調網格技術與先進制造技術結合，通過構建統(tǒng)一資源共享平臺實現(xiàn)分散資源的共享，但主要還是特定領域內的設計、仿真等軟件資源的共享。與云制造相比，制造網格尚未涉及生產加工等核心制造業(yè)務，并且缺乏有效的商業(yè)運營模式。此外，制造網格和云制造在平臺的構建和運行支撐技術方面也有很大的區(qū)別，制造網格資源共享平臺主要是以網格技術為支撐搭建的，平臺拓撲結構較為單一，缺乏靈活性，而云制造服務平臺則以云計算技術為主要支撐，其平臺和系統(tǒng)架構更加靈活，擴展性更強。
與ASP相比，云制造是主要以云計算為核心基礎架構的，而傳統(tǒng)的ASP在技術層面上與云計算有明顯的區(qū)別。ASP主要是通過網絡來實現(xiàn)應用服務（即軟件資源）的托管或租賃等功能。雖然云計算中軟件即服務（SaaS）提供的主要也是以軟件資源為主，但二者在資源的提供方式和使用方式等方面有很大的差異，由于篇幅限制，此處不作詳細論述。另外，云制造在服務種類、服務模式和相關使能技術等方面與ASP也是有差異的。以服務種類為例，云制造除了基本的軟件為服務（SaaS）以外，還包括了論證為服務（AaaS）、生產加工為服務（FaaS）、設計為服務（DaaS）集成為服務（InaaS）、經營管理為服務（MaaS）等。
（三）云制造與面向服務的制造。
云制造本身就是面向服務的，是面向服務制造理念的一種具體體現(xiàn)。與面向服務的制造相比，云制造理念的內涵更加豐富，如強調了制造能力的服務化和資源的按需使用等。IPSS與眾包生產作為面向服務的制造的代表性應用模式，其側重點有所不同，IPSS主要是從生產系統(tǒng)的角度出發(fā)，強調工業(yè)產品與服務的高度集成；眾包則是從資源組織方式的角度出發(fā)，強調通過更廣泛的社會化服務實現(xiàn)社會生產。
云制不僅造融合了上述面向服務制造模式的先進思想，同時也為IPSS和眾包生產等面向服務制造模式的實現(xiàn)提供了更加豐富的技術手段和強有力的平臺支撐，可從以下幾個方面分析：
1、從服務集成的角度 在IPSS應用過程中，云制造模式為企業(yè)實現(xiàn)向用戶提供高質量的產品和專業(yè)化的服務提供了平臺支持，比如在產品論證和設計過程中，可以利用云制造平臺中豐富的仿真服務，對用戶使用產品的過程進行充分仿真與模擬，并以此來調整產品的生產制造過程及零配件的選用，從而提高產品服務的增值能力。
2、從服務使用的角度 云制造使得專業(yè)化服務的提供和使用更加便捷?；谠浦圃旆掌脚_，用戶能夠按需使用各類服務，并通過網絡對產品使用過程中的各種狀態(tài)進行實時監(jiān)控。
3、從制造能力服務化的角度 云制造模式將加快“通過網絡實現(xiàn)社會生產”這一眾包理念的實現(xiàn)。云制造模式不僅強調了制造資源的按需使用，還包含了制造能力的服務化，這使得更多形態(tài)的資源（服務）進入到云制造平臺，為實現(xiàn)涉及更廣泛業(yè)務、更復雜任務的眾包生產提供了資源基礎。
三、結語
我國著名的云制造研究專家李伯虎院士把云制造定義為：一種面向服務、高效低耗和基于知識的網絡化、敏捷化制造新模式和技術手段，它將促進制造的敏捷化、服務化、綠色化和智能化?？梢?，云制造是以實現(xiàn)敏捷化、服務化、智能化和綠色化為重要目標，是網絡化制造的新發(fā)展，是面向服務制造理念的具體體現(xiàn)。云制造借鑒了已有先進制造模式的成果，并在理念、模式、技術架構等多方面進行了拓展。但目前關于云制造的相關研究仍處于起步階段，在模式、應用和技術等方面，都還有許多有待深入探討的空間，同時云制造是一個戰(zhàn)略性的系統(tǒng)工程，需要政、產、學、研的共同努力。（作者單位：浙江師范大學經管學院）
參考文獻：
[1]李伯虎，張霖，陶飛等.云制造――面向服務的網絡化制造新模式.計算機集成制造系統(tǒng)，2010，16（1）.
[2]李伯虎，張霖，柴旭東等.再論云制造.計算機集成制造系統(tǒng)，2011，17（3）.
1.1對工業(yè)工程技術的認識
工業(yè)工程是一門通過對人、原材料、機器設備組成的系統(tǒng)的設計和改進，從而提高生產率并降低成本的技術。也就是指把工業(yè)專業(yè)知識和系統(tǒng)工程有機地結合起來，去研究如何使生產要素組成生產力更高和更有效運行的系統(tǒng)，以實現(xiàn)提高生產率為目標，為管理提供科學依據；其學科特點是強調系統(tǒng)觀念與工程意識，側重于從技術角度去研究解決生產過程中的合理化效率、效益問題，使管理與技術密切結合；其任務和目標是研究將人員、物料、設備、能源、信息等要素進行有效合理的組合與配置，并不斷改善，實現(xiàn)更有效運行，為管理活動提供技術上的支持與保證，以達到系統(tǒng)效益與生產率的實現(xiàn)和提高[2]。
工業(yè)工程技術包括并行工程、成組技術、虛擬制造、快速原型制造、準時制生產、精益生產、敏捷制造以及工作研究等等。國內外實踐證明，在企業(yè)廣泛推行“工作研究”，可以大大提高生產效率和產品質量，減少物質和勞動消耗，降低成本。這種既能改善生產環(huán)境又能減輕工人勞動強度的技術，正是企業(yè)孜孜以求的挖潛降耗、科學實行以崗定人和按產定員的有效途徑[3]。因此，工作研究作為工業(yè)工程體系中最重要的基礎技術，是以提高生產率和整體效益為目標的，是從方法、設備、工具和材料四者入手，以達到“最佳的方法、最好的動作和最大效率”的技術[4]。
1.2產品與過程集成的內涵
產品與過程集成不像制造業(yè)近20年中不斷出現(xiàn)的許多新理論、新學說、新技術、新方法，不是又一種新的制造模式或新技術，它體現(xiàn)于諸多特定的技術和理論之中[5]。產品與過程集成代表了一種理念、原則、方法論和思維方式，是一種從實踐中來又回到實踐中去的指導思想，一種組織制造業(yè)生產活動的基本觀念，它超越具體的制造模式或技術。也可以說，集成產品技術與過程技術植根于諸多的技術和理論，又高于這些技術和理論。
產品與過程集成的深層次內涵是超越產品與過程本身，而著眼于全面的系統(tǒng)集成。事實上，產品與過程集成的概念已經不限于狹義的技術，而是涵蓋更廣闊的領域。多層面的產品與過程集成包括產品與過程技術的集成、產品規(guī)劃與過程規(guī)劃的集成、產品設計與過程設計的集成、產品系統(tǒng)與過程系統(tǒng)的集成、產品管理與過程管理的集成、產品組織與過程組織的集成等[5]。另外，產品與過程集成的概念同樣可以擴展到制造活動與銷售、供應、分包等活動的集成關系。例如，在整機廠和配套廠的關系中，產品與過程集成的原則可以體現(xiàn)在早期參與和同步工程兩個方面，使得主要為配合整機廠產品技術而開發(fā)過程技術的配套廠能夠發(fā)揮更積極主動的作用，從而提高合作的深度和有效性。產品與過程集成所代表的超越制造模式或技術、全面的系統(tǒng)集成內涵正是工業(yè)工程技術的核心內容和實質所在。
1.3典型工業(yè)工程技術實施產品與過程集成層出不窮的各種面向下游的設計技術中，有許多是過程導向的設計技術，如為制造而設計、為裝配而設計、為回收而設計、為檢測而設計、為維護而設計等，都是推進產品與過程集成的基礎技術。其核心思想是設計和制造的有機結合，例如：盡早建立設計—制造團隊、確定符合制造過程及技術的設計要求、共同評估成本和有風險的環(huán)節(jié)、制造工程師從概念設計開始參與設計各階段的評估、共同決定需要通過模型或模擬來確定的設計環(huán)節(jié)等[6]。
1.3.1并行工程（ConcurrentEngineering）
并行工程是集成地、并行地設計產品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法（1988年美國國家防御分析研究所提出）。目標：提高質量、降低成本、縮短產品開發(fā)周期和產品上市時間。具體做法：在產品開發(fā)初期，組織多種職能協(xié)同工作的項目組，使有關人員從一開始就獲得對新產品需求的要求和信息，積極研究涉及本部門的工作業(yè)務，并將所需要求提供給設計人員，使許多問題在開發(fā)早期就得到解決，從而保證設計的質量，避免大量的返工浪費[7]。所以，并行工程強調面向過程，強調系統(tǒng)集成與整體優(yōu)化。并行工程是工業(yè)工程的重要技術之一，它出色地實現(xiàn)和體現(xiàn)了產品與過程的集成。有的文獻因此直接把并行工程解釋為“集成產品與過程開發(fā)”（IntegratedProduct-ProcessDevelopment，IPPD）；有的把過程再造、制造競爭力、系統(tǒng)工程、生命周期管理等都理解為集成產品開發(fā)的兩個同步工程轉輪上的組成輻條[8]。
1.3.2成組技術（GroupTechnology）
成組技術是指建立在以相似性原理基礎上合理組織生產技術準備和產品生產過程的一種方法。成組技術也稱群組技術，它將企業(yè)的多種產品、部件和零件，按照一定的相似性準則（如形狀、結構、加工工藝等相似）分類編組，合理地組織生產[9]。成組技術的核心是成組工藝，它不以單一產品為生產對象，而是將成組哲理用于設計、制造和管理等整個生產系統(tǒng)，按照若干產品零件結構和加工工藝的相似性進行處理。實施步驟：零件分類成組、制訂零件的成組加工工藝、設計成組工藝裝備、組織成組加工生產線，從而擴大批量、減少品種，改變多品種小批量生產方式，便于采用高效方法、提高勞動生產率，以獲得最大的經濟效益。在機械制造工程中，成組技術是計算機輔助制造的基礎。成組技術同樣是產品與過程集成的完整體現(xiàn)。以產品技術與過程技術的集成為指導思想的成組生產布局，能夠將產品技術和過程技術最好地結合起來，在相對獨立的工作單元中，做到最大限度的靈活、快捷、高效率，既適用于多品種生產，也適合于一定數量的成批生產[10]。成組技術將是今后一段時期內現(xiàn)代工廠布局的主要發(fā)展方向。
1.3.3虛擬制造（VirtualManufacturing）
虛擬制造又叫擬實制造，是20世紀80年代后期美國首先提出來的一種新思想，它是利用信息技術、仿真技術、計算機技術等對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，并及時地、并行地、模擬出產品未來制造過程乃至產品全生命周期的各種活動對產品設計的影響，預測、檢測、評價產品性能和產品的可制造性等，從而更加有效地、經濟地、柔性地組織生產，增強決策與控制水平，有力地降低由于前期設計給后期制造帶來的回溯更改，達到產品的開發(fā)周期和成本最小化、產品設計質量的最優(yōu)化、生產效率的最大化[11]。
基于虛擬現(xiàn)實技術的虛擬制造技術是在一個統(tǒng)一模型之下對設計和制造等過程進行集成，這里很難區(qū)分產品設計階段和過程設計階段、設計主導階段或是生產主導階段[12]。虛擬制造將與產品制造相關的各種過程與技術集成在三維的、動態(tài)的仿真真實過程的實體數字模型之上，以高度綜合的特征融合了各種先進制造技術、組織和理念，使產品與過程的集成得到了完美的體現(xiàn)。因此，信息技術、虛擬技術等為完美實施產品與過程的集成創(chuàng)造了前所未有的理想環(huán)境。另外，快速原型制造技術、準時制生產、制造資源管理、精益生產、敏捷制造等都以產品與過程的集成為重要原則和基礎，為產品與過程的集成創(chuàng)造了先進的新手段，對生產過程、制造系統(tǒng)整體優(yōu)化、改進企業(yè)組織管理工作提供了重要生產方法。
2產品與過程集成是制藥裝備產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的必然方向
2.1產品與過程集成是制造業(yè)發(fā)展的必然方向縱觀制造業(yè)發(fā)展的歷程，在手工制造時代，“做什么”和“怎么做”是一體化的，考慮這兩個問題的主體是統(tǒng)一的。后來經過采用機器、發(fā)展大規(guī)模生產、建造流水線、實施專業(yè)化，設計者與制造者脫離。這樣，在分工提高效率的同時，也帶來了許多新問題，而且隨著產品的復雜化、多樣化，產生了越來越多的矛盾、脫節(jié)和對立。于是人們開始致力于彌補這些缺陷，實施協(xié)同配合、及時調度、同步交叉、加強反饋。事實上，當今發(fā)展的先進制造模式都是以集成的思路來處理這一矛盾的。
回顧制造業(yè)發(fā)展軌跡，不難發(fā)現(xiàn)，從“一體”經過“分離”，再走向“集成”，是螺旋式上升的發(fā)展[13]。產品與過程集成，是當今受到普遍重視的方向。雖然在提法上有時用的是設計和工藝、設計和制造、設計和過程、產品和制造的集成等，其實質和確切含義都是產品與過程集成。產品與過程集成不是簡單的疊加，其目的不只是縮短周期，而是體現(xiàn)三大作用：（1）協(xié)調配合———相互溝通、減少矛盾、減少差錯和返工；（2）縮短周期———早期介入、強化反饋、及早準備、提前完成；
（3）相互提高———互相支撐和加強、了解并充分發(fā)揮自身及對方的長處和優(yōu)勢[13]。因此，產品與過程集成是系統(tǒng)優(yōu)化的能力倍增，是質的升級，是制造業(yè)發(fā)展的必然方向。
2.2產品與過程集成提高制藥裝備企業(yè)素質和增強企業(yè)競爭力
在國家產業(yè)結構調整時期，狠抓內部管理，苦練基本功，已成為許多企業(yè)扭虧增效的突破口。但現(xiàn)在問題的關鍵是如何抓管理、如何練內功？盡管有些企業(yè)在這方面已積累了不少經驗，并取得了可觀的成效，但總體來看，企業(yè)管理上仍然存在一些較嚴重的問題：如產品合格率低、成本上升、技術優(yōu)勢弱等[14]。出現(xiàn)這些問題的根源是企業(yè)的管理松懈以及隨意性管理。為了解決上述問題，達到提高企業(yè)素質和增強企業(yè)競爭力的目的，我國制藥裝備企業(yè)必須要有一套科學的方法體系作保證，這就是工業(yè)工程技術所推進的產品與過程的集成?？茖W技術是第一生產力，是企業(yè)核心競爭力的重要表現(xiàn)。企業(yè)發(fā)展空間有多大，取決于它的科技實力，所以我國制藥裝備企業(yè)必須十分注重科技開發(fā)，在思想觀念上要牢牢樹立科技生存觀、科技發(fā)展觀；堅持把發(fā)展科學技術這個“第一生產力”作為企業(yè)生存和發(fā)展的大計；堅持把科技人才作為企業(yè)最重要的資源來愛護；確保企業(yè)裝備、技術、人才的科技含量[15]。工業(yè)工程作為一門邊緣交叉學科，是綜合性的應用知識體系。我國制藥裝備企業(yè)應通過實施以產品與過程集成為重要原則和基礎的并行工程、成組技術、虛擬制造、快速原型制造、精益生產等技術，通過實施現(xiàn)場管理，優(yōu)化生產流程、改進操作方法、重新組合生產要素（人、機、料、方法、環(huán)境、檢測、能源和信息等），不斷改進和有效運行質量體系，生產出顧客滿意的制藥機械產品或提供顧客滿意的服務，追求生產系統(tǒng)整體效益，降低成本、提高質量和生產率，從而達到增強市場競爭力的目的。
2.3產品與過程集成提高制藥裝備企業(yè)研發(fā)與創(chuàng)新能力
主導產業(yè)結構優(yōu)化從國家層面，地區(qū)層面的研究的比較多，但是以縣級為單位進行產業(yè)結構優(yōu)化系統(tǒng)研究還不多，縣級產業(yè)結構的調整和優(yōu)化表現(xiàn)出與國家和地區(qū)層面不同的特點和側重，從國家層面講主要是一二三產業(yè)之間合理配置及內部的優(yōu)化，但是像浙江嵊州市這樣在長三角處于制造業(yè)縣級中心城市地位，產業(yè)結構的優(yōu)化雖然大體也要符合這個原理，但更主要體現(xiàn)為制造業(yè)產業(yè)之間以及內部的整合和升級，因為一方面縣級產業(yè)結構規(guī)劃不可能面面俱到。另一方面縣級也要從全球化。縣級政府只有緊緊把握產業(yè)全球化發(fā)展和演進的脈搏，并大力推進當地產業(yè)全球化及全球化發(fā)展中的結構優(yōu)化，才能在走向經濟全球化的過程中和區(qū)域一體化過程中實現(xiàn)自己的競爭優(yōu)勢。
一、縣級主導產業(yè)結構的特點
1、產業(yè)層次不高
縣級主導產業(yè)基本上處于國際分工的低端，主要產業(yè)以低水平加工業(yè)為主，眾多低層次出口產品主要集中在傳統(tǒng)出口市場展開低價競爭，新興產業(yè)尚在發(fā)展當中，具體到嵊州（見表1）主要是以領帶、針織、服裝等勞動密集型產業(yè)和電聲零配件、電機、普通造紙等低附加值產業(yè)為主，高新技術和高加工度產業(yè)的規(guī)模明顯偏小，比重不大，嵊市的電聲行業(yè)是一股獨大，產值超億元企業(yè)只是天樂集團，3000萬元以上也只有8家，雖然有幾個專業(yè)區(qū)塊以同類產品集聚為主，但缺乏帶動作用強的骨干企業(yè)。極大多數企業(yè)以家庭作坊式生產，生產設備簡陋。
2、技術創(chuàng)新能力差
縣級主導產業(yè)在科研方面的意識不強，研究開發(fā)投入占銷售收入偏低，難以形成明顯的核心競爭力（見表2）。一般來講國際競爭性公司的研究發(fā)用占銷售收入的5%。
3、縣級主導產業(yè)脆弱性較大
嵊州市由于工業(yè)結構的特點：嵊州主導輕工業(yè)占比達68%，主要以紡織、服裝、印染、造紙為主，而又是勞動密集性產業(yè)，由于這種行業(yè)發(fā)展的成熟，其脆弱性總問題更為嚴重。具體來講，嵊州主導產業(yè)面臨的系統(tǒng)性脆弱性問題主要有：一是勞動成本的提高，在完善民工制度的形勢下，企業(yè)在勞動成本上需化較高的支出；二是出口受限、退稅下調、人民幣升值的情況下，導致整個行業(yè)競爭加劇，企業(yè)只能以損失自己的部分利益來維持目前的生存；三是原材料市場的不穩(wěn)定，在原材料供應極其缺乏的背景下，企業(yè)需要更為強勢的嗅覺來洞悉市場行情，而一些企業(yè)在這方面又比較缺乏，因此受其影響比較大。四是產品影響力不大，市場單一，沒有自主品牌和核心競爭力，就會導致行業(yè)內惡性競爭相互殘殺，因此差別生產和提升自主品牌和核心競爭力顯得更為必要。因此加快產業(yè)調整，盡快找到新的路子，轉入新的創(chuàng)新型、持續(xù)發(fā)展的產業(yè)尤為顯得重要。
面臨的特定脆弱性問題主要有：一是企業(yè)對國際標準和技術性貿易壁壘影響較大產品標準化是產品國際競爭的基礎因素，在很大程度上決定著產品貿易的走向，從更廣泛的意義上講決定主導產業(yè)產品在世界市場上的地位。另外，隨著電子元件產品大量進入國際市場，在知識產權糾紛、反傾銷調查和技術貿易壁壘等方面，將會面臨新的問題，而我市的電聲企業(yè)明顯準備不足。二是行業(yè)協(xié)會的作用還沒有發(fā)揮。我國東部縣的主導產業(yè)主要是制造行業(yè)，這些企業(yè)的出口業(yè)務往往占了很大比重，目前大部分行業(yè)協(xié)會僅對國內外貿法規(guī)和政策關注較多，對國際貿易協(xié)定和外國貿易法規(guī)較少關注。當行業(yè)直接卷入國際貿易摩擦，遭遇國外反傾銷、反補貼、知識產權調查等貿易大棒時，這些行業(yè)協(xié)會就發(fā)現(xiàn)知識儲備不夠，就是在國內同類產業(yè)競爭中，也難以發(fā)揮應有的作用。整個行業(yè)內沒有形成產業(yè)專業(yè)化分工，每個企業(yè)遵循小而全的生產模式，對未來的產業(yè)資源整合帶來了很大難度。
4、縣級主導產業(yè)與區(qū)域內其他縣市的融合性差
第一，原來不同的產業(yè)，分別對應不同的產業(yè)體系，現(xiàn)在這些產業(yè)體系之間可以實現(xiàn)兼容和通用，第二，原來不同產業(yè)之間分工發(fā)生了模糊以到消滅，原有產業(yè)中具有較大產業(yè)影響力的代表性企業(yè)，或者是產業(yè)中的多數企業(yè)，開始由原來的單一經營轉為融合意義上的多元經營，也就是說這些企業(yè)向融合的另一方產業(yè)擴展了自己的經營范圍，降低了專業(yè)化程度，原來不同產業(yè)的企業(yè)之間的分工，轉化了同一產業(yè)內的企業(yè)之間的分工以及企業(yè)內的分工，第三，原來不同產業(yè)的企業(yè)在融合時發(fā)生業(yè)務交叉和市場競爭，事實上，競爭不僅僅是融合的結果，競爭本身是融合的標志，競爭還促進了融合，第四，在已經實現(xiàn)融合后的產業(yè)內仍然存在分工，目前，對東部縣級主導產業(yè)來說，產業(yè)融合最大的問題是區(qū)域之間的同構和本區(qū)域內自身產業(yè)的分工合作問題，這種同構和自身產業(yè)的分工不足激化了縣級主導產業(yè)的競爭，在一定程度上不利于主導產業(yè)的發(fā)展。對嵊州來說，在浙江省政府做出了打造浙江先進制造業(yè)基地的戰(zhàn)略決策以來，杭州、紹興、溫州、臺州等地區(qū)紛紛行動。由于各地也同樣具有建設先進制造業(yè)基地的強烈愿望和實際行動，為了各地的經濟增長、社會就業(yè)和地方利益，行政區(qū)域間的競爭程度將遠遠超過相互協(xié)作的程度，競爭不僅僅表現(xiàn)為爭奪相對有限的市場份額和資源份額，而且還上升到地區(qū)間支柱行業(yè)的競爭和引進外資的競爭，構成發(fā)展競爭的新局面。嵊州制造業(yè)與周邊縣市比較，產業(yè)結構趨同（見表3），最明顯的是紡織、機械業(yè)都是各縣市的主導產業(yè)和優(yōu)勢產業(yè)，是打造先進制造業(yè)基地的首選產業(yè)，因此，嵊州打造以紡織、機械業(yè)為方向的先進制造業(yè)基地面臨較大的競爭。
對于嵊州市平講主導產業(yè)來說還沒有形成有效的分工合作體系，企業(yè)生產加工成本較高。企業(yè)生產組織方式普遍存在“大而全，小而全”現(xiàn)象，產業(yè)目前尚未形成有效的分工合作體系。
二、縣級主導產業(yè)的優(yōu)化對策
1、產品結構調整
傳統(tǒng)的產品結構調整是指產業(yè)根據市場需求及其結構的變化要求，對產品的品種、規(guī)格、樣式、比例及其相互間的組合關系進行改變和優(yōu)化的行為和過程。從內容上看，產品結構調整包括產品的品種結構調整、產品的規(guī)格結構調整、產品的樣式結構調整、產品的質量結構調整等。
2、產業(yè)的技術結構調整
其含義包括三個方面：一是對產業(yè)現(xiàn)有技術存量的重新協(xié)調、選擇與整合；二是對產業(yè)現(xiàn)有技術的使用、發(fā)揮狀況進行改進；三是對產業(yè)潛在可用技術的選擇、開發(fā)、吸收與引進。從系統(tǒng)的觀點看，衰退產業(yè)的技術結構調整是對衰退產業(yè)技術系統(tǒng)內諸技術元素間的質的組合和量的比例關系的重新選擇、協(xié)調與整合的過程。該過程的實現(xiàn)有兩條途徑：一是產業(yè)技術存量的調整，意指上述含義的前兩個方面；二是產業(yè)的技術增量調整。縣級主導產業(yè)必須以傳統(tǒng)產業(yè)高新化和高新技術產業(yè)化，引領產業(yè)結構調整的未來技術的調整也可從產品類型上進行分析，從產品類型上分，創(chuàng)新可大致分為原始創(chuàng)新、消化吸收再創(chuàng)新和集成創(chuàng)新三種。嵊州市企業(yè)在產品創(chuàng)新上大多屬于后兩種，尤其是消化吸收創(chuàng)新方面，很多企業(yè)把眼光瞄準了國外的先進技術與設備，通過技術攻關和工藝改進，研制出自己的拳頭產品。比如為了提升產品檔次，嵊州美多電器有限公司投資200多萬元，購進先進的激光切割機和激光焊接機，對設備進行了投入和技術改造，加快新產品的開發(fā)，提高產品工藝質量水平，使他們企業(yè)生產的廚具能夠跟國外產品進行接軌。在集成創(chuàng)新方面，天樂集團的集五大功能為一體的家庭影院產品和“福威重工”的多功能農用機械都是成功的例子。但集成創(chuàng)新和消化吸收創(chuàng)新門檻相對較低，適合企業(yè)在技術和產品上的改良和提升。
3、產業(yè)的組織結構調整
產業(yè)的組織結構調整是指產業(yè)為了達到較高的市場績效，在有關政策指導下，結合自身的產品結構調整和資產結構調整，通過相關企業(yè)合并、兼并、破產、退出、出售、拍賣、收購與重組等方式對企業(yè)的外部市場結構，如市場的集中度和市場進入退出壁壘等以及企業(yè)的內部結構，如企業(yè)產權結構、企業(yè)組織結構等進行改變和優(yōu)化的行為和過程?？傮w而言，嵊州市企業(yè)離科學規(guī)范管理的標準還有很遠，這也意味著組織結構調整依然艱苦。目前嵊州已經加對對領帶服裝、絹絲針織、廚房用具、電機、機械、電子電聲、生物醫(yī)藥、汽摩托車配件和造紙十大特色工業(yè)行業(yè)進行了整合，重點培育領帶服裝/電器廚具/機械電機融合而成三大主體產業(yè)集群，從而推動產業(yè)結構的融合提升。領帶產業(yè)面臨加快產業(yè)的整合與升級，拉長產業(yè)鏈的壓力。
4、產業(yè)的空間區(qū)位調整
所謂產業(yè)的空間區(qū)位調整，就是指產業(yè)根據外部環(huán)境變化和自身發(fā)展的需要，通過生產單元、銷售單元、控制（決策）單元等產業(yè)基本功能單元的主動空間遷移而對產業(yè)的生產區(qū)位、市場區(qū)位和決策區(qū)位進行全部或部分的空間重構的行為與過程。產業(yè)的空間區(qū)位調整的實質就是產業(yè)的空間轉移。從概念上看，衰退產業(yè)空間區(qū)位調整包括生產區(qū)位調整、市場區(qū)位調整和決策區(qū)位調整三個內容。其中，具有重要意義的是產業(yè)生產區(qū)位的調整。通常講的產業(yè)空間區(qū)位調整就是指產業(yè)的生產區(qū)位調整。
【參考文獻】
[1] 江世銀：區(qū)域產業(yè)結構調整與主導產業(yè)選擇研究[M].上海人民出版社，2004.
［關鍵詞］世界工廠制造業(yè)自主創(chuàng)新
一、“世界工廠”的演進歷程
1.“世界工廠”的含義
（1）“世界工廠”的定義
什么叫“世界工廠”？簡言之，“世界工廠”就是為世界市場大規(guī)模提供工業(yè)品的生產制造基地?！笆澜绻S”不僅是某些工業(yè)制成品的全球主要供應者，而且是一系列對經濟發(fā)展起關鍵性拉動作用的主導產業(yè)和主導產品的全球主要生產商。
（2）“世界工廠”在經濟全球化下新的內涵
經濟全球化是指世界各國的經濟活動和經濟過程都被納入一個以通信技術和網絡技術聯(lián)接起來的全球性網絡，在全球范圍內尋求資源的最佳配置。
2.英國：自由競爭時代的“世界工廠”
從17世紀到19世紀末，隨著市場機制的形成及其運作，特別是資本主義生產方式率先在英國取得統(tǒng)治地位，反對國家干預經濟活動，強調自由經營、自由競爭和自由貿易的經濟自由主義思想及其政策，強化了市場機制對經濟活動的自發(fā)調節(jié)作用，支持并促進了這一時期英國的工業(yè)化發(fā)展。英國成為“世界工廠”主要有三個因素：
（1）工業(yè)革命使英國成為世界工業(yè)生產第一大國
工業(yè)革命完成后，機器的使用進一步普及，更使經濟蓬勃發(fā)展，工業(yè)生產保持世界首位，從而形成了強大的物質基礎。在紡織業(yè)，紡紗機和織布機的問世使產品的質和量得到極大提高，而以蒸汽作動力更是解決了人力紡織的困難。
（2）他國的工業(yè)革命為英國提供了產品市場和原料產地，19世紀中期，歐洲大陸各國和美國正處于工業(yè)革命時期，他們急需各種機器設備、先進技術和大量資金，這為英國的工業(yè)產品出口創(chuàng)造了極大的需求，從而促進了英國工業(yè)的急劇發(fā)展。
（3）自由貿易政策進一步增強了英國工業(yè)產品的競爭力
過去嚴格的保護關稅制嚴重阻礙了英國經濟的發(fā)展，而且成本低廉的英國工業(yè)品無須關稅保護。通過取消保護關稅政策，英國成為世界上第一個實行自由貿易的國家。
3.美國：市場自由競爭走向政府干預時代的“世界工廠”
在19世紀末20世紀初，各主要資本主義國家發(fā)展不平衡加劇，英國作為老牌的資本主義國家發(fā)展的步伐緩慢下來，并逐漸喪失了“世界工廠”的地位，而美國的工業(yè)出現(xiàn)跳躍式發(fā)展。在市場作用的基礎上，政府加強了對經濟的宏觀干預，使美國作為新的“世界工廠”脫穎而出。美國成為“世界工廠”主要受三方面因素的影響：
（1）產業(yè)革命促進了美國工業(yè)的發(fā)展
（2）兩次世界大戰(zhàn)極大刺激了美國工業(yè)的發(fā)展
（3）政府的投資使美國具備了一系列領先的新興工業(yè)
二、中國“世界工廠”化的基本發(fā)展戰(zhàn)略
1.以我為主，自主創(chuàng)新
由于通過引進方式只能獲得一般意義上的邊緣技術，核心技術的取得是無捷徑可走的，但核心技術又決定著制造業(yè)發(fā)展的總體方向，因此中國要成為真正意義上的“世界工廠”，必須擁有自己的關鍵性核心技術作支撐。主要是要以我為主，自主創(chuàng)新，充分發(fā)揮政府的政策誘導作用，積極調動企業(yè)自主開發(fā)的積極性。
2.加強技術裝備，推廣先進制造技術
先進的技術裝備是一國科學技術進步的物化形式和集中體現(xiàn)，沒有自己先進的技術裝備，就不可能有現(xiàn)代化工業(yè)，也不可能出現(xiàn)真正意義上的“世界工廠”。另外，先進制造技術是支撐現(xiàn)代制造業(yè)的骨架和核心，在信息科技革命浪潮影響著人類一切經濟活動時，傳統(tǒng)制造技術必然受到沖擊，先進制造技術就是傳統(tǒng)制造技術與信息科學技術和現(xiàn)代管理相結合的產物。
3.加強自主知識產權的創(chuàng)造和保護
企業(yè)是技術自主創(chuàng)新的主體，作為產業(yè)層面的制造業(yè)的國際競爭力，其實最終還是體現(xiàn)在企業(yè)的競爭力上。激勵企業(yè)進行自主創(chuàng)新活動是提升我國制造業(yè)整體競爭力的關鍵，是自主創(chuàng)新制度安排的核心問題。
4.制定配套的產業(yè)引導政策和金融財稅政策
適當的產業(yè)政策和金融財稅政策對提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力也有很大的幫助。如政府可以制定產業(yè)政策，鼓勵對技術含量較高的產業(yè)或項目投資，對那些高消耗、高污染的項目叫停等。由于研發(fā)創(chuàng)新活動都具有較高的不確定性，對于企業(yè)來說就面臨較大風險，國家可以制定適當的金融政策，如財政撥款、優(yōu)惠貸款、補貼以及擔保等，來分散創(chuàng)新者的風險，激勵企業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新活動。對于由研發(fā)創(chuàng)新結果得到的收益，可以在稅收上給予優(yōu)惠等。
參考文獻：
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