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摘要：对于先进制造技术的研究方面，发达国家由于巨资投入，在探索过程中率先取得了研究成果。而我国近年来也着手与先进制造技术方面的研究，并在研究过程中自主研发了相对复杂的制造技术。本文从国内外先进制造技术的应用现状作出分析，并结合其分类、特点与应用困境的论述，对国内先进制造技术的应用与发展趋势予以详细的探讨。
关键词：先进制造技术；发展趋势；超精度加工；计算机辅助设计
引言：制造业是国家社会生产力的代表，近年来，随着我国科学技术的进步，国内制造业也取得优异的成绩。尤其是信息集成技术在我国制造业领域得到了广泛应用，这也为下一步的产业发展提出了新的技术要求。对先进制造技术的研究与创新的步伐是不能停止的，提升我国制造业现代生产技术水平是社会进步的当务之急。目前来讲，我国自主研发的NC、TMS等自动化生产技术已经在实践中参与生产，在目前的技术基础上提出进一步的发展需求，是使我国先进制造技术得到全方位推动的重要助力。
一、目前国内外关于先进制造技术的应用现状
（一）国内先进制造技术的应用现状
基于国内外经济水平的推动，机械工业逐渐成为我国经济的支柱型产业，随着改革开放政策的推动，机械工业得到了迅速发展，经济市场的拓宽也为该产业的发展创造了空间。我国相关产品技术经历了由简单过渡到自主研发的阶段，也经历了无序市场到规律化市场的进步。在现代生产加工中，CIMS技术的应用为我国制造业崛起提供了重要助力，也使上世纪九十年代成为机械工业迅速发展的重要时期。核心技术水平的提高引领了国内市场各行各业的进步，快速原型制造技术的成熟化，也标志着我国逐步成为世界工业强国。尤其是精密成型技术与激光加工技术，作为现代化科技性较强的制造技术，我国研究人员从未停止前进的脚步，结合现代集成制造系统的研究，我国在各项机械工业先进制造技术的研发领域都取得了重要的突破。
（二）国外先进制造技术的应用现状
相较于我国内的先进生产技术，由于我国特殊的历史因素，使我国制造技术的发展历程较为坎坷，而国外制造技术经历多次工业革命，其发展历程相对稳定，随着世界经济市场的形成，在贸易的推动下，也呈现出较高的产品竞争力。国外先进制造技术的生产原料主要依托于世界各地的零件供应，发达国家作为商品的加工方，在技术的支持下能赚取高额的利润。但先进的技术能够保障产品的质量与配送环节，在生产方面，企业始终将自动化作为首要要求来提升实力。同时国外的机械制造企业更注重管理方法的学习，如JIT、AM、LP等管理思想与模式，在国外机械制造企业管理者的眼中尤为重要，而JIT、AM、LP等缩写在中文翻译中可表述为准时生产、敏捷制造、精益生产等，这样的高度集中式管理，能够使管理机构的监管流程转变为相对精简，减少管理层次中产生的管理浪费，从而为企业获取更多的利润价值，用以制造技术研究的资金投入。
二、先进制造技术的相关分类与特点
（一）先进制造技术的相关分类
先进制造技术，即以现代信息技术为基础，从事的现代制造、生产管理活动，其中可包括对商品的设计、生产及销售等多个过程，实现优质生产是各项制造技术的基本目标，而对其相关分类可如下所示：
1.现代设计制造工艺
在产品生产的过程中，将电子信息化与材料学、制造学等多种领域理论知识相融合而形成的设计方法，可称之为新型的现代设计与制造工艺技术。其中童工计算机辅助计算的形式，能够对CAD技术实现整体掌控，其生产质量在技术控制范围内能够完成超精密加工或特种加工，由于该技术具有相对独立的特点，故在一些企业生产的特殊环节能够起到良好的生产作用。
2.集成技术
集成技术是基于现代电子信息技术的发展而形成的相对独立的通用型技术，通过与制造工艺技术的融合运用，能够得到生产优势综合的结果，其主要包括柔性制造技术及CIMS等，能够对特殊领域的生产提供助益。
3.信息技术
现代计算机技术的发展是主要的运行硬件，生产方通过电子软件的应用，完成生产过程的信息采集工作与数据分析工作，并通过当下时代的高速互联网传播，将信息分析速度大大提升，也使得各生产环节更加紧凑。应用此技术而形成的制造技术有RPM、IMS以及VPR等。
（二）先进制造技术的相关特点
基于现代信息技术与管理模式的发展，生产方企业在实际加工生产的过程中，管理工作水平也得到了显著提升。先进制造技术通过各项生产技术的融合，逐渐形成现代制造技术体系，相较于我国机械生产初期的传统型制造技术，无论是从生产质量上讲，还是从生产效率上讲，都克服了传统型制造技术在学科与专业上的局限性，打破了专业知识之间的限制作用，对于学科之间的理论知识融合、渗透，充分体现了专业互融的左眼，使系统更具有高度集成性的特点。在整个产品加工链条中，当下先进制造技术更注重计算机的辅助应用，由于现代电子信息技术已取得较高的计算水平，故电子计算的形式也大大提高了生产过程中的数据准确性，使自动化生产得到了一定的保障。先进制造技术的提升，使生产方企业的市场经济收益得到了明显的提升，而其销售过程中对于市场变化的预估力也显著增强，这无疑是对企业综合竞争实力的基础性提高，使生产方企业在核心技术的支持下，拥有强大的市场资本。
三、基于我国制造行业的先进制造技术应用困境
（一）资源采用方面的困境
就目前我国制造行业来讲，大部分的生产方企业都缺乏自主生产技术，且信息采用技术都普遍存在应用缺陷，这也成为国内先进技术无法得到广泛应用的重要原因。而信息采用方面对于生产集成度的要求较高，生产方常由于无法达到使用标准而出现平台沟通障碍，使企业在资源采用过程中存在明显瓶颈。应用接口问题的形成原因较多，国内制造行业也缺乏标准的、公认度较高的规范与制度，使这一行业中的企业发展与产品标准难以实现统一化，且企业的投资也常受到客观条件的限制，能够完全满足行业发展的企业多数已具备核心生产技术，故制造行业的企业发展呈现两极分化的状态。在当下时代中发展较好的电子商务行业，部分企业也未能做到产业融合，这是行业缺乏市场活力的表现。受传统市场经营模式的影响，多数生产方企业缺乏对电子商务的正确认知，这也是行业忽视电子商务的关键因素。
（二）组织结构方面的困境
受我国国情的限制，机械工业在发展初期的规划较为分散，根据不同区域的资源分布情况，我国制定的相关机械生产计划主要集中于能源丰富的地区，如东北老工业基地。随着时代的发展，国内经济市场中的机械工业制造企业的数量越来越多，且生产形式也趋于丰富。自上世纪七十年代以来，我国市场经济形式趋于快速发展，依托市场经济的发展，部分机械工业制造企业的管理工作出现“断档”，通俗的来讲，就是管理方式与技术发展之间存在发展速度不一致的情况，这也使得企业的内部管理工作十分混乱。缺少有效的组织结构管理，这也是企业之间缺少良性合作，各企业盲目的发展项目，对本国资源并未做到有效、合理的开发，对国内的市场秩序也产生了相对的影响。
（三）人才资源方面的困境
根据上文所述可知，国内的机械制造行业存在瓶颈期，而社会上的机械制造专业人才，由于行业的低迷也选择从事其他行业，这也促使大量的高等人才资源流失。直至目前国内机械制造行业已取得一定成绩，但仍存在人才资源不足的困境，究其困境的成因，其根本在于发展历程中的客观因素限制。而我国教育体系中关于机械制造专业的学科，也在不断向电子信息等学科贴近，为适应当下信息化时代的制造技术的发展需求，机械制造专业已经不仅仅作为老工业生产形式而存在，利用电子信息技术从事制造生产，是未来行业发展的必然趋势。但机械制造专业科目课程体系的丰富，也使学科的知识重点被逐步弱化，技术人才能否达到行业标准，行业是否会出现人才资源断层的现象，更需要有关部门的重视与改变。
四、先进制造技术的应用与发展趋势分析
（一）信息化发展形式
从上文论述中可知，当下时代的制造技术与现代电子信息技术已密切相关，与传统制造业的生产方式有所区别的是，先进制造技术能够基于电子信息技术的形式，提高生产过程中数据采集的准确程度，使行业区域智能化、网络化的形式发展，并且能够实现高度集成化的生产模式，这也集中的体现了生产形势的现代化。其中最具代表意义的现代集成制造系统，在各行各业的生产中都起到了重要作用，其精益生产形式、对虚拟产品的开发等，都是基于电子信息技术而形成的，故作为基础性的技术支持，电子信息技术在现代制造技术中，必须要共同发展，才能为推动经济提供强大动力。
（二）环保型发展趋势
随着当下时代国民环保观念的不断加强，也使各行各业的生产逐步趋于环保形式。注重环保生产，也是对我国二十一世纪可持续发展战略的重要实践。在先进制造技术的应用中，快速集成技术是新兴的生产技术，其通过计算机辅助设计的形式，可实现精密机械的复杂加工。而该技术依赖于数控技术与材料科学等专业领域的知识体系，操作原理可追溯于“离散堆积”，目前制造行业中的改性制造技术能够通过与快速集成技术结合的形式，对各行业的精密机械制造进行热处理或负荷处理，在最终生产环节中减少能源消耗，已达到对环境污染的完全消除目标。
（三）制造工艺形成工程科学
当前先进制造技术的主要发展趋势，是基于工艺设计与经验判断而进行的定量分析模式。计算机技术的辅助设计，能够为制造产业提供助力与支持，但实际加工流程仍要以实物生产为主。在行业发展的最新计划下，对工程科学制造的领域建设，将是制造工艺发展的最终形态，若能将制造技术转变为工程的形式，在并行工程的环境下，完成虚拟模型塑性的过程，并基于产品的设计模型，完成超高标准的精准制造，才有利于工程科学的发展。
（四）超精度的生产水平
目前国内的先进制造技术已进入纳米层次的超加工时代，我国制造技术能实现的加工精度能够达到0.025µm，且加工产品的表面粗糙度可达0.0045µm，这是时代性的进步。由超精切削厚度红外波段形式逐渐靠近短波段，而加工材料不再仅限于金属材料，对于部分非金属材料也可完成超精度加工的要求，这也标志着我国先进制造技术将不断提高加工精度，向更深层的技术提出挑战。如表1所示，我国目前先进制造技术中的超高速切削技术已取得优异成绩。现代超高速切削技术所加工的材料已不再局限于金属类材料，而当下技术的切削速度与传统碳素钢刀具切削速度存在着明显的差距。
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表1.我国超高速切削技术中不同材料的切削速度（参考）
（五）制造专业间的学科界限淡化
由于当下制造行业中的技术涉猎专业较广，对加工、检测、材料等专业皆有涉猎，故未来发展的趋势可预估为学科界限淡化现象，而趋于一体化发展形式的现代制造技术，会基于学科融合的状态下，得到二次发展新生。就现在发展形势上，计算机辅助设计制造技术已实现产品设计制造一体化流程，那么精密成形技术必然会将铸造与锻造技术合二为一，将最终设计形态的零件进行反复加工，减少流程返工切削量，使冷热加工的流程得以合理控制，减少生产过程中存在的资源浪费现象。快速成型技术还可对RPM技术的应用提供便利，根据专业融合的优势，将各先进制造技术之间的合作应用更为流畅，减少技术之间的限制壁垒。
（六）虚拟形式的发展
1.虚拟制造
虚拟制造技术是基于改变设计、修改设计、试制等形式的传统制造产业要求而产生的制造技术，在产品投入正式生产之前，生产方企业可通过虚拟制造环境生成软产品模型，用以性能方面的预测和评价。且硬件样品还涉及到产品的可制造性，故虚拟制造技术能够对传统的硬件样品试制起到替代作用，通过网络虚拟设计，降低了生产方企业的样品开发成本，同时也可对市场变化的响应能力予以提升。
2.虚拟企业
针对某一领域的市场需要，企业可通过网络联系的形式，将产品制造过程中所需的企业以虚拟的形式构成临时合作体，再通过分析做出科学可行的合作预案。透过电子信息系统的分析，能够对产品制造的投资风险及利益分配等流程作出客观、综合的评估。这种虚拟企业的模式，能够体现出组织临时化、信息共享化的特点，但同时也具有地域分散化、功能不完整化的劣势。
（七）智能化生产的发展
智能制造技术与人工智能技术有所关联，其原理也是根据计算机模拟人脑的形式，进行分析、判断及管理的相关活动，在这些活动过程中，因其体现出人工智能的形式，故称为智能制造技术，可将其归纳与智能化生产的发展。我国先进制造技术未来的发展中必然会结合智能化生产的形式，由于智能活动对机械制造产业的影响是深远的，实现整个制造企业子系统的智能化，也是信息技术与制造产业充分结合的有利证明。目前来讲，智能制造产业可包括以下几种：机器人制造产业、无人机制造产业、无人驾驶研究领域、智能物流研究领域等。随着全球智能化制造发展形势的日益明确，以3D打印为主的数字化制造逐渐被研究人员重视起来。当下国内的智能制造虽取得了重要的研究成果，但总体来说我国的智能化研究历程相对较短，与发达国家相比，仍存在研究经验上的不足。
结束语：目前国内的先进制造技术虽取得一定的成绩，但在管理与工艺方面仍需不断探索、不断加强。正处于智能研究初级阶段的国内制造技术，受低端CAD软件的应用市场支配，使我国在制造技术中的计算机辅助设计、资源规划工作等与发达国家始终存在一定差距。对此，我国相关研究人员应不断深化实践工作，以技术创新的途径推动先进机械制造技术的发展。
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