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先進制造技術及發展范文1
論文
制造業是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱,其生產總值一般占一個國家國內生產總值的20%~55%。在一個國家的企業生產力構成中,制造技術的作用一般占60%左右。專家認為,世界上各個國家經濟的競爭,主要是制造技術的競爭。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場占有率上。隨著經濟技術的高速發展以及顧客需求和市場環境的不斷變化,這種競爭日趨激烈,因而各國政府都非常重視對先進制造技術的研究。
1 當前制造科學要解決的問題
當前制造科學要解決的問題主要集中在以下幾方面:
(1)制造系統是一個復雜的大系統,為滿足制造系統敏捷性、快速響應和快速重組的能力,必須借鑒信息科學、生命科學和社會科學等多學科的研究成果,探索制造系統新的體系結構、制造模式和制造系統有效的運行機制。制造系統優化的組織結構和良好的運行狀況是制造系統建模、仿真和優化的主要目標。制造系統新的體系結構不僅對制造企業的敏捷性和對需求的響應能力及可重組能力有重要意義,而且對制造企業底層生產設備的柔性和可動態重組能力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統,以滿足制造系統新的要求。
(2)為支持快速敏捷制造,幾何知識的共享已成為制約現代制造技術中產品開發和制造的關鍵問題。例如在計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)集成、坐標測量(CMM)和機器人學等方面,在三維現實空間(3-Real Space)中,都存在大量的幾何算法設計和分析等問題,特別是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題;在測量和機器人路徑規劃及零件的尋位(如Localization)等方面,存在C-空間
(配置空間Configuration Space)的幾何計算和幾何推理問題;在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機器人多指抓取規劃、裝配運動規劃和操作規劃方面則需要在旋量空間(Screw Space)進行幾何推理。制造過程中物理和力學現象的幾何化研究形成了制造科學中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題,其理論有待進一步突破,當前一門新學科--計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。
(3)在現代制造過程中,信息不僅已成為主宰制造產業的決定性因素,而且還是最活躍的驅動因素。提高制造系統的信息處理能力已成為現代制造科學發展的一個重點。由于制造系統信息組織和結構的多層次性,制造信息的獲取、集成與融合呈現出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結構模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數據的制造知識庫管理等方面,都還有待進一步突破。
(4)各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應用促進了制造智能的發展。一類基于生物進化算法的計算智能工具,在包括調度問題在內的組合優化求解技術領域中,受到越來越普遍的關注,有望在制造中完成組合優化問題時的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規模的制約。制造智能還表現在:智能調度、智能設計、智能加工、機器人學、智能控制、智能工藝規劃、智能診斷等多方面。
這些問題是當前產品創新的關鍵理論問題,也是制造由一門技藝上升為一門科學的重要基礎性問題。這些問題的重點突破,可以形成產品創新的基礎研究體系。
2 現代機械工程的前沿科學
不同科學之間的交叉融合將產生新的科學聚集,經濟的發展和社會的進步對科學技術產生了新的要求和期望,從而形成前沿科學。前沿科學也就是已解決的和未解決的科學問題之間的界域。前沿科學具有明顯的時域、領域和動態特性。工程前沿科學區別于一般基礎科學的重要特征是它涵蓋了工程實際中出現的關鍵科學技術問題。
超聲電機、超高速切削、綠色設計與制造等領域,國內外已經做了大量的研究工作,但創新的關鍵是機械科學問題還不明朗。大型復雜機械系統的性能優化設計和產品創新設計、智能結構和系統、智能機器人及其動力學、納米摩擦學、制造過程的三維數值模擬和物理模擬、超精度和微細加工關鍵工藝基礎、大型和超大型精密儀器裝備的設計和制造基礎、虛擬制造和虛擬儀器、納米測量及儀器、并聯軸機床、微型機電系統等領域國內外雖然已做了不少研究,但仍有許多關鍵科學技術問題有待解決。
信息科學、納米科學、材料科學、生命科學、管理科學和制造科學將是改變21世紀的主流科學,由此產生的高新技術及其產業將改變世界的面貌。因此,與以上領域相交叉發展的制造系統和制造信息學、納米機械和納米制造科學、仿生機械和仿生制造學、制造管理科學和可重構制造系統等會是21世紀機械工程科學的重要前沿科學。
2.1 制造科學與信息科學的交叉--制造信息科學
機電產品是信息在原材料上的物化。許多現代產品的價值增值主要體現在信息上。因此制造過程中信息的獲取和應用十分重要。信息化是制造科學技術走向全球化和現代化的重要標志。人們一方面對制造技術開始探索產品設計和制造過程中的信息本質,另一方面對制造技術本身加以改造,以使得其適應新的信息化制造環境。隨著對制造過程和制造系統認識的加深,研究者們正試圖以全新的概念和方式對其加以描述和表達,以進一步達到實現控制和優化的目的。
與制造有關的信息主要有產品信息、工藝信息和管理信息,這一領域有如下主要研究方向和內容:
(1) 制造信息的獲取、處理、存儲、傳遞和應用,大量制造信息向知識和決策轉化。
(2) 非符號信息的表達、制造信息的保真傳遞、制造信息的管理、非完整制造信息狀態下的生產決策、虛擬管理制造、基于網絡環境下的設計和制造、制造過程和制造系統中的控制科學問題。
這些內容是制造科學和信息科學基礎融合的產物,構成了制造科學中的新分支--制造信息學。
2.2 微機械及其制造技術研究
微型電子機械系統(MEMS),是指集微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統。MEMS技術的目標是通過系統的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統。MEMS的發展將極大地促進各類產品的袖珍化、微型化,成數量級的提高器件與系統的功能密度、信息密度與互聯密度,大幅度地節能、節材。它不僅可以降低機電系統的成本,而且還可以完成許多大尺寸機電系統無法完成的任務。例如用尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個紅細胞;制造出3mm大小能夠開動的小汽車;可以在磁場中飛行的像蝴蝶大小的飛機等。MEMS技術的發展開辟了技術全新的領域和產業,具有許多傳統傳感器無法比擬的優點,因此在制造業、航空、航天、交通、通信、農業、生物醫學、環境監控、軍事、家庭以及幾乎人們接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。
微機械是機械技術與電子技術在納米尺度上相融合的產物。早在1959年就有科學家提出微型機械的設想,1962年第一個硅微型壓力傳感器問世。1987年美國加州大學伯克利分校研制出轉子直徑為60~120μm的硅微型靜電電動機,顯示出利用硅微加工工藝制作微小可動結構并與集成電路兼容制造微小系統的潛力。微機械技術有可能像20世紀的微電子技術那樣,在21世紀對世界科技、經濟發展和國防建設產生巨大的影響。近10年來,微機械的發展令人矚目。其特點如下:相當數量的微型元器件(微型結構、微型傳感器和微型執行器等)和微系統研究成功,體現了其現實的和潛在的應用價值;多種微型制造技術的發展,特別是半導體微細加工等技術已成為微系統的支撐技術;微型機電系統的研究需要多學科交叉的研究隊伍,微型機電系統技術是在微電子工藝的基礎上發展的多學科交叉的前沿研究領域,涉及電子工程、機械工程、材料工程、物理學、化學以及生物醫學等多種工程技術和科學。轉貼于
目前對微觀條件下的機械系統的運動規律,微小構件的物理特性和載荷作用下的力學行為等尚缺乏充分的認識,還沒有形成基于一定理論基礎之上的微系統設計理論與方法,因此只能憑經驗和試探的方法進行研究。微型機械系統研究中存在的關鍵科學問題有微系統的尺度效應、物理特性和生化特性等。微系統的研究正處于突破的前夜,是亟待深入研究的領域。
2.3 材料制備/零件制造一體化和加工新技術基礎
材料是人類進步的里程碑,是制造業和高技術發展的基礎。每一種重要新材料的成功制備和應用,都會推進物質文明,促進國家經濟實力和軍事實力的增強。21世紀中,世界將由資源消耗型的工業經濟向知識經濟轉變,要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性;要求材料和零件的設計實現定量化、數字化;要求材料和零件的制備快速、高效并實現二者一體化、集成化。材料和零件的數字化設計與擬實仿真優化是實現材料與零件的高效優質制備/制造及二者一體化、集成化制造的關鍵。一方面,通過計算機完成擬實仿真優化后可以減少材料制備與零件制造過程中的實驗性環節,獲得最佳的工藝方案,實現材料與零件的高效優質制備/制造;另一方面,根據不同材料性能的要求,如彈性模量、熱膨脹系數、電磁性能等,研究材料和零件的設計形式。進而結合傳統的去除材料式制造技術、增加材料式覆層技術等,研究多種材料組分的復合成形工藝技術。形成材料與零件的數字化制造理論、技術和方法,如快速成形技術采用材料逐漸增長的原理,突破了傳統的去材法和變形法機械加工的許多限制,加工過程不需要工具或模具,能迅速制造出任意復雜形狀又具有一定功能的三維實體模型或零件。
2.4 機械仿生制造
21世紀將是生命科學的世紀,機械科學和生命科學的深度融合將產生全新概念的產品(如智能仿生結構),開發出新工藝(如生長成形工藝)和開辟一系列的新產業,并為解決產品設計、制造過程和系統中一系列難題提供新的解決方法。這是一個極富創新和挑戰的前沿領域。
地球上的生物在漫長的進化中所積累的優良品性為解決人類制造活動中的各種難題提供了范例和指南。從生命現象中學習組織與運行復雜系統的方法和技巧,是今后解決目前制造業所面臨許多難題的一條有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自組織、自愈合、自增長與自進化等功能結構和運行模式的一種制造系統與制造過程。如果說制造過程的機械化、自動化延伸了人類的體力,智能化延伸了人類的智力,那么,"仿生制造"則可以說延伸了人類自身的組織結構和進化過程。
仿生制造所涉及的科學問題是生物的"自組織"機制及其在制造系統中的應用問題。所謂"自組織"是指一個系統在其內在機制的驅動下,在組織結構和運行模式上不斷自我完善、從而提高對于環境適應能力的過程。仿生制造的"自組織"機制為自下而上的產品并行設計、制造工藝規程的自動生成、生產系統的動態重組以及產品和制造系統的自動趨優提供了理論基礎和實現條件。
仿生制造屬于制造科學和生命科學的"遠緣雜交",它將對21世紀的制造業產生巨大的影響。
仿生制造的研究內容目前有兩個方面:
2.4.1 面向生命的仿生制造
研究生命現象的一般規律和模型,例如人工生命、細胞自動機、生物的信息處理技巧、生物智能、生物型的組織結構和運行模式以及生物的進化和趨優機制等;
2.4.2 面向制造的仿生制造
研究仿生制造系統的自組織機制與方法,例如:基于充分信息共享的仿生設計原理,基于多自律單元協同的分布式控制和基于進化機制的尋優策略;研究仿生制造的概念體系及其基礎,例如:仿生空間的形式化描述及其信息映射關系,仿生系統及其演化過程的復雜度計量方法。
機械仿生與仿生制造是機械科學與生命科學、信息科學、材料科學等學科的高度融合,其研究內容包括生長成形工藝、仿生設計和制造系統、智能仿生機械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多屬前沿探索性的工作,具有鮮明的基礎研究的特點,如果抓住機遇研究下去,將可能產生革命性的突破。今后應關注的研究領域有生物加工技術、仿生制造系統、基于快速原型制造技術的組織工程學,以及與生物工程相關的關鍵技術基礎等。 3 現代制造技術的發展趨勢
20世紀90年代以來,世界各國都把制造技術的研究和開發作為國家的關鍵技術進行優先發展,如美國的先進制造技術計劃AMTP、日本的智能制造技術(IMS)國際合作計劃、韓國的高級現代技術國家計劃(G--7)、德國的制造2000計劃和歐共體的ESPRIT和BRITE-EURAM計劃。
隨著電子、信息等高新技術的不斷發展,市場需求個性化與多樣化,未來現代制造技術發展的總趨勢是向精密化、柔性化、網絡化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發展。
當前現代制造技術的發展趨勢大致有以下九個方面:
(1) 信息技術、管理技術與工藝技術緊密結合,現代制造生產模式會獲得不斷發展。
(2) 設計技術與手段更現代化。
(3) 成型及制造技術精密化、制造過程實現低能耗。
(4) 新型特種加工方法的形成。
(5) 開發新一代超精密、超高速制造裝備。
(6) 加工工藝由技藝發展為工程科學。
(7) 實施無污染綠色制造。
先進制造技術及發展范文2
關鍵詞:機械制造技術; 現狀; 發展方向
中圖分類號:TQ171.5文獻標識碼:A 文章編號:
Abstract: the mechanical manufacturing technology not only the measure of a national science and technology development level of, is also the focus of competition between international science and technology. In this paper the characteristics of mechanical manufacturing technology are analyzed, and the key summarizes the mechanical manufacturing technology development trend.
Keywords: mechanical manufacturing technology; The present situation; Development direction
0 引言
機械制造業作為一個傳統的領域,已經發展了很多年,是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科, 是以提高質量、效益、競爭力為目標, 包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。它是國民經濟最重要的基礎產業之一, 而機械制造技術的不斷創新則是機械工業發展的技術基礎和動力。
1 機械制造技術的特點
(1)機械制造是一個系統工程。先進機械造技術特別強調計算機技術, 信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合, 使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
(2)機械制造技術是一個綜合性技術。先進制造技術應用的目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。因此, 它并不限于制造過程本身, 它涉及產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容, 并將它們結合成一個有機的整體。以便提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。
(3)機械制造技術是市場競爭要素的統一體。市場競爭的核心是如何提高生產率。隨著市場全球化進一步發展, 20世紀80年代以后, 制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為時間為核心的時間、成本和質量的三要素矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來, 使三者達到了統一。
(4)機械制造技術是一個世界性技術。20世紀80年代以來, 隨著全球市場的形成, 發達國家通過金融、經濟、科技手段搶奪市場、傾銷產品、輸出資本, 使得市場競爭變得越來越激烈, 為適應這種激烈的市場競爭, 一個國家的先進制造技術應具有世界先進水平, 能支持該國制造業在全球市場的競爭力。同時, 機械制造技術是面向21世紀的技術, 應與現代高新技術相結合, 應具有明確范疇的新的技術領域。
2 先進機械制造技術的發展現狀
近年來, 雖然我國的制造業不斷采用先進的制造技術, 但與工業發達國家相比, 仍然存在一定差距。主要表現為:
(1) 制度落后。工業發達國家廣泛采用計算機管理, 重視組織和管理體制、生產模式的更新發展, 推動了準時生產、敏捷制造、精益生產、并行工程等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理, 多數小型企業仍處于經驗管理階段。
(2) 設計方法落后。工業發達國家不斷更新設計數據和準則。采用新的設計方法, 廣泛采用計算機輔助設計技術( CAD/ CAM) , 大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/ CAM 技術的比例較低。
(3) 制造工藝落后。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工等加工方法, 以及納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型技術手段。我國普及率不高, 尚在開發、掌握之中。
(4) 自動化程度低。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元、柔性制造系統、計算機集成制造系統, 實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段, 柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。
( 5) 管理方面。工業發達國家廣泛采用計算機管理, 重視組織和管理體制、生產模式的更新發展, 推出了準時生產、敏捷制造、精益生產、并行工程等新的管理思想的技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理, 多數小型企業仍處于經驗管理階段。
3機械制造技術的發展方向
先進制造技術是制造技術的最新發展階段, 是由傳統的制造技術發展起來的, 既保持了過去制造技術中的有效要素, 又要不斷吸收各種高新技術成果, 并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。隨著宇航、電子、激光等現代科學技術的發展, 對機械加工技術提出了越來越高的要求?,F代機械制造技術的發展主要表現在兩個方向上: 一是精密工程技術, 以超精密加工的前沿部分、細微加工、納米技術為代表, 將步入微型機械電子技術和微型機器人的時代; 二是機械制造的高度自動化, 以CIMS和敏捷制造等的進一步發展為代表。具體來說, 現代機械制造技術的發展趨勢有:
3. 1 精密制造技術
精密制造技術包括精密加工和超精密加工技術、微細加工和超微細加工技術、微型機械等。精密加工和超精密加工的主要方法是精密切削和精密磨削技術等, 其加工精度已由微米級(μm)向納米級(nm)發展。目前, 已研制成功納米管、極小的微電機系統、微型機器人等。在精密制造技術中, 納米技術是目前最先進的技術, 它對于21世紀科學的發展提供了一個新的技術基礎。微細加工和超微細加工是一種特殊的精密加工, 不僅精度高, 而且尺寸十分微小, 其主要工藝方法是光刻(蝕)、沉淀、擴散、離子注入等。微型機械是機械技術和電子技術在納米級水平上相融合的產物, 它將是21世紀的核心技術。
3.2 制造系統的自動化、柔性化、集成化和智能化
先進制造技術的發展, 使高質量和高效率成為可能。先進制造系統的發展是: MC(數控)FMS(柔性制造系統)CIMS(計算機集成制造系統)IMS (智能制造系統)。計算機集成制造系統是一個工廠全盤集成制造系統, 它借助計算機將經營決策、產品設計、生產準備、零件加工、產品裝配、檢查和銷售等各個自動化子系統有機地綜合集成起來, 成為高效益、高柔韌性自動化、智能化的生產系統。先進工業國家的柔性制造系統已相當廣泛。我國起步晚, 但數控技術和柔性制造技術也已得到較廣泛的應用。CIMS(計算機集成制造系統) 的研究已取得了相當的成就, 并開始在全國進行試點、推廣, 取得了良好的效果和效益。
3.3特種加工技術
隨著社會不斷的發展, 很多機械設備都有高溫、高壓、高速和高精度的要求, 因而不斷采用一些新材料來制造零件, 如淬火鋼、耐熱合金、硬質合金、硅、鍺、寶石和金鋼石等難以加工材料。同時很多零件的形狀也越來越復雜, 如小孔、深孔、型孔、窄縫、彎孔和型腔等。用通常的金屬切削加工方法來加工這些零件已十分困難, 有的甚至就無法加工。這就需要探索新的加工工藝方法: 特種加工技術是一種直接利用電能、熱能、光能、化學能、聲能、電化學能來進行加工的方法, 它可以加工高強度、高硬度、高脆性、耐高溫等難切削材料, 以及精密細小和復雜形狀的零件。
先進制造技術及發展范文3
【關鍵詞】先進制造技術;自動化技術;應用
在世界經濟多極化的今天,面對快速的市場變化和激烈的技術競爭,發達國家都將制造業作為了本國的經濟支柱,先進制造技術正是制造業為適應時代需求,提高競爭力推陳出新而形成的。先進制造技術是完成制造活動所需的一切手段的綜合,產品的整個制造過程包括了:市場調研、產品設計和產品零部件制造與裝配以及產品銷售與售后服務四個環節,實現制造過程的整個制造系統所涉及的技術就是先進制造技術。隨著我國高新技術和知識經濟的快速發展,生命科學、材料科學和信息技術等新興科學技術也隨之涌現,將傳統機械制造技術轉變成為了如今的集機械技術、計算機技術和信息技術以及自動化技術等為一體的科學技術。自動化技術具有提高產品質量、提高產品生產率、縮短產品的生產周期、降低產品生產成本、減輕工人勞動強度和提高企業經濟效益等諸多優點,將傳統制造技術結合現代自動化技術,不僅可以優化設計和制造過程,同時還可以將人們從體力勞動中解放出來,使機械設備能夠自動、精確、高效的完成整個制作過程,進而加快實現工業信息化。
一、概述先進制造技術的含義和特點
隨著社會需求個性化、多樣化的發展,生產規模由單件、小批量到多品種、變批量的方向發展,同時,隨著計算機技術和現代化管理技術的滲透和融化,不斷改變著傳統制造技術的內涵,進而形成了如今的先進制造技術。
(一)先進制造技術的含義
目前,對于先進制造技術還沒有一個明確和一致公認的定義,經過近年來對發展新型制造技術方面開展的工作和對其特征的分析研究,國內專家認為:先進制造技術是制造業不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代管理技術的成果,將其綜合的應用與產品設計和加工以及檢測等制造的全過程,逐漸實現優質、高效、靈活的生產,是提高對動態多變市場的適應能力和競爭能力的制造技術的總稱。
(二)先進制造技術的特點
先進制造技術最重要的特點是,它首先是一項面向工業應用,具有較強的實用性的新技術,先進制造技術相比傳統的制造技術在應用范圍上的一個不同點在于,傳統制造技術一般是指各種將原材料變成成品的加工工藝,而先進制造技術雖然大量應用于加工和裝配過程,但是由于其組成結構中包括了設計技術和自動化技術以及系統管理技術等,因而則將其綜合應用于制造的全過程。同時,傳統制造技術的學科專業單一、獨立,互相之間的界限明顯,而先進制造技術因其專業和學科之間的不斷滲透、交叉、融合,界限漸漸的淡化甚至是消失,技術趨于系統化和集成化,逐漸發展成為了集機械和電子以及信息等技術為一體的新型交叉學科。
隨著微電子和信息技術的引入,使得先進制造技術成為了駕馭信息的生成和傳遞以及反饋的集成過程。為了能夠有效的確保生產和經濟效益持續穩定提高,同時能對市場變化做出更加快捷的反應,以及對最佳技術效益的追求,進而提高企業的競爭能力,先進制造技術比傳統的制造技術更加的重視技術和管理的結合,更加重視制造過程組織和管理體制的簡化與合理化,最終產生了一系列先進的制造模式。隨著世界自由貿易體制的逐步完善,全球交通運輸體系和通信網絡的建立,制造業將形成全球化與一體化的格局,新的先進制造技術也將成為全球化的模式。
二、先進制造技術發展中自動化技術的應用
(一)先進制造技術的發展趨勢
合理的體系結構不僅能夠更好的推動先進制造技術的發展,同時還能影響其發展趨勢。機械科學研究院提出先進制造技術由多層次的技術群構成,重點強調了先進制造技術從基礎制造技術到新型制造單元技術再到先進制造集成技術的一個發展過程,同時也表明了在新型產業和市場需求的帶動下,在各種高新技術的推動下先進制造技術的發展過程。
信息技術正向著制造技術注入和融合,以促進制造技術的快速發展,可以說先進制造技術的形成和發展,與信息技術的應用有著千絲萬縷的關聯。信息技術促進著設計技術的現代化、加工制造的精密化、快速化及自動化技術的柔性化和智能化等,這些都需要以信息技術的發展為支撐。
(二)先進制造技術發展中自動化技術的應用
近幾年以來,自動化技術得到了迅猛的發展,其應用范圍擴展到了人類活動的所有領域,從某種意義上來說,自動化已經成為了現代化的同義語。
先進制造技術與自動化技術的發展是相互依存的,是提高生產效率和競爭力的需要,同時也是促進經濟增長、提高國家綜合實力的需要。隨著電子技術和計算機技術以及智能技術等的快速發展,自動化技術得到了較大的提升和廣泛的應用,具有更深的意義。信息革命使得信息技術得到了較快的發展,其不僅與人們的日常生活有著密切的聯系,同時在工業制造業中也占據著重要的地位。市場信息使得企業能夠快速了解市場,根據市場實際情況而制造適應市場的產品,同時及時調整產品結構和生產模式等。此外,隨著計算機技術和電子技術的發展,以并行工程和虛擬制造為代表的信息技術的應用提高了創新產品的設計與制造水平。虛擬制造是指設計和制造過程的虛擬化,設計過程的虛擬化是指對產品結構和性能進行計算仿真,對產品的受力和形狀等進行分析計算,進而優化產品的性能和降低設計成本;而制造過程中的虛擬則指的是對生產過程、組織管理等活動的仿真,保證產品設計和制造以及裝配的可行性,降低制造的風險和成本。
三、結束語
制造技術不僅是衡量一個國家科學技術發展水平的重要標志,同時也是各國科技競爭的重點,我們國家正處于經濟發展的關鍵時期,制造技術是我們的薄弱環節,只有跟上先進制造技術的發展潮流,將其放在戰略的優先地位,并以足夠的力度予以實施,才能有效的縮短與發達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中占有一席之地。
參考文獻:
[1]魏慶濤、冀永鋼.自動化技術在先進制造技術發展中的影響分析研究[J].大連交通大學、大連科技學院.2014-02-05
先進制造技術及發展范文4
關鍵詞: ic卡; 封裝和測試; ic卡制造業未來發展
中圖分類號: th16 文獻標識碼: a 文章編號: 1009-8631(2013)01-0065-02
1 理論基礎
1.1先進制造技術范圍以及微電子技術應用對社會的影響。先進制造技術(advanced manufacturing technology),人們往往用amt來概括由于微電子技術、自動化技術、信息技術等給傳統制造技術帶來的種種變化與新型系統,其中微電子技術是建立在以集成電路為核心的各種半導體器件基礎上的高新電子技術,特點是體積小、重量輕、可靠性高、工作速度快,微電子技術對信息時代具有巨大的影響。當然,ic卡的大范圍應用也改變了世界。
1.2 ic卡簡要介紹和基本工作原理。ic卡是繼磁卡之后出現的又一種新型信息工具。ic卡指的是集成電路卡,一般常見的ic卡采用射頻技術與ic卡的讀卡器進行通訊。ic卡與磁卡是有區別的,ic卡是通過卡里的集成電路存儲信息,而磁卡是通過卡內的磁力記錄信息。ic卡的成本相對一般磁卡要高,但保密性更好。
ic卡工作的基本原理是:射頻讀寫器向ic卡發一組固定頻率的電磁波,卡片內有一個lc串聯諧振電路,其頻率與讀寫器發射的頻率相同,在電磁波激勵下,lc諧振電路產生共振,從而使電容內有了電荷;在這個電容的另一端,接有一個單向導通的電子泵,將電容內的電荷送到另一個電容內存儲,當所積累的電荷達到一定額度時(2v)時,此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓,將卡內數據發射出去或接受讀寫器的數據。
1.3 ic卡應用的現狀。ic卡的開發、研制與應用是一項系統工程,涉及到計算機、通訊、網絡、軟件、卡的讀寫設備、應用機具等多種產品領域的多種技術學科。因此,全球ic卡產業在技術、市場及應用的競爭中迅速發展起來。ic卡已是當今國際電子信息產業的熱點產品之一,除了在商業、醫療、交通、能源、通訊、安全管理、身份識別等非金融領域得到廣泛應用外,在金融領域的應用也日益廣泛,影響十分深遠。
ic卡雖然進入中國較晚,但在政府的大力支持下,發展迅速。 20世紀末,國家金卡辦為統籌規劃全國ic卡的應用,組織擬定了 (金卡工程非銀行卡應用總體規劃)。為保證ic卡的健康發展,在國務院金卡辦的領導下,信息產業部、公安部、衛生部、國家工商管理局等各個部委紛紛制定了 ic卡在本行業的發展規劃。
中國發展金卡的方針是“兩卡并用,磁卡過渡,發展ic卡為主”。未來的發展趨勢必將是ic卡逐步取代磁卡。ic卡既可以由銀行獨自發行,又可以與各企事業單位合作發行聯名卡。這種聯名卡形成銀行ic卡的專用錢包賬戶。當前,聯名卡主要有保險卡、財稅卡、交通卡、校園卡等多種。由于ic卡既方便又快捷,因此在發達國家已相當流行。
2 ic卡制造業與先進制造技術的融合和發展
ic卡制造業包含芯片(設計)流片,封裝與測試,成卡等一系列步驟,下面具體表述一下各步驟與先進制造技術的融合與發展。
2.1芯片(設計)流片。對于計算機產品而言,芯片可以說是其精髓所在,畢竟芯片的等級也就決定了產品的性能表現以及功耗、發熱量等額外因素,作為芯片的前身,晶圓的品質和制程就成為消費者以及廠商所共同關心的。
晶圓是指硅半導體集成電路制作所用的硅晶片,由于其形狀為圓形,故稱為晶圓;在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結構,而成為有特定電性功能之ic產品。晶圓的原始材料是硅,而地殼表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅礦石經由電弧爐提煉,鹽酸氯化,并經蒸餾后,制成了高純度的多晶硅,其純度高達99.999%。晶圓制造廠再把此多晶硅融解,再于融液里種入籽晶,然后將其慢慢拉出,以形成圓柱狀的單晶硅晶棒,由于硅晶棒是由一
顆晶面取向確定的籽晶在熔融態的硅原料中逐漸生成,此過程稱為“長晶”。硅晶棒再經過切段,滾磨,切片,倒角,拋光,激光刻,包裝后,即成為積體電路工廠的基本原料——硅晶圓片,這就是“晶圓”。其中,各項工藝操作遠非人工能力可以達到的,而是由融入先進制造技術的高精度和可靠性工藝的設備按照規定動作進行操作和完成。以提高良品率。
2.2封裝與測試。芯片的封裝與測試作為ic卡的中間環節,起著重要作用。同時,封裝和測試的費用占整體成本的三分之一。模塊加工設備從法國、德國和瑞士引進,設備廠家對設備的運行提供保障,生產設備的技術軟件在設備進口時同時引進。加工該產品的技術要求相對較高,主要體現在設備和工藝兩個方面。但生產流程較簡單,如下:
在這一環節,先進制造技術所產生的巨大優勢在于精細化,高速度,高質量的連續加工,同時完全解決了穩定性的問題。其別是光電傳感器,步進傳感器,高速機械手臂按照既定程序24小時持續運行等,給批量生產提供了便捷和穩定。
2.3成卡。成卡方面與前面的封裝與測試類似,均使用精細化、全自動、高速度高質量的穩定設備進行定向加工,具有先進制造技術的特點和優勢。
3 ic卡制造業未來發展的意義和展望
ic卡在電信領域的應用長期以來都占據主流地位,占整個市場的70%左右,據國際電信聯盟統計,到2009年底,全球手機注冊用戶達到46 億,即全球平均每3個人就有2個手機用戶,同時無線固話、上網本、具備通訊功能的gps終端應用的普及,以及移動支付的蓄勢待發都將推動電信領域智能卡應用的持續增長。
ic卡在金融及零售領域的市場份額約為15%,在歐洲非接觸式支付卡正逐步普及;ic卡在政府及公用領域的市場份額約為12%左右,主要用于身份證、城市卡、交通卡、醫療卡、社保卡、校園卡、稅務卡等方面。ic卡在安全性、互操作性及兼容性方面的優勢也愈發明顯,未來的需求量必將十分可觀。
2009年,在全球金融危機的負面影響下,智能卡依然保持著平穩的增長勢頭,09年全球需求為56億片,其中在中國加工量占80%左右。隨著各行業ic卡的不斷推廣普及,ic卡應用領域不斷擴大,特別是以“物聯網”為代表的新型信息技術產業的迅猛發展,使ic卡的需求量進一步擴大,市場前景非常廣闊。
在結合先進制造技術的應用ic卡制造業一定會走出一條科技含量高、經濟效益好、環境污染少、人力資源優勢得到充分發揮的新型工業化之路。
4 結語
技術是制造業企業取得競爭優勢的必要條件之一,而在ic卡制造業市場蓬勃發展的今天,在整個產業鏈條中使用和拓展先進制造技術,即會對ic卡制造業起到一個推動和支持。雖然先進制造技術具有人工無法比擬的優勢,但同時還有賴于能充分發揮技術威力的組織管理,有賴于技術、管理和人力資源的有機協調和融合。相信在結合先進制造技術的情況下,我國ic卡制造業未來的發展會更上一個臺階。
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先進制造技術及發展范文5
關鍵詞:先進制造業 市場結構調整 產業結構升級
先進制造業代表了制造業的發展方向,在現代經濟環境下,先進制造業通過運用現代計算機、機械、工藝流程、電子技術等高新技術成果,實現了優質、高效、環保、節能的制造業發展目標,具有與時俱進的產業形態,且呈現出由輕紡制造業到重化制造業,再到裝備制造業和智能化、信息化制造業的演變特征。由此可見,先進技術、產業擴容是先進制造業市場結構調整和產業升級的重要條件,因此,在將來制造業發展中,必須探索制造業產業擴容、技術創新及影響結構升級的各個因素,以實現先進制造業持續發展。
一、先進制造業發展現狀
大體來說,先進制造業是指將高新技術成果運用到產品研發、生產制造、銷售管理等環節中,以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產,實現高經濟效益的制造業。也就是說,先進制造業必須以技術優勢為基礎,比其他制造業更具競爭優勢、具有更強的投資強度、發展速度、研發能力及經濟效率。而只有先進制造業呈現良好的發展態勢,才能有效推動制造業市場結構調整和產業結構升級。但是,從我國先進制造業發展現狀看,仍存在一些問題。
(一)增長速度較慢
近年來我國先進制造業生產規模逐年擴大,且產值規模巨大,但是,與同期制造業總產值增長率相比,卻處于劣勢,如2011年我國先進制造業年均增幅為15.71%,同期制造業增速為18.48%。且在整個生產業中的比例降低,如2008年為12.93%,2011年為12.05%。
(二)資金支持不足
資金支持是實現技術創新的關鍵,技術創新是先進制造業發展的基礎,因此,要促進先進制造業發展,必須加強資金投入及相關經濟性支持。但是,從研發經費投入數量來看,我國先進制造業投入比重較小,僅占制造業投入的1.5%,從研發經費支出結構來看,主要用于技術引入和技術改造,而自主研發經費較少,這直接阻礙了自主創新、自主研發的開展,使得很多企業仍舊依賴于自然資源、勞動力資源等,進而影響了市場結構調整和產業結構升級。
(三)經濟效率偏低
我國先進制造業的利潤總額表現出逐年上升趨勢,其年均增幅高于同期產值增幅,推動行業總體利潤水平由2008年的5.04%上升到2011年的7.02%。但從中應看到,其生產效率仍舊不能實現投資吸納、流量調整的發展目標。其原因在于,先進制造業的固定資產投資僅占制造業固定資產投資的9.5%左右,其固定投資年均增長超出了其利潤增幅,也就是說,先進制造業的投資利用率不足。
(四)產業資源分散
先進制造業主要包括醫學制造業、電子及通訊設備制造業、醫療設備制造業、航空航天制造業、電子計算機及辦公設備制造業等,隨著信息技術的發展,先進制造業的生產規模不斷擴大,但就其產業資源分布來看,并未形成規?;洜I。
(五)內資企業競爭力不足
我國先進制造業雖然數量眾多,但是其規模較小,市場份額占據量較小,這造成先進制造業企業的市場競爭力不足,而外資企業規模巨大,可有效贏得市場競爭力,這加重了內資企業發展壓力。
二、影響先進制造業發展的因素
在現代經濟環境下,市場是任何行業發展的決定性因素,要實現先進制造業產業結構調整,必須回歸到市場因素中。具體來看,現階段影響先進制造業發展的市場因素主要有:
其一,分散的市場結構是阻礙先進制造業發展的關鍵因素。從先進制造業的市場分布集中度上來看,除了飛機、航天器、雷達設備制造業具有一定的壟斷性,集中度較高外,其他由內資企業主導的子行業則相對分散,而這種分散的市場結構,直接削弱了整個行業的整體市場競爭力。其二,行業內部差異影響先進制造業發展。從行業內部結構來看,行業內部企業規模差異突出,子行業中,醫療衛生設備、電子通信設備的市場差異較大,電子計算機及辦公設備、航空航天制造業差異較小,而差異的存在,不利于從利于產業資源的整合。其三,先進制造業自身基礎不足。由于我國先進制造業市場結構相對分散,規模較小,且生產經營主要面向主流市場,缺乏專業化和個性化,使得其市場占有率較低。同時,雖然國家給予了政策支持,但是受技術限制,使得一些行業投資效益不高,不利于吸引行業進行投資,影響了先進制造業市場規模的擴大。
三、推動先進制造業發展的策略
黨的十就明確指出:要推動戰略性新興產業、先進制造業健康發展?!爸圃鞓I的持續健康發展仍是我國經濟發展的主要動力,而轉型升級是主旋律?!边@直接說明要實現先進制造業快速、健康發展,必須以資金、科技、人才等資源投入,來實現制造業產業結構升級。
(一)發揮市場的基礎作用
市場對行業的經濟發展起到基礎作用,從市場結構對先進制造業發展的影響來看,主要表現在:其一,市場結構影響研發行為。技術研發是先進制造業得以發展的前提,要實現其結構升級,必須以良好的技術為支撐。理論上講,松散型的寡頭壟斷是最有利于技術研發的市場結構,其可以激勵研發行為,提升企業的研發熱情,促進新產品、新技術的引進、消化和吸收;行業集中度低、規模差異小則是影響技術研發的重要因素。由于行業利潤水平低,技術作用強,技術研發存在高風險低收益特征,所以,很多行業不進行技術投入與研發;高行業集中度能夠提升行業抵御風險的能力,進而刺激行業聯合進行技術研發;企業規模差異使得大企業在市場中獲利,為中小企業不得不通過降低成本、進行工藝改進來提升企業的市場競爭力。其二,市場結構影響產業效率。行業差異是影響行業盈利能力的主要原因,從行業業務利潤來看,2011年醫藥制造為11.65%,電子及通訊設備為6.21%,計算機及辦公設備為3.46%,其差異顯著。而行業內企業規模差異對行業盈利能力也產生一定影響,其一方面利于提升行業經濟績效,弱化過度競爭,另一方面則刺激行業進行重組,實現行業整合,實現產業擴容,進而促進先進制造業結構升級。
(二)國家進行政策調控
國家的宏觀調監控政策是實現先進制造業產業機構升級的有重要保障,在現代市場自發性、盲目性的作用下,發揮政策調控力量尤為重要。其一,加強政策引導。市場集中度高、企業規模差異大的市場結構有利于產業效益的實現,且利于推動技術創新,因此,政府必須以有效的政策引導先進制造業寡占型市場結構演化。首先,充分利用大型企業技術創新和市場開拓作用,促使大型企業健康發展,同時,保持中小企業工藝改進、業務細化及服務專業化,以滿足市場需求的同時,實現中小企業發展。其次,選擇規模小、市場組織分散的行業進行重組,以擴大行業市場規模,提升行業內部競爭力;通過信貸、供應鏈等方式,實現強強聯合,提升企業的綜合競爭優勢。最后,通過專項扶持、重點開發,推動行業內部資源優化。其二,為技術創新提供有利條件。政府要充分發揮其組織協調作用,為技術創新、技術研發提供良好的制度環境與政策環境,以促進新進制造業充分利用先進技術,實現產業結構優化升級。對一些重大科技專項,要以國家專項、產業聯合攻關等方式對其進行支撐,并以資金直接介入技術研發;對研發資金要采取事前補貼與事后獎勵相結合的方式,以激勵行業進行技術研發;對產后技術,尤其是外來技術,政府要適度間接介入,做好信息服務、知識產權保護等工作,為產業創新提供良好的工作環境。其三,充分利用稅收手段。以稅收來進行利潤分配,以推動產業內部結構調整,同時,對品牌行業、新型技術行業進行稅收優惠,以推動市場結構優化。
四、結語
先進制造業的發展將引領我國制造業走出一條發展的新路子,對促進國民經濟發展具有重大作用。在現代市場環境下,要實現先進制造業發展,必須以優質、高效、低耗、清潔、靈活生產為目標,抓好技術創新、產業結構調整、新興產業發展、創建品牌等工作,充分發揮市場的基礎作用,并以國家的相關政策為支撐,來實現先進制造業產業機構升級。
參考文獻:
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先進制造技術及發展范文6
關鍵詞:先進制造業;發展模式
中圖分類號:F403.6 文獻識別碼:A 文章編號:1001-828X(2016)006-000-04
一、引言
先進制造業本質上是一種先進的生產方式,是引領制造業不斷前進的強大動力。先進制造業是我國工業化發展的方向,體現了我國工業的核心競爭力。“中國制造2025”和德國“工業4.0”均將發力點指向先進制造業。先進制造業能夠帶動我國經濟的全面轉型與升級,具有先進制造技術密集、附加值高、對相關行業帶動性強的特點。對此問題進行深入研究,不僅可以探討先進制造業發展的模式,還可以促進先進制造業發展,具有比較重要的理論意義和實踐價值。
關于先進制造業的內涵,文[1]從企業內部、企業整體和產業體系三個角度對于先進制造業進行了詳細分析,認為先進制造業是采用先進制造技術、先進制造模式、先進市場網絡組織的工業生產系統,本質上是一種先進的生產方式。文[2]也認為先進制造業是將先進制造技術、模式及管理方式綜合運用于研發、設計等全過程的指造業。先進制造技術和先進制造模式密不可分,實踐中也常將二者混為一談,但是先進制造技術偏重技術,注重制造單元功能效用的發揮,而先進制造模式偏重組織方式,強調人、組織結構和技術的協調。文[3]指出先進制造業是相對于傳統制造業而言,在制造技術、制造模式、制造組織三個層次集中體現先進性,產品競爭力強,具有全球化、網絡化、信息化、綠色化、知識化等特征的現代制造業。文[1]認為先進制造業是綜合運用先進制造技術、先進產品技術、先進制造組織形式和先進商業模式的生產系統。文[4]進一步說明先進制造業是不斷吸收電子信息、計算機、機械、材料以及現代管理技術等方面的高新技術成果,并將這些先進制造技術綜合應用于制造業產品的研發設計、生產制造、在線檢測、營銷服務和管理的全過程,實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產,取得很好經濟社會和市場效果的制造業總稱。從上述有關先進制造業的內涵上可以看出,先進制造業業的先進性應該體現在制造技術、制造模式以及市場網絡組織三個方面。但應明確,先進制造業業是隨著時間、空間的變化而發展的,是一個動態演變的概念,在經濟發展不同的時期、不同的區域表現形式是不同的。
關于促進先進制造業發展的因素,文[5]認為包括國外直接投資、技術進步、固定資產投資、人力資本和企業集聚,文[6]指出信息產業對先進制造業跨越式發展具有重要作用。文[6]、[7]研究表明物流運輸、金融服務等生產業可以極大地促進先進制造業的發展。文[2]認為市場需求、科技進步和生產要素配置、市場網絡組織三個內部動因與政府作用、發展環境兩個外部動因的變動,是導致先進制造業發展的主要推動力量。文[8]指出單獨的先進生產技術并不能對先進制造企業提供更好的表現。文[9]研究表明基礎環境是提升先進制造業競爭力的外部保障,創新能力是提升先進制造業競爭力的核心環節,管理水平是提升先進制造業競爭力的重要途徑,人力資源是提升先進制造業競爭力的有效手段。文[10]指出先進制造技術是先進制造模式發展的前提和基礎,先進制造模式是企業構筑持續競爭優勢的關鍵因素,構建面向全球價值網絡的先進制造模式是動態演進的過程且要強化合作伙伴的全面戰略聯盟。
關于促進先進制造業發展的措施,文[10]認為應該從拓寬新市場與挖掘客戶需求、加大研發投入與培育企業核心競爭力、加強先進技術與企業的契合度、優化組織結構與提高組織效率、加大政府扶持力度與營造穩定經濟環境五個方面發展先進制造企業。文[6]建議促進信息產業與先進制造業的互動融合、提升先進制造業信息化水平、加大政策扶植力度與合理布局資金進投入、推動制造企業轉型升級、加大創新力度與鼓勵自主創新。文[11]認為河南先進制造業應積極推進制造業向信息化互聯網化轉變、建設一批智能化工廠和技術示范平臺、打造創新驅動新機制、大批量培養創新性能動性強的復合型工程師。
從影響先進制造業業發展的因素來看,這些影響因素可以分為企業自身可控的內部因素與政府決定的而制造業必須適應的外部因素兩類。從內部因素看,市場需求、科技進步、生產要素配置、市場網絡組織等企業可控因素對先進制造業的發展具有重大影響。從外部因素看,產業政策、發展環境、生產業與信息業發展狀況等企業不可控因素對先進制造業的發展影響也不容忽視。
從促進先進制造業發展的措施來看,這些政策措施可以分為政府制定的產業發展規劃和政策、企業采取的措施以及與企業發展先進制造業密切相關的生產業企業。政府應該制定良好的先進制造業產業發展規劃與政策,企業應該致力于采用先進的制造技術與模式,研究機構其他相關方提供信息、金融、人力資源等完善的市場網絡組織。先進制造業的發展是政府、企業、研究機構及其他相關方協同努力的結果。
二、主要影響因素
(一)制造技術
技術是催生工業革命和保證工業持續發展的微觀基礎,任何一個缺少了又是技術保證的地方都不可能實現先進制造業發展的目標[13]。制造技術可以包含基礎制造技術和新型制造單元技術兩個層次。前者主要指優質、高效、低耗、清潔的通用共性技術,后者主要指由制造技術與信息技術、新型材料加工技術、清潔能源、環境科學等結合而成,涉及多學科交叉、繼承與融合。文[12]綜述了先進制造技術的背景、內涵與特征,指出先進制造技術是制造業不斷吸收信息技術及現代管理成果,將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的制造全過程,以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產,提高對動態多變的市場適應能力和競爭力的制造技術的總成。
隨著時代的發展,制造技術也在不斷進步,先進制造技術在不同時期、不同國家,其特點、重點是不同的。18世紀60年代蒸汽機與機械化技術引發第一次工業革命,大機器生產代替了手工勞動,19世紀70年代內燃機與電力技術廣泛應用,使人類進入電氣時代,引發第二次工業革命,20世紀50年代電子與信息技術取得重大突破,科學技術有力地推動了人類生產力的進步,形成第三次工業革命。到目前,云制造、物聯網、服務網等先進技術推動生產方式的變革正在掀起新的工業革命浪潮。制造業技術革新是制造領域的顛覆性革命,具有劃時代的意義。文[13]預測了先進制造技術的5個發展趨勢是3D打印技術、泛在感知網的傳感技術、智能機器人技術、納米技術、高溫超導和可控核聚變技術。先進制造技術對先進制造業的發展起著極為重要的推動最用。
(二)制造模式
制造模式是指企業在生產經營、管理體制、組織結構和技術系統等方面所表現出來的形態或運做方式。先進制造模式則是指企業在生產過程中、依據環境因素通過有效組織各種生產要素來達到良好制造效果的先進生產方式。先進制造模式的先進性表現在企業的組織結構合理、管理手段的當、制造技術領先、市場反應快、客戶滿意度高、單位產品成本低等諸多方面[14]。
制造模式是隨著生產技術、生產組織方式和管理理念的發展而不斷適應進化的。早期的制造模式是以小批量生產為主的手工作坊式生產模式為主,轉化為體現剛性以提高生產效率、大批量規模化生產為主的流水線生產模式,隨后,為滿足消費者個性化需求,各種體現柔性化的現代先進制造模式如精益生產、敏捷制造、大規模定制、并行制造、計算機集成制造系統、云制造、虛擬制造、網絡化制造、應用服務提供商、網格制造、面向服務制造、智慧制造不斷涌現?;仡櫲喂I革命,每一次工業革命都在制造模式上有著革命性的突破。文[15]明確了云制造的特點和內涵,分析了敏捷制造、網絡化制造和面向服務制造,文[16]探討了智慧制造。文[17]歸納了先進制造模式的生產系統調整快速、信息系統集成度高等6種共同組織特征。先進制造模式將會進一步集合多學科成果,將制造技術、信息技術、網絡技術、自動化技術與先進的管理科學充分融合。德國“工業4.0”非常關注制造模式等高層面的制造理念,強調要建立一個虛擬物理系統(Cyber-Physical System,CPS),追求的是以網絡化、智能化為主要特征的新工業革命生產模式,實質就是對現有制造模式的根本變革[15]。
制造模式的變遷受到制造模式現有狀態、決定制造模式的內在因素(技術與方法、企業文化、組織架構以及和諧管理)和外部環境中隨機漲落因素的影響,協同確定了制造模式變遷的方向、速度和程度。影響先進制造模式采用的因素可以分為意愿因素、技術和能力因素兩類,意愿因素一般要大于技術和能力因素。前者包括示政府宣傳、示范作用、企業文化和某種制造模式的優劣、產品特點等,后者包括企業規模、企業實力、企業組織架構、中介技術支持等因素。在諸多影響因素共同作用下,企業制造模式向著主導因素作用的方向,由低級向高級逐漸演化。在此演化期間,企業文化、組織架構、管理方式、資金投入方向等都必須進行彼此相互適應的變動和調整。這種演化,實質是對原有制造模式的揚棄。先進制造模式對于促進先進制造業進步、提高競爭力以及推動社會發展具有重要作用。
(三)市場網絡組織
先進制造業的發展,除了采用先進制造技術、合適的先進制造模式、優化的供應鏈管理以外,還需要完善的市場網絡組織以支持其發展。
在政府產業發展政策、財稅政策等引導下,先進制造業需要完善的研發設計、信息、物流、商務、金融等各種生產業的協助與支持,形成一個全面完整的服務網絡系統。
此外,先進制造業的發展還需要在產業集聚區的基礎上,細化產業分工,完善產業配套,延伸產業鏈,構建戰略產業聯盟,形成聯動、協同發展的一體化布局,增強產業的規模經濟效應。
三、促進先進制造業發展的一個模式
文[2]提出先進制造業的先進制造技術、先進制造模式、先進市場網絡組織三維理論模型為如何促進先進制造業的發展提供了非常有益的思路。在此基礎上,從制造技術、制造模式以及市場網絡組織三個影響先進制造業發展主要因素出發,探討了政府、企業、研究機構及其他相關方的努力方向,構建了促進先進制造業發展的一個協同模式,如圖1所示。
(一)以信息技術推動先進制造業的發展
信息業的發展為先進制造業的發展提供技術支撐,推動先進制造業跨越式發展,信息業的發展也總是領先于先進制造業的發展。信息資源的投入和信息技術的廣泛應用,可以引導先進制造業向自動化程度高、能源消耗低、環境污染少的方向發展?,F今先進制造業的系統集成極其復雜,電子商務蓬勃發展,不采用信息管理系統而采用人工操作是不可想象的。通過信息系統,可以將研發、采購、制造、倉儲、物流各個環節以及整個供應鏈密切整合與優化,使整個商業流程的物流、資金流、信息流的流動速度明顯加快而提高效率。以信息技術推動先進制造業的發展是一項長期而緩慢的過程,但又是先進制造業發展過程中必須跨越的一個環節。此外,現代各類先進制造技術和制造模式如計算機集成制造系統無一不是建立在信息技術基礎之上的。
(二)產學研結合促進先進制造技術的推廣和應用
1.政府推動創建協同創新中心。協同創新中心可以集中企業、高校、研究機構的力量,取長補短,集中進行目標性非常強的基礎研究和應用研究,協作研發關鍵核心技術,迅速轉化為生產力。在政府的努力推動下,搭建能夠讓企業、高校等通力合作的創新平臺,推進技術集成、標準統一、產業融合、組織優化,讓所有創新者得到利益保證。
2.企業建立先進制造技術研發中心,循序漸進提高技術水平。企業是應用技術研發的主要力量。大型骨干企業要持續不斷地實施重大技術專項行動,在某一個應用技術領域實現突破。中小型企業要在具體產品生產上,應用行業內最先進的制造設備和技術,成為細分行業的小巨人。同時,工程技術人員要不斷學習和更新專業知識,跟蹤和掌握最新的技術和理念。
3.高校等研究機構積極建設科技園,促進科研成果轉化為生產力。各類高校等研究機構擁有眾多掌握或“創造”先進技術的專家、學者,研究成果或用于發表文章、申請專利,或束之高閣,無法有效、快捷的應用到實際生產實踐中去。應允許擁有專業技能、知識專利的高校教師等研究人員,利用所掌握的專業技能、知識專利等投資辦實體,把專業技能與市場需求密切結合起來,服務企業與社會,以充分發揮技術優勢、調動研發積極性??萍紙@實際上是科研成果轉化為生產力的孵化基地,也為“大眾創業,萬眾創新”驅動的道路搭建起科研成果轉化為生產力的橋梁,真正使“產學研”結合落到實處。
(三)引導企業采用先進的制造模式
要發展先進制造業,制造模式必須適應制造業發展潮流。要在政府、企業及其他相關方共同努力下,促進企業采用競爭力強的先進制造模式。
1.政府創造氛圍與條件。成功企業的先進制造模式示范作用巨大。政府應該大力宣傳,提升先進制造模式的影響力,創造采用先進制造模式的良好氛圍,鼓勵其他企業學習與效仿。同時,為企業采用先進制造模式提供中介技術服務、銀行貸款資金等條件,培育推廣新型智能制造模式,推動生產方式向柔性、智能、精細化轉變。
2.企業努力。企業在對企業自身產品特點位、規模實力、發展方向清晰定位的基礎上,在企業文化、管理技術與手段、組織架構等方面不斷調整與進步,努力與先進制造模式相適應。
3.相關方支持。先進制造模式是各種先進技術如自動控制、計算機、通訊等技術的高度集成,項目的實施是一項長期、復雜的系統工程。由于技術與實力的限制,先進制造模式不是企業一家努力就可以做到的,需要政府、管理咨詢公司、軟件公司、系統集成商各方共同支持與協助。
(四)構建先進市場網絡組織
20世紀中后期經濟領域的一項革命性變化,就是制造業與服務業不斷的互動和融合。制造業向價值鏈兩端的服務領域不斷延伸,并且高價值部分逐漸向制造業產業鏈的研發、設計和創新等前端,以及制造服務等后端生產業轉移,中間制造部分增值越來越低?!拔⑿η€”就形象地描述了這種現象。為促進先進制造業的發展,就要從政府政策和制造業戰略導向上,促進制造業向“微笑曲線”的兩端移動,或鼓勵“微笑曲線”兩端行業的發展。這里,“微笑曲線”兩端的行業主要就是指生產業。
生產業是指用于滿足中間生產需求、通過市場化模式向生產企業和其他組織的生產活動提供中間投入服務的產業。根據國家統計局《生產業分類(2015)》,生產業包括為生產活動提供的研發設計與其他技術服務、貨物運輸倉儲和郵政快遞服務、信息服務、金融服務、節能與環保服務、生產性租賃服務、商務服務業、人力資源管理與培訓服務、批發經紀服務、生產性支出服務,共10個大類、34個中類、135個小類。生產業涉及制造業的多個環節,具有專業性強、創新活躍、產業融合度高、帶動作用顯著等特點,是全球產業競爭的戰略制高點。制造業的發展、分工的深化促進了生產業的發展,而前者細分的結果導致對后者更多的需求,后者對前者效率提高具有前提性和基礎性。二者是相互作用、相互依賴、共同發展的互動關系。目前,二者邊界逐漸趨于模糊,呈現融合的態勢?!爸袊圃?025”對中國制造業的定位之一就是“生產業發展滯后”。
1.政府重視和鼓勵發展生產業,為先進制造業的發展提供環境支持?!爸袊圃?025”提出要加快發展生產業,政府要接受和重視生產業對先進制造業發展的互相促進作用,發揮產業政策導向和促進競爭功能,構建有利于生產業發展的準入條件、監管規則和標準體系,推動生產業向專業化和價值鏈高端延伸。同時,緊密結合區位優勢與地區發展的主導產業,優化生產業內部結構,重點發展能夠帶動地區先進制造業發展的金融業、信息服務業、商務服務業和科技服務業等高端生產業。此外,要用前瞻的眼觀,鼓勵大數據、云計算、物聯網等新興信息服務業的發展。最后,加強先進制造業的輻射帶動作用,加快先進制造業與生產業的互動,推動先進制造業由生產型向生產服務型轉變,引導先進制造企業延伸服務鏈條、促進服務增值。
2.大力發展生產業企業,為先進制造業的發展提供專業支持。隨著企業之間的競爭逐步發展成為供應鏈之間的競爭,供應鏈成員通過分離和外包非核心業務,專注于核心業務,整合、完善供應鏈以獲取競爭優勢。同時,生產業向特定企業提供的產品具有差異化、難復制的特點,作為知識資本、人力資本和技術資本滲透到先進制造業企業整個價值鏈增值過程中,可以大幅度提高先進制造業產品的附加值和科技創新含量,促進先進制造業向資本密集型和技術密集型方向發展。這樣,借助生產業提供的專業化、科技化服務的支持,整個供應鏈競爭能力才能得到顯著提高。
3.高校等科研機構積極發展科技服務業,為先進制造業的發展提供科技支撐。科技服務業是運用現代科學、技術和信息向社會提供智力服務的新興產業,是現代生產業重要組成部分,具有高知識含量、高技術密集、高附加值等優勢。它包括研發服務、設計服務、信息資源服務等??萍挤諛I是從先進制造業中分離出來,又在更深的層次與先進制造業融合,提供強有力的智力支持。一方面,科技服務業提供的知識密集、技術密集的產品,促進先進制造業向資本密集型和技術密集型方向發展,對其競爭力的提供科技支撐;另一方面,先進制造業將非核心業務外包給專業科技服務提供者,又可以促進先進制造業從生產制造向服務制造轉變。
4.建立技術轉讓交易市場,搭建科研和商業化之間的橋梁。一方面,企業在研發過程中經常遇到一些基礎研究、應用研究等難題無法有效解決而導致技術進步緩慢。另一方面,高校等科研機構相關科研成果或用于發表文章,或申請專利,無法有效、快捷推廣應用。采取何種機制,使二者有效聯系起來以發揮效用呢?推動科技服務業的市場化改革,建立技術轉讓交易市場,使科研成果供需雙方聯系起來,縮短基礎研究和產品開發的差距,加快科研成果轉化和高效商業化應用。通過市場機制有效運行,提升科技服務業專業化水平,強化高校等科研機構服務功能,使其充滿活力的為先進制造業服務。
四、結束語
“中國制造2025”明確提出要大力發展先進制造業,它是獲取競爭優勢、提高國家綜合競爭力的有力手段。本文從制造技術、制造模式以及市場網絡組織三個影響先進制造業發展主要因素出發,探討了政府、企業、研究機構及其他相關方的努力方向,構建了促進先進制造業發展的一個模式。先進制造業的發展是一項復雜的系統工程,需要政府、企業、研究機構以及其他相關方協同努力,它是一個漸進的過程,不可能一蹴而就。
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