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先進制造技術的含義范文1
關鍵詞：集成；系統；技術構成
中圖分類號：TP29文獻標識碼：A文章編號：1671-1297（2008）08-129-01
一、現代集成制造系統的含義與定位
現代集成制造系統(Contemporary Integrated Manufacutring System)是計算機集成制造系統新的發展階段，在繼承計算機集成制造系統優秀成果的基礎上，它不斷吸收先進制造技術中相關思想的精華，從信息集成、過程集成向企業集成方向迅速發展，在先進制造技術中處于核心地位。具體地說，它將傳統的制造技術與現代信息技術、管理技術、自動化技術、系統工程技術進行有機地結合，通過計算機技術使企業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化運行。在企業產品全生命周期中實現信息化、智能化、集成優化，達到產品上市快、服務好、質量優、成本低的目的，進而提高企業的柔性、健壯性和敏捷性，使企業在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
二、現代集成制造系統的技術構成
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制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現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，以實現優質、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，使技術的發展更加符合人類社會的需要；
2、從強調專業化分工向模糊分工、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，減少層次和中間環節；
4、從傳統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現，現代集成制造系統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代集成制造系統大，現代集成制造系統在吸收計算機集成制造系統的優秀成果的基礎上，繼續推動并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動態聯盟的研究工作，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，由此使現代集成制造系統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)的系統方法。它要求產品開發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，通過它來實現不同部門人員的協同工作；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展為虛擬制造技術的誕生創造了條件，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展的計算機技術、網絡技術的優秀成果，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，以發現制造中可能出現的問題，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。敏捷制造是現代集成制造系統從信息集成發展到企業集成的必由之路，它的發展水平代表了現代集成制造系統的發展水平，是現代集成制造系統的發展方向。
（4）綠色制造(GM Green Manufacturing)綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源效率的現代制造模式，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境保護的必然選擇，發展不能以環境污染為代價。國際制造業的實踐表明，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省開支。綠色制造的實現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。從可持續發展戰略的觀點看，綠色制造是必然選擇，它將成為現代集成制造系統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、彼此交叉的，在先進制造技術的含義下，現代集成制造系統成為它的核心，并隨著先進制造技術的不斷發展而發展。
參考文獻
［1］李伯虎等.現代集成制造系統的發展與863/CIMS主題的實施策略.CIMS，1998,(10).
先進制造技術的含義范文2
[關鍵詞] 特點；機械設計；制造工藝
中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：
現代制造技術是20世紀80年代提出的，但它的工業基礎已有辦個多世紀。最初的制造是靠手工，以后出現機械代替手工，從而達到提高產品質量和生產效率的目標，同時也為了解放勞動力和克服繁重體力勞動，因此出現了機械制造技術。它有兩方面的含義：一時指用機械、機器來加工零件的技術，也就是通常所說的用機床來加工；另一方面是指制造某種機械的技術，例如汽車、電機產品等。其后，經過發展，制造加工方法有了更大的提高，突破傳統意義上加工外出現電加工、化學加工、光學加工等等非機械加工方法。因此，原本被叫做機械制造技術則被改叫為制造技術。但是，不可否認的是，機械制造仍為其主體和重要部分。
1、現代制造技術的重要性
1.1 制造技術和社會發展休戚相關
現代制造技術是當今世界各國研究和發展的統一命題，在全球市場經濟的競爭大潮中，它更是顯得格外重要。
人類的發展史也就是生產制造史。人類初期，為了生存和自然界抗爭，制造處石器，而后有出現陶器、青銅器、鐵器并出現了簡單機械，如：戰爭防衛用的刀、劍、弓箭，農作使用的犁、水車、碾磨等。這些都是簡單的制造過程，隨著社會進一步發展，制造技術也在不停提高。它的發展體現在廣度和寬度的拓展，特別是蒸汽機的發明帶來了工業革命和大工業生產，內燃機制造技術的出現和發展形成現在汽車、火車等制造技術并進一步促進了噴氣式飛機和超音速飛機的發展，集成電路制造技術的進步左右了現代計算機的水平，納米技術的出現更開創了微型機械的先河。因此，制造技術和人類社會發展密切相關，人類活動的水平也受到制造水平的極大約束。
1.2制造技術是所有工業基礎
制造技術是國民經濟的基石，在國民經濟中具有十分重要的地位和作用。無論是傳統產業還是新興產業都離不開制造技術的強有力支持，因此，制造業是個支柱產業，不同的歷史時期有不同的發展重點，但需要制造技術的支持是永恒的。制造技術的規模和水平更是反應國民經濟實力和科學技術水平的重要標志。因而，世界各國都把提高制造技術水平當做振興和發展國民經濟的戰略重點來抓，可見制造技術是如何的重要了。
1.3制造技術是科學技術轉化的基礎
從設想到現實，從精神到物質，都是靠制造來轉化實現的，制造是科學技術向現實轉化的基礎，科學技術的發展反過來又促進制造水平的提高。因此，它們體現為相互作用，相互促進。信息技術的發展和引入是制造技術產生了革命性的變化，出現了制造系統和制造科學，從此制造就以系統的新概念重新定義，并以物質流、能量流和信息流組成，物質流是本質，能量流是動力，信息流則是控制，制造技術和系統論、方法論、信息論、控制論和協同論相結合造就了新的制造學科---制造系統工程學。
1.4制造技術是增強國防和國力的保障
一個國家的國力主要體現為政治勢力、經濟實力、軍事實力。經濟和軍事實力依托于制造技術的基礎上，只有制造技術上是強國才能是軍事上的強國，一個國家不能總是靠購買別國軍事裝備來保衛自己，必須有自己的軍事工業。國力的強盛才能凸顯政治實力，才能立足于世界強國之林。二戰以后，日本、德國正是高度重視制造技術，大力恢復發展制造業，因為，國力也很快得以恢復，經濟實力也一直處于世界前列。而原先一直處于制造技術領先的美國則由于未能重視它則每況愈下?？肆诸D執政后，迅速把制造技術提到重要日程上，決心重新奪回霸主地位，期間推行很多先進制造技術和理念，促進先進制造技術的發展，并對美國經濟的復蘇產生巨大影響。
2、加工制造工藝
加工制造工藝是指產品實現過程中，人、機、料、法、環各相關要素的總稱。它是在深入了解和實踐的基礎上，利用各類基礎理論知識，經過實事求是的對比分析，找出客觀規律解決面臨的制造加工問題的學科。
加工制造工藝涉及行業眾多，產品品種也成千上萬，但是做好工藝工作通常可歸納為：質量、效率和經濟性三類。
2.1保證提高產品質量。產品質量包括整機的裝配精度、使用性能、使用壽命和可靠性，深入探究更加表現為零件的加工精度和加工表面質量。近代，由于航天、精密機械、電子工業和軍工的需要，對零件的精度和表面質量的要求也越來越高，各種新工藝新材料層出不窮，加工精度更有精密加工、超精密加工和微細加工。
2.2提高制造生產效率。中國是人口大國，有較多的勞動力資源，但隨著人口老年化加劇，同是也面臨著社會發展人力成本的不斷提高這兩方面的壓力，加工制造過程中也越來越看重生產效率的提高。提高生產效率的辦法：一是提高切削用量，采用高速切削，高速磨削和重磨削。今年來出現得聚晶金剛石和聚晶氮化硼等新型刀具材料，其切削速度可達900m/min,高速磨削速度可達200 m/min。重磨削也是高效磨削的方向，包括大切深緩進給、大進給等磨削。二是改進工藝方法、創新工藝。例如，利用鍛壓設備實現快速成型和少切削加工，創新使用高效設備，如無心磨床、雙端面磨床，使用粉末冶金技術直接獲得零件成品等。三是提高自動化程度，實現高度自動化。如采用數控機床、柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統（FMS）、計算機集成制造系統（CIMS）和用機器人組建實現無人化車間或工廠等。
2.3合理經濟性分析。對整個加工制造過程不斷的進行經濟性分析，把降低成本作為持續改進的目標，節省和合理的選擇原材料并不斷研制新材料，合理使用和改進現有設備，不斷研制新型高效設備。
先進制造工藝可大大節省原材料消耗，降低能源的消耗，提高了對日益枯竭的自然資源的利用率。應用先進制造工藝可做到零排放或少排放，生產過程不污染環境，符合廣大人民群眾日益增長的環境保護要求，更加是擔負起社會責任的具體表現。
3、精密加工技術
先進制造技術是當前世界各國國民經濟的主攻方向和戰略決策，同時又是一個國家獨立自主、繁榮昌盛、經濟上持續穩定發展、科學上保持先進的長遠大計。精密加工技術是先進制造技術中最具有實質性的重要組成部分，它是先進制造技術的基礎和關鍵，是一個國家制造工業水平的重要標志之一。
3.1 精密切削技術。用直接切削來得到高精度仍是常用的方法，然而，要想得到高水平和高精度的產品，必須盡可能的減少材料、刀具、機床和工件等因素的影響。如要求材料的切削加工性能要好，材料的硬度不能太高，鑒于服務過程中要長久保持高的精度，材料的耐磨性、耐腐蝕性要好。機床具有高剛度、小熱變形和抗震性能，就必須有更先進的技術，如機床床身采用花崗巖、使用精密控制技術、空氣靜壓軸承、全閉環技術等，此外，提高刀具的切削速度增加機床轉速進行高速切削也是有效的辦法，當前的超精密加工機床早已提高到每分鐘幾萬轉。
3.2特種加工技術。特種加工是相對于常規加工而言的，它是指利用力、熱、聲、光、電、磁、院子、化學等能源的物理的、化學的非傳統加工方法。從材料加工成型原理來分析，特種加工又可分為去除加工、結合加工和變形加工。
特種加工中，工具的硬度和強度可以低于工件的，因為它不是靠機械力來切削，適于加工高硬度材料、脆性材料等難加工材料，也適于加工精密微細零件、波比零件、彈性零件等易變形零件。又由于工具損耗小，甚至不損耗，可加工復雜成形表面、型腔等。當前特種加工已向精密加工方向發展，出現了精密特種加工，許多特種加工方法同時又是精密加工方法、微細加工方法，如電子束加工、離子束加工、激光束加工等。精密電火花加工的精度可達微米級（0.5～1μm），表面粗糙度可達鏡面（Ra0.02～0.012）。
3.3 光整加工。光整加工是指精加工后，從工件上不切除或只切除極薄材料層，泳衣降低工件表面粗糙度或強化其表面的加工方法。光整加工可以獲得比一般機械加工更高的加工精度和表面質量。
按照工具類型進行分類，光整加工課分為以下兩種：
（1）固結磨料加工，加工時，磨粒和微粉與結合劑粘結在一起，具有一定的形狀和強度。固結磨料加工時對提高形位精度和尺寸精度有較高效率，常見的有研磨、珩磨加工等。
（2）游離磨料加工，加工時，磨粒和為分成游離狀態，如研磨時的研磨劑、拋光時的拋光液。游離磨料加工的典型方法有研磨和拋光等。近年來，這些傳統工藝的基礎上出現許多新的工藝方法，如噴射磨料加工、彈性發射加工、磁流體拋光等。
3.4 納米技術。納米科學是涉及到多個學科的科學，是先進工程技術與現代物理學相結合的產品。幾年來，納米機械技術取得了快速的發展，能夠在硅片上刻畫納米寬的線，這充分表明信息存儲的密度提高了若干個數量級。同時，納米技術在傳動、材料、密封等方面更取得了顛覆傳統的輝煌成績，隨著深入的研究，納米技術必將會越來越更好的為機械制造服務。
3.5 微細加工技術。隨著科技的不斷發展，電子元件的體積也越來越小而使用頻率則越來越高，能量消耗也應越來越低。超微細粒子技術的問世使得半導體加工精度達到了幾百個埃的程度。隨著微機械需求的不斷增加，微細加工技術發展空間也越來越大，未來必將會在各行業中起到更重要的作用。
先進制造技術的含義范文3
一、河南新一輪產業革命發展綜述
產業革命在目前產業發展的現狀和趨勢下，被賦予了更多的含義，它不僅包括科學技術的革新，還包括產業結構的調整和新型發展路徑的形成等一系列會對產業發展形成重大深遠影響的變革。當前，河南產業結構調整劇烈、新興產業迅猛發展以及產業間的趨同發展效應明顯，具體表現為以下兩個方面：
（一）以先進制造業為首的傳統工業的轉型升級
產業革命的發生通常最先是以工業的技術革新為標志，作為傳統工業的重要組成部分，制造業一般都是最先進行技術革命的，而先進制造業作為未來制造業的發展趨勢，越來越廣泛的被制造業企業使用。先進制造業相對傳統制造業而言，具有巨大的優勢，主要體現在以下五個方面：
1.信息化：先進制造業主要采用電子計算機和互聯網等設備第一時間接收外部最新產業發展方向和行業產品信息，反饋給設計研發中心，對產品的外觀、功能、功耗等方面進行實時改進，將信息傳輸給生產線，實現產品及時的更新換代。
2.自動化：先進制造業的生產線大多采用自動生產機器人來輔助人力生產，生產機器人已廣泛應用于汽車、機械、造船、航天等領域，生產自動化可大幅度地提高生產效率，保障生產安全，解決生產勞動力不足的問題。
3.智能化：以智能機床和3D打印機為代表的智能化設備已經占據了制造企業廠房的重要位置，隨著這些設備在生產當中的大規模普及，企業可以為消費者制造出他們想要的個性化產品，從而進一步擴大消費群體，取得更高的收益。
4.柔性化：柔性生產，是指主要依靠有高度柔性的以計算機數控機床為主的制造設備來實現多品種、小批量的生產方式。柔性生產線可以根據市場供求關系的變化實時作出針對性的調整，實現小批量精準生產，為企業獲得最大收益。可以實現“供—產—銷”一條龍的高效流暢的供應鏈體系，達到全產業鏈的高效運行。
5.生態化：相對于傳統制造業，先進制造業由于采用了更加環保和高效的生產設備，降低了長時間持續性的環境污染，做到了工業生產和自然環境的共同發展，實現了人與自然的和諧統一。河南目前大多數工業企業仍然處于傳統制造業階段，先進制造業發展水平較低，工信部公布的2015年智能制造專項項目中，河南僅有宇通客車、許繼電器兩家企業入圍。
（二）大力發展以新型服務業為代表的新興產業
新的產業革命使原有在產業內部發展的下屬子產業由于獲得了技術和管理上的巨大進步，逐漸發展壯大并最終成為獨立的新興產業，使現有的產業布局發生重大變化，顯著改變了產業未來的發展趨勢和走向。以生產業為例，生產業是指為保持工業生產過程的連續性、促進工業技術進步、產業升級和提高生產效率提供保障服務的服務行業。河南生產業雖起步較晚，但近年來發展迅速，生產業增加值和占第三產業增加值比重逐年提高，2013年全省生產業增加值為5830.52億元，2014年已經增加到了6687.43億元，不考慮價格因素比上年增長14.7%，而生產業增加值占第三產業增加值的比重呈現出逐年穩步提高的態勢，2013年生產業增加值占第三產業增加值的50.81%，2014年上升到了51.59%，增加了0.78個百分點。除生產業外，生物醫藥、3D打印、光伏制造等新興產業不僅更加豐富了現有產業的組成，同時也提升了產業的核心競爭力和可持續發展性。
二、企業在新一輪產業革命背景下的管理創新研究
以往歷次產業革命都無一例外地引發了企業管理方式的革新，而新一輪產業革命同樣影響著企業管理體系和管理模式。外部整體產業發展和市場經營的大環境發生重大變化，企業原有的管理體系逐漸表現出水平滯后、效率低下等缺點，已不能完全適應新的產業發展趨勢，在這種情況下，只有在原有的管理體系上進行創新，創造出新型的、能夠更加適應產業發展環境的管理方式，才能在本輪產業革命中立足。本文從組織結構設計和管理機制兩方面提出三種新型的管理模式進行探討。
（一）嵌入式組織結構管理體系
相對于產業間頻繁的互動發展，企業之間由于生產流程、管理體系之間有較大差異，加之保密等因素的存在，致使企業的運行相對外界仍然是封閉的，依然是以單獨個體的形式存在，即使是有親密合作關系的企業之間也僅限于較淺層面的交流，導致企業間的合作發展效率低下，阻礙了共同發展的進程。在這種情況下，針對企業間互動發展的嵌入式組織結構管理體系應運而生。嵌入式組織結構管理體系應用于企業的管理體系中，特別是有合作關系的企業之間的互動發展，很好地解決了由于管理體系的封閉性帶來的阻隔問題，嵌入式組織結構可以是事業部、職能部門甚至是整個管理層的嵌入模式的多種方式，形式多樣、靈活多變，可以實現一個企業直接地對合作企業管理體系的監管、調整、重組等一系列活動，這種互動發展的模式可以使生產業企業更好地與生產企業母體進行對接，消除彼此之間的差異和磨合，實現高效的生產。目前，嵌入式組織結構管理體系主要應用于聯系緊密的產業，如生產業與制造業的互動發展、食品行業的全產業鏈生產等領域，今后還會逐步向更多的產業推進，形成產業互動發展的未來趨勢。
（二）自適應式柔性管理體系
柔性管理是從企業的經營方面出發，對事業部、職能部門進行柔性化改革，實現各部門對企業整體戰略調整的自動適應。以事業部為例，事業部制組織結構最早起源于美國通用汽車公司，是由通用汽車公司總裁艾爾弗雷德•斯隆于1924年提出，故被稱為“斯隆模型”，又稱“聯邦分權化”，是一種高度（層）集權下的分權管理體制。事業部制，就是按照企業的主營業務包括按產品、地區、市場等來劃分部門，設立若干個事業部。事業部是在企業宏觀的領導下，擁有完全經營自，實行獨立經營、獨立核算的部門，既是具有利潤生產和經營管理職能的受公司控制的利潤中心，同時也是產品責任單位或市場責任單位，對產品設計、生產制造及銷售活動負有統一領導的職權。經過數十年的發展，事業部已經在傳統工業領域的管理體系中占據統治地位，進入了發展的穩定期，但隨著新一輪的產業革命特別是先進制造業的異軍突起，傳統的事業部體系受到強烈的沖擊，事業部一成不變的規模和流程客觀上阻礙了以適應市場需求為導向的靈活應變的生產方式，事業部制也急需像先進制造業一樣采用柔性化的管理體系。柔性事業部可以通過自身的調整自動適應整體的管理體系，不僅能與管理層實現同步發展，自身的戰略調整甚至還可以反向引導管理層進行相應的調整，產生促使管理層進行調整的“外溢改革效應”，企業整體互動發展，以實現企業的最終發展目標。柔性事業部與先進制造業在形態、路徑和機理等方面高度相似，已率先應用到了先進制造業企業的管理體系當中，今后還會擴張到其他行業和領域，發揮其應有作用。
（三）基于業務流程的管理控制體系
現代企業以事業部制為主體的組織結構設計雖然較之前的職能制組織結構在管理效率上有了很大的提高，但是仍然存在一些缺陷，其中對企業發展影響最大的就是各事業部內部由于有自己的職能部門，可以以一個獨立的、封閉式的體系運行，久而久之容易形成各自為政的局面，對其他事業部的協調性下降，甚至對領導層的指令的執行力也有所下降，企業內部體系松散，整體性和凝聚力差，導致企業運行效率下降。究其根本原因，并非事業部這種形態的結構性缺陷，而是在宏觀層面上缺少根據將各事業部以及事業部與領導層之間銜接起來的紐帶，加強各部門之間的聯系和溝通，提高部門間的協調性，而企業基于業務流程的管控體系的出現可以較好地解決這一問題。以制造業企業為例，業務流程從最高級別的董事會開始，將分屬各事業部當中的職能部門如研發部門、營銷部門通過流程指令串聯起來，并嚴格按照從最初戰略的制定到最終產品的銷售這一流程的先后順序來執行，涵蓋了戰略流程、經營流程和保障流程，而同時也將公司級流程、部門級流程和崗位級流程串聯起來，由于各事業部之間的職能部門已經通過流程緊密的聯接在一起，事業部之間的協調也順理成章地通暢了，大大提高了溝通效率，減少了無謂損耗，最終為企業創造了更多價值?；跇I務流程的管理控制系統目前已經在制造業企業特別是高端制造業企業中開始采用，今后會有更多的企業采用這一先進的管控體系。
三、意義與啟示
先進制造技術的含義范文4
[關鍵詞]中藥制藥工程；中藥工業4.0；數字制藥；智慧制藥；先進制藥技術
中國制造2025戰略規劃以來，中藥制造業對采用先進制藥技術有了強烈愿望，中藥工程科技創新驅動力正在形成。為實現“制藥強國”建設目標，我們應該以更高的站位和更寬的視野謀劃中藥制藥工程科技創新發展戰略，牽引中藥產業技術創新升級，建立全面提高國家藥品標準的支撐技術體系，占據國際天然藥物制造業的科技制高點，進而使我國倡導并制定的中藥工業技術標準成為全球規則。
具有現代工業形態的我國第一代中藥制藥技術創始于
20世紀70年代，以水煮醇沉等工藝的“機械化和半機械化”為技術特征，可稱為“中藥工業1.0”，20世紀90年代出現了第二代中藥制藥技術，以中藥制藥設備的“管道化自動化和半自動化”為技術特征，可謂“中藥工業2.0”；21世紀初筆者率先提議運用高新技術改造中藥傳統制造方式，重視發展中藥制藥工程技術，應盡快實現中藥工業數字化網絡化自動化及智能化等技術突破，提高產品質量及資源利用度并降低物耗（即提質增效），引導中藥制造業步上先進產業臺階這可視作提出“中藥工業3.0”構想：面對“云計算”和大數據時代的到來，筆者提出創新發展以制藥工藝“精密化、數字化及智能化”為主要技術特征的第三代中藥制藥技術，實現中藥制藥技術的升級換代，迎接第三次工業革命。2013年7月在天津舉辦的國家人社部高級研修項目“現代中藥制藥質量控制技術高級研修班”上，筆者分別介紹了新一代中藥制藥技術及中藥數字制藥；同年8月在中國工程院主辦的第165場中國工程科技論壇上，筆者在專題報告“從數字制藥到智慧制藥；大數據時代的制藥工程科技”中提議：大力發展數字制藥技術，打造數字化中藥先進制造平臺，并推動中藥工業從數字制藥邁向智慧制藥時代；在2015年4月召開的第201場中國工程科技論壇上，筆者闡述了“對制藥工程科技創新與中國醫藥工業4.0的思考”。本文根據國際先進制藥技術最新進展，對筆者以往論述進行整理和歸納，結合我國制藥強國建設中現實情況，進一步思考中藥制藥技術創新升級策略，提出發展“中藥工業4.0”的戰略性構想和技術路線圖。
1中藥制藥工程科技前瞻分析
中醫藥是實現“健康中國夢”的重要支撐力量，中成藥是中華民族貢獻給人類的擁有特定臨床優勢的藥品，中藥工業是在我國生物醫藥領域中具有重要戰略地位的核心產業，確保中藥產品安全、有效和質量可控是醫藥工業界肩負的重大使命。為切實提高中藥產品質量，必須將制藥工藝與制藥工程技術創新研究延展前移到中藥新藥研發階段；而對于已上市中成藥品種，應當實施制藥技術升級改造，這也是制定中藥配方顆粒制備工藝標準及生產技術規程中必須重視的問題。如何使用化學組成差異度較大的藥材原料制造質量一致性較好的中藥產品是世界性難題，唯有通過中藥制藥工程科技創新才有可能破解。
1.1中藥工業的歷史遺題 受制于藥品原研時代在醫藥知識、工藝技術、制藥設備以及藥品監管政策等諸多方面的歷史局限，大部分中成藥品種的制藥技術較落后，存在粗放、缺控、零亂、低效、高耗等問題，導致相關藥品標準難以提升，這是做大做強中藥產品必須直面的關鍵性挑戰。
1.2中藥工業的新動能 數字化是當今世界的技術潮流，前所未有的巨量數據噴涌給人們帶來大數據時代的空前機會。筆者認為，應盡快推動大數據技術在制藥業的應用，當前須對藥品生產全過程注入“數字技術NDA”，即實施制藥車間數字化改造，收集、管理、分析及利用制藥過程數據；倘若大量使用工業傳感器和智能檢測儀表甚至分析儀器等過程檢測設備，將使制藥過程數據呈指數級增長，積累形成制藥工業大數據，這是極為重要的信息資產，具有不可估量的知識資源價值，從而引發顛覆性的制藥技術理念和模式創新；應采用數字技術將制藥工藝系統與生產管理系統相融合，由此提升制藥過程管控技術水平，依據真實數據而不是經驗及直覺做出控制和管理決策，這將為制藥過程質量控制、制藥工藝品質優化、降低生產成本及節能減排、藥品質量風險管控、生產車間管理及企業經營決策等提供強有力的技術支撐，為中藥工業跨越發展提供新動能。
1.3中藥工業的重大挑戰 中藥制藥車間的現實技術表現遠達不到人們理想的要求，更不是理論上完善的技術設計，設計和建造優質中藥產品生產線已成為中藥制藥工程界的緊要任務。中藥制藥過程的分段式工藝布局形成了“各自為政”的割裂式控制現狀，積累的大量數據分散在各自的“信息孤島”，無法有效用于制藥過程控制與管理決策，導致實現中藥生產全程質量控制目標的技術難度極大；另一方面，藥品要求的均質性與藥材以及制藥工藝過程的異質性形成了中藥制造的復雜性，如果不對制藥過程進行全面而深刻的持續性跟蹤考察與系統研究，就難以透徹地認知控制藥品質量的各項要素；再者，不同種類的中藥工業數據都是以彼此獨立的方式收集，對眾多來源的龐大數據集群進行整合及自動化分析存在難以想象的困難，考驗著業界的智慧和能力，上述這些都是設計和建造數字化制藥工廠所面對的艱巨挑戰。
目前，中藥制藥工程界技術概念陳舊落后，沒有圍繞制藥過程質量控制這一提高藥品質量的關鍵核心技術開展系統深入的研究。在中藥生產車間技術改造中，有人將制藥工藝設備自動化說成是數字制藥，甚至出現將近紅外光譜檢測等同于在線質量檢測并等同于過程質量控制的怪象，嚴重誤導中藥企業，造成花大錢沒有解決質量控制實際問題的不良后果。因此，如何引領我國中藥工業邁向數字制藥時代面臨極嚴峻的技術挑戰
1.4中藥制藥工程科技戰略思考 面對新一輪工業革命的機遇與挑戰，應當認清中藥產業乃至全球醫藥產業大格局，著眼于未來國際制藥業競爭，思考中藥工業戰略性定位，注重中藥制藥技術的后發優勢，進行前瞻性技術布局，制定中藥制藥工程科技創新的大戰略（grand strategy），即開展中藥工業大設計（grand design）。布局未來需要我們顯示戰略勇氣和智慧，也需具備全球眼光及產業戰略思維。通過啟動中藥制藥工程科技創新的引擎就能激發中藥產業發展的新活力，建立撬動顯著提升中藥產品質量和生產效能的“新支點”。
當制藥工業跨入大數據世界，依賴經驗對制藥過程進行操控和管理的傳統方式將淪為落伍。誰擁有藥物“智”造的核心技術，便擁有了改變醫藥產業格局的話語權，仍采用陳舊制藥技術的企業將可能淘汰出局
時不待我，中藥制造業應集結千帆競發的聚合之勢，加快推進中藥工業數字化和信息化，謀勢而動，順勢而為，乘勢而上，借梯登高，迎接和把握國際制造業科技變革大趨勢，借助數字化網絡化智能化制藥技術提高藥品標準，實施中藥工業技術標準國際化戰略，造就一批中藥企業成為附加值更高的價值鏈環節
中藥制造業應當采用制藥工業物聯網及醫藥大數據等領先一步的前沿技術，建設智能制藥的“未來工廠”，將中藥產業從粗放型向智慧性升級
1.5中藥制造業的“未來工廠”德國工業4.0所引發的工業革命悄然而至，其技術特征是將信息物理融合系統（GPS）廣泛應用于制造業，構建智能工廠并實現智能制造，這標志著世界即將進入以智能制造為核心的智能經濟時代制造中藥的“未來工廠”應瞄準國際前沿技術水平，以制藥工業物聯網為核心，將所有結構性與非結構性數據整合進“大數據倉庫，”構建功能強大的中藥工業信息智能管理系統通過大數據分析從巨量數據中提煉出有價值信息，同時通過可視化技術將數據轉變成明晰易懂的制藥過程信息，并進一步轉化為知識，應用于改善過程管控模式、提高藥品質量、避免生產事故、減少質量風險、降低能耗和物耗、預測制藥過程結果、增加生產效力等。
中藥制造由多個單元工藝組合而成，導致其制藥過程數據集合以分段式的復雜多維空間為基本特征。因此“未來工廠”應在信息技術的主導下多段融合，建立多維多段一體的全過程管控模式，重構制藥過程控制與管理體系。運用數據挖掘工具發現制藥過程動態規律、各類關聯和最佳控制模式，構建預測模型以優化控制和管理決策，彌補操作和管理經驗的不足，提高生產精益化程度，進而持續提升中藥產品質量和生產效能，實現智能制藥和綠色制造目標。
2中藥制藥工程領域若干概念、術語及定義
中藥制藥界許多概念、術語或技術名詞在中藥制藥工程理論上尚無明確的定義，某些術語含義不確切，在有歧義時仍含混使用，導致不同的人使用同一個名詞時，其詞意差別很大，易引發技術困惑或誤導，甚至影響某些先進技術方法的聲譽，阻礙了先進制藥技術在中藥產業的應用與發展。因此，極有必要厘清這些概念、術語或技術名詞的真實含義，對其涵義作準確的定義。
2.1中藥制藥過程管控 通常簡稱過程管控，包括過程控制與過程管理兩大方面，制藥過程控制主要包括：①提取濃縮、干燥、純化、制劑等工藝的制藥設備控制，②制藥工藝品質控制，③制藥過程質量控制，④中藥產品質量檢驗，⑤質量風險控制。制藥過程管理主要包括：①GMP管理，②以設備為中心的全員生產管理，③IS010012測量管理，④AQ/T9006企業安全生產管理，⑤IS014000環境保護管理等。
2.2在線檢測 這是一個常被混淆的技術名詞。在線檢測系指在生產線上檢測制藥過程參數，而過程參數通常包括工藝參數、狀態參數、質控參數、物料屬性參數及環境參數等不同類別參數（如密度，pH，水溫，乙醇濃度，蒸氣壓力，氣溫，流量等）。顯然，在線檢測不等同于在線檢測藥品質量或檢測藥用物料質量，更不意味著在線質量控制。
2.3質量在線檢測 通常是指在生產線上檢測藥用物料質量。在不至于混淆的情況下，有時也將檢測與藥品質量相關的過程參數稱之為質量在線檢測。有必要指出，物料質量屬性并不等同于質控參數，質控參數不一定是藥用物料成分當檢測的物料屬性參數與藥品質量無關時，則無法表征藥用物料質量；即檢測物料屬性參數并不一定能檢測出藥用物料質量。因此，在使用近紅外光譜等過程分析儀器檢測藥材或某工藝環節的藥用物料質量前，必須全面深入研究哪些成分與藥品質量相關，以及這些成分含量的范圍。
2.4過程質量監測 一般是指不僅檢測藥用物料質量參數，而且在給定的范圍內進行觀察和判斷質量狀況，通常設置越限報警功能。因此，檢測與監測的工業意義不同，監測質量比檢測質量更為重要，難度也更大。
2.5過程質量監控 一般是指不僅檢測藥用物料質量參數，而且將這些質量參數調控在給定的范圍內。顯然，近紅外光譜在線檢測并不一定能在制藥過程中準確檢測出藥用物質，也難以應用于監測過程質量；過程質量監控需要多種技術方法的融合才能實現，僅靠單一的近紅外光譜檢測技術無法控制中藥產品質量，不少企業盲目投資建設近紅外在線檢測系統失敗的主因就在于此。
2.6過程質量控制 一般是指在中藥生產全程中通過調節各種關鍵的過程參數來控制藥品質量，使制藥工藝流程制造出來的中藥產品符合特定的質量要求。
由上述定義可知，在線檢測方法包括工業傳感器、過程檢測儀表及過程分析儀器等；不能將在線檢測視作為在線質量檢測，也不能將在線質量檢測等同于過程質量監測，更不能視作為過程質量控制；過程質量監測不等同于過程質量監控，也不能視作為過程質量控制。
3中藥數字制藥技術概述
中藥數字制藥是采用統一的數字化技術，不僅對制藥工藝參數、質控參數、狀態參數、物料屬性參數、環境參數等過程參數進行數字化檢測、控制及儲存，而且對藥材原料及制藥過程中藥用物料進行數字化檢測，監測各類過程參數與藥用物質在制藥過程中的變化軌跡，綜合判斷過程狀態并控制工藝進程，從而控制中藥產品質量；同時，對CMP，計量器材，安全生產，生產車間，環保，倉儲及物流等實施數字化管理按照制造業國際上目前通行的觀點，可稱之為“中藥工業3.0”。
中藥數字制藥的主要技術特征是：原料藥材數字化、藥用物質數字化、制藥過程各類參數的數字化（包括工藝參數、狀態參數及質控參數等）、單元工藝模型化及定量化、生產車間各類管理體系數字化、全過程測管控信息一體化、各類信息集成管理和綜合應用。
中藥數字制藥技術包括：①提取、濃縮、干燥、純化、制劑等工藝的制藥設備自動控制技術；②制藥工藝模型化及定量化/制藥工藝品質優化技術；③復制藥過程各類參數在線檢測技術；④制藥過程質量數字化控制技術；⑤制藥過程分析建模/PAT技術；⑥制藥過程測管控信息一體化技術；⑦質量風險數字化管理及控制技術；⑧藥效物質數字化辨析技術；⑨數字GMP系統；⑩精益生產MIS系統；⑾藥品質量檢驗LTMS系統；⑿數字化倉儲系統等。經過十余年的努力，本團隊已建立中成藥二次開發核心技術體系（包括中藥數字制藥技術），促進了中藥產業的數據制藥時代到來。
筆者認為：在中藥數字制藥技術體系建設中，單元工藝建模是前提，數字化設備是基礎，全過程測管控信息融合是關鍵，管控質量風險是底線，藥用物質全程監測是核心，數據集成管理及應用是根本，數字CMP管理是保障。中藥制藥工程界應當在中藥制藥工藝模型化和定量化方面聚焦發力，根據單元工藝流程將制藥過程質量控制序貫化、精準化和規范化并具備預測性，將精益生產理念滲透到中藥制造過程的每一個工藝環節，打造“數字化透明”的中藥制造平臺，實現制藥過程數字追溯，為持續性提升中藥產品質量奠定技術基礎。
4中藥智能制造技術概述
21世紀的工業信息科學將像20世紀的硅信息科學一樣具有變革性意義，將產生全新的產業技術并使藥物制造方式發生根本性改變伴隨著數字制藥技術廣泛應用而產生的以各種形式存儲的海量數據可創造豐碩的知識財富和經濟價值，這就需要制藥工業的大數據分析師“點石成金”。超大規模的信息交互與多維融合必將引發制藥過程控制模式和生產管理方式的深刻變革，在制藥過程高度信息化前提下實現知識發現管理和應用，牽引“數字化透明”中藥制造平臺向智能化發展，從而升華形成中藥智能制造技術，即中藥工業4.0。
中藥智慧制藥的主要技術特征是，使用大量的工業傳感器過程檢測儀表以及過程分析儀器等組成一張龐大而靈敏的可反映制藥過程全貌的感知網，并將信息技術與制藥技術深度融合，進而實現人與人、人與機器機器與機器生產管理與過程控制等之間互通互聯，通過制藥設備、生產管理、質量檢測等與過程控制系統網絡化聯接，形成集聚了原料/制藥生產/藥品流通/臨床使用等中藥產品全生命周期信息的智能網絡，使制藥過程的每一個工藝細節均被注入“智慧基因”通過賦予中藥制造平臺學習和思考能力，用充滿智慧的數據整合、分析與挖掘，從多種來源的中藥工業數據中尋找關聯，發現制藥過程規律，洞察引起藥品質量波動的因素，不僅實現制藥工藝精湛控制，而且達到管理精益化要求，實現優質保量低耗綠色高效能制藥。
中藥智能制造技術主要包括：①制藥信息處理、信息解釋、信息利用、知識發現與管理等關鍵技術；②測管控信息融合智能管理技術；③中藥產品質量智能預測技術；④質量風險智能預警及預控技術；⑤制藥過程智能預測控制技術；⑥制藥過程軌跡智能追蹤分析技術；⑦水、汽、電系統智能優化管理技術；⑧精益生產智能管理技術等。
5中藥工業4.0技術路徑
制藥工業數據儲備、數據分析、數據建模、數據挖掘及可視化能力將成為醫藥產業未來最重要的核心競爭力。工業信息感知技術的發展，使獲取制藥過程全貌的數據描述成為可能，通過分析各類數據集群間關聯關系，不僅能認知制藥工藝各環節輸入/輸出的藥用物料變化規律，而且可以揭示在生產全過程中物質、能量、信息等變換規律，發掘出中藥工業數據的內在價值，創新定義數據制藥技術，開辟獲取中藥工藝知識的新路徑，重新建構中藥工業技術格局，這是建設中藥工業4.0的戰略價值所在。
目前，我國有些地方已出現智能制造園區及智能工廠建設熱潮，許多地方政府在規劃未來5年建設上千個智能工廠或車間，但至今未見制藥企業參與，以工業互聯網為代表的信息技術如何進入制藥工業領域仍面臨巨大困難。一方面工業互聯網和大數據在制藥業并無技術應用基礎，缺乏制藥信息工程技術人才，容易出現只做“表面文章”而沒有促進企業提質增效現象；另一方面，很多制藥企業生存艱難，無暇顧及新概念技術，缺乏應用新技術的積極性或足夠資金。我國中藥制造業仍處于工業2.0進程中，傳統制藥工藝與現代制藥技術共生，落后與先進并存。
根據中藥工業的上述現實情況，筆者認為在實現中藥工業4.0戰略目標的征程中應實行分步走策略，倡議在現階段首先大力推進中藥數字制藥技術的廣泛應用，促進中藥工業化與信息化融合，以應用目標牽引，構建“信息主導、系統集成”的中藥數字制造技術平臺，為實施中藥工業4.0技術升級工程建設夯實數字化基礎，創造必要的技術條件。人才是第一資源，組建科技創新團隊是我國中藥工業跨越發展的關鍵，應當構建成長性環境以及多樣性、包容性學術生態，使中藥制藥工程科技創新力量成為中藥產業可持續發展的發動機和推動力。
在新興信息技術進入中藥工業領域時，工業互聯網只是一種技術工具，主導我國中藥產業創新升級的應是精湛的制藥工藝和過程質量控制技術。唯有通過制藥相關技術的融合創新，提升中藥產業的整體質量及效益，以工業物聯網為核心的智慧制藥技術才能在中藥工業“落地”。因此，在中藥制造向中藥智造轉向發展中，不僅需要基于物聯網思維的現代工業精神，而且需要追求精益生產目標的“工匠精神”，更需要注重工業轉化，防止出現一哄而上、不重視實效的局面。
先進制造技術的含義范文5
【關鍵詞】數控技術數控機床教學方法
一、提高教師隊伍的責任心
指導教師都應該帶有一種很強的責任感，盡職盡責地指導學生參加實習，而且要自始至終地，容不得半點松懈。同時，教師的所作所為、敬業精神也會影響到學生的實習態度，以至于直接影響到學生的學習效果。例如在學生操作機床時，教師要做到不離現場，而且還要來回反復巡看學生的操作過程，發現問題要及時指出并進行講解更正。
二、加強實踐環節
數控技術是現代先進制造技術的主要組成部分，實踐性強，因此，在教學中結合專業特點采用的是理論和實踐緊密結合的方法，以典型的數控設備―――數控機床為主，圍繞數控加工的過程控制開展教學與實踐。
2.1理論教學的實踐性
在理論教學中，介紹數控機床的基本概念、原理、計算和設計方法，著重闡述計算機數控系統的硬件和軟件結構、進給伺服系統、檢測裝置、數控加工程序的手工編制和計算機輔助數控加工編程等內容。以數控機床為主線，根據加工過程中數控系統內部信息流處理過程展開闡述、由淺入深、循序漸進，理論密切聯系實際，并注重機電結合和系統理念，反映當今世界機床數控系統技術的發展前沿。對數控技術的幾個重要內容、核心技術和最新技術成果作較為系統、深入的敘述。例如，在講解手工編程和自動編程的教學內容中，著重強調以下幾個方面：（1）引出編制程序的基本功能指令，它是數控機床自動加工工件的基礎。首先，講授數控機床的五大功能指令的作用；其次，介紹每個指令的含義，要求學生能牢記并能正確理解和應用。只有掌握了這些指令的區別與聯系，才能選用符合加工要求的指令。例如，在加工中途工件尺寸的檢驗或排屑，合適的指令只能是MOO和M01。（2）介紹編制加工程序的格式。目前，常用的數控系統有FANUC系統和SIEMENS系統，這兩種數控系統程序的格式框架基本相同，但也有一些區別。針對我校的實際數控系統，要求學生熟練掌握FANUC系統和SIEMENS系統的程序格式。（3）通過大量編制程序的練習，達到熟悉編程的方法和步驟，提高程序編制的準確率。當然，對于其他的理論教學內容，比如插補原理、刀補原理、速度控制原理等，盡可能的注意理論教學的實踐性。在進行了理論課程的學習后，如果直接通過實際操作來驗證程序的實用性，在學生沒有實踐經驗的前提下，應該說是非常危險的。因為，雖然在實習老師的指導下操作機床，但因缺乏經驗，熟練程度欠佳，可能會有不正確的操作，造成刀具和機床損壞。因此，在實習環節之前增加數控加工仿真系統的學習和練習對更好的掌握這門技術非常必要的。
2.2實際操作訓
練有了前兩個環節，使學生較好的掌握了編程方法，通過仿真驗證了程序的準確性，接下來的實踐環節，就是讓學生在實習教師的指導下動手加工零件。
（1）手工編程及加工。選擇合適的零件，根據被加工零件的圖紙、技術要求及其工藝要求等切削加工必要的信息，確定適合數控加工的內容，進行數控加工工藝性分析并做出相應的工藝處理和數學處理，按照數控系統所規定的指令和格式編制加工程序。提醒學生注意數控加工工序與普通工序的銜接。考慮到加工安全，要求學生采用仿真系統校驗程序的正確性，指導教師還要核查工藝的可靠性，才允許學生在老師的指導下進行實物加工。先采用走空刀的方法，檢驗刀具路徑是否有錯誤，是否碰撞零件、夾具或機床等；通過程序檢驗，然后采用蠟模為原材料，開機試切；通過對蠟模零件幾何尺寸的檢驗，決定學生是否可以采用鋁合金來代替石蠟進行正式加工；最后通過鋼件的切削加工，使學生對材料的切削加工性能、合理的刀具和切削用量對加工質量的影響有更深的認識。（2）自動編程及加工。針對已采用手工編程加工的零件，讓學生使用計算機為輔助工具，在學習CAD/CAM課程的基礎上，采用CAD/CAM軟件進行計算機輔助數控編程及加工，并與手工編程及加工相比較，使學生認識手工編程是基礎，圖形交互式自動編程是復雜零件數控編程的發展必然趨勢，也是現在復雜零件普遍使用的數控編程方法。突出其編程速度快、直觀性好、使用方便和便于檢查等優點。
先進制造技術的含義范文6
論文摘要：本文系統介紹了數控高速切削加工的基礎理論及發展過程,分析了高速加工的優點和應用領域，總結了發展數控高速切削加工需要的關鍵技術和研究方向。
數控高速切削技術(high speed machining,hsm，或high speed cutting,hsc)，是提高加工效率和加工質量的先進制造技術之一，相關技術的研究已成為國內外先進制造技術領域重要的研究方向。我國是制造大國，在世界產業轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移，即要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產業結構調整中，我國制造業將進一步落后。研究先進技術的理論和應用迫在眉睫。
1、數控高速切削加工的含義
高速切削理論由德國物理學家carl.j.salomon在上世紀三十年代初提出的。他通過大量的實驗研究得出結論：在正常的切削速度范圍內，切削速度如果提高，會導致切削溫度上升，從而加劇了切削刀具的磨損；然而，當切削速度提高到某一定值后，只要超過這個拐點，隨著切削速度提高，切削溫度就不會升高，反而會下降，因此只要切削速度足夠高，就可以很好的解決切削溫度過高而造成刀具磨損不利于切削的問題，獲得良好的加工效益。
隨著制造工業的發展，這一理論逐漸被重視，并吸引了眾多研究目光，在此理論基礎上逐漸形成了數控高速切削技術研究領域，數控高速切削加工技術在發達國家的研究相對較早，經歷了理論基礎研究、應用基礎研究以及應用研究和發展應用，目前已經在一些領域進入實質應用階段。
關于高速切削加工的范疇，一般有以下幾種劃分方法，一種是以切削速度來看，認為切削速度超過常規切削速度5－10倍即為高速切削。也有學者以主軸的轉速作為界定高速加工的標準，認為主軸轉速高于8000r/min即為高速加工。還有從機床主軸設計的角度，以主軸直徑和主軸轉速的乘積dn定義，如果dn值達到（5～2000）×105mm.r/min，則認為是高速加工。生產實踐中，加工方法不同、材料不同，高速切削速度也相應不同。一般認為車削速度達到（700～7000）m/min，銑削的速度達到（300～6000）m/min，即認為是高速切削。
另外，從生產實際考慮，高速切削加工概念不僅包含著切削過程的高速，還包含工藝過程的集成和優化，是一個可由此獲得良好經濟效益的高速度的切削加工，是技術和效益的統一。
高速切削技術是在機床結構及材料、機床設計、制造技術、高速主軸系統、快速進給系統、高性能cnc系統、高性能刀夾系統、高性能刀具材料及刀具設計制造技術、高效高精度測量測試技術、高速切削機理、高速切削工藝等諸多相關硬件和軟件技術均得到充分發展基礎之上綜合而成的。因此，高速切削技術是一個復雜的系統工程，是一個隨相關技術發展而不斷發展的概念。
2、數控高速切削加工的優越性
由于切削速度的大幅度提高，高速切削加工技術不僅提高了切削加工的生產率，和常規切削相比還具有一些明顯的優越性：第一、切削力小：在高速銑削加工中,采用小切削量、高切削速度的切削形式,使切削力比常規切削降低30％以上，尤其是主軸軸承、刀具、工件受到的徑向切削力大幅度減少。既減輕刀具磨損，又有效控制了加工系統的振動，有利于提高加工精度。第二、材料切除率高:采用高速切削，切削速度和進給速度都大幅度提高，相同時間內的材料切除率也相應大大提高。從而大大提高了加工效率。第三、工件熱變形小:在高速切削時，大部分的切削熱來不及傳給工件就被高速流出的切屑帶走，因此加工表面的受熱時間短，不會由于溫升導致熱變形，有利于提高表面精度，加工表面的物理力學性能也比普通加工方法要好。第四、加工精度高:高速切削通常進給量也比較小，使加工表面的粗糙度大大降低，同時由于切削力小于常規切削，加工系統的振動降低，加工過程更平穩，因此能獲得良好的表明質量，可實現高精度、低粗糙度加工。第五、綠色環保：高速切削時，工件的加工時間縮短，能源和設備的利用率提高了，加工效率高，加工能耗低，同時由于高速切削可以實現干式切削，減少甚至不用切削液，減少污染和能耗。
3、數控高速切削技術的應用領域研究
鑒于以上所述高速切削加工的特點，使該技術在傳統加工薄弱的領域有著巨大應用潛力。首先，對于薄壁類零件和細長的工件，采用高速切削，切削力顯著降低，熱量被切屑帶走，可以很好的彌補采用傳統方法時由于切削力和切削熱的影響而造成其變形的問題，大大提高了加工質量。其次，由于切削抗力小，刀具磨損減緩，高錳鋼、淬硬鋼、奧氏體不銹鋼、復合材料、耐磨鑄鐵等用傳統方法難以加工的材料，可以研究采用數控高速切削技術來加工。另外，在汽車、模具、航天航空等制造領域, 一些整體構件需要比較大的材料切除率，由于數控高速切削的進給速度可隨切削速度的提高而相應提高, 使得單位時間內的材料切除率大大提高，因而在模具制造、汽車制造、航空航天制造中，數控高速切削技術的應用將產生巨大的經濟效益。第四，由于高速切削時，加工過程平穩、振動小，與常規切削相比, 高速切削可顯著提高加工精度1～2級,完全可以取消后續的光整加工, 同時，采用數控高速切削技術, 能夠在一臺機床上實現對復雜整體結構件同時進行粗、精加工,減少了轉工序中可能的定位誤差, 因而也有利于提高工件的加工精度。因此, 高速切削技術在精密制造中有著廣闊的應用前景。如某企業加工的鋁質模具，模具型腔長達1500mm，要求尺寸精度誤差±0.05mm，表面粗糙度ra0.8μm，原先的制造工藝為：粗刨—半精刨—精刨—手工鏟刮—手工拋光，制造周期要60小時。采用高速銑床加工后，經過半精加工和精加工，加工周期僅需6小時，不僅效率提高，而且模具質量也大大提高。
4、實現數控高速切削加工的關鍵技術研究
數控高速切削加工是一個復雜的系統工程，涉及到切削機理、切削機床、刀具、切削過程監控及加工工藝等諸多相關的硬件與軟件技術，數控高速切削技術的實施和發展，依賴于此系統中的各個組成要素的，這些實現數控高速切削技術離不開的關鍵技術，具體體現在以下方面：
1）高速切削機理：有關各種材料在高速加工條件下，切屑的形成機理，切削力、切削熱的變化規律，刀具磨損規律及對加工表面質量的影響規律，對以上基礎理論的實驗和研究，將有利于促進高速切削工藝規范的確定和切削用量的選擇，為具體零件和材料的加工工藝制定提供理論基礎，屬于原理技術。目前，黑色金屬及難加工材料的高速切削工藝規范和切削用量的確定，是高速切削生產中的難點，也是高速切削加工領域研究的焦點。
2）高速切削機床技術模塊：高速切削機床需要高速主軸系統、快速進給系統和高速cnc控制系統。高速加工要求主軸單元能夠在很高的轉速下工作，一般主軸轉速10000 r/min以上，有的甚至高達60000－100000r/min，且保證良好動態和熱態性能。其中關鍵部件是主軸軸承，它決定著高速主軸的壽命和負載容量，也是高速切削機床的核心部件之一，主軸結構的改進和性能的提高是高速機床的一項重要單元技術。另一項重要的單元技術是高速進給系統。隨著機床主軸轉速的提高，為保證刀具每齒或每轉進給量不變，機床的進給速度和進給加速度也相應提高，同時空行程速度也要提高。因此，機床進給系統必須快速移動和快速準確定位，這顯然對機床導軌、伺服系統、工作臺結構等提出了新的更高要求，是制約高速機床技術的關鍵單元技術。
3）高速切削刀具技術模塊：由機床、刀具和工件組成的高速切削加工工藝系統中，刀具是最活躍的因素。切削刀具是保證高速切削加工順利進行的最關鍵技術之一。隨著切削速度的大幅度提高，對切削刀具材料、刀具幾何參數、刀體結構等都提出了不同于傳統速度切削時的要求，高速切削刀具材料和刀具制造技術都發生了巨大的變化，高速切削加工時，要保證高的生產率和加工精度，更要保證安全可靠。因此，高速切削加工的刀具系統必須滿足具有良好的幾何精度和高的裝夾重復定位精度，裝夾剛度，高速運轉時良好的平衡狀態和安全可靠。盡可能減輕刀體質量，以減輕高速旋轉時所受到的離心力，滿足高速切削的安全性要求，改進刀具的夾緊方式。刀具系統的技術研究和發展是數控高速切削加工的關鍵任務之一。
4）數控高速切削工藝：高速切削作為一種新的切削方式，要應用于實際生產，缺乏可供參考的應用實例，更沒有實用的切削用量和加工參數數據庫，高速加工的工藝參數優化是當前制約其應用的關鍵技術之一。另外，高速切削的零件nc程序要求必須保證在整個切削過程中載荷穩定，但是現在使用的多數cnc軟件中的自動編程功能都還不能滿足這一的要求，需要由人工編程加以補充和優化，這在一定程度上降低了高速切削的價值，必須研究采用一種全新的編程方式，使切削數據適合高速主軸的功率特性曲線，充分發揮數控高速切削的優勢。
高速切削加工技術的發展和應用有賴于以上原理方面、機床、刀具、工藝等各項關鍵單元技術的發展和綜合。
5、高速切削技術應用方面研究狀況和發展趨勢
由于高速切削在提高生產效益方面具有巨大潛力，早己成為美、日、德等國競相研究的重要技術領域。美國日本等國早在60年代初，就開始了超高速切削機理的研究。上世紀70年代，美國已經研制出最高轉速達20000r/min 的高速銑床。如今，歐美等發達國家生產的不同規格的各種超高速機床已經商業化生產并進入市場，在飛機、汽車及模具制造行業實際應用。例如，在美國波音公司等飛機制造企業，已經采用數控高速切削加工技術超高速銑削鋁合金、鈦合金等整體薄壁結構件和波導管、撓性陀螺框架等普通方法難加工的零件。近年來，美、歐、日等國對新一代數控機床、高速加工中心、高速工具系統的研究和產業化進程進一步加快，高性能的電主軸技術及其產品的專業化生產步伐加大；高性能的刀具系統技術也進展迅速；直線電機技術應用于高速進給系統。
我國在研究和開發高速切削技術方面，許多高校和研究所作了努力和探索，包括切削機理、刀具材料、主軸軸承、等方面，也取得了相當大的成就。 然而，與國外工業發達國家相比，仍存在著較大的差距，基本上還處在實驗室的研究階段。為適應社會經濟發展需要，滿足航空航天、汽車、模具等各行業的制造需求，數控高速切削技術應用研究任重道遠。
目前，針對高速切削技術的研究已從實驗階段轉向應用階段。在應用方面的研究包括兩個層面：一是高速加工關鍵技術的基礎理論研究，包括高速主軸單元和高速進給單元等，實現高速機床國產化。另一方面，在現有實驗室實踐技術基礎上，進行工藝性能和工藝范圍的應用研究。其中，關于高速切削工藝的研究是當前最活躍的研究領域之一，主要目標是通過試驗或引進的先進設備直接進行工藝研究，努力解決關鍵零部件的加工工藝問題，開發和完善特種材料的高速切削工藝方法；研究開發適應高速加工的cad/cam軟件系統和后處理系統，建立在新型檢測技術基礎上的加工狀態安全監控系統。
參考文獻
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