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時間：2024-01-20 16:24:26
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關(guān)鍵詞：集成；系統(tǒng)；技術(shù)構(gòu)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(chǔ)上，它不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中相關(guān)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(jìn)制造技術(shù)中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進(jìn)行有機地結(jié)合，通過計算機技術(shù)使企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營、管理和技術(shù)有機集成和優(yōu)化運行。在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達(dá)到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(yōu)、成本低的目的，進(jìn)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(shù)構(gòu)成
先進(jìn)制造技術(shù)(AMT Advanced Manufacturing Technology)作為一個專有名詞目前還沒有準(zhǔn)確的定義。通過對其內(nèi)涵和特征的研究，目前共同的認(rèn)識是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)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(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱。其具有如下一些特點：
1、從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會的需要；
2、從強調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)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(zhuǎn)變。
通過對先進(jìn)制造技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)的絕大部分特點，只不過先進(jìn)制造技術(shù)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(chǔ)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(jìn)制造技術(shù)中的成功經(jīng)驗和先進(jìn)思想，將它們進(jìn)行推廣應(yīng)用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進(jìn)制造技術(shù)的核心。
（1）并行工程(CE Concurrent Engineering)并行工程是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造過程和支持過程)的系統(tǒng)方法。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計劃和用戶要求。為了達(dá)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(dá)到產(chǎn)品的一次設(shè)計成功，減少反復(fù)，它在許多部分應(yīng)用了仿真技術(shù)；主模型的建立、局部仿真的應(yīng)用等都包含在虛擬制造技術(shù)中，可以說并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術(shù)的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術(shù)將是以并行工程為基礎(chǔ)的，并行工程的進(jìn)一步發(fā)展就是虛擬制造技術(shù)。同時，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術(shù)支持下，將原來分別進(jìn)行的工作在時間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術(shù)，并吸收了當(dāng)前迅速發(fā)展的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)秀成果，使其成為先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)。
（2）虛擬制造(VM Virtual Manufacturing)虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計算機技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取預(yù)防措施，從而使產(chǎn)品一次性制造成功，達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(chǎn)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(chǔ)的，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標(biāo)共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應(yīng)，以滿足用戶的需要。為了達(dá)到快速應(yīng)變能力，虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù)，其核心是虛擬制造技術(shù)，即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)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(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響(負(fù)作用)最小，資源的使用效率最高。綠色制造的提出是人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)境保護(hù)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(jìn)整個制造工藝來減少廢棄物，要比處理工廠處理已經(jīng)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(dá)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(jìn)制造技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)、彼此交叉的，在先進(jìn)制造技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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(chǔ)上，它不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中相關(guān)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(jìn)制造技術(shù)中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進(jìn)行有機地結(jié)合，通過計算機技術(shù)使企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營、管理和技術(shù)有機集成和優(yōu)化運行。在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達(dá)到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(yōu)、成本低的目的，進(jìn)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(shù)構(gòu)成
先進(jìn)制造技術(shù)(AMT Advanced Manufacturing Technology)作為一個專有名詞目前還沒有準(zhǔn)確的定義。通過對其內(nèi)涵和特征的研究，目前共同的認(rèn)識是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)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(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱。其具有如下一些特點：
1、從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會的需要；
2、從強調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)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(zhuǎn)變。
通過對先進(jìn)制造技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)的絕大部分特點，只不過先進(jìn)制造技術(shù)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(chǔ)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(jìn)制造技術(shù)中的成功經(jīng)驗和先進(jìn)思想，將它們進(jìn)行推廣應(yīng)用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進(jìn)制造技術(shù)的核心。
（1）并行工程(CE Concurrent Engineering)并行工程是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造過程和支持過程)的系統(tǒng)方法。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計劃和用戶要求。為了達(dá)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(dá)到產(chǎn)品的一次設(shè)計成功，減少反復(fù)，它在許多部分應(yīng)用了仿真技術(shù)；主模型的建立、局部仿真的應(yīng)用等都包含在虛擬制造技術(shù)中，可以說并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術(shù)的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術(shù)將是以并行工程為基礎(chǔ)的，并行工程的進(jìn)一步發(fā)展就是虛擬制造技術(shù)。同時，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術(shù)支持下，將原來分別進(jìn)行的工作在時間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術(shù)，并吸收了當(dāng)前迅速發(fā)展的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)秀成果，使其成為先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)。
（2）虛擬制造(VM Virtual Manufacturing)虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計算機技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取預(yù)防措施，從而使產(chǎn)品一次性制造成功，達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(chǎn)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(chǔ)的，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標(biāo)共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應(yīng)，以滿足用戶的需要。為了達(dá)到快速應(yīng)變能力，虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù)，其核心是虛擬制造技術(shù)，即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)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(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響(負(fù)作用)最小，資源的使用效率最高。綠色制造的提出是人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)境保護(hù)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(jìn)整個制造工藝來減少廢棄物，要比處理工廠處理已經(jīng)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(dá)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(jìn)制造技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)、彼此交叉的，在先進(jìn)制造技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
近年來，世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了研究應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)的浪潮，以機械制造為代表的先進(jìn)制造技術(shù)己成為當(dāng)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(chǎn)品開發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新能力、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、増強競爭能力的看家本領(lǐng)在我國，先進(jìn)制造技術(shù)的重要性己引起各界的認(rèn)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(guān)鍵技術(shù)和重要發(fā)展方向。因而，了解先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢和前沿技術(shù)，對全面把握我國先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展方向，確定它的發(fā)展目標(biāo)及我們的戰(zhàn)略對策是十分必要的。
2先進(jìn)制造技術(shù)的定義及技術(shù)特征
2.1定義
制造技術(shù)是使原材料成為產(chǎn)品所使用的一系列技術(shù)的總稱，是制造業(yè)賴以生存和進(jìn)步的主體技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)為了適應(yīng)時代要求以提高競爭力，對制造技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)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(yīng)用于制造的全過程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效?低耗清潔、靈活生產(chǎn)，取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)總稱。
2.2技術(shù)特征
先進(jìn)制造技術(shù)具有以下五個技術(shù)特征：
2.21先進(jìn)性
先進(jìn)制造技術(shù)的核心和基礎(chǔ)必須是優(yōu)質(zhì)、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(shù)實現(xiàn)了局部或系統(tǒng)集成2.22通用性
先進(jìn)制造技術(shù)不是單獨分割在制造過程的某一環(huán)節(jié)，它覆蓋了產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)設(shè)備、加工制造、銷售使用、維修服務(wù)，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(shù)的引入，先進(jìn)制造技術(shù)能駕馭信息生成采集、傳遞、反饋、調(diào)整的信息流動過程。先進(jìn)制造技術(shù)是可以駕馭生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程
22.4集成性
先進(jìn)制造技術(shù)由于專業(yè)、學(xué)科間的不斷滲透、交叉、融合，界限逐漸淡化甚至消失，技術(shù)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(shù)為一體的新興交叉學(xué)科。
22.5技術(shù)與管理的緊密結(jié)合
對市場變化作出更敏捷的反應(yīng)及對最佳技術(shù)經(jīng)濟效益的追求，使先進(jìn)制造技術(shù)十分重視生產(chǎn)過程組織管理體制的合理化和最佳化，它是技術(shù)與管理自然科學(xué)與社會科學(xué)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。
3先進(jìn)制造技術(shù)的形成發(fā)展過程
先進(jìn)制造技術(shù)的形成和發(fā)展同科技進(jìn)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(shè)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(qū)動下，制造業(yè)的生產(chǎn)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(yīng)，制造技術(shù)的生產(chǎn)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(dāng)代制造技術(shù)的前沿己經(jīng)發(fā)展到以信息密集的柔性自動化生產(chǎn)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(shù)的內(nèi)涵不斷延伸與發(fā)展，經(jīng)歷了重視輔助工序、工裝?生產(chǎn)過程，不斷更新工藝方法，引入和集成信息技術(shù)以及更新管理觀念，促進(jìn)生產(chǎn)組織變革等四個環(huán)節(jié)，逐漸形成了先進(jìn)制造技米
4先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢
高生產(chǎn)率和高質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的兩大追求目標(biāo)先進(jìn)制造技術(shù)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(shù)與傳統(tǒng)工藝及設(shè)備相結(jié)合，形成了多項制造自動化單元技術(shù)，經(jīng)局部或簡單到復(fù)雜不同檔次的自動化制造系統(tǒng)，使傳統(tǒng)工藝產(chǎn)生顯著、本質(zhì)的變化，極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)然，冷加工的發(fā)展道路是：NC(數(shù)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(zhì)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(shù)產(chǎn)品需要高精度的制造，精密制造技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它包括精密加工和超精密加工、微細(xì)加工和超微細(xì)加工、微型機械等當(dāng)前有代表意義的是以納米技術(shù)為代表的超精密加工技術(shù)和以微細(xì)加工為手段的微型機械技術(shù)。
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(jìn)軍。
微細(xì)和超微細(xì)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(dá)0.1um，微型機械是機械技術(shù)與電子技術(shù)在納米級水平上相融合的產(chǎn)物。國外有人將納米技術(shù)與微型機械稱為“21世紀(jì)的核心技術(shù)”。
4.3向非傳統(tǒng)加工技術(shù)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(dá)到新的技術(shù)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(xué)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(jié)合的復(fù)合加工同樣有著良好的發(fā)展前景。
4.4采用新型生產(chǎn)模式，使企業(yè)適應(yīng)多變市場需求機械制造生產(chǎn)模式除有通用機床加專用工藝裝備、數(shù)控機床加具有計算機輔助設(shè)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(chǎn)（LP)和敏捷制造（AM)等生產(chǎn)模式現(xiàn)代企業(yè)只有采取先進(jìn)的生產(chǎn)模式，改進(jìn)生產(chǎn)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(jìn)制造技術(shù)的技術(shù)前沿與新型生產(chǎn)模式
計算機集成制造（CIM)技術(shù)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(jīng)營計劃、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造到市場銷售形成一個完整的系統(tǒng)，進(jìn)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(shù)成果形成了計算機輔助設(shè)計(CAD)制造（CAM)工藝（CAPP)測試（CAT)評價（CAE)?數(shù)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(shù)對上述技術(shù)進(jìn)行局部或系統(tǒng)集成，就形成了從單機到生產(chǎn)線、從剛性到柔性、從簡單到復(fù)雜等不同檔次的集成制造系統(tǒng)(CIMS)可以預(yù)言CIMS將成為21世紀(jì)占主導(dǎo)地位的生產(chǎn)方式。
智能制造技術(shù)（IMT)旨在將人工智能溶進(jìn)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(nèi)部激勵時能夠自動調(diào)整其參數(shù)，以期達(dá)到最佳狀態(tài)，具有自組織能力。它被稱為21世紀(jì)的制造技術(shù)。
并行工程（CE)技術(shù)旨在將產(chǎn)品設(shè)計與制造以及相關(guān)過程進(jìn)行系統(tǒng)的綜合，以期在產(chǎn)品設(shè)計的同時就將生產(chǎn)、維修的各個環(huán)節(jié)考慮進(jìn)去，大大縮短生產(chǎn)周期該技術(shù)的關(guān)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(chǎn)品生產(chǎn)周期中各種因素進(jìn)行有機綜合、并行處理，將產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)計劃丨生產(chǎn)加工、質(zhì)量檢驗、市場分析等同步規(guī)劃，它可顯著縮短新產(chǎn)品從構(gòu)思到實現(xiàn)批量生產(chǎn)的開發(fā)周期。
精節(jié)生產(chǎn)（LP)是由日本豐田公司率先提出并得以應(yīng)用，后來受到美國的重視，它綜合了單件生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)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(chǎn)。
(2)精簡一切生產(chǎn)中不產(chǎn)生價值的工作，減少管理層次，精簡組織機構(gòu)。
(3)精益求精，以盡善盡美為最終目標(biāo)，持續(xù)不斷地改進(jìn)生產(chǎn)，降低成本，力爭無廢品、無庫存和產(chǎn)品品種多樣化。
敏捷制造（AM)是近年來美國為恢復(fù)其在國際制造業(yè)中領(lǐng)導(dǎo)地位而提出的一種生產(chǎn)模式它是將柔性生產(chǎn)技術(shù)熟練掌握生產(chǎn)技能和有知識的勞動力，與企業(yè)內(nèi)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(chǔ)結(jié)構(gòu)，對迅速改變或無法預(yù)見的消費者需求和市場時機作出快速響應(yīng)它的主要特點是提出虛擬制造（VM)的概念，根據(jù)市場需求，采用虛擬公司來承接項目，開發(fā)產(chǎn)品和組織生產(chǎn)。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(jīng)營實體一一虛擬公司，當(dāng)所承接的產(chǎn)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(chǎn)模式，其宗旨都是為了提高企業(yè)競爭力，以適應(yīng)多變的市場需求;在運行機理上都是強調(diào)集成，但在側(cè)重點上有所區(qū)別。
CE強調(diào)的是產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計與其它相關(guān)過程的集成，盡量保證開發(fā)和設(shè)計工作一次完善，減少反復(fù)，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)制造周期。
LP是通過項目組或生產(chǎn)小組形式把各方面人員集成在一起，在生產(chǎn)?檢驗與維修等場地集成在一起，同時還采用相應(yīng)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(gòu)，提高企業(yè)競爭力。因而它強調(diào)的是組織管理和人員的集成。
AM則在先進(jìn)的柔性生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上通過企業(yè)內(nèi)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(nèi)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(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，CIMS含義也在深化，第二代CIMS更強調(diào)技術(shù)、組織和人的全面集成
可見，CIMS與CELP及AM等生產(chǎn)模式并無本質(zhì)區(qū)別，他們之間的關(guān)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(shù)的集成，是很難充分發(fā)揮精節(jié)生產(chǎn)的組織集成和人員集成的優(yōu)勢，而敏捷制造的基礎(chǔ)和主體實質(zhì)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(nèi)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(shù)，又促進(jìn)了CIMS的進(jìn)一步發(fā)展
6推動我國先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略設(shè)想
改革開放以來，通過研究開發(fā)、技術(shù)改造與國外引進(jìn)，我國制造技術(shù)水平不斷發(fā)展和提高，己經(jīng)具有相當(dāng)規(guī)模和實力但是從總體上看，我國制造生產(chǎn)水平仍然比較落后，在質(zhì)量、品種、成本效率效益和售后服務(wù)等方面與國外先進(jìn)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(jìn)制造技術(shù)，我們應(yīng)把握時機，超越某些階段，迎頭趕上世界先進(jìn)水平。要使這種愿望變?yōu)楝F(xiàn)實，必須明確先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)，采取相應(yīng)的戰(zhàn)略對策6.1先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)
先進(jìn)制造技術(shù)是使制造業(yè)強盛的關(guān)鍵所在，沒有先進(jìn)制造技術(shù)，就不可能在發(fā)達(dá)的制造業(yè)在市場經(jīng)濟為主體的世界經(jīng)濟體系條件下，先進(jìn)制造技術(shù)是由市場選擇和決定的。市場是先進(jìn)制造技術(shù)存在、發(fā)展的源動力。先進(jìn)制造技術(shù)研究的根本目的就在于及時、高效、優(yōu)質(zhì)、靈活、低耗地制造市場上有競爭力的產(chǎn)品，這是先進(jìn)制造技術(shù)研究的市場觀發(fā)達(dá)國家制造業(yè)的管理專家和先進(jìn)制造技術(shù)研究專家早己從殘酷市場競爭中明確了這一點，把占領(lǐng)市場作為發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的最終目標(biāo)，建立和完善了一整套市場、技術(shù)、產(chǎn)品間相互聯(lián)系、相互制約?相互促進(jìn)的機制。
我國市場經(jīng)濟處在初級階段，制造業(yè)還比較落后，先進(jìn)制造技術(shù)主要依靠引進(jìn)和跟蹤的格局不會改變，中國是一個大國，應(yīng)當(dāng)有使產(chǎn)品具有進(jìn)入國際市場的競爭力，先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)以提高制造業(yè)產(chǎn)品的市場競爭力為發(fā)展目標(biāo)
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(jìn)制理技術(shù)于一體的綜合技術(shù)，它的發(fā)展涉及到規(guī)模管理資金保障、研究開發(fā)、生產(chǎn)應(yīng)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(jìn)制造技術(shù)的研究，健全科技研究開發(fā)一體化機制，在先進(jìn)制造技術(shù)研究中推進(jìn)和建立大學(xué)、研究所和制造業(yè)相結(jié)合的研究體制隨著市場的國際化和全球信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，制造技術(shù)國際化日趨明顯，我國制造領(lǐng)域?qū)＜液推髽I(yè)家要有使自己產(chǎn)品和技術(shù)進(jìn)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(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)基礎(chǔ)研究的國際合作，以増強我國先進(jìn)制造技術(shù)的實力
6.22確定優(yōu)先資助領(lǐng)域，支持應(yīng)用前景明確的先進(jìn)制造技術(shù)基礎(chǔ)研究，加快研究成果的應(yīng)用轉(zhuǎn)化
當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)化技術(shù)科學(xué)化的科技一體化趨勢日益明顯，技術(shù)的生命周期不斷縮短如果一種現(xiàn)在還算先進(jìn)的技術(shù)不迅速應(yīng)用，過不了幾年就可能被淘汰而大學(xué)在選擇制造方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目時，往往缺乏先進(jìn)制造技術(shù)的市場觀，不注重實際考察，不注重應(yīng)用前景，不注重研究成果的應(yīng)用轉(zhuǎn)化國家在應(yīng)用基礎(chǔ)研究成果到技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用的成果轉(zhuǎn)化過程中的機制仍不健全。各部委?產(chǎn)業(yè)部門及國家自然科學(xué)基金委員會在資助先進(jìn)制造技術(shù)基礎(chǔ)研究中，應(yīng)確定優(yōu)先資助領(lǐng)域，在強調(diào)支持前沿和創(chuàng)新的同時更要強調(diào)研究項目的應(yīng)用前景，支持和鼓勵項目的聯(lián)合資助在跟蹤國際先進(jìn)制造技術(shù)研究的同時，強調(diào)結(jié)合國情選題，面向經(jīng)濟選題，瞄準(zhǔn)應(yīng)用選題
6.23持續(xù)開展制造業(yè)的技術(shù)改造
制造技術(shù)的發(fā)展是通過技術(shù)改造過程實現(xiàn)的，通過技術(shù)改造逐步淘汰老工藝、老設(shè)備，推廣應(yīng)用先進(jìn)的新工藝和新設(shè)備，以提高企業(yè)的制造技術(shù)水平，最終達(dá)到提高產(chǎn)品性能質(zhì)量和對市場的應(yīng)變能力?！鞍宋濉逼陂g己對一批重點骨干企業(yè)實行重點投資，進(jìn)行現(xiàn)代化的技術(shù)改造使諸如數(shù)控機床、加工中心'?計算機輔助設(shè)計、制造和管理等新技術(shù)在這些企業(yè)得到普及、推廣和應(yīng)用?！熬盼濉逼陂g將這些技術(shù)在更多的企業(yè)中逐步推廣，視不同情況或建成FMCFMS，或進(jìn)一步實現(xiàn)計算機集成制造系統(tǒng)。
進(jìn)行技術(shù)改造必須從經(jīng)營戰(zhàn)略和生產(chǎn)系統(tǒng)整體出發(fā)，不能單純把技術(shù)改造局限于更新工藝設(shè)備上因此，進(jìn)行技術(shù)改造時應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟分析與論證，以作出科學(xué)的決策與判斷
6.2.4采用新型的生產(chǎn)模式，改進(jìn)生產(chǎn)組織管理，提高人員技術(shù)素質(zhì)
先進(jìn)制造技術(shù)既包括工藝技術(shù)設(shè)備，又包括生產(chǎn)的組織管理和人員技術(shù)素質(zhì)只有相適應(yīng)的生產(chǎn)組織管理和人員技術(shù)素質(zhì)與其配套，先進(jìn)的工藝技術(shù)裝備才能充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，形成先進(jìn)制造技術(shù)為此，要根據(jù)企業(yè)特點，采取適用的生產(chǎn)模式，改進(jìn)生產(chǎn)的組織管理，提高人員的技術(shù)素質(zhì)，使生產(chǎn)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(chǎn)過程的人員盡可能在技術(shù)上成為多面手，更好地適應(yīng)多變的市場需求
使用者請注明文章內(nèi)容出處
陳曉川 劉曉冰
（大連理工大學(xué)CIMS中心，大連，116023）
內(nèi)容提要：近幾年新的先進(jìn)制造技術(shù)模式和哲理層出不窮，本文結(jié)合我國國情，通過分析現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與其它先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系，論述了我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)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(guān)鍵詞：現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)，并行工程，虛擬制造，分布式網(wǎng)絡(luò)化研究中心
引言
信息技術(shù)的發(fā)展引起的革命使我們進(jìn)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(dǎo)致了生產(chǎn)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(shù)提供的支撐，以信息化制造技術(shù)為代表的先進(jìn)制造技術(shù)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(guān)在即，市場競爭十分激烈，國內(nèi)市場已從賣方市場轉(zhuǎn)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(chǎn)、倒閉。本文結(jié)合我國國情，通過分析現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系，論述了我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)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(chǔ)上，它不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中的相關(guān)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(jìn)制造技術(shù)中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進(jìn)行有機的結(jié)合，通過計算機技術(shù)使企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營、管理和技術(shù)有機集成和優(yōu)化運行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達(dá)到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(yōu)、成本低的目的，進(jìn)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(cè)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(chǎn)品全生命周期中的各種業(yè)務(wù)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(yīng)該介于國家攀登計劃和國家攻關(guān)計劃之間。與攀登計劃研究項目相比較，它更注重成果的應(yīng)用性，盡可能將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，并推動我國制造業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程；與國家攻關(guān)計劃相比較，它更注重解決我國制造業(yè)發(fā)展中的關(guān)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(shù)構(gòu)成
圖1 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成
先進(jìn)制造技術(shù)（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(rèn)的定義。通過對其內(nèi)涵和特征的研究，目前共同的認(rèn)識是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)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(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱【3】。它具有如下一些特點：
從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會的需要； 從強調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)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(zhuǎn)變。 通過對先進(jìn)制造技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)的絕大部分特點，只不過先進(jìn)制造技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)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(shù)構(gòu)成模式。如圖1所示，即在先進(jìn)制造技術(shù)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(chǔ)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(jìn)行，并不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中的成功經(jīng)驗和先進(jìn)思想，將它們進(jìn)行推廣應(yīng)用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進(jìn)制造技術(shù)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(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計劃和用戶要求。為了達(dá)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(dá)到產(chǎn)品的一次設(shè)計成功，減少反復(fù)，它在許多部分應(yīng)用了仿真技術(shù)；主模型的建立、局部仿真的應(yīng)用等都包含在虛擬制造技術(shù)中，可以說并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術(shù)的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術(shù)將是以并行工程為基礎(chǔ)的，并行工程的進(jìn)一步發(fā)展就是虛擬制造技術(shù)。同時，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術(shù)支持下，將原來分別進(jìn)行的工作在時間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術(shù)，并吸收了當(dāng)前迅速發(fā)展的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)秀成果，使其成為先進(jìn)制造技術(shù)中的基礎(chǔ)。
雖然并行工程在我國進(jìn)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(jīng)廣泛開展，但是無論從研究的內(nèi)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(zhì)量上的應(yīng)用才剛剛起步，與供應(yīng)商的集成問題還沒有提上日程。
(2)與并行工程有關(guān)的技術(shù)實用化不夠：在實用技術(shù)研究方面，目前還沒有商品化軟件誕生，而國外公司已經(jīng)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(dāng)前國內(nèi)機械行業(yè)在激烈的市場競爭中經(jīng)濟效益不好，CAD/CAM技術(shù)還有待普及，全面實施并行工程還缺乏基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。
由于并行工程所處的基礎(chǔ)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(chǔ)性研究工作不斷深入地進(jìn)行。
2、虛擬制造（VM－Virtual Manufacturing）：
虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計算機技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取預(yù)防措施，從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功，來達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(chǎn)品競爭力的目的【4】。
目前，虛擬制造技術(shù)已經(jīng)在國外有所應(yīng)用，例如：美國Boneing公司設(shè)計的一架VS-X虛擬飛機，可用頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套進(jìn)行觀察與控制，使飛機設(shè)計人員身臨其境地觀察飛機設(shè)計的結(jié)果，并對其外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及使用性能進(jìn)行考察；日本Matsushita公司開發(fā)的虛擬廚房設(shè)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(shè)備的功能，按自己的喜好評價、選擇和重組這些設(shè)備，他們的選擇將被存儲并通過網(wǎng)絡(luò)送至生產(chǎn)部門進(jìn)行生產(chǎn)；美國Coventry School of Art and Design開發(fā)的虛擬原型制作系統(tǒng)，設(shè)計者在設(shè)計的初始階段能夠在計算機中構(gòu)造虛擬原型并對此原型進(jìn)行評價【6】。
國內(nèi)的研究剛剛起步，主要集中在三個方面【7】：
（1）產(chǎn)品虛擬設(shè)計技術(shù)：
主要包括虛擬產(chǎn)品開發(fā)平臺、虛擬測試、虛擬裝配以及機床、模具的虛擬設(shè)計實現(xiàn)等。其中清華大學(xué)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(xué)研究院采用C語言和OpenGL進(jìn)行編程初步實現(xiàn)了立體停車庫的虛擬現(xiàn)實下的參數(shù)化設(shè)計，可以直觀地進(jìn)行車庫的布局、設(shè)計、分析和運動模擬。
（2）產(chǎn)品虛擬制造技術(shù)
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(jīng)基本能夠模擬類似車門的中等復(fù)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(jīng)應(yīng)用于水輪發(fā)電機變曲面過流部件生產(chǎn)中，其產(chǎn)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(xué)研制的雙刀架數(shù)控車床加工過程模擬軟件已經(jīng)在馬鞍山鋼鐵股份有限公司車輪輪箍廠應(yīng)用，使數(shù)控程序現(xiàn)場調(diào)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(xué)研究院、東北大學(xué)、上海交大和長沙鐵道學(xué)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(shù)的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)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(xué)教授提出的分散網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)系統(tǒng)和西安交通大學(xué)謝友柏院士組建的異地網(wǎng)絡(luò)化研究中心。
從以上的論述中可以看到國內(nèi)外研究水平差距是很大的，而且由于虛擬制造技術(shù)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(shù)，以帶動相關(guān)技術(shù)的研究工作的進(jìn)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(chǔ)，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標(biāo)共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應(yīng)，以滿足用戶的需要。為了達(dá)到快速應(yīng)變能力，虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù)，其核心是虛擬制造技術(shù)，即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)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(chǔ)結(jié)構(gòu)和工具，并鼓勵在不同行業(yè)進(jìn)行示范應(yīng)用，目前已經(jīng)取得了一定進(jìn)展。例如：在遙測裝置生產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)時間比單一企業(yè)的生產(chǎn)時間減少了50％，生產(chǎn)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(dá)國家也紛紛成立了相應(yīng)的機構(gòu)，進(jìn)行相應(yīng)的研究和實施工作。我國專家從1993年就開始對敏捷制造進(jìn)行跟蹤研究，主要包括：實施敏捷制造的技術(shù)基礎(chǔ)；虛擬公司的建立步驟及其體系結(jié)構(gòu)和運行模式；虛擬公司的組織與應(yīng)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(xué)研究的角度看，我們認(rèn)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(yīng)用中所遇難題的理解，即在實踐中吸取有益的經(jīng)驗，為今后的發(fā)展作一定的技術(shù)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(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響（負(fù)作用）最小，資源的使用效率最高。綠色制造的提出是人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)境保護(hù)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(jìn)整個制造工藝來減少廢棄物，要比處理工廠處理已經(jīng)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(dá)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(jìn)制造技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)、彼此交叉的，在先進(jìn)制造技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展，即現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)應(yīng)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(jìn)制造技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)關(guān)系的分析，我們認(rèn)為在制定我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略時，應(yīng)該注重以人為本的思想，運用并行工程的哲理，使各種先進(jìn)制造技術(shù)相互銜接、協(xié)調(diào)發(fā)展，并不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)的成熟成果，為先進(jìn)制造技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用起到促進(jìn)的作用。
目前，在美國并行工程已到了推廣應(yīng)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(jīng)費緊缺，科研力量分散，科研成果難以推廣應(yīng)用，人才流失嚴(yán)重；從企業(yè)方面看，企業(yè)的整體素質(zhì)不高，管理工作落后，科研能力薄弱，當(dāng)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(zhì)的制約，一些先進(jìn)的技術(shù)還不易取得立竿見影的實際效果，這些都影響了企業(yè)應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)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(dāng)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(diào)，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(shù)，幫助企業(yè)進(jìn)行人員培訓(xùn)，提高企業(yè)人員的素質(zhì)（其中包括技術(shù)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(dāng)宣傳虛擬制造、敏捷制造等思想和技術(shù)，為企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供堅實的基礎(chǔ)。
（2）在政府方面，應(yīng)發(fā)揮政府的協(xié)調(diào)職能，組織企業(yè)和科研部門進(jìn)行多方面、多層次的合作，加強科研成果的應(yīng)用推廣，而且應(yīng)組織多學(xué)科、跨地區(qū)的科研力量共同攻關(guān)；從宏觀上加強對現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的指導(dǎo)，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(shù)的先進(jìn)性方面，不要過度追求世界領(lǐng)先，應(yīng)該根據(jù)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(jìn)研究工作的進(jìn)一步開展。同時，應(yīng)該參與國際合作，跟蹤國際研究動態(tài)，當(dāng)然，也可以適當(dāng)引進(jìn)一些關(guān)鍵的、有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，進(jìn)行消化和創(chuàng)新，縮短我國與世界先進(jìn)水平的差距，保持一定的技術(shù)領(lǐng)先性。
（4）針對我國科研力量分散的弱點，仿照分散網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)的思想，利用計算機網(wǎng)絡(luò)，開展合作研究，建立分布式網(wǎng)絡(luò)化研究中心，協(xié)調(diào)一致進(jìn)行科技攻關(guān)。所謂分布式網(wǎng)絡(luò)化研究中心就是利用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)對現(xiàn)實研究活動中的人、物、信息及研究過程進(jìn)行全面的集成，在一定時期內(nèi)為了共同的目標(biāo)以最佳的人員和單位組合來開展科學(xué)研究工作，調(diào)動各方面的積極性通過協(xié)同工作達(dá)到研究工作的廣泛開展和深入進(jìn)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(wǎng)絡(luò)化研究中心是將現(xiàn)實的研究機構(gòu)的職能在網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(diào)，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(yīng)用，并利用分布式網(wǎng)絡(luò)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(guān)的如STEP標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用、CORBA規(guī)范的推廣、企業(yè)過程重構(gòu)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(xiàn)
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Chen Xiao-Chuan， Liu Xiao-Bing
(Dalian University of Technology， CIMS Centre，Dalian，116023)
引言
信息技術(shù)的發(fā)展引起的革命使我們進(jìn)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(dǎo)致了生產(chǎn)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(shù)提供的支撐，以信息化制造技術(shù)為代表的先進(jìn)制造技術(shù)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(guān)在即，市場競爭十分激烈，國內(nèi)市場已從賣方市場轉(zhuǎn)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(chǎn)、倒閉。本文結(jié)合我國國情，通過分析現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系，論述了我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)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(chǔ)上，它不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中的相關(guān)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(jìn)制造技術(shù)中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進(jìn)行有機的結(jié)合，通過計算機技術(shù)使企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營、管理和技術(shù)有機集成和優(yōu)化運行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達(dá)到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(yōu)、成本低的目的，進(jìn)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(cè)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(chǎn)品全生命周期中的各種業(yè)務(wù)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(yīng)該介于國家攀登計劃和國家攻關(guān)計劃之間。與攀登計劃研究項目相比較，它更注重成果的應(yīng)用性，盡可能將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，并推動我國制造業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程；與國家攻關(guān)計劃相比較，它更注重解決我國制造業(yè)發(fā)展中的關(guān)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(shù)構(gòu)成
圖1現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成
先進(jìn)制造技術(shù)（AMT－AdvancedManufacturingTechnology）作為一個專有名詞至今還沒有一個明確的、一致公認(rèn)的定義。通過對其內(nèi)涵和特征的研究，目前共同的認(rèn)識是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)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(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱【3】。它具有如下一些特點：
從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會的需要；從強調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)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(zhuǎn)變。通過對先進(jìn)制造技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)的絕大部分特點，只不過先進(jìn)制造技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)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(shù)構(gòu)成模式。如圖1所示，即在先進(jìn)制造技術(shù)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(chǔ)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(jìn)行，并不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中的成功經(jīng)驗和先進(jìn)思想，將它們進(jìn)行推廣應(yīng)用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進(jìn)制造技術(shù)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(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計劃和用戶要求。為了達(dá)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(dá)到產(chǎn)品的一次設(shè)計成功，減少反復(fù)，它在許多部分應(yīng)用了仿真技術(shù)；主模型的建立、局部仿真的應(yīng)用等都包含在虛擬制造技術(shù)中，可以說并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術(shù)的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術(shù)將是以并行工程為基礎(chǔ)的，并行工程的進(jìn)一步發(fā)展就是虛擬制造技術(shù)。同時，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術(shù)支持下，將原來分別進(jìn)行的工作在時間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術(shù)，并吸收了當(dāng)前迅速發(fā)展的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)秀成果，使其成為先進(jìn)制造技術(shù)中的基礎(chǔ)。
雖然并行工程在我國進(jìn)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(jīng)廣泛開展，但是無論從研究的內(nèi)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(zhì)量上的應(yīng)用才剛剛起步，與供應(yīng)商的集成問題還沒有提上日程。
(2)與并行工程有關(guān)的技術(shù)實用化不夠：在實用技術(shù)研究方面，目前還沒有商品化軟件誕生，而國外公司已經(jīng)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(dāng)前國內(nèi)機械行業(yè)在激烈的市場競爭中經(jīng)濟效益不好，CAD/CAM技術(shù)還有待普及，全面實施并行工程還缺乏基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。
由于并行工程所處的基礎(chǔ)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(chǔ)性研究工作不斷深入地進(jìn)行。
2、虛擬制造（VM－VirtualManufacturing）：
虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計算機技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取預(yù)防措施，從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功，來達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(chǎn)品競爭力的目的【4】。
目前，虛擬制造技術(shù)已經(jīng)在國外有所應(yīng)用，例如：美國Boneing公司設(shè)計的一架VS-X虛擬飛機，可用頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套進(jìn)行觀察與控制，使飛機設(shè)計人員身臨其境地觀察飛機設(shè)計的結(jié)果，并對其外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及使用性能進(jìn)行考察；日本Matsushita公司開發(fā)的虛擬廚房設(shè)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(shè)備的功能，按自己的喜好評價、選擇和重組這些設(shè)備，他們的選擇將被存儲并通過網(wǎng)絡(luò)送至生產(chǎn)部門進(jìn)行生產(chǎn)；美國CoventrySchoolofArtandDesign開發(fā)的虛擬原型制作系統(tǒng)，設(shè)計者在設(shè)計的初始階段能夠在計算機中構(gòu)造虛擬原型并對此原型進(jìn)行評價【6】。
國內(nèi)的研究剛剛起步，主要集中在三個方面【7】：
（1）產(chǎn)品虛擬設(shè)計技術(shù)：
主要包括虛擬產(chǎn)品開發(fā)平臺、虛擬測試、虛擬裝配以及機床、模具的虛擬設(shè)計實現(xiàn)等。其中清華大學(xué)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(xué)研究院采用C語言和OpenGL進(jìn)行編程初步實現(xiàn)了立體停車庫的虛擬現(xiàn)實下的參數(shù)化設(shè)計，可以直觀地進(jìn)行車庫的布局、設(shè)計、分析和運動模擬。
（2）產(chǎn)品虛擬制造技術(shù)
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(jīng)基本能夠模擬類似車門的中等復(fù)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(jīng)應(yīng)用于水輪發(fā)電機變曲面過流部件生產(chǎn)中，其產(chǎn)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(xué)研制的雙刀架數(shù)控車床加工過程模擬軟件已經(jīng)在馬鞍山鋼鐵股份有限公司車輪輪箍廠應(yīng)用，使數(shù)控程序現(xiàn)場調(diào)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(xué)研究院、東北大學(xué)、上海交大和長沙鐵道學(xué)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(shù)的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)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(xué)教授提出的分散網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)系統(tǒng)和西安交通大學(xué)謝友柏院士組建的異地網(wǎng)絡(luò)化研究中心。
從以上的論述中可以看到國內(nèi)外研究水平差距是很大的，而且由于虛擬制造技術(shù)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(shù)，以帶動相關(guān)技術(shù)的研究工作的進(jìn)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(chǔ)，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標(biāo)共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應(yīng)，以滿足用戶的需要。為了達(dá)到快速應(yīng)變能力，虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù)，其核心是虛擬制造技術(shù)，即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)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(chǔ)結(jié)構(gòu)和工具，并鼓勵在不同行業(yè)進(jìn)行示范應(yīng)用，目前已經(jīng)取得了一定進(jìn)展。例如：在遙測裝置生產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)時間比單一企業(yè)的生產(chǎn)時間減少了50％，生產(chǎn)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(dá)國家也紛紛成立了相應(yīng)的機構(gòu)，進(jìn)行相應(yīng)的研究和實施工作。我國專家從1993年就開始對敏捷制造進(jìn)行跟蹤研究，主要包括：實施敏捷制造的技術(shù)基礎(chǔ)；虛擬公司的建立步驟及其體系結(jié)構(gòu)和運行模式；虛擬公司的組織與應(yīng)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(xué)研究的角度看，我們認(rèn)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(yīng)用中所遇難題的理解，即在實踐中吸取有益的經(jīng)驗，為今后的發(fā)展作一定的技術(shù)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(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響（負(fù)作用）最小，資源的使用效率最高。綠色制造的提出是人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)境保護(hù)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(jìn)整個制造工藝來減少廢棄物，要比處理工廠處理已經(jīng)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(dá)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(jìn)制造技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)、彼此交叉的，在先進(jìn)制造技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展，即現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)應(yīng)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(jìn)制造技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)關(guān)系的分析，我們認(rèn)為在制定我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略時，應(yīng)該注重以人為本的思想，運用并行工程的哲理，使各種先進(jìn)制造技術(shù)相互銜接、協(xié)調(diào)發(fā)展，并不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)的成熟成果，為先進(jìn)制造技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用起到促進(jìn)的作用。
目前，在美國并行工程已到了推廣應(yīng)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(jīng)費緊缺，科研力量分散，科研成果難以推廣應(yīng)用，人才流失嚴(yán)重；從企業(yè)方面看，企業(yè)的整體素質(zhì)不高，管理工作落后，科研能力薄弱，當(dāng)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(zhì)的制約，一些先進(jìn)的技術(shù)還不易取得立竿見影的實際效果，這些都影響了企業(yè)應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)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(dāng)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(diào)，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(shù)，幫助企業(yè)進(jìn)行人員培訓(xùn)，提高企業(yè)人員的素質(zhì)（其中包括技術(shù)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(dāng)宣傳虛擬制造、敏捷制造等思想和技術(shù)，為企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供堅實的基礎(chǔ)。
（2）在政府方面，應(yīng)發(fā)揮政府的協(xié)調(diào)職能，組織企業(yè)和科研部門進(jìn)行多方面、多層次的合作，加強科研成果的應(yīng)用推廣，而且應(yīng)組織多學(xué)科、跨地區(qū)的科研力量共同攻關(guān)；從宏觀上加強對現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的指導(dǎo)，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(shù)的先進(jìn)性方面，不要過度追求世界領(lǐng)先，應(yīng)該根據(jù)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(jìn)研究工作的進(jìn)一步開展。同時，應(yīng)該參與國際合作，跟蹤國際研究動態(tài)，當(dāng)然，也可以適當(dāng)引進(jìn)一些關(guān)鍵的、有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，進(jìn)行消化和創(chuàng)新，縮短我國與世界先進(jìn)水平的差距，保持一定的技術(shù)領(lǐng)先性。
（4）針對我國科研力量分散的弱點，仿照分散網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)的思想，利用計算機網(wǎng)絡(luò)，開展合作研究，建立分布式網(wǎng)絡(luò)化研究中心，協(xié)調(diào)一致進(jìn)行科技攻關(guān)。所謂分布式網(wǎng)絡(luò)化研究中心就是利用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)對現(xiàn)實研究活動中的人、物、信息及研究過程進(jìn)行全面的集成，在一定時期內(nèi)為了共同的目標(biāo)以最佳的人員和單位組合來開展科學(xué)研究工作，調(diào)動各方面的積極性通過協(xié)同工作達(dá)到研究工作的廣泛開展和深入進(jìn)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(wǎng)絡(luò)化研究中心是將現(xiàn)實的研究機構(gòu)的職能在網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(diào)，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(yīng)用，并利用分布式網(wǎng)絡(luò)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(guān)的如STEP標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用、CORBA規(guī)范的推廣、企業(yè)過程重構(gòu)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(xiàn)
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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(shè)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(jīng)濟增長的主體和支柱，是綜合國力的重要體現(xiàn)。當(dāng)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(yán)重；從技術(shù)與創(chuàng)新水平的角度看，我國制造產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱，科技含量低，技術(shù)水平落后，有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少，產(chǎn)品的附加值較低[1]；從產(chǎn)業(yè)內(nèi)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(lǐng)域，科技創(chuàng)新能力弱、品牌建設(shè)不足；從市場環(huán)境的角度看，知識經(jīng)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(chǎn)效率為目的而進(jìn)行的品種單一、大批量以及標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品制造模式，很難適應(yīng)現(xiàn)代市場中客戶的個性化和多樣化需求。
先進(jìn)制造技術(shù)(AdvancedManufacturingTechnology，AMT)注重經(jīng)濟效益和技術(shù)的融合性，通過柔性生產(chǎn)、靈活生產(chǎn)、產(chǎn)品差異化、注重效率和質(zhì)量等方式增強企業(yè)對市場的反應(yīng)能力、提高自主創(chuàng)新能力，為客戶提供更加人性化的服務(wù)，具有產(chǎn)品質(zhì)量精良、技術(shù)含量高、資源消耗低、環(huán)境污染少、經(jīng)濟效益好等特性，通過發(fā)展AMT和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)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(shù)發(fā)展、推動經(jīng)濟發(fā)展和滿足人民日益增長需求的主要技術(shù)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(wǎng)(Internetofthings)和大數(shù)據(jù)(bigdata)為代表的信息技術(shù)、以綠色能源為代表的新能源技術(shù)、以3D打印技術(shù)為代表的數(shù)字化智能制造等技術(shù)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(chǎn)模式和全球經(jīng)濟系統(tǒng)，引領(lǐng)人們的生活走向智能化時代。工業(yè)西方發(fā)達(dá)國家紛紛提出“再工業(yè)化戰(zhàn)略”，試圖實現(xiàn)從“產(chǎn)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(fù)傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)能力，而是通過加快突破和應(yīng)用AMT搶占新一輪科技和產(chǎn)業(yè)競爭的制高點，占領(lǐng)產(chǎn)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(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)由制造大國向制造強國的轉(zhuǎn)變。
1先進(jìn)制造技術(shù)
AMT自20世紀(jì)80年代提出以來，世界各國都十分重視其理論和應(yīng)用實踐研究。AMT既包括先進(jìn)加工技術(shù)(AdvancedProcessingTechnology，APT)(主要指材料加工工藝及方法)，又包括對先進(jìn)裝備、人的智慧等有機構(gòu)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(jìn)制造模式(AdvancedManufacturingMode，AMM)，主要指制造模式及系統(tǒng)。美國聯(lián)邦科學(xué)、工程和技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(FederalCoordinatingCouncilorScienceEngineeringandTechnology，F(xiàn)CCSET)下屬的工業(yè)和技術(shù)委員會AMT工作組提出其主要包括三個技術(shù)群[2]：主體技術(shù)群(AMT的關(guān)鍵支撐，如計算機輔助設(shè)計、加工工藝規(guī)劃、增材制造技術(shù)、并行工程，以及材料生產(chǎn)工藝、加工工藝、加工和測試技術(shù)等)、支撐技術(shù)群(如計算機技術(shù)、自動化技術(shù)、檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和框架等)和管理技術(shù)群(如質(zhì)量管理、基礎(chǔ)設(shè)施、人員培訓(xùn)、全局監(jiān)督等)。雖然先進(jìn)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(shù))，AMM注重組織方式，強調(diào)的是人、組織結(jié)構(gòu)和技術(shù)三者的協(xié)同。兩者的關(guān)系如圖1所示。
從社會技術(shù)系統(tǒng)的觀點看，任何制造系統(tǒng)都有兩個尺度，即技術(shù)系統(tǒng)和伴隨技術(shù)系統(tǒng)的社會系統(tǒng)，社會技術(shù)系統(tǒng)強調(diào)系統(tǒng)中技術(shù)系統(tǒng)與社會系統(tǒng)兩類因素的相互作用，技術(shù)影響社會系統(tǒng)投入的種類、轉(zhuǎn)換過程的性質(zhì)和系統(tǒng)的產(chǎn)出。然而，社會系統(tǒng)決定著技術(shù)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(shù)在先進(jìn)制造哲理下的有機集成，從最初關(guān)注技術(shù)和工程科學(xué)等自然科學(xué)的集成，慢慢過渡為重視在AMT應(yīng)用過程中科學(xué)技術(shù)、組織結(jié)構(gòu)以及人的智慧等的深度融合，尤其注重自然科學(xué)與社會科學(xué)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(chǎn)生及時、高效、敏捷的反應(yīng)。
1.1先進(jìn)制造技術(shù)的概念、內(nèi)涵及主要內(nèi)容
制造指對原材料進(jìn)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(shù)為基礎(chǔ)的制造技術(shù)群，主要包括計算機輔助設(shè)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(shù)、自動控制系統(tǒng)、數(shù)控技術(shù)及裝備等[4-5]，從研究的角度看，先進(jìn)制造技術(shù)在不同時代具有不同的含義，當(dāng)前各種新出現(xiàn)的、先進(jìn)的機械加工技術(shù)(納米加工、激光切割、增材制造等)、精益生產(chǎn)、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(xué)者在對國外學(xué)者有關(guān)AMT定義的歸納和研究中，更為系統(tǒng)地對AMT進(jìn)行了定義，認(rèn)為AMT是一個多學(xué)科體系，包括從市場需求、產(chǎn)品設(shè)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(zhì)上是自然科學(xué)(自動控制技術(shù)、工藝規(guī)劃技術(shù)等)和社會科學(xué)(組織管理和經(jīng)濟學(xué)等)的有機融合體，是通過生產(chǎn)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(yīng)能力。
從制造系統(tǒng)的觀點看，AMT是一個三層次的技術(shù)群，如圖2所示：第一個層次(內(nèi)層)為基礎(chǔ)制造技術(shù)，主要指優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的通用共性技術(shù)，對應(yīng)AMT中的支撐技術(shù)(如圖1)；第二層(中層)是新型制造單元技術(shù)，由制造技術(shù)與信息技術(shù)、新型材料加工技術(shù)、清潔能源、環(huán)境科學(xué)等結(jié)合而成，涉及多學(xué)科交叉、集成與融合，對應(yīng)于先進(jìn)制造技術(shù)中的主體技術(shù)和管理技術(shù)；第三層(外層)為先進(jìn)制造模式/系統(tǒng)(集成技術(shù))，是由先進(jìn)制造單元技術(shù)和組織管理等融合而成的現(xiàn)代集成制造模式，強調(diào)技術(shù)系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的協(xié)同與融合，對應(yīng)于圖1的先進(jìn)制造模式，是人、技術(shù)、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(chǔ)制造技術(shù)
優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的基礎(chǔ)制造技術(shù)，主要指傳統(tǒng)的制造工藝技術(shù)(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(hù)、機械加工、優(yōu)質(zhì)高效連接技術(shù)、功能性防護(hù)涂層及各種與設(shè)計制造等)經(jīng)過優(yōu)化和改進(jìn)后形成的基礎(chǔ)制造工藝，是先進(jìn)制造技術(shù)的核心組成部分。
1.1.2新型制造單元技術(shù)
新型制造單元技術(shù)由制造技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、人工智能、新型材料加工技術(shù)、清潔能源、環(huán)境科學(xué)等結(jié)合而成，涉及多學(xué)科交叉、集成與融合，主要包括以下內(nèi)容：
(1)新型材料、納米技術(shù)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(fù)試驗配制獲得，整個過程非常緩慢。2011年6月，美國先進(jìn)制造業(yè)伙伴關(guān)系(AdvancedManufacturingPartnership，AMP)計劃之一的“材料基因組計劃”[8]，從分子結(jié)構(gòu)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(shù)—使用壽命的關(guān)系，建立了原子、分子的結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系，極大地提高了研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用先進(jìn)材料的速度。納米技術(shù)和激光加工引發(fā)了機械技術(shù)與電子技術(shù)在毫微米水平上的融合。
(2)增材制造與精密成型技術(shù)增材制造(如3D打印[9])是材料技術(shù)、粘結(jié)技術(shù)和打印技術(shù)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(shù)(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(shù)[10]。
(3)機器人、自動化及智能化技術(shù)工業(yè)機器人在生產(chǎn)加工中可以完成某些過程復(fù)雜、費時耗力的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程[11]；自動化促使機器或生產(chǎn)過程從自動控制發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護(hù)和自修復(fù)等；智能化技術(shù)綜合了信息技術(shù)、模糊算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能優(yōu)化算法，使機器在沒有人工干預(yù)的情況下進(jìn)行生產(chǎn)，具有人機一體化、自律能力強、自組織與超柔性、自學(xué)習(xí)與自我維護(hù)等特點。
(4)先進(jìn)電子技術(shù)裝備先進(jìn)電子裝備，如平板電腦、智能手機、穿戴設(shè)備等普適人機交互設(shè)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(shè)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(jìn)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(wù)的獲取。
(5)分子生物學(xué)和生物制造通過學(xué)習(xí)生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及其控制機制，解決制造過程中的一系列難題。強調(diào)生命科學(xué)的應(yīng)用，方法包括基因算法、進(jìn)化算法、強化學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。
(6)供應(yīng)鏈管理制造過程是物質(zhì)流、信息流在控制流的協(xié)調(diào)下實現(xiàn)從原料到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換，供應(yīng)鏈管理以整體效益最優(yōu)化為目標(biāo)，以系統(tǒng)化的觀點綜合考慮對人、技術(shù)、管理、設(shè)備、物料、信息等系統(tǒng)構(gòu)成要素的優(yōu)化組合，實現(xiàn)產(chǎn)品生命全周期經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
(7)清潔生產(chǎn)技術(shù)、綠色可持續(xù)制造清潔生產(chǎn)和綠色制造主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1綠色設(shè)計，設(shè)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(chǎn)品―廢棄物―再生資源或再生產(chǎn)品的反饋式循環(huán)模式[12]。
(8)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算(cloudcomputing)等新一代信息技術(shù)IBM公司基于新一代信息技術(shù)提出的智慧地球(smartplanet)掀起了物聯(lián)網(wǎng)研究的，引起了國內(nèi)外學(xué)者和政府的廣泛關(guān)注[13]。物聯(lián)網(wǎng)是利用無線射頻識別(RadioFrequencyIDentification，RFID)、嵌入式系統(tǒng)、傳感器等技術(shù)獲取現(xiàn)實世界信息，使物體與物體之間通過網(wǎng)絡(luò)相互連接并進(jìn)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(wǎng)絡(luò)[14]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入產(chǎn)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(wǎng)時代的到來，社交網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)、信息物理系統(tǒng)、移動終端等迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)量尤其是半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)呈爆發(fā)式增長，據(jù)著名咨詢公司IDC的研究報告，2011年網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)總量為1.8ZB，預(yù)計到2020年，總量將達(dá)到35ZB，大數(shù)據(jù)時代正在來臨[15]。一般意義上，大數(shù)據(jù)指無法在一定時間內(nèi)用常規(guī)機器和軟硬件工具對其進(jìn)行感知、獲取、管理、處理和服務(wù)的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)積累和數(shù)據(jù)的廣度還不夠，數(shù)據(jù)應(yīng)用大多針對傳統(tǒng)企業(yè)內(nèi)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，有效整合大數(shù)據(jù)，包括微博、論壇、網(wǎng)站等數(shù)據(jù)源，分析發(fā)掘這些數(shù)據(jù)蘊藏的潛在價值，有助于快速預(yù)測市場趨勢和客戶的個性化需求，細(xì)分客戶并提供量身定制的合適服務(wù)，及時了解整個供應(yīng)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(chǎn)設(shè)備狀態(tài)及加工過程等數(shù)據(jù)，研究制造系統(tǒng)中產(chǎn)生的大量不同來源的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，可以支持制造過程的優(yōu)化決策，優(yōu)化生產(chǎn)流程和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，有效提升制造企業(yè)的經(jīng)營管理效率和市場競爭力。大數(shù)據(jù)分析需要高效的數(shù)據(jù)處理平臺，目前制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時代，而大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)體量巨大、數(shù)據(jù)類型繁多、查詢分析復(fù)雜等特點，超越了現(xiàn)有企業(yè)的IT架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施的承載能力，因此需要高性能的計算機和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，必須依托云計算的分布式架構(gòu)、分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫和云存儲、虛擬化技術(shù)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(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、IT基礎(chǔ)設(shè)施、軟件、服務(wù)等)。云計算融合物聯(lián)網(wǎng)、面向服務(wù)、高性能計算和智能科學(xué)等技術(shù)形成云制造[18]，將各類制造資源或能力虛擬化、服務(wù)化，通過網(wǎng)絡(luò)和云平臺為用戶提供可高效便捷、按需使用、優(yōu)質(zhì)廉價的制造全生命周期服務(wù)。
1.1.3先進(jìn)制造模式/系統(tǒng)
制造模式是制造業(yè)為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、市場競爭力、生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)速度，以完成特定的生產(chǎn)任務(wù)而采取的一種有效的生產(chǎn)方式和一定的生產(chǎn)組織形式。先進(jìn)制造模式是以計算機信息技術(shù)和智能技術(shù)為代表的高新技術(shù)為支撐技術(shù)，在先進(jìn)制造思想的指導(dǎo)下，用扁平化、網(wǎng)絡(luò)化組織結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(jìn)程來看，不同社會發(fā)展時期決定了不同的制造思想、生產(chǎn)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(shù)的發(fā)展水平、生產(chǎn)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(chǎn)、機器生產(chǎn)、批量生產(chǎn)、低成本大批量生產(chǎn)、高質(zhì)量生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化制造、面向服務(wù)的制造、智能制造8個階段。
工業(yè)革命以前，產(chǎn)品主要以手工作坊式和單件小批量模式生產(chǎn)為主，產(chǎn)品質(zhì)量主要依賴手工匠的技藝，其成本較高、生產(chǎn)批量小，零部件的質(zhì)量可控性和兼容性比較差，供不應(yīng)求成為制造業(yè)進(jìn)一步發(fā)展必須解決的問題。產(chǎn)業(yè)革命后，新的生產(chǎn)技術(shù)和管理思想大量涌現(xiàn)，這一階段的早期，制造技術(shù)的改進(jìn)重點是規(guī)?；笈可a(chǎn)和提高生產(chǎn)效率，流水線式生產(chǎn)方式使得專業(yè)分工和標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模生產(chǎn)從技術(shù)方法上成為可能，科學(xué)組織管理理念等又從組織、結(jié)構(gòu)和方式上保障了流水線式生產(chǎn)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(chǎn)方式的精細(xì)化分工和高度標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)模式會給企業(yè)帶來巨大損失，20世紀(jì)90年代，隨著先進(jìn)制造理念、先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)以及先進(jìn)管理方式的不斷成熟與發(fā)展，各種新的制造理念、先進(jìn)制造新模式得到了迅猛發(fā)展，理論界相繼出現(xiàn)了高質(zhì)量生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化制造、面向服務(wù)的制造、智能制造等一系列新概念，各種先進(jìn)制造模式之間的關(guān)系如圖4所示。
(1)高質(zhì)量生產(chǎn)
并行工程、柔性制造、精益生產(chǎn)[19-20]這三類制造模式是基礎(chǔ)的生產(chǎn)管理方法，是虛擬制造、敏捷制造、現(xiàn)代集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)；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(guān)文獻(xiàn)已有介紹，不再贅述。
(2)網(wǎng)絡(luò)化制造
網(wǎng)絡(luò)化制造是指在產(chǎn)品全生命周期制造活動中，以信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等為基礎(chǔ)，實現(xiàn)快速響應(yīng)市場需求和提高企業(yè)競爭力的制造技術(shù)/系統(tǒng)的總稱。比較典型的應(yīng)用模式有制造網(wǎng)格(MGrid)[27]、應(yīng)用服務(wù)提供商(ApplicationServiceProvider，ASP)[28]。制造網(wǎng)格是運用網(wǎng)格技術(shù)對制造資源進(jìn)行服務(wù)化封裝和集成，屏蔽資源的異構(gòu)性和地理上的分布性，以透明的方式為用戶提供服務(wù)，從而實現(xiàn)面向產(chǎn)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(wù)委托給服務(wù)提供商進(jìn)行管理的一種外包式服務(wù)，以優(yōu)化資源配置、提高生產(chǎn)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(jìn)行自己的業(yè)務(wù)管理，如產(chǎn)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(chǎn)品技術(shù)的購買和運行費用，降低了客戶企業(yè)的應(yīng)用成本，特別適用于中小型企業(yè)。
(3)面向服務(wù)的制造
制造的價值鏈正不斷延伸和拓展，制造和服務(wù)逐漸融合，制造企業(yè)更加傾向于為顧客提品服務(wù)及其應(yīng)用解決方案。面向服務(wù)的制造是為實現(xiàn)制造價值鏈的增值，通過產(chǎn)品和服務(wù)融合、客戶全程參與、提供生產(chǎn)型服務(wù)或服務(wù)型生產(chǎn)，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(dá)到高效創(chuàng)新的一種制造模式[29]。面向服務(wù)的制造的典型應(yīng)用有眾包生產(chǎn)(CrowdSourcing，C-Sourcing)、工業(yè)產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)(IndustrialProductServiceSystem，IPSS)等。眾包生產(chǎn)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(chǎn)模式，它將工作任務(wù)通過互聯(lián)網(wǎng)以公開、自由自愿的方式分發(fā)給非特定的大眾。眾包生產(chǎn)就是網(wǎng)絡(luò)化社會生產(chǎn)，讓更多產(chǎn)品和服務(wù)用戶參與到產(chǎn)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(nèi)容”的形式生產(chǎn)出符合消費者需求的個性化產(chǎn)品[31]。眾包生產(chǎn)對構(gòu)建創(chuàng)新型制造企業(yè)非常重要，它具有開放式生產(chǎn)、組織構(gòu)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(chǎn)模式，通過外部資源的整合實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)；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(yīng)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(chǎn)能夠靈活、高效、低成本地進(jìn)行資源的重新分配和整合，有效降低產(chǎn)品制造成本，減少企業(yè)風(fēng)險，提高適應(yīng)個性化需求的靈活性，它的出現(xiàn)給企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、管理和售后服務(wù)帶來了巨大影響。產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)(ProductServiceSystem，PSS)通過系統(tǒng)地集成產(chǎn)品和服務(wù)，為用戶提品功能而不是產(chǎn)品本身來滿足用戶需求，從而實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的價值增值和生產(chǎn)與消費的可持續(xù)性[32]。IPSS[33]是在PSS的基礎(chǔ)上提出的。IPSS是工業(yè)產(chǎn)品及其相關(guān)服務(wù)的集成，它將產(chǎn)品與服務(wù)作為一個集成化的整體提供給用戶，這里的產(chǎn)品既可以是用戶所有，也可以是IPSS的提供者所有，不但關(guān)注產(chǎn)品本身質(zhì)量而且考慮顧客體驗，通過用戶的參與來提高產(chǎn)品服務(wù)創(chuàng)新能力；服務(wù)則是覆蓋整個產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的所有活動(設(shè)計、制造、運輸、銷售、使用、維護(hù)、售后服務(wù)等)，通過專業(yè)的服務(wù)共享降低用戶的成本投入，從而集中更多的精力關(guān)注其核心競爭力。IPSS的核心是提供工業(yè)產(chǎn)品的工作能力，這依賴于提供者的知識水平和經(jīng)驗豐富程度，因此它具有知識服務(wù)和生產(chǎn)型服務(wù)的特點。
(4)智能制造
基于新一代信息技術(shù)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(guān)注人的發(fā)展和周圍環(huán)境的融合，研究的關(guān)注點從之前側(cè)重信息技術(shù)和工程科學(xué)的集成，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)體系、組織結(jié)構(gòu)、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(chǎn)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(shù)是在新一代信息技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、納米技術(shù)、傳感技術(shù)和人工智能等基礎(chǔ)上，通過感知、人機交互、決策、執(zhí)行和反饋，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、制造、物流、管理、維護(hù)和服務(wù)的智能化，是信息技術(shù)與制造技術(shù)的集成協(xié)同與深度融合。在產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)過程與傳統(tǒng)的數(shù)控加工技術(shù)相比，能感知溫度、環(huán)境、加工材料的屬性變化，并作出相應(yīng)調(diào)整，不會死板地執(zhí)行預(yù)定程序，能夠保證加工出的產(chǎn)品精度?；谠朴嬎恪⑽锫?lián)網(wǎng)、面向服務(wù)和智能科學(xué)等技術(shù)的云制造也是一種智能化的制造模式[35]，它利用網(wǎng)絡(luò)和云制造服務(wù)平臺，按需組織網(wǎng)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(wù)[36-38]。云制造能促進(jìn)制造資源/能力的物聯(lián)化、虛擬化、服務(wù)化、協(xié)同化和智能化。與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)品和服務(wù)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(shù)據(jù)安全性的不足問題，以實現(xiàn)更大范圍的推廣和應(yīng)用；與制造網(wǎng)格相比，云制造在“分散資源集中使用”思想的基礎(chǔ)上，還體現(xiàn)了“集中資源分散服務(wù)”的思想。制造物聯(lián)[39]是基于互聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)、RFID、傳感網(wǎng)、智能技術(shù)等構(gòu)建的現(xiàn)代制造物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，是以中間件、海量信息融合和系統(tǒng)集成技術(shù)為基礎(chǔ)，基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)服務(wù)平臺和應(yīng)用系統(tǒng)，解決產(chǎn)品設(shè)計、制造、維護(hù)、管理、服務(wù)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(wù)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(yīng)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(chǎn)品制造從市場調(diào)研、研發(fā)設(shè)計、供應(yīng)鏈、生產(chǎn)過程、銷售、物流運輸與售后服務(wù)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(chǎn)品智能化、生產(chǎn)過程自動化、供應(yīng)鏈與物流的準(zhǔn)時化和精益化、企業(yè)經(jīng)營管理輔助決策等應(yīng)用，極大地提高了制造企業(yè)的核心競爭力。
基于語義Web、務(wù)聯(lián)網(wǎng)(InternetofService，IoS)、社會性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(SocialNetworkService，SNS)等，智能制造/云制造的進(jìn)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(jīng)驗、知識與智慧結(jié)合在一起，形成以客戶需求為中心、以人為本、面向服務(wù)、基于知識運用、人機物協(xié)同的制造模式。
綜上所述，先進(jìn)制造模式是以所追求的目標(biāo)和生產(chǎn)開展方式的轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)而產(chǎn)生及發(fā)展的，體現(xiàn)的是消費者的個性化需求、科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平和市場競爭形勢，是由先進(jìn)制造哲理、先進(jìn)組織管理方式、先進(jìn)制造技術(shù)及人的相互融合發(fā)展、相互協(xié)同作用的產(chǎn)物。這是一個系統(tǒng)靈活性不斷增大、組織結(jié)構(gòu)和過程不斷優(yōu)化的進(jìn)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(chǎn)效率得到極大提高，能夠?qū)κ袌鲎兓蛢?nèi)部變化作出迅速響應(yīng)。
1.2先進(jìn)制造技術(shù)對產(chǎn)品生產(chǎn)活動的影響
從生產(chǎn)流程來看，AMT與傳統(tǒng)制造技術(shù)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(zhuǎn)換為產(chǎn)品的過程，僅為生產(chǎn)過程的一部分，一般包括產(chǎn)品的加工和裝配兩大內(nèi)容，制造商自行生產(chǎn)或者從供應(yīng)商購買零件，將其組裝成產(chǎn)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(chǎn)品。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)設(shè)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(wù)，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(shè)計與制造部門間難以協(xié)調(diào)、矛盾突出。
AMT主要從材料設(shè)計、制造流程改造、產(chǎn)品服務(wù)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(shù)的內(nèi)容：
(1)材料設(shè)計新型材料的成型和加工技術(shù)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(chǎn)品性能，超硬材料、功能梯度復(fù)合材料的某些新的成形、加工技術(shù)將不斷涌現(xiàn)，如超導(dǎo)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(jìn)制造超效能加工和自動化技術(shù)能夠促使連續(xù)流制造，減少零件庫存。
(3)產(chǎn)品服務(wù)融合先進(jìn)制造強調(diào)涵蓋從產(chǎn)品研發(fā)直至客戶應(yīng)用的全過程，提品、軟件和服務(wù)于一體的產(chǎn)品解決方案和端對端的服務(wù)。知識資本、人力資本和技術(shù)資本的高度聚合，使制造活動擺脫了傳統(tǒng)制造低技術(shù)含量、低附加值的模式，通過產(chǎn)品設(shè)計、管理咨詢等活動，技術(shù)和知識在生產(chǎn)過程中被實際運用，將技術(shù)進(jìn)步轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)能力和競爭力，為企業(yè)產(chǎn)生更高的附加價值。
(4)循環(huán)利用[42]先進(jìn)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(chǎn)品制造模式是一個開環(huán)系統(tǒng)，即原料工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品功能設(shè)計擴展到生命周期設(shè)計，強調(diào)所有資源應(yīng)該實現(xiàn)在經(jīng)濟體系內(nèi)的循環(huán)利用。
基礎(chǔ)制造技術(shù)、新型制造單元技術(shù)和現(xiàn)代先進(jìn)集成制造技術(shù)對制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。基礎(chǔ)制造技術(shù)通過改進(jìn)、整合形成新型制造單元技術(shù)，進(jìn)而影響整個制造過程。諸如網(wǎng)絡(luò)化制造、面向服務(wù)制造和智能制造等先進(jìn)集成制造技術(shù)已在前文說明，這里著重探討新型制造單元技術(shù)對制造過程的影響。具體來講，新型制造單元技術(shù)(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(zhǔn)制造用于對加工階段的改造；機器人/自動化技術(shù)用于組裝和生產(chǎn)流程的自動化；先進(jìn)電子技術(shù)用于產(chǎn)品和服務(wù)的融合以及加工過程的控制；供應(yīng)鏈設(shè)計以整體效益最優(yōu)化為目標(biāo)，以系統(tǒng)化的觀點綜合考慮人、技術(shù)、管理、設(shè)備、物料、信息等系統(tǒng)構(gòu)成要素的優(yōu)化組合，在滿足產(chǎn)品或服務(wù)供給要求的同時，達(dá)到成本最低；清潔生產(chǎn)技術(shù)主要用于材料的循環(huán)利用、回收等環(huán)節(jié)；分子生物學(xué)和生物制造用于材料設(shè)計及制造流程的改進(jìn)；納米材料技術(shù)用于合成與加工功能梯度材料、復(fù)合材料等；物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)用于對產(chǎn)品全生命周期制造過程進(jìn)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(chǎn)生了質(zhì)的變化，而且涵蓋了市場信息分析、產(chǎn)品決策、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)準(zhǔn)備等生產(chǎn)前階段，以及質(zhì)量監(jiān)測、銷售使用、售前售后服務(wù)、產(chǎn)品報廢的處理和回收再生產(chǎn)等后階段，覆蓋了產(chǎn)品生命周期的制造全過程，可提供集產(chǎn)品、軟件和服務(wù)于一體的整體解決方案，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)。
1.3各國先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展情況和研究進(jìn)展
近年來，美國、日本、德國等發(fā)達(dá)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(jìn)制造伙伴計劃)[44]；2012年2月了《ANationalStrategicPlanForAdvancedManufacturing》(先進(jìn)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(shè)智能制造技術(shù)平臺，以加快智能制造的技術(shù)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(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)藍(lán)圖》，同年6月通過《新增長戰(zhàn)略》法案，規(guī)劃了日本經(jīng)濟2011年~2020年的十年發(fā)展戰(zhàn)略，其中包括對先進(jìn)制造業(yè)的支持策略，通過大力調(diào)整制造業(yè)結(jié)構(gòu)，加快發(fā)展機器人、無人化工廠、3D打印技術(shù)等尖端領(lǐng)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(guān)的計劃[47]，特別是2010年7月制訂了《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》，以支持制造領(lǐng)域新型革命性技術(shù)的研究與創(chuàng)新。其中“工業(yè)4.0”項目[48]是《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》確定的十大未來技術(shù)項目之一，用以支持工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域新一代關(guān)鍵技術(shù)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(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、CPS、IoS等技術(shù)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(chǎn)系統(tǒng)和過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)；2智能生產(chǎn)，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)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(guān)鍵使能技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略》，次年3月頒布了《歐洲2020戰(zhàn)略》[49]。發(fā)達(dá)國家希望以高新技術(shù)為依托大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品、清潔能源、新材料等新興產(chǎn)業(yè)，構(gòu)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(lǐng)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(jìn)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(xué)建立了CIMS工程研究中心。先進(jìn)制造技術(shù)作為一個主題在國家科技部領(lǐng)導(dǎo)下取得重大進(jìn)展，如數(shù)字化制造與工業(yè)工程[50]、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計[51]、網(wǎng)絡(luò)制造、仿生制造[52]、綠色制造與區(qū)域網(wǎng)絡(luò)制造[53]、供應(yīng)鏈、網(wǎng)絡(luò)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(shù)、制造服務(wù)技術(shù)和制造物聯(lián)技術(shù)，該規(guī)劃的實施將促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)相融合，為加速制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級、發(fā)展高端制造業(yè)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)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(lǐng)域取得了大批具有先進(jìn)水平的研究成果，促進(jìn)了制造業(yè)向精益化、全球化、協(xié)同化、服務(wù)化、綠色化、智能化的方向發(fā)展，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級改造和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。
2新工業(yè)革命
工業(yè)革命是生產(chǎn)技術(shù)的變革，同時也是一場深刻的社會關(guān)系變革。新科技群的協(xié)同效應(yīng)和深度融合將導(dǎo)致生產(chǎn)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(rèn)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(jié)合之際產(chǎn)生的，當(dāng)前正由互聯(lián)網(wǎng)和新能源結(jié)合引發(fā)新的經(jīng)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(zhuǎn)型，向可再生能源轉(zhuǎn)型，利用風(fēng)和陽光等，不再消耗石化產(chǎn)品；2分散式生產(chǎn)，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)大大減小了時間、空間對人們的經(jīng)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(chǎn)組織結(jié)構(gòu)更加符合現(xiàn)代商業(yè)的需求；3存儲，充分利用社會基礎(chǔ)設(shè)施存儲間歇式可再生能源；4構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將電網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉垂蚕砭W(wǎng)，通過一種網(wǎng)格式的智能分布式電力系統(tǒng)和他人共享；5交通工具轉(zhuǎn)變，將汽車、卡車、火車等運輸工具轉(zhuǎn)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(yīng)，樹立起一個新經(jīng)濟發(fā)展范例，帶領(lǐng)世界進(jìn)入新紀(jì)元。
(2)克里斯·安德森[57]認(rèn)為，新型材料的應(yīng)用和增材制造技術(shù)等數(shù)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(shù)和基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同制造服務(wù)等智能化與數(shù)字化制造方法，能夠迅速和精準(zhǔn)地將計算機中的虛擬設(shè)計模型轉(zhuǎn)化為真實物體，甚至直接打印出零件或模具，基于網(wǎng)絡(luò)的新型數(shù)字化設(shè)計及制造的創(chuàng)新提供給網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)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(lǐng)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(chǎn)的終結(jié)》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(rèn)為，以制造業(yè)數(shù)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(wǎng)、智能軟件、新能源、新材料、機器人、新的制造方法和以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的商業(yè)服務(wù)模式將使技術(shù)要素和市場配置要素發(fā)生革命性變革，產(chǎn)生改變社會發(fā)展歷程的巨大能量。而制造業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程正從智能計算機軟件、新材料、更靈巧的機器人、基于網(wǎng)絡(luò)的制造業(yè)服務(wù)化、新的制造方法5個方面向前推進(jìn)。
(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(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。工業(yè)4.0強調(diào)在工業(yè)生產(chǎn)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(guān)系，從而構(gòu)建智能化的新型生產(chǎn)模式與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。工業(yè)4.0正引領(lǐng)新一輪的工業(yè)革命，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域、商業(yè)模式和合作形式，將導(dǎo)致工業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和社會結(jié)構(gòu)從垂直向扁平轉(zhuǎn)變，從集中向分散轉(zhuǎn)變。
這些研究預(yù)言了新的工業(yè)革命即將來臨，勾勒出了先進(jìn)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(zhì)是制造方式與模式的革命：保羅·麥基利認(rèn)為生產(chǎn)工具發(fā)生很大變化將導(dǎo)致新工業(yè)革命；杰里米·里夫金認(rèn)為生產(chǎn)動力的變革將引發(fā)新工業(yè)革命；彼得·馬什認(rèn)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(chǎn)方式的革新；德國工業(yè)4.0體現(xiàn)在在工業(yè)生產(chǎn)過程中，基于CPS建立了一種高度協(xié)同的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。其實，任何一項單一的技術(shù)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(jù)關(guān)鍵為是否有新科技群協(xié)同效應(yīng)以及是否帶來人類生產(chǎn)、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(shù)字化制造、機器人技術(shù)、新一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)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(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新變革，使工業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)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(jìn)制造技術(shù)與新工業(yè)革命之間關(guān)系
從主導(dǎo)技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的角度來看，以生產(chǎn)方式變革為主線的AMT的群體涌現(xiàn)、協(xié)同融合將導(dǎo)致新的工業(yè)革命，各種技術(shù)之間產(chǎn)生的耦合效應(yīng)推動了工業(yè)革命的進(jìn)程。新工業(yè)革命不是依賴單一學(xué)科或某幾類技術(shù)，而應(yīng)該是全方位的多學(xué)科、多技術(shù)層次、寬領(lǐng)域的協(xié)同效應(yīng)和深度融合。人類制造模式的演變從原始手工生產(chǎn)模式到現(xiàn)代先進(jìn)制造模式的演變過程中，經(jīng)歷了3次大的革命性變革。圖8所示為由市場變化與技術(shù)發(fā)展推動的先進(jìn)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(shù)、內(nèi)燃機的發(fā)明與改進(jìn)，機器取代手工成為主導(dǎo)生產(chǎn)方式，制造業(yè)進(jìn)入機械化制造時代，成為近代工業(yè)化大生產(chǎn)時代的開端。第二次工業(yè)革命中，大規(guī)模制造成為主導(dǎo)生產(chǎn)方式，20世紀(jì)20年代，隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)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(jié)構(gòu)上追求縱向一體化與大規(guī)模，內(nèi)部分工仔細(xì)，專業(yè)化程度高，簡單熟練的操作提高了生產(chǎn)效率，使制造成本隨規(guī)模遞減，同時質(zhì)量的穩(wěn)定性也得到提高，制造模式進(jìn)入批量大規(guī)模制造階段。新工業(yè)革命是現(xiàn)代先進(jìn)制造模式集成協(xié)同創(chuàng)新的結(jié)果，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后期，隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、智能控制技術(shù)研究的深入和以知識為基礎(chǔ)的經(jīng)濟時代的到來，制造業(yè)的市場環(huán)境與技術(shù)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(yīng)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(xué)和社會科學(xué)的最新進(jìn)展，以綠色、低碳、可持續(xù)為發(fā)展理念，帶來了產(chǎn)業(yè)組織模式的轉(zhuǎn)變，對轉(zhuǎn)變經(jīng)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(shù)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(zhì)是制造業(yè)生產(chǎn)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(shù)突破性的發(fā)展。AMT是制造業(yè)產(chǎn)生變革的根本力量，新一代信息技術(shù)(云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、務(wù)聯(lián)網(wǎng)、云平臺等)、新能源(再生能源、清潔能源等)、新材料(復(fù)合材料、納米材料等)技術(shù)等將為新工業(yè)革命創(chuàng)造強大的新基礎(chǔ)設(shè)施；分散式制造(網(wǎng)絡(luò)化制造、制造物聯(lián)、云制造、智能制造)、眾包生產(chǎn)、集群效應(yīng)、利基思維等使生產(chǎn)方式產(chǎn)生變革，將整個工業(yè)生產(chǎn)體系提升到一個新的水平，工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟體系和社會結(jié)構(gòu)將從垂直轉(zhuǎn)向扁平、從集中轉(zhuǎn)向分散；以智能制造為代表的新一代先進(jìn)制造模式，必將使商業(yè)模式、管理模式、服務(wù)模式、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和人才資源需求發(fā)生巨大變化，給工業(yè)領(lǐng)域、生產(chǎn)價值鏈、業(yè)務(wù)模式乃至生活方式帶來根本性變革，進(jìn)而推進(jìn)和實現(xiàn)新的工業(yè)革命。
制造模式的演進(jìn)與新工業(yè)革命的出現(xiàn)由市場發(fā)展、社會變革、技術(shù)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(nèi)涵的理解必須通過與社會科學(xué)(如經(jīng)濟學(xué)和管理學(xué))等跨學(xué)科的對話和交流，適當(dāng)突破自然科學(xué)和工程技術(shù)學(xué)科的理論范疇。工業(yè)發(fā)展歷程表明，新的生產(chǎn)模式的出現(xiàn)均為與特定的社會制度、組織結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟因素等相互作用的產(chǎn)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(jìn)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(shù)、社會經(jīng)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(jīng)歷著一場革命，一場以實施先進(jìn)制造技術(shù)和經(jīng)營方式徹底變革為主要內(nèi)容的先進(jìn)制造模式的革命，涉及制造理念、制造戰(zhàn)略、制造技術(shù)、制造組織與管理各個領(lǐng)域的全面變革。
4新一代先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用案例
產(chǎn)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(chǎn)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(wǎng)絡(luò)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(nèi)容(Usergeneratedcontent)為代表的社會化生產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)平臺，為其一個十億美元的新業(yè)務(wù)尋找創(chuàng)意，通過征集創(chuàng)意—進(jìn)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(chǎn)方式，將越野賽車的個性化設(shè)計與制造分包給不同的社區(qū)，在社區(qū)內(nèi)的微型工廠實現(xiàn)了快速小批量設(shè)計與生產(chǎn)；波音公司聯(lián)合全球40多個國家和地區(qū)企業(yè)，通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同和制造服務(wù)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(jìn)入生產(chǎn)領(lǐng)域，將自己的設(shè)計產(chǎn)品模型轉(zhuǎn)變成產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)瀏覽器獲取的云服務(wù)，實現(xiàn)了低成本的高技術(shù)，保持了小型化與全球化并存的能力。借助物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，用戶參與不再局限于創(chuàng)意征集階段，而向設(shè)計研發(fā)、制造、實驗、檢測、營銷等縱深發(fā)展，向產(chǎn)品全生命周期拓展，這些生產(chǎn)方式將為開發(fā)出成功的產(chǎn)品、降低生產(chǎn)成本、提高效率作出巨大貢獻(xiàn)。
以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)/CPS、云計算等新一代信息技術(shù)為基礎(chǔ)的先進(jìn)制造技術(shù)將促進(jìn)制造系統(tǒng)向服務(wù)化、智慧化、個性化、社會化的方向發(fā)展，智慧制造應(yīng)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(diào)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(wǎng)(Internetofpeople)所形成的社會化網(wǎng)絡(luò)，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(wǎng)實現(xiàn)物理實體的互聯(lián)互通，利用RFID、嵌入在資源或產(chǎn)品內(nèi)的感知器等獲得資源狀態(tài)和環(huán)境的數(shù)據(jù)信息；信息系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對業(yè)務(wù)對象的屬性、位置和狀態(tài)等信息進(jìn)行整合，從海量數(shù)據(jù)中抽取出所需的信息、知識和智慧，為需求分析、設(shè)計、生產(chǎn)、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(wǎng)獲取的數(shù)據(jù)與知識的價值是通過服務(wù)的形式來體現(xiàn)的，通過云計算和“一切皆為服務(wù)”的理念，為用戶提供按需即取的服務(wù)方式，將服務(wù)資源延伸到物理世界，最終得以在物理系統(tǒng)中實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)。
新工業(yè)革命將促進(jìn)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(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛑鲃痈兄㈨憫?yīng)客戶大規(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(jié)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(shù)為客戶定制各種產(chǎn)品和服務(wù)的公司，至今已獲數(shù)千萬美元的風(fēng)險投資支持，截止2012年6月20日，其生產(chǎn)產(chǎn)品已經(jīng)超過100萬款，產(chǎn)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(chǎn)上千萬件產(chǎn)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(guān)于各種產(chǎn)品的3D設(shè)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(shù)天內(nèi)完成產(chǎn)品的打印生產(chǎn)，然后寄送給客戶。同時，該公司還為商家和設(shè)計者設(shè)立平臺，使他們可以利用公司的3D打印機生產(chǎn)并銷售自己設(shè)計或收集的產(chǎn)品，用戶提交他們的產(chǎn)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(chǎn)品開發(fā)團隊將制作產(chǎn)品原型，用戶可在線對其進(jìn)行投票、評分、提意見或建議，參與產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)、改進(jìn)、預(yù)售和營銷等，即通過聚集大眾智慧的方式，讓社區(qū)參與產(chǎn)品開發(fā)的整個過程。如果產(chǎn)品獲得預(yù)期成功，則發(fā)明者和其他協(xié)作者可分享一定的產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)、群體智慧和3D打印等技術(shù)實現(xiàn)了個性化產(chǎn)品的生產(chǎn)，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(wǎng)絡(luò)，并與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、務(wù)聯(lián)網(wǎng)和人際網(wǎng)(社會性網(wǎng)絡(luò))無縫連接，形成復(fù)雜的社會制造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而將社會需求、虛擬設(shè)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(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)資料、勞動者素質(zhì)等生產(chǎn)力要素和人類生產(chǎn)生活方式、思想觀念產(chǎn)生巨大影響，企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、管理方式、社會制度政策環(huán)境等因素決定了先進(jìn)制造技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的廣度和深度。我國應(yīng)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(chǎn)業(yè)，為新工業(yè)革命創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，從而促進(jìn)我國經(jīng)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(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展方向和主要任務(wù)，提出積極發(fā)展新能源、新一代信息技術(shù)、新材料等七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)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(shù)密集、資源消耗小、成長潛力巨大、綜合效益好的產(chǎn)業(yè)，增強自主發(fā)展能力。我國先進(jìn)制造業(yè)目前主要由兩大部分構(gòu)成(如圖9)：1由融合先進(jìn)制造技術(shù)的傳統(tǒng)制造業(yè)改造而成的先進(jìn)制造業(yè)，如數(shù)控機床、海洋工程設(shè)備、航空航天裝備等；2科技重大突破創(chuàng)新的成果落地應(yīng)用后形成的新產(chǎn)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(chǎn)新方法帶來了契機，新一代智能化技術(shù)、新能源、新材料等新科技正快速形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模市場，該市場有利于發(fā)展循環(huán)生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟，實現(xiàn)經(jīng)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(guān)鍵科技支撐體系、以深層次循環(huán)式生產(chǎn)為主導(dǎo)，促使生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式向更深層次和更廣范圍拓展。我國未來的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系應(yīng)該更多地建立在新的工業(yè)生產(chǎn)方式、新的生產(chǎn)組織方式和新的生產(chǎn)制造模式基礎(chǔ)上。
(2)發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)
戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)[63]以重大科學(xué)技術(shù)突破性發(fā)展為基礎(chǔ)，對社會發(fā)展具有重大引導(dǎo)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(chǎn)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(wù)。我國十分重視戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2010年10月18日頒布了《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，準(zhǔn)備用20年左右時間，使節(jié)能環(huán)保能源產(chǎn)業(yè)、新一代電子信息技術(shù)、高端裝備制造業(yè)等七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力和發(fā)展水平達(dá)到世界領(lǐng)先；在《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出了七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向和任務(wù)，以重大技術(shù)突破和重大發(fā)展需求為基礎(chǔ)，將知識技術(shù)密集型、引領(lǐng)作用強、發(fā)展?jié)摿煤途C合效益大的新興產(chǎn)業(yè)作為發(fā)展重點，建立戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，大力發(fā)展可再生新能源、生物技術(shù)、智慧物聯(lián)網(wǎng)、云計算、普適人機交互等新技術(shù)，并且注重智力資源的開發(fā)、新能源和互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，將創(chuàng)新放在關(guān)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(guān)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(diào)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(chǎn)權(quán)保護(hù)，集聚大量的高端創(chuàng)新人才，將技術(shù)和管理、軟科學(xué)和硬科學(xué)結(jié)合在一起協(xié)同創(chuàng)新，增強市場化導(dǎo)向和創(chuàng)新激勵機制；其次加強政策引導(dǎo)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新及技術(shù)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(jìn)產(chǎn)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(dǎo)和支持企業(yè)突破核心關(guān)鍵技術(shù)，支持新技術(shù)新產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。與新的制造技術(shù)相適應(yīng)的企業(yè)管理方式和社會制度基礎(chǔ)決定了其在制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)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(zhuǎn)化為制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)競爭力。
關(guān)鍵詞： 三維CAD技術(shù)；機械設(shè)計；影響；分析
Key words： 3D CAD technology；mechanical design；impact；analysis
中圖分類號：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）19-0051-02
0 引言
機械設(shè)計是一種古老的擁有幾百年歷史的技術(shù)工作，隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展變化，科學(xué)技術(shù)的更新?lián)Q代，機械設(shè)計領(lǐng)域也獲得了新生。而三維CAD技術(shù)也在不斷發(fā)展，對于機械設(shè)計而言，它是一個用處極大的技術(shù)，能夠促進(jìn)機械設(shè)計的良好發(fā)展。故本文就三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用及其對于機械設(shè)計的影響進(jìn)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(shù)一起得到良好的發(fā)展。
1 機械設(shè)計和三維CAD技術(shù)的含義
1.1 機械設(shè)計的含義 機械設(shè)計顧名思義也就是指設(shè)計機械產(chǎn)品的工作領(lǐng)域，具體說來就是依據(jù)機械的使用要求，設(shè)想、分析并計算機械的運轉(zhuǎn)原理、整體構(gòu)造、運轉(zhuǎn)模式、能量傳遞方式、每一個零件的尺寸、材質(zhì)和形狀等等各種方面，并且將它們轉(zhuǎn)化成為具體的能夠作為制造依據(jù)的描述。
1.2 三維CAD技術(shù)的含義 新興的三維CAD技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，其中CAD是指計算機輔助設(shè)計，而三維CAD技術(shù)則為一種更加深層次的先進(jìn)的計算機輔助設(shè)計技術(shù)。三維CAD技術(shù)包括軟件和硬件兩個方面，軟件系統(tǒng)是三維CAD技術(shù)的核心，對于三維CAD技術(shù)所具有的功能起到?jīng)Q定性作用；而硬件則是指三維CAD技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
2 三維CAD技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
就目前而言，我國的三維CAD技術(shù)發(fā)展較為良好，硬件方面已經(jīng)達(dá)到了較高的水準(zhǔn)，在進(jìn)行設(shè)計的時候，基本不會出現(xiàn)差錯，軟件方面也較為適應(yīng)現(xiàn)階段的發(fā)展?fàn)顩r。現(xiàn)在廣泛應(yīng)用中的軟件包括Pro/E、I-DEAS、UG、Solid-Works、Solid-Edge、CADAM、CADDS等等，大多數(shù)軟件不僅能夠完成三維造型，還具有CAM、CAE等功能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了二維CAD技術(shù)。現(xiàn)在計算機的質(zhì)量、性能不斷提高，信息處理趨向智能化，多媒體技術(shù)也逐漸被廣泛應(yīng)用，三維CAD技術(shù)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(jīng)濟仍在持續(xù)快速發(fā)展，客戶對于三維CAD技術(shù)的要求也不斷變化、標(biāo)準(zhǔn)越來越高，并且同一些更加先進(jìn)的科技發(fā)達(dá)國家相比，我國的三維CAD技術(shù)還有一定的進(jìn)步空間，所以我們需要正確地把握三維CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢，更加深入地研究三維CAD技術(shù)，使其應(yīng)用更加廣泛，技術(shù)水平越來越高。
3 三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用及影響
3.1 三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用 三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中，主要應(yīng)用于三維實體建模、模具的集成制造、工程分析（如結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)力/應(yīng)變計算、動態(tài)特性、熱傳導(dǎo)特性分析等）、設(shè)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(shù)據(jù)庫的建立及操作、工程設(shè)計信息的處理、檢索和交換等方面。
3.2 三維CAD技術(shù)對于機械設(shè)計的影響 三維CAD技術(shù)對于機械設(shè)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(shè)計 通過三維CAD技術(shù)軟件來設(shè)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(dǎo)致裝配失敗。
3.2.2 能夠縮短機械設(shè)計的周期 采用三維CAD技術(shù)來進(jìn)行機械設(shè)計，可以利用相鄰零件的形狀和位置來設(shè)計新的機械零件，以提高零件設(shè)計的效率。在對新機械進(jìn)行設(shè)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(jìn)行重新設(shè)計、制作，其他大部分的零件設(shè)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(shè)計的功能，能夠采用快速重構(gòu)的方式獲得一個全新的機械產(chǎn)品。這些功能能夠?qū)C械設(shè)計的計劃時間縮短近三分之一，大大地提高了機械設(shè)計的速度以及機械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。比如在裝配環(huán)境中，依據(jù)箱體的外形以及其余搭配要求就能夠迅速精準(zhǔn)地設(shè)計出相對應(yīng)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(guān)系都記錄起來了，倘若產(chǎn)生干涉狀況或是沒有正確地進(jìn)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(jìn)行重新裝配，從而能夠保證設(shè)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(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)，從而檢驗裝配是否達(dá)到要求；另外，當(dāng)某個零部件或者整個機械產(chǎn)品完成裝配的時候還可以進(jìn)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(jìn)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(dāng)零件需要修改時，也只需點擊資源查找器中相對應(yīng)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(jìn)行的，只要點擊需要修改的零件就可以進(jìn)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(shè)計的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量
在機械設(shè)計的過程中，將機械產(chǎn)品與信息技術(shù)結(jié)合起來，并采取CAD設(shè)計方法和CIMS對產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)制造，使機械產(chǎn)品設(shè)計和制造都能夠有良好的發(fā)展。三維CAD技術(shù)采用先進(jìn)的設(shè)計方法保證產(chǎn)品的設(shè)計水平，大型企業(yè)數(shù)控完善的加工手段則保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
3.2.6 有利于加強機械設(shè)計者的現(xiàn)代化設(shè)計意識 三維CAD技術(shù)將設(shè)計模式進(jìn)行了徹底的更新，是一種基于高科技背景的高端的設(shè)計技術(shù)。所以面對這種先進(jìn)的現(xiàn)代化的技術(shù)，從事機械設(shè)計的工作人員既要擁有豐富的理論知識、實踐經(jīng)驗及最新的相關(guān)信息等機械設(shè)計的基本要素，也需要具備現(xiàn)代化的先進(jìn)的設(shè)計思維，能夠及時更新機械設(shè)計的相關(guān)技術(shù)和方法等，從而使機械設(shè)計工作與時俱進(jìn)。
4 結(jié)束語
我國的機械設(shè)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(shè)計模式束縛的、引進(jìn)了現(xiàn)代設(shè)計觀念和手段的三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計領(lǐng)域的引入，是促進(jìn)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(zhì)轉(zhuǎn)變，我們需要對三維CAD技術(shù)進(jìn)行更深入的研究，使其在機械設(shè)計中得到更好得應(yīng)用，為機械設(shè)計提供強而有力的技術(shù)支撐，從而使機械產(chǎn)品設(shè)計、制造的水平得到進(jìn)一步的提升。
參考文獻(xiàn)：
[1]張立榮.三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2011（02）.
中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
21世紀(jì)以來，以計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表的信息技術(shù)獲得了空前的發(fā)展，世界經(jīng)濟進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)化經(jīng)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(jīng)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(wǎng)絡(luò)化制造和面向服務(wù)的制造等一系列先進(jìn)的制造模式應(yīng)運而生。近年來，隨著云計算等信息技術(shù)的快速發(fā)展，在敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)化制造和面向服務(wù)制造的基礎(chǔ)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(nèi)涵是什么，它與其他先進(jìn)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(nèi)容。
一、相關(guān)先進(jìn)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(xué)（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(jì)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(jīng)提出，便迅速得到了美國社會各界人士廣泛關(guān)注，并很快成為理論研究的熱點。然而，對于“敏捷制造”的內(nèi)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(rèn)為敏捷制造是為了使組織和設(shè)備更富有彈性和靈活性，將包括人員、技術(shù)和組織在內(nèi)的所有可用資源整合到自然協(xié)調(diào)的獨立系統(tǒng)中，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，并對任何突現(xiàn)的市場機會做出快速響應(yīng)；Huang， Yusuf等認(rèn)為敏捷制造是一種新的生產(chǎn)管理哲學(xué)，企業(yè)在全球化市場的競爭壓力和利益驅(qū)動下，通過對可重構(gòu)資源和最佳實踐的集成提供用戶需求的產(chǎn)品（包括服務(wù)），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(yīng)用模式。對于虛擬企業(yè)的內(nèi)涵，國內(nèi)外研究者并沒有達(dá)成共識。綜合國內(nèi)外學(xué)者的主要觀點，本文認(rèn)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(dāng)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(chǎn)品，并最終推向市場，期間各個加盟企業(yè)共擔(dān)成本、利潤和風(fēng)險， 虛擬企業(yè)的生命周期取決于產(chǎn)品市場機遇，機遇一旦消失，聯(lián)盟即行解體。
協(xié)作網(wǎng)絡(luò)作為虛擬企業(yè)的進(jìn)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(biāo)的組織和人構(gòu)成的 ，成員之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的交互，并最終通過協(xié)作來實現(xiàn)共同目標(biāo)。
（二）網(wǎng)絡(luò)化制造。
網(wǎng)絡(luò)化制造曾被認(rèn)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(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是Web技術(shù)的出現(xiàn)，使得網(wǎng)絡(luò)化制造相比敏捷制造又多了一些新的含義。目前，對于網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)化制造是指利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(wǎng)絡(luò)化，這里的制造是“小制造”的概念。而廣義的網(wǎng)絡(luò)化制造是指企業(yè)為快速響應(yīng)市場需求和提高競爭力，以信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，在產(chǎn)品全生命周期各個階段中涉及制造技術(shù)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(chǎn)品全生命周期各階段的制造活動及企業(yè)經(jīng)營的全過程。
制造網(wǎng)格和應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）是網(wǎng)絡(luò)化制造的典型應(yīng)用模式。網(wǎng)格技術(shù)的出現(xiàn)為通過網(wǎng)絡(luò)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(jìn)了制造業(yè)向網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)化的方向發(fā)展。ASP是IT外包服務(wù)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)化制造模式在實際應(yīng)用中，制造企業(yè)在利用公共ASP服務(wù)平臺提供的各類應(yīng)用軟件的同時，圍繞企業(yè)自身業(yè)務(wù)開展一系列支持企業(yè)信息化的應(yīng)用，如企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)、供應(yīng)鏈管理（SCM）、客戶關(guān)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(chǎn)管理效率。
（三）面向服務(wù)的制造。
近年來，為滿足用戶對高技術(shù)產(chǎn)品全生命周期服務(wù)的需求以及企業(yè)獲得增值服務(wù)的需要，面向服務(wù)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(chǎn)品服務(wù)化、服務(wù)型制造等，其中最具代表性的是工業(yè)產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)（IPSS）和眾包生產(chǎn)。
IPSS是在產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)（PSS）的基礎(chǔ)上提出的，它主要是針對商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，目的是實現(xiàn)相互依賴、相互作用的產(chǎn)品和相關(guān)技術(shù)服務(wù)的高度集成，把產(chǎn)品與相關(guān)技術(shù)服務(wù)作為一個集成化的整體提供給用戶，實現(xiàn)產(chǎn)品服務(wù)提供者和使用者的“雙贏”。
眾包生產(chǎn)作為一種新的生產(chǎn)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(chǎn)模式，問題或任務(wù)通過互聯(lián)網(wǎng)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(chǎn)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(gòu)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(guān)先進(jìn)制造模式的比較分析
敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)化制造與面向服務(wù)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(wǎng)絡(luò)、制造網(wǎng)格、應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）、工業(yè)產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)（IPSS）和眾包生產(chǎn)等則是上述理念的應(yīng)用模式。下面就分別從制造理念和應(yīng)用模式角度，分析云制造與敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)化制造和面向服務(wù)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(diào)的敏捷化理念是云制造所追求的目標(biāo)之一，云制造利用云計算等最新的信息技術(shù)，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(wù)化等思想。從應(yīng)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(wǎng)絡(luò)是敏捷制造的兩種主要的應(yīng)用模式，它們的核心思想是“聯(lián)盟”，即通過構(gòu)建企業(yè)內(nèi)或企業(yè)間的“協(xié)作聯(lián)盟”，來快速響應(yīng)外界的需求，從而達(dá)到提高企業(yè)敏捷化的目標(biāo)。其中虛擬企業(yè)強調(diào)“聯(lián)盟”的臨時性和動態(tài)性，協(xié)作網(wǎng)絡(luò)側(cè)重協(xié)作網(wǎng)絡(luò)組織的相對穩(wěn)定，并強調(diào)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(gòu)的云平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)松耦合、緊耦合等不同形式的協(xié)作方式、構(gòu)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(yīng)性 敏捷制造理念下的虛擬企業(yè)和協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)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(wǎng)絡(luò)相比，云制造可以根據(jù)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(yīng)性和應(yīng)變能力。
2、聯(lián)盟范圍與資源種類、數(shù)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(jù)業(yè)務(wù)的需求而自由增加。另外，云制造采用了物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的資源感知接入技術(shù)，使得平臺中資源種類及數(shù)量得到極大的豐富。
（二）云制造與網(wǎng)絡(luò)化制造。
就制造理念而言，云制造與網(wǎng)絡(luò)化制造基本上一致，因為云制造也是建立在網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上，從某種意義上講，云制造是網(wǎng)絡(luò)化制造的一種新的形態(tài)。但由于融合了云計算、物聯(lián)網(wǎng)、高性能計算等新技術(shù)，與制造網(wǎng)格、ASP等傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化制造模式相比，有其鮮明的特點和優(yōu)勢。制造網(wǎng)格強調(diào)網(wǎng)格技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)結(jié)合，通過構(gòu)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(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計、仿真等軟件資源的共享。與云制造相比，制造網(wǎng)格尚未涉及生產(chǎn)加工等核心制造業(yè)務(wù)，并且缺乏有效的商業(yè)運營模式。此外，制造網(wǎng)格和云制造在平臺的構(gòu)建和運行支撐技術(shù)方面也有很大的區(qū)別，制造網(wǎng)格資源共享平臺主要是以網(wǎng)格技術(shù)為支撐搭建的，平臺拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為單一，缺乏靈活性，而云制造服務(wù)平臺則以云計算技術(shù)為主要支撐，其平臺和系統(tǒng)架構(gòu)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(chǔ)架構(gòu)的，而傳統(tǒng)的ASP在技術(shù)層面上與云計算有明顯的區(qū)別。ASP主要是通過網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)（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(wù)（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(xì)論述。另外，云制造在服務(wù)種類、服務(wù)模式和相關(guān)使能技術(shù)等方面與ASP也是有差異的。以服務(wù)種類為例，云制造除了基本的軟件為服務(wù)（SaaS）以外，還包括了論證為服務(wù)（AaaS）、生產(chǎn)加工為服務(wù)（FaaS）、設(shè)計為服務(wù)（DaaS）集成為服務(wù)（InaaS）、經(jīng)營管理為服務(wù)（MaaS）等。
（三）云制造與面向服務(wù)的制造。
云制造本身就是面向服務(wù)的，是面向服務(wù)制造理念的一種具體體現(xiàn)。與面向服務(wù)的制造相比，云制造理念的內(nèi)涵更加豐富，如強調(diào)了制造能力的服務(wù)化和資源的按需使用等。IPSS與眾包生產(chǎn)作為面向服務(wù)的制造的代表性應(yīng)用模式，其側(cè)重點有所不同，IPSS主要是從生產(chǎn)系統(tǒng)的角度出發(fā)，強調(diào)工業(yè)產(chǎn)品與服務(wù)的高度集成；眾包則是從資源組織方式的角度出發(fā)，強調(diào)通過更廣泛的社會化服務(wù)實現(xiàn)社會生產(chǎn)。
云制不僅造融合了上述面向服務(wù)制造模式的先進(jìn)思想，同時也為IPSS和眾包生產(chǎn)等面向服務(wù)制造模式的實現(xiàn)提供了更加豐富的技術(shù)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(wù)集成的角度 在IPSS應(yīng)用過程中，云制造模式為企業(yè)實現(xiàn)向用戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和專業(yè)化的服務(wù)提供了平臺支持，比如在產(chǎn)品論證和設(shè)計過程中，可以利用云制造平臺中豐富的仿真服務(wù)，對用戶使用產(chǎn)品的過程進(jìn)行充分仿真與模擬，并以此來調(diào)整產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程及零配件的選用，從而提高產(chǎn)品服務(wù)的增值能力。
2、從服務(wù)使用的角度 云制造使得專業(yè)化服務(wù)的提供和使用更加便捷?；谠浦圃旆?wù)平臺，用戶能夠按需使用各類服務(wù)，并通過網(wǎng)絡(luò)對產(chǎn)品使用過程中的各種狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控。
3、從制造能力服務(wù)化的角度 云制造模式將加快“通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)社會生產(chǎn)”這一眾包理念的實現(xiàn)。云制造模式不僅強調(diào)了制造資源的按需使用，還包含了制造能力的服務(wù)化，這使得更多形態(tài)的資源（服務(wù)）進(jìn)入到云制造平臺，為實現(xiàn)涉及更廣泛業(yè)務(wù)、更復(fù)雜任務(wù)的眾包生產(chǎn)提供了資源基礎(chǔ)。
三、結(jié)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(wù)、高效低耗和基于知識的網(wǎng)絡(luò)化、敏捷化制造新模式和技術(shù)手段，它將促進(jìn)制造的敏捷化、服務(wù)化、綠色化和智能化。可見，云制造是以實現(xiàn)敏捷化、服務(wù)化、智能化和綠色化為重要目標(biāo)，是網(wǎng)絡(luò)化制造的新發(fā)展，是面向服務(wù)制造理念的具體體現(xiàn)。云制造借鑒了已有先進(jìn)制造模式的成果，并在理念、模式、技術(shù)架構(gòu)等多方面進(jìn)行了拓展。但目前關(guān)于云制造的相關(guān)研究仍處于起步階段，在模式、應(yīng)用和技術(shù)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(chǎn)、學(xué)、研的共同努力。（作者單位：浙江師范大學(xué)經(jīng)管學(xué)院）
參考文獻(xiàn)：
[1]李伯虎，張霖，陶飛等.云制造――面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)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(shù)的認(rèn)識
工業(yè)工程是一門通過對人、原材料、機器設(shè)備組成的系統(tǒng)的設(shè)計和改進(jìn)，從而提高生產(chǎn)率并降低成本的技術(shù)。也就是指把工業(yè)專業(yè)知識和系統(tǒng)工程有機地結(jié)合起來，去研究如何使生產(chǎn)要素組成生產(chǎn)力更高和更有效運行的系統(tǒng)，以實現(xiàn)提高生產(chǎn)率為目標(biāo)，為管理提供科學(xué)依據(jù)；其學(xué)科特點是強調(diào)系統(tǒng)觀念與工程意識，側(cè)重于從技術(shù)角度去研究解決生產(chǎn)過程中的合理化效率、效益問題，使管理與技術(shù)密切結(jié)合；其任務(wù)和目標(biāo)是研究將人員、物料、設(shè)備、能源、信息等要素進(jìn)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(shù)上的支持與保證，以達(dá)到系統(tǒng)效益與生產(chǎn)率的實現(xiàn)和提高[2]。
工業(yè)工程技術(shù)包括并行工程、成組技術(shù)、虛擬制造、快速原型制造、準(zhǔn)時制生產(chǎn)、精益生產(chǎn)、敏捷制造以及工作研究等等。國內(nèi)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(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，減少物質(zhì)和勞動消耗，降低成本。這種既能改善生產(chǎn)環(huán)境又能減輕工人勞動強度的技術(shù)，正是企業(yè)孜孜以求的挖潛降耗、科學(xué)實行以崗定人和按產(chǎn)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(chǔ)技術(shù)，是以提高生產(chǎn)率和整體效益為目標(biāo)的，是從方法、設(shè)備、工具和材料四者入手，以達(dá)到“最佳的方法、最好的動作和最大效率”的技術(shù)[4]。
1.2產(chǎn)品與過程集成的內(nèi)涵
產(chǎn)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(xué)說、新技術(shù)、新方法，不是又一種新的制造模式或新技術(shù)，它體現(xiàn)于諸多特定的技術(shù)和理論之中[5]。產(chǎn)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(dǎo)思想，一種組織制造業(yè)生產(chǎn)活動的基本觀念，它超越具體的制造模式或技術(shù)。也可以說，集成產(chǎn)品技術(shù)與過程技術(shù)植根于諸多的技術(shù)和理論，又高于這些技術(shù)和理論。
產(chǎn)品與過程集成的深層次內(nèi)涵是超越產(chǎn)品與過程本身，而著眼于全面的系統(tǒng)集成。事實上，產(chǎn)品與過程集成的概念已經(jīng)不限于狹義的技術(shù)，而是涵蓋更廣闊的領(lǐng)域。多層面的產(chǎn)品與過程集成包括產(chǎn)品與過程技術(shù)的集成、產(chǎn)品規(guī)劃與過程規(guī)劃的集成、產(chǎn)品設(shè)計與過程設(shè)計的集成、產(chǎn)品系統(tǒng)與過程系統(tǒng)的集成、產(chǎn)品管理與過程管理的集成、產(chǎn)品組織與過程組織的集成等[5]。另外，產(chǎn)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(yīng)、分包等活動的集成關(guān)系。例如，在整機廠和配套廠的關(guān)系中，產(chǎn)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(chǎn)品技術(shù)而開發(fā)過程技術(shù)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(chǎn)品與過程集成所代表的超越制造模式或技術(shù)、全面的系統(tǒng)集成內(nèi)涵正是工業(yè)工程技術(shù)的核心內(nèi)容和實質(zhì)所在。
1.3典型工業(yè)工程技術(shù)實施產(chǎn)品與過程集成層出不窮的各種面向下游的設(shè)計技術(shù)中，有許多是過程導(dǎo)向的設(shè)計技術(shù)，如為制造而設(shè)計、為裝配而設(shè)計、為回收而設(shè)計、為檢測而設(shè)計、為維護(hù)而設(shè)計等，都是推進(jìn)產(chǎn)品與過程集成的基礎(chǔ)技術(shù)。其核心思想是設(shè)計和制造的有機結(jié)合，例如：盡早建立設(shè)計—制造團隊、確定符合制造過程及技術(shù)的設(shè)計要求、共同評估成本和有風(fēng)險的環(huán)節(jié)、制造工程師從概念設(shè)計開始參與設(shè)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(shè)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(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)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(biāo)：提高質(zhì)量、降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和產(chǎn)品上市時間。具體做法：在產(chǎn)品開發(fā)初期，組織多種職能協(xié)同工作的項目組，使有關(guān)人員從一開始就獲得對新產(chǎn)品需求的要求和信息，積極研究涉及本部門的工作業(yè)務(wù)，并將所需要求提供給設(shè)計人員，使許多問題在開發(fā)早期就得到解決，從而保證設(shè)計的質(zhì)量，避免大量的返工浪費[7]。所以，并行工程強調(diào)面向過程，強調(diào)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(shù)之一，它出色地實現(xiàn)和體現(xiàn)了產(chǎn)品與過程的集成。有的文獻(xiàn)因此直接把并行工程解釋為“集成產(chǎn)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(chǎn)品開發(fā)的兩個同步工程轉(zhuǎn)輪上的組成輻條[8]。
1.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology）
成組技術(shù)是指建立在以相似性原理基礎(chǔ)上合理組織生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備和產(chǎn)品生產(chǎn)過程的一種方法。成組技術(shù)也稱群組技術(shù)，它將企業(yè)的多種產(chǎn)品、部件和零件，按照一定的相似性準(zhǔn)則（如形狀、結(jié)構(gòu)、加工工藝等相似）分類編組，合理地組織生產(chǎn)[9]。成組技術(shù)的核心是成組工藝，它不以單一產(chǎn)品為生產(chǎn)對象，而是將成組哲理用于設(shè)計、制造和管理等整個生產(chǎn)系統(tǒng)，按照若干產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)和加工工藝的相似性進(jìn)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(shè)計成組工藝裝備、組織成組加工生產(chǎn)線，從而擴大批量、減少品種，改變多品種小批量生產(chǎn)方式，便于采用高效方法、提高勞動生產(chǎn)率，以獲得最大的經(jīng)濟效益。在機械制造工程中，成組技術(shù)是計算機輔助制造的基礎(chǔ)。成組技術(shù)同樣是產(chǎn)品與過程集成的完整體現(xiàn)。以產(chǎn)品技術(shù)與過程技術(shù)的集成為指導(dǎo)思想的成組生產(chǎn)布局，能夠?qū)a(chǎn)品技術(shù)和過程技術(shù)最好地結(jié)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(chǎn)，也適合于一定數(shù)量的成批生產(chǎn)[10]。成組技術(shù)將是今后一段時期內(nèi)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(jì)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(shù)、仿真技術(shù)、計算機技術(shù)等對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真，并及時地、并行地、模擬出產(chǎn)品未來制造過程乃至產(chǎn)品全生命周期的各種活動對產(chǎn)品設(shè)計的影響，預(yù)測、檢測、評價產(chǎn)品性能和產(chǎn)品的可制造性等，從而更加有效地、經(jīng)濟地、柔性地組織生產(chǎn)，增強決策與控制水平，有力地降低由于前期設(shè)計給后期制造帶來的回溯更改，達(dá)到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最大化[11]。
基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的虛擬制造技術(shù)是在一個統(tǒng)一模型之下對設(shè)計和制造等過程進(jìn)行集成，這里很難區(qū)分產(chǎn)品設(shè)計階段和過程設(shè)計階段、設(shè)計主導(dǎo)階段或是生產(chǎn)主導(dǎo)階段[12]。虛擬制造將與產(chǎn)品制造相關(guān)的各種過程與技術(shù)集成在三維的、動態(tài)的仿真真實過程的實體數(shù)字模型之上，以高度綜合的特征融合了各種先進(jìn)制造技術(shù)、組織和理念，使產(chǎn)品與過程的集成得到了完美的體現(xiàn)。因此，信息技術(shù)、虛擬技術(shù)等為完美實施產(chǎn)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(shù)、準(zhǔn)時制生產(chǎn)、制造資源管理、精益生產(chǎn)、敏捷制造等都以產(chǎn)品與過程的集成為重要原則和基礎(chǔ)，為產(chǎn)品與過程的集成創(chuàng)造了先進(jìn)的新手段，對生產(chǎn)過程、制造系統(tǒng)整體優(yōu)化、改進(jìn)企業(yè)組織管理工作提供了重要生產(chǎn)方法。
2產(chǎn)品與過程集成是制藥裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的必然方向
2.1產(chǎn)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(jīng)過采用機器、發(fā)展大規(guī)模生產(chǎn)、建造流水線、實施專業(yè)化，設(shè)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(chǎn)品的復(fù)雜化、多樣化，產(chǎn)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(diào)度、同步交叉、加強反饋。事實上，當(dāng)今發(fā)展的先進(jìn)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(jīng)過“分離”，再走向“集成”，是螺旋式上升的發(fā)展[13]。產(chǎn)品與過程集成，是當(dāng)今受到普遍重視的方向。雖然在提法上有時用的是設(shè)計和工藝、設(shè)計和制造、設(shè)計和過程、產(chǎn)品和制造的集成等，其實質(zhì)和確切含義都是產(chǎn)品與過程集成。產(chǎn)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(diào)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(zhǔn)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(chǎn)品與過程集成是系統(tǒng)優(yōu)化的能力倍增，是質(zhì)的升級，是制造業(yè)發(fā)展的必然方向。
2.2產(chǎn)品與過程集成提高制藥裝備企業(yè)素質(zhì)和增強企業(yè)競爭力
在國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整時期，狠抓內(nèi)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(guān)鍵是如何抓管理、如何練內(nèi)功？盡管有些企業(yè)在這方面已積累了不少經(jīng)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(yán)重的問題：如產(chǎn)品合格率低、成本上升、技術(shù)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(dá)到提高企業(yè)素質(zhì)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(xué)的方法體系作保證，這就是工業(yè)工程技術(shù)所推進(jìn)的產(chǎn)品與過程的集成?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)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(xué)技術(shù)這個“第一生產(chǎn)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(hù)；確保企業(yè)裝備、技術(shù)、人才的科技含量[15]。工業(yè)工程作為一門邊緣交叉學(xué)科，是綜合性的應(yīng)用知識體系。我國制藥裝備企業(yè)應(yīng)通過實施以產(chǎn)品與過程集成為重要原則和基礎(chǔ)的并行工程、成組技術(shù)、虛擬制造、快速原型制造、精益生產(chǎn)等技術(shù)，通過實施現(xiàn)場管理，優(yōu)化生產(chǎn)流程、改進(jìn)操作方法、重新組合生產(chǎn)要素（人、機、料、方法、環(huán)境、檢測、能源和信息等），不斷改進(jìn)和有效運行質(zhì)量體系，生產(chǎn)出顧客滿意的制藥機械產(chǎn)品或提供顧客滿意的服務(wù)，追求生產(chǎn)系統(tǒng)整體效益，降低成本、提高質(zhì)量和生產(chǎn)率，從而達(dá)到增強市場競爭力的目的。
2.3產(chǎn)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(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)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(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)研究還不多，縣級產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)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(cè)重，從國家層面講主要是一二三產(chǎn)業(yè)之間合理配置及內(nèi)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(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)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(chǎn)業(yè)之間以及內(nèi)部的整合和升級，因為一方面縣級產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)規(guī)劃不可能面面俱到。另一方面縣級也要從全球化?？h級政府只有緊緊把握產(chǎn)業(yè)全球化發(fā)展和演進(jìn)的脈搏，并大力推進(jìn)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)全球化及全球化發(fā)展中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，才能在走向經(jīng)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(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的特點
1、產(chǎn)業(yè)層次不高
縣級主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)基本上處于國際分工的低端，主要產(chǎn)業(yè)以低水平加工業(yè)為主，眾多低層次出口產(chǎn)品主要集中在傳統(tǒng)出口市場展開低價競爭，新興產(chǎn)業(yè)尚在發(fā)展當(dāng)中，具體到嵊州（見表1）主要是以領(lǐng)帶、針織、服裝等勞動密集型產(chǎn)業(yè)和電聲零配件、電機、普通造紙等低附加值產(chǎn)業(yè)為主，高新技術(shù)和高加工度產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品集聚為主，但缺乏帶動作用強的骨干企業(yè)。極大多數(shù)企業(yè)以家庭作坊式生產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備簡陋。
2、技術(shù)創(chuàng)新能力差
縣級主導(dǎo)產(chǎn)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(dǎo)產(chǎn)業(yè)脆弱性較大
嵊州市由于工業(yè)結(jié)構(gòu)的特點：嵊州主導(dǎo)輕工業(yè)占比達(dá)68%，主要以紡織、服裝、印染、造紙為主，而又是勞動密集性產(chǎn)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(yán)重。具體來講，嵊州主導(dǎo)產(chǎn)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(diào)、人民幣升值的情況下，導(dǎo)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(yīng)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(chǎn)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(dǎo)致行業(yè)內(nèi)惡性競爭相互殘殺，因此差別生產(chǎn)和提升自主品牌和核心競爭力顯得更為必要。因此加快產(chǎn)業(yè)調(diào)整，盡快找到新的路子，轉(zhuǎn)入新的創(chuàng)新型、持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)性貿(mào)易壁壘影響較大產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化是產(chǎn)品國際競爭的基礎(chǔ)因素，在很大程度上決定著產(chǎn)品貿(mào)易的走向，從更廣泛的意義上講決定主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品在世界市場上的地位。另外，隨著電子元件產(chǎn)品大量進(jìn)入國際市場，在知識產(chǎn)權(quán)糾紛、反傾銷調(diào)查和技術(shù)貿(mào)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(zhǔn)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(dǎo)產(chǎn)業(yè)主要是制造行業(yè)，這些企業(yè)的出口業(yè)務(wù)往往占了很大比重，目前大部分行業(yè)協(xié)會僅對國內(nèi)外貿(mào)法規(guī)和政策關(guān)注較多，對國際貿(mào)易協(xié)定和外國貿(mào)易法規(guī)較少關(guān)注。當(dāng)行業(yè)直接卷入國際貿(mào)易摩擦，遭遇國外反傾銷、反補貼、知識產(chǎn)權(quán)調(diào)查等貿(mào)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(nèi)同類產(chǎn)業(yè)競爭中，也難以發(fā)揮應(yīng)有的作用。整個行業(yè)內(nèi)沒有形成產(chǎn)業(yè)專業(yè)化分工，每個企業(yè)遵循小而全的生產(chǎn)模式，對未來的產(chǎn)業(yè)資源整合帶來了很大難度。
4、縣級主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)與區(qū)域內(nèi)其他縣市的融合性差
第一，原來不同的產(chǎn)業(yè)，分別對應(yīng)不同的產(chǎn)業(yè)體系，現(xiàn)在這些產(chǎn)業(yè)體系之間可以實現(xiàn)兼容和通用，第二，原來不同產(chǎn)業(yè)之間分工發(fā)生了模糊以到消滅，原有產(chǎn)業(yè)中具有較大產(chǎn)業(yè)影響力的代表性企業(yè)，或者是產(chǎn)業(yè)中的多數(shù)企業(yè)，開始由原來的單一經(jīng)營轉(zhuǎn)為融合意義上的多元經(jīng)營，也就是說這些企業(yè)向融合的另一方產(chǎn)業(yè)擴展了自己的經(jīng)營范圍，降低了專業(yè)化程度，原來不同產(chǎn)業(yè)的企業(yè)之間的分工，轉(zhuǎn)化了同一產(chǎn)業(yè)內(nèi)的企業(yè)之間的分工以及企業(yè)內(nèi)的分工，第三，原來不同產(chǎn)業(yè)的企業(yè)在融合時發(fā)生業(yè)務(wù)交叉和市場競爭，事實上，競爭不僅僅是融合的結(jié)果，競爭本身是融合的標(biāo)志，競爭還促進(jìn)了融合，第四，在已經(jīng)實現(xiàn)融合后的產(chǎn)業(yè)內(nèi)仍然存在分工，目前，對東部縣級主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)來說，產(chǎn)業(yè)融合最大的問題是區(qū)域之間的同構(gòu)和本區(qū)域內(nèi)自身產(chǎn)業(yè)的分工合作問題，這種同構(gòu)和自身產(chǎn)業(yè)的分工不足激化了縣級主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的競爭，在一定程度上不利于主導(dǎo)產(chǎn)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(jìn)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(shè)先進(jìn)制造業(yè)基地的強烈愿望和實際行動，為了各地的經(jīng)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(jìn)外資的競爭，構(gòu)成發(fā)展競爭的新局面。嵊州制造業(yè)與周邊縣市比較，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨同（見表3），最明顯的是紡織、機械業(yè)都是各縣市的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，是打造先進(jìn)制造業(yè)基地的首選產(chǎn)業(yè)，因此，嵊州打造以紡織、機械業(yè)為方向的先進(jìn)制造業(yè)基地面臨較大的競爭。
對于嵊州市平講主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)來說還沒有形成有效的分工合作體系，企業(yè)生產(chǎn)加工成本較高。企業(yè)生產(chǎn)組織方式普遍存在“大而全，小而全”現(xiàn)象，產(chǎn)業(yè)目前尚未形成有效的分工合作體系。
二、縣級主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化對策
1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整
傳統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整是指產(chǎn)業(yè)根據(jù)市場需求及其結(jié)構(gòu)的變化要求，對產(chǎn)品的品種、規(guī)格、樣式、比例及其相互間的組合關(guān)系進(jìn)行改變和優(yōu)化的行為和過程。從內(nèi)容上看，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整包括產(chǎn)品的品種結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)品的規(guī)格結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)品的樣式結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)品的質(zhì)量結(jié)構(gòu)調(diào)整等。
2、產(chǎn)業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整
其含義包括三個方面：一是對產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有技術(shù)存量的重新協(xié)調(diào)、選擇與整合；二是對產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有技術(shù)的使用、發(fā)揮狀況進(jìn)行改進(jìn)；三是對產(chǎn)業(yè)潛在可用技術(shù)的選擇、開發(fā)、吸收與引進(jìn)。從系統(tǒng)的觀點看，衰退產(chǎn)業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整是對衰退產(chǎn)業(yè)技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)諸技術(shù)元素間的質(zhì)的組合和量的比例關(guān)系的重新選擇、協(xié)調(diào)與整合的過程。該過程的實現(xiàn)有兩條途徑：一是產(chǎn)業(yè)技術(shù)存量的調(diào)整，意指上述含義的前兩個方面；二是產(chǎn)業(yè)的技術(shù)增量調(diào)整。縣級主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)必須以傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)高新化和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的未來技術(shù)的調(diào)整也可從產(chǎn)品類型上進(jìn)行分析，從產(chǎn)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(chǎn)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(zhǔn)了國外的先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備，通過技術(shù)攻關(guān)和工藝改進(jìn)，研制出自己的拳頭產(chǎn)品。比如為了提升產(chǎn)品檔次，嵊州美多電器有限公司投資200多萬元，購進(jìn)先進(jìn)的激光切割機和激光焊接機，對設(shè)備進(jìn)行了投入和技術(shù)改造，加快新產(chǎn)品的開發(fā)，提高產(chǎn)品工藝質(zhì)量水平，使他們企業(yè)生產(chǎn)的廚具能夠跟國外產(chǎn)品進(jìn)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(chǎn)品和“福威重工”的多功能農(nóng)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(shù)和產(chǎn)品上的改良和提升。
3、產(chǎn)業(yè)的組織結(jié)構(gòu)調(diào)整
產(chǎn)業(yè)的組織結(jié)構(gòu)調(diào)整是指產(chǎn)業(yè)為了達(dá)到較高的市場績效，在有關(guān)政策指導(dǎo)下，結(jié)合自身的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和資產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整，通過相關(guān)企業(yè)合并、兼并、破產(chǎn)、退出、出售、拍賣、收購與重組等方式對企業(yè)的外部市場結(jié)構(gòu)，如市場的集中度和市場進(jìn)入退出壁壘等以及企業(yè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如企業(yè)產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)等進(jìn)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(xué)規(guī)范管理的標(biāo)準(zhǔn)還有很遠(yuǎn)，這也意味著組織結(jié)構(gòu)調(diào)整依然艱苦。目前嵊州已經(jīng)加對對領(lǐng)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(jìn)行了整合，重點培育領(lǐng)帶服裝/電器廚具/機械電機融合而成三大主體產(chǎn)業(yè)集群，從而推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的融合提升。領(lǐng)帶產(chǎn)業(yè)面臨加快產(chǎn)業(yè)的整合與升級，拉長產(chǎn)業(yè)鏈的壓力。
4、產(chǎn)業(yè)的空間區(qū)位調(diào)整
所謂產(chǎn)業(yè)的空間區(qū)位調(diào)整，就是指產(chǎn)業(yè)根據(jù)外部環(huán)境變化和自身發(fā)展的需要，通過生產(chǎn)單元、銷售單元、控制（決策）單元等產(chǎn)業(yè)基本功能單元的主動空間遷移而對產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)區(qū)位、市場區(qū)位和決策區(qū)位進(jìn)行全部或部分的空間重構(gòu)的行為與過程。產(chǎn)業(yè)的空間區(qū)位調(diào)整的實質(zhì)就是產(chǎn)業(yè)的空間轉(zhuǎn)移。從概念上看，衰退產(chǎn)業(yè)空間區(qū)位調(diào)整包括生產(chǎn)區(qū)位調(diào)整、市場區(qū)位調(diào)整和決策區(qū)位調(diào)整三個內(nèi)容。其中，具有重要意義的是產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)區(qū)位的調(diào)整。通常講的產(chǎn)業(yè)空間區(qū)位調(diào)整就是指產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)區(qū)位調(diào)整。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 江世銀：區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)選擇研究[M].上海人民出版社，2004.
［關(guān)鍵詞］世界工廠制造業(yè)自主創(chuàng)新
一、“世界工廠”的演進(jìn)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(chǎn)制造基地。“世界工廠”不僅是某些工業(yè)制成品的全球主要供應(yīng)者，而且是一系列對經(jīng)濟發(fā)展起關(guān)鍵性拉動作用的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和主導(dǎo)產(chǎn)品的全球主要生產(chǎn)商。
（2）“世界工廠”在經(jīng)濟全球化下新的內(nèi)涵
經(jīng)濟全球化是指世界各國的經(jīng)濟活動和經(jīng)濟過程都被納入一個以通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)聯(lián)接起來的全球性網(wǎng)絡(luò)，在全球范圍內(nèi)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(jì)到19世紀(jì)末，隨著市場機制的形成及其運作，特別是資本主義生產(chǎn)方式率先在英國取得統(tǒng)治地位，反對國家干預(yù)經(jīng)濟活動，強調(diào)自由經(jīng)營、自由競爭和自由貿(mào)易的經(jīng)濟自由主義思想及其政策，強化了市場機制對經(jīng)濟活動的自發(fā)調(diào)節(jié)作用，支持并促進(jìn)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(chǎn)第一大國
工業(yè)革命完成后，機器的使用進(jìn)一步普及，更使經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)保持世界首位，從而形成了強大的物質(zhì)基礎(chǔ)。在紡織業(yè)，紡紗機和織布機的問世使產(chǎn)品的質(zhì)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(chǎn)品市場和原料產(chǎn)地，19世紀(jì)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(shè)備、先進(jìn)技術(shù)和大量資金，這為英國的工業(yè)產(chǎn)品出口創(chuàng)造了極大的需求，從而促進(jìn)了英國工業(yè)的急劇發(fā)展。
（3）自由貿(mào)易政策進(jìn)一步增強了英國工業(yè)產(chǎn)品的競爭力
過去嚴(yán)格的保護(hù)關(guān)稅制嚴(yán)重阻礙了英國經(jīng)濟的發(fā)展，而且成本低廉的英國工業(yè)品無須關(guān)稅保護(hù)。通過取消保護(hù)關(guān)稅政策，英國成為世界上第一個實行自由貿(mào)易的國家。
3.美國：市場自由競爭走向政府干預(yù)時代的“世界工廠”
在19世紀(jì)末20世紀(jì)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(chǔ)上，政府加強了對經(jīng)濟的宏觀干預(yù)，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(chǎn)業(yè)革命促進(jìn)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(lǐng)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(jìn)方式只能獲得一般意義上的邊緣技術(shù)，核心技術(shù)的取得是無捷徑可走的，但核心技術(shù)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(guān)鍵性核心技術(shù)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(dǎo)作用，積極調(diào)動企業(yè)自主開發(fā)的積極性。
2.加強技術(shù)裝備，推廣先進(jìn)制造技術(shù)
先進(jìn)的技術(shù)裝備是一國科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的物化形式和集中體現(xiàn)，沒有自己先進(jìn)的技術(shù)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(jìn)制造技術(shù)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(jīng)濟活動時，傳統(tǒng)制造技術(shù)必然受到?jīng)_擊，先進(jìn)制造技術(shù)就是傳統(tǒng)制造技術(shù)與信息科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代管理相結(jié)合的產(chǎn)物。
3.加強自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)造和保護(hù)
企業(yè)是技術(shù)自主創(chuàng)新的主體，作為產(chǎn)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(jìn)行自主創(chuàng)新活動是提升我國制造業(yè)整體競爭力的關(guān)鍵，是自主創(chuàng)新制度安排的核心問題。
4.制定配套的產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)政策和金融財稅政策
適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)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(chǎn)業(yè)政策，鼓勵對技術(shù)含量較高的產(chǎn)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(fēng)險，國家可以制定適當(dāng)?shù)慕鹑谡撸缲斦芸?、?yōu)惠貸款、補貼以及擔(dān)保等，來分散創(chuàng)新者的風(fēng)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(jié)果得到的收益，可以在稅收上給予優(yōu)惠等。
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