先进制造技术的系统整体性及其发展动态
1前言先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等方面的科技成果，并将其综合应用于制造行业的产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务等的制造全过程，以实现优质、精良、快速、灵活生产，并取得理想技术经济效果的制造技术群的总称。
改革开放20多年，通过技术改造和引进国外先进制造技术，我国的制造工业有了长足的进步，但和先进国家相比还存在很大差距，表现在：技改投入相对不足，原有技术基础和研究开发能力薄弱，制造业产品落后，技术水平低，信息含量少，更新换代慢，以及市场营销、经营管理、人才素质相对落后，缺乏国际竞争能力。面对这样形势，发展先进制造技术、实施先进制造模式已经刻不容缓。但实施和发展先进制造技术及先进制造模式不是买几套先进的制造设备就可以解决问题，而是一项系统、全面的工程，必须综合考虑先进制造技术和先进制造模式的特点，并结合实际，处理好技术、管理、组织和人的关系，真正使先进制造技术及先进制造模式的先进性得到发挥。
2先进制造技术的系统整体性
2.1应用目的整体性
先进制造技术首先是具有很强实用性的新技术。先进制造技术有着明确的需求导向特征，先进制造技术不是以追求技术的高新为目的，而是注重产生最好的实践效果，以提高效益为中心，以提高企业的竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。所以先进制造技术是追求总体效果的技术综合，具有明确的系统目的性。
2.2应用范围全局性
先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。在使用先进制造技术时往往要系统地考虑到产品制造的全过程，覆盖了从产品设计、生产准备、加工与装配、销售使用、维修服务直至回收再生的整个过程，而且要考虑到整个的制造组织的几乎所有软硬件设施，还要实现可持续发展，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。无论从横向和纵向看，先进制造技术的应用均具有全局性。
2.3系统动态性
由于先进制造技术在发展时是针对一定的应用目标，不断吸收各种高新技术逐渐形成的，它是不断发展的，因而其内涵不是绝对的和一成不变的，反映在不同的时期，其技术程度和自身特点不完全相同；反映在不同的国家和地区，其重点发展的目标和内容也不尽相同。通过重点发展某些内容来实现某地区或某些行业的制造技术的跨越式发展，对我国具有特殊的意义。
2.4系统整体性
传统制造技术的学科和专业间的界限分明，相互独立；而先进制造技术则包括设计技术、自动化技术、系统管理技术等，专业和学科间不断渗透、交叉、融合，界线逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化，已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术于一体的新型交叉学科，是综合多种学科技术的“制造工程”。
3正确发展先进制造技术
3.1总体优化，追求总体目标
先进制造技术是复杂的系统，内部有多个要素：人、技术、管理、资金、工具、物料、信息等，各要素起的作用是不同的，要正确处理各要素之间的矛盾，各要素之间要协同工作。先进制造技术的先进性与各要素息息相关，任何一个要素的产生的瓶颈均可导致整个系统性能下降。
在一个先进制造技术系统中，不能单独优化各个要素，然后求和，而是要采用特定的协调方法，将各个要素的性能反馈给系统，用系统总目标衡量，而且要采取动态目标，随任务不同追求总体优化。在一个先进制造技术的系统中，即使每个要素不是很完善，但它们可以协调综合成为具有良好功能的系统。反之，即使各个要素都是良好的，但作为整体却可能不具备某种良好的性能，这个系统也不是完善的。
3.2结合实际
先进制造技术是相对的，具有一定的功能和目的性。一定的先进制造技术必须在相应的环境中才能发挥其优异的先进性。衡量先进制造技术的指标也是相对和特定的。对先进制造技术或先进制造模式的运行要进行跟踪评价并随时根据外界变化做出动态调整，优化系统的运行质量，并保障其先进性不致太快落伍。先进制造技术的发展要结合国情及厂情，结合用户需求、市场导向、本单位的发展方向，根据现存的技术水平、生产水平和企业能力，考虑先进制造技术能否发挥其优越性，以及对方案的技术经济可行性进行多方论证，避免盲目的追求目前实施有一定困难的理想的先进制造技术，力求使方案优化并切实可行。如有些厂花数千万美元引进的自动化生产线和大型设备的某些重要的控制台却不使用甚至被拆下而代之以人工操作，5~6轴的加工中心只用于2~3轴加工。所有这些都是在发展先进制造技术时没有结合实际造成的，既造成了经济上的浪费，更造成了技术上的浪费，使投入不能产生相应的产出。发展先进制造技术时，必须考虑提高企业适应环境变化及对市场瞬变的快速反应能力来发展企业的柔性战略，不能让先进制造技术束缚了自己，应该利用先进制造技术来降低企业的战略惯性，并应用先进制造技术快速调整企业内部的控制系统。
3.3不否定传统制造技术
先进制造技术是在传统制造技术的基础上发展起来的，并与新技术实现了局部或系统集成，它吸收了传统制造技术中成熟的和优秀的部分，并逐步完善。在发展先进制造技术时，不能全盘否定传统制造技术，尽可能减少和避免市场盲目竞争造成的损失。要鼓励科技创新，在传统制造技术的基础上通过技术改造，并适当引用新技术，发展适合自己的先进制造技术。同时要有组织有计划的对引进的先进制造技术进行消化和吸收。
3.4运作需要先进的制造模式相匹配
信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，使得先进的制造技术和制造模式不断发展。制造模式是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作模式。先进制造技术的运作需要一定的支撑环境，那就是先进制造模式。一种先进的制造模式除了考虑产品的设计、制造全过程外，还需要更好地考虑到整个的制造组织。
先进制造生产模式的进展，开始从以技术为中心向以人为中心转变；从金字塔式的多层次生产向扁平的网络结构转变；从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变；从按功能划分部门的固定组织形式向动态的、自主管理的小组工作组织形式转变；从质量第一的竞争策略向快速响应市场的竞争策略转变。机械制造业发展趋势表明，只有采用先进的制造技术并实施与其相匹配的制造模式才能发挥先进制造技术的优越性。
3.5以人为中心
人、技术、管理、信息是先进制造技术中的关键要素，各要素之间是集成的，是相互适应、相互促动并共同发展。传统制造强调以技术为主导，强调工厂、机器、设备等硬件是企业最重要的资源和最有价值的东西。先进制造则强调以人为本，确立人是制造过程的中心，只有人才能使先进制造技术的优越性和先进性得以最大发挥。先进制造技术强调要充分发挥人的主观能动性，同时又促进人的积极性和创造性的发挥，促进人自身的全面发展。
3.6目的是提高对市场的响应速度
敏捷性是衡量企业对市场变化做出快速反应能力大小的指标。通过实施先进的制造技术和制造模式，可以使企业大大提高企业跟踪商务环境变化的能力，能在不可预测的持续变化的竞争环境中使企业繁荣和成长，并具有面对由顾客需求的产品和服务驱动的市场做出迅速响应的能力。先进制造技术的实施可在一定程度上提高企业的信息化程度，为实现敏捷制造打下基础。
敏捷制造是一种先进的制造模式，当市场出现新的机遇时，通过不同的公司，不同地点的工厂或车间的动态联盟，可以重新组织协调工作。敏捷制造具有高度的制造柔性，对市场能够迅速响应并能实现产品多品种变批量的快速制造。
4先进制造技术的发展趋势
4.1信息技术越来越重要
随着计算机、自动化及网络技术在制造系统中的应用，信息的作用越来越重要。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。信息技术使制造技术的技术含量提高，使传统制造技术发生质的变化。信息技术正在向制造技术注入和融合，促进制造技术不断发展。信息技术对制造技术发展的作用目前已占第一位。信息技术也促进着设计技术的现代化，加工制造的精密化、快速化，自动化技术的柔性化、智能化，整个制造过程的网络化、全球化。各种先进生产模式如CIMS、并行工程、精益生产、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造，也无不以信息技术的发展为支撑。通过信息交换和信息共享，企业生产的柔性和敏捷性大大提高。
4.2集成程度越来越高
先进制造技术的集成不仅是物的集成，更主要的是以信息集成为特征的技术集成和功能集成，集成的目的在于使先进制造技术的组织结构和运行方式更加合理化和最优化，提高对外界变化的动态响应速度，并追求整体目标的最高。集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成一个能协调工作的和功能更强的新系统。先进制造技术的集成不是简单的连接，是经过统一规划设计，分析原技术和单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。先进制造技术的集成促进了制造企业的功能集成，功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术集成，同时还要强调人的集成。
先进制造技术的集成程度越来越高，使得专业、学科间的界限逐渐淡化、消失。先进制造技术的不断发展，使加工、检测、物流、装配过程，设计、制造过程等逐步走向一体化，专业车间、专用设备的概念逐渐淡化，不同专业的技术甚至设备集成为先进制造技术逐渐增多。先进制造技术的高度柔性与高度集成，使得系统越来越复杂，由于计算机、知识工程及制造软件系统的使用，一些先进制造技术的智能化越来越高，能够进行分析、判断、推理、构思和决策，可以在没有人干预的情况下进行制造生产。
4.3趋向绿色制造
先进制造技术在整个制造过程，应该大大减少能耗及对环境的负面影响，使得废弃物和有害物质的排放最小，对资源利用效率最高，这也是绿色制造。日趋严格的环境与资源的约束，使绿色制造业显得越来越重要，绿色制造将成为先进制造技术的重要特征。先进制造技术应该充分体现绿色制造，使产品在生命周期符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求。
4.4越来越多使用虚拟技术
虚拟技术在先进制造技术中的应用主要包括虚拟制造技术和虚拟企业两个部分。虚拟制造实际上是一种计算机科学技术，以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支柱，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体会到或感觉到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以做出前瞻性的决策与优化实施方案。从本质上讲虚拟制造技术是对真实制造过程的动态模拟、仿真，是在计算机上制造数字化产品，经过模拟仿真对产品外形设计、布局设计、加工及装配过程达到优化产品的设计及工艺过程、优化制造环境配置和生产供给计划、优化制造过程并改进制造系统的目的，用来改善各个层次的决策和控制。虚拟制造从根本上改变了设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制出之前，在虚拟制造环境中生成软产品原型代替传统的硬样品进行试验，对其性能和可制造性进行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本，提高系统快速响应市场变化的能力。最新的进展是在并行工程环境下，开展虚拟成形制造，使得在产品的设计完成时，成形制造的准备工作也同时完成。
虚拟企业是为了快速响应某一市场需求，将产品涉及到的不同企业临时组建成为一个没有围墙、超越空间约束、靠计算机网络联系、统一指挥的合作经济实体。虚拟企业的特点是企业的功能上不完整、地域上分散和组织结构上非永久，它是实现敏捷制造的有效手段。由于市场的全球化，企业必须不断创新产品及优化制造过程，快速响应客户要求，才能取得竞争上的优势。同时，企业不可能也不必做每一件事、每一个部件和每一个制造过程，而必须寻找合适的合作伙伴。其最终目标是利用不同地区的现有生产资源，把它们迅速组合成一种没有界限的、靠电子手段联系的经营实体，以便快速推出高质量、低成本的新产品。
5结论
先进制造技术比先进制造技术已成为多学科交叉融合一体化的技术系统，并趋向更高的综合，信息对它的作用越来越重要，先进制造技术更多的考虑环保要求。
先进制造技术是一个复杂的系统，对系统内部的各个要素要采用协调的方法，追求总体优化。它比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，更加重视人的中心作用。发展先进制造技术时要结合国情和厂情，并且先进制造技术的运作需要先进的制造模式相匹配。
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