先進制造技術的發(fā)展與展望

天氣

制造是創(chuàng)造人類物質財富的源泉，制造業(yè)是全面建設小康社會的第一位支柱產(chǎn)業(yè)，是國家高技術產(chǎn)業(yè)的基礎和國家安全的重要保障,。

制造是創(chuàng)造人類物質財富的源泉，制造業(yè)是全面建設小康社會的第一位支柱產(chǎn)業(yè),，是國家高技術產(chǎn)業(yè)的基礎和國家安全的重要保障,。制造業(yè)對我國國民經(jīng)濟的重要作用不容置疑，而先進制造技術是保障制造業(yè)高水平持續(xù)快速發(fā)展的基礎,。如果沒有先進制造技術的原創(chuàng)性研究成果,，我國的制造業(yè)就沒有核心競爭力，在經(jīng)濟全球化進程中只能是“制造大國”,，而不能成為“制造強國”,，在現(xiàn)代國際分工中只能是世界的“加工中心”,，而不可能成為真正的世界“制造中心”，也就不可能實現(xiàn)可靠的現(xiàn)代化,。
一,、國內外發(fā)展現(xiàn)狀
在工業(yè)發(fā)達國家都把先進制造技術作為國家級關鍵技術和優(yōu)先發(fā)展領域。盡管決定國家綜合競爭力的因素有多種,，但制造業(yè)的基礎地位不能忽視,。20世紀90年代以來，各發(fā)達國家,，如美國,、日本、歐共體,、德國等都針對先進制造技術的研發(fā)提出了國家級發(fā)展計劃,，旨在提高本國制造業(yè)的國際競爭能力。
建國以來,，我國自主建立了較為完整的制造產(chǎn)業(yè)體系,，為國民經(jīng)濟和國防建設提供了許多重要裝備。我國已成為一個制造大國,，但還遠不是制造強國,。這表現(xiàn)在許多現(xiàn)代制造基礎技術尚未掌握，許多重大裝備不能自主制造,，缺乏自主創(chuàng)新能力,。據(jù)統(tǒng)計，我國發(fā)電設備,、機床和汽車等產(chǎn)品的產(chǎn)量居世界前列,，卻沒有一家裝備制造企業(yè)能躋身世界500強；我國汽車年產(chǎn)量已達300萬輛,，可具有自主知識產(chǎn)權的設計極少,；2001年我國信息業(yè)（不含半導體）產(chǎn)值達255億美元，僅次于美,、日,，但仍然是無“芯”產(chǎn)業(yè)；我國光電子制造設備的100%,、IC制造裝備的85%,、高檔數(shù)控機床的70%都需進口。
二,、先進制造技術發(fā)展展望
與科學技術的發(fā)展和人類社會的進步相適應,，先進制造技術的發(fā)展將具有以下三個特點：
（1）制造科學理論體系不斷完善
現(xiàn)代制造正從技藝、技術走向科學：“數(shù)字化”將是建立制造科學理論體系的關鍵，它將貫穿包含設計,、制造和控制等整個制造過程的數(shù)字化,，如制造中從幾何量、控制量的數(shù)字化到物理量,、知識,、經(jīng)驗的數(shù)字化等；“虛擬化”將在產(chǎn)品制造,、制造系統(tǒng)運行全過程中廣泛應用,，是使預測和評價科學化的重要手段；“集成化”將使制造技術和管理更加深入和廣泛地融合,，其本質是知識與信息的集成,；“網(wǎng)絡化”可為制造企業(yè)的設計、生產(chǎn),、管理與營銷等提供跨地域的運行環(huán)境,，使制造業(yè)走向全球化、整體化和有序化,； “智能化”將顯著提高制造企業(yè),、系統(tǒng)和單元（裝備）適應環(huán)境的能力，對海量和不完整信息的處理能力,，相互間主動協(xié)調和協(xié)同能力,。運作的自律性、組織結構的柔性,、響應的敏捷性是智能化的典型特征,，也是制造科學理論的重要特色。加工精度的“精密化”,、加工尺度“細微化”,、加工要求和條件的“極限化”都是當今制造科學與技術發(fā)展研究的焦點。
（2）先進制造技術的內涵與外延將在與其他相關科學的交叉融合中不斷豐富和發(fā)展
下一代航天,、航空產(chǎn)品的制造將與材料科學,、空間物理學等緊密結合；制造科學與生命科學,、生物學交叉的生物制造,、仿生制造將得到較大的發(fā)展,；精微制造的機理和控制技術將得益于與量子力學,、材料科學、微電子科學等的深度融合,；數(shù)字制造,、智能制造的發(fā)展將更加依賴于與現(xiàn)代數(shù)學、系統(tǒng)科學、管理科學的綜合,�,？梢哉f，未來10～15年將是制造科學與技術同其他相關學科交叉融合大發(fā)展的時期,，尤其是制造基礎科學可望一些新的突破,。
（3）綠色制造將是先進制造技術發(fā)展的重點
人類社會的發(fā)展必將走向與自然界的和諧。制造必須充分保護自然環(huán)境,，保護社會環(huán)境,、生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)者的身心健康。制造必然要走“綠色”之路,，這是實現(xiàn)國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要條件,。
在未來10～15年先進制造技術將在以下10個方面得到優(yōu)先發(fā)展。
（1）機電產(chǎn)品的創(chuàng)新設計和系統(tǒng)優(yōu)化設計理論與方法
包括全生命周期的產(chǎn)品數(shù)字化建模,、仿真評估理論及設計規(guī)范,；產(chǎn)品快速創(chuàng)新開發(fā)的設計、優(yōu)化,、規(guī)劃和管理技術,；復雜機電系統(tǒng)創(chuàng)新設計、整體優(yōu)化設計的理論,、技術與方法
（2）網(wǎng)絡協(xié)同制造策略理論和關鍵技術
主要包括制造系統(tǒng)的信息模型和約束描述,；支持并行及網(wǎng)絡協(xié)同制造的理論和技術；制造系統(tǒng)優(yōu)化運行理論,、策略與控制,。
（3）新型成形制造原理和技術
包括基于新材料、新工藝的成形原理及技術,；精捷成形制造原理和技術,；高能束精密成形制造原理及技術。
（4）數(shù)字制造理論和數(shù)字制造裝備技術
包括產(chǎn)品制造過程的數(shù)字化模型及多領域物理作用規(guī)律,；高速高效數(shù)字制造理論與技術,，基于新原理、新工藝的新型數(shù)字化裝備,；數(shù)字制造中多智能體協(xié)調和實時自律控制技術,。
（5）制造中的量值溯源和測量的理論和技術
主要包括在多尺度空間上精密測量問題；機械表面微觀計量理論與技術,；超精密測量,、量值溯源原理、新傳感器技術等,。
（6）納米制造科學與技術
包括納米材料制備及其性能測量,；納米尺度加工,、制造、測量和裝配,；納電子制造和分子原子制造原理與技術,。
（7）生物制造與仿生機械的科學與技術
包括結構、功能,、能源及運動機械仿生及仿生制造,；生物自生長成形制造；機械超前反饋仿生與制造的科學與技術,；生物工程制造原理及技術,、新一代生物芯片制造原理與技術。
（8）微系統(tǒng)與新一代電子制造科學與關鍵技術
主要包括微機械,、微傳感,、微光器件的制造機理與技術；納米級光學光刻與非光學光刻,、淺溝槽刻蝕,、銅互連等機理及技術；集成電路新型封裝工藝原理與技術,。
（9）綠色制造的科學與技術
包括產(chǎn)品與人類和自然的協(xié)調理論,；產(chǎn)品綠色制造工藝（如Near-Zero Waste）；產(chǎn)品的再制造與維修科學,；產(chǎn)品綠色使用以及廢舊產(chǎn)品資源再利用的理論與方法,。
（10）面向國家安全和國家重大工程的制造科學與技術
主要包括針對未來國家將實施的重大工程（宇宙探索、航天,、航空,、海洋、能源,、交通和國防裝備等）中的制造技術與科學問題,，提前進行研究，以保證國家重大工程和國家安全有相應的技術儲備,。