现代制造技术前沿发展与未来趋势

摘要：

 本文介绍了当今制造技术面临的问题，论述了先进制造的前沿科学，并展望了先

进制造技术的发展前景，最后提出我国制造技术要跨入世界先进行列可行的实施策略。

随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造企业开始将大量的人

力、财力和物力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中。改革开
放以来，我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，确立了社会主义市场经济体制，但
与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接新的挑战，对先进制造技术及制造模式的研究
和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进
国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，实现
我国机械制造业跨入世界先进行列之梦想。

关键词：

 

 

 

制造科学； 先进制造技术； 机械制造； 发展趋势

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产

总值的

20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占 60%左右。

专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在
所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断
变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。

1 当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：

（

1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能

力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体
系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状
况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏
捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性
和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制

 

造系统新的要求。
（

2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造

的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造

(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人

学等方面，在三维现实空间

(3-Real Space)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，

特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻
位

(如 Localization)等方面，存在 C-空间(配置空间 Configuration Space)的几何计算和

几何推理问题；在物体操作

(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动

规划和操作规划方面则需要在旋量空间

(Screw Space)进行几何推理[1]。制造过程中物

理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，
其理论有待进一步突破，当前一门新学科

--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

（

3）在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃

的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制
造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度