一、先進制造技術教學現狀

目前“先進制造技術”是工科院校機械工程、工業工程等專業的一門重要的限選課（選修課）。由于該門課程覆蓋面廣、內容繁雜，教師教學多以課堂講授為主,缺乏結合實際的案例式教學、綜合性教學、實踐教學等原因，使得學生在學習過程中困難重重，教學效果不夠理想。先進制造技術課程教學目前存在的問題如下：

（1）學時少，涵蓋信息量大。教師面臨著如何結合本校辦學模式和本專業學生深造和就業的需要來重新組織、整合教學內容的難題。

（2）先進制造技術是一門動態的、不斷吸收高新技術發展的技術，大多數教師受到現有教材的限制，無法在授課過程中及時融入先進制造技術的最新發展現狀。

（3）實驗設備匱乏，無法通過與教學內容相關的實踐環節來加深學生對理論授課內容的理解。

（4）課件制作難度大。先進制造技術內容繁雜，涉及多種先進制造工藝、原理、加工過程及應用。授課過程中僅采用文字結合圖片講解是遠遠不夠的。

摘要：本文介紹了當今制造技術面臨的問題，論述了先進制造的前沿科學，并展望了先進制造技術的發展前景。

關鍵詞：問題；先進制造技術；前沿科學；應用前景

制造業是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱，其生產總值一般占一個國家國內生產總值的20%~55%。在一個國家的企業生產力構成中，制造技術的作用一般占60%左右。專家認為，世界上各個國家經濟的競爭，主要是制造技術的競爭。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場占有率上。隨著經濟技術的高速發展以及顧客需求和市場環境的不斷變化，這種競爭日趨激烈，因而各國政府都非常重視對先進制造技術的研究。

一、當前制造科學要解決的問題

當前制造科學要解決的問題主要集中在以下幾方面：

（1）制造系統是一個復雜的大系統，為滿足制造系統敏捷性、快速響應和快速重組的能力，必須借鑒信息科學、生命科學和社會科學等多學科的研究成果，探索制造系統新的體系結構、制造模式和制造系統有效的運行機制。制造系統優化的組織結構和良好的運行狀況是制造系統建模、仿真和優化的主要目標。制造系統新的體系結構不僅對制造企業的敏捷性和對需求的響應能力及可重組能力有重要意義，而且對制造企業底層生產設備的柔性和可動態重組能力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統，以滿足制造系統新的要求。

摘要：本文介紹了當今制造技術面臨的問題，論述了先進制造的前沿科學，并展望了先進制造技術的發展前景。

關鍵詞：問題；先進制造技術；前沿科學；應用前景

論文

制造業是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱，其生產總值一般占一個國家國內生產總值的20%~55%。在一個國家的企業生產力構成中，制造技術的作用一般占60%左右。專家認為，世界上各個國家經濟的競爭，主要是制造技術的競爭。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場占有率上。隨著經濟技術的高速發展以及顧客需求和市場環境的不斷變化，這種競爭日趨激烈，因而各國政府都非常重視對先進制造技術的研究。

1當前制造科學要解決的問題

當前制造科學要解決的問題主要集中在以下幾方面：

摘要：本文介紹了當今制造技術面臨的問題，論述了先進制造的前沿科學，并展望了先進制造技術的發展前景。

關鍵詞：問題；先進制造技術；前沿科學；應用前景

論文

制造業是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱，其生產總值一般占一個國家國內生產總值的20%~55%。在一個國家的企業生產力構成中，制造技術的作用一般占60%左右。專家認為，世界上各個國家經濟的競爭，主要是制造技術的競爭。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場占有率上。隨著經濟技術的高速發展以及顧客需求和市場環境的不斷變化，這種競爭日趨激烈，因而各國政府都非常重視對先進制造技術的研究。

1當前制造科學要解決的問題

當前制造科學要解決的問題主要集中在以下幾方面：

1當前制造科學要解決的問題

當前制造科學要解決的問題主要集中在以下幾方面：

（1）制造系統是一個復雜的大系統，為滿足制造系統敏捷性、快速響應和快速重組的能力，必須借鑒信息科學、生命科學和社會科學等多學科的研究成果，探索制造系統新的體系結構、制造模式和制造系統有效的運行機制。制造系統優化的組織結構和良好的運行狀況是制造系統建模、仿真和優化的主要目標。制造系統新的體系結構不僅對制造企業的敏捷性和對需求的響應能力及可重組能力有重要意義，而且對制造企業底層生產設備的柔性和可動態重組能力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統，以滿足制造系統新的要求。

（2）為支持快速敏捷制造，幾何知識的共享已成為制約現代制造技術中產品開發和制造的關鍵問題。例如在計算機輔助設計與制造(CAD／CAM)集成、坐標測量(CMM)和機器人學等方面，在三維現實空間(3-RealSpace)中，都存在大量的幾何算法設計和分析等問題，特別是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題；在測量和機器人路徑規劃及零件的尋位(如Localization)等方面，存在C-空間

(配置空間ConfigurationSpace)的幾何計算和幾何推理問題；在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機器人多指抓取規劃、裝配運動規劃和操作規劃方面則需要在旋量空間(ScrewSpace)進行幾何推理。制造過程中物理和力學現象的幾何化研究形成了制造科學中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進一步突破，當前一門新學科--計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。

（3）在現代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產業的決定性因素，而且還是最活躍的驅動因素。提高制造系統的信息處理能力已成為現代制造科學發展的一個重點。由于制造系統信息組織和結構的多層次性，制造信息的獲取、集成與融合呈現出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結構模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數據的制造知識庫管理等方面，都還有待進一步突破。

一、先進制造模式：文獻綜述與內涵界定

（一）研究現狀

近幾十年來，大量生產方式面臨著巨大的困境，消費者的價值觀正在發生結構性的變化，呈現出主體化、個性化和多樣化發展的趨勢。同時，市場演變和變革更加迅速。現代企業必須有效應對市場環境的急劇變化，并迅速做出反應，及時掌握用戶的需求，有效地生產和提供令用戶滿意的產品和服務。原來以產品為中心、以規模經濟為競爭優勢的大量生產方式遇到了嚴峻的挑戰。

同時，先進制造技術取得了突飛猛進的發展，誕生了各種先進制造技術。特別是隨著計算機信息技術、網絡技術的迅速發展，產生了很多先進的制造模式方法。據統計，目前先進的制造模式已有34種。在市場的變化發展中，為了解決新出現的問題，在制造業中發展了許多理論和技術，包括敏捷制造、并行工程和供應鏈技術，并在實際中加以應用。

將制造戰略重點轉移到質量和時間，著力依靠制造技術的改進來解決問題。尤其是抓住電子計算機的普及應用所提供的契機，以單項的先進制造技術，如計算機輔助設計（CAD）、柔性制造系統（FMS）等，以及全面質量管理（TQC）作為工具與手段，來全面提高產品質量和贏得供貨時間。單項先進制造技術和全面質量管理的應用已確實取得了很大成效，但在響應市場的靈活性方面難有實質性的改觀，且巨額投資和實際效果形成了強烈的反差，原因并不是具體制造技術和管理方法本身，而是因為企業仍在大量生產方式的舊框架之中解決問題。

（二）先進制造模式的內涵

在我國經濟發展過程中，制造領域的發展起到了不可替代的關鍵作用，機械制造行業內部競爭日益激化，這對先進制造技術與機械制造工藝的研究提出了更高的要求，除了要提高制造企業的競爭能力，還要推動我國機械制造行業的穩定發展，其意義重大。

1先進制造技術與機械制造工藝

隨著技術手段的飛速發展更新，先進的制造技術也得到了極大的發展，從實際發展情況來看，先進制造技術有效融合了計算機技術、網絡技術等手段，采用全新的技術管理理念，使得整個制造流程更加方便，且機械制造的生產質量也得到全面提升。先進的制造技術由綜合自動化技術、系統管理及先進的設計技術構成，一旦構成方式確定，也可反映我國真實的制造水平。筆者從我國發展現狀入手，分析機械制造行業的實際情況，構建相對完善的機械技術體系，該機械技術體系包含先進的集成制造技術、單元技術和制造技術層等。先進制造技術層是機械制造工藝中的基礎層，主要包括高效、低耗的制造技術手段，一般用于鋼鐵焊接及機械制造中。制造單元是機械制造技術的中間層，主要包含數控技術、清潔生產技術等。先進制造集成層包含信息技術及對新材料的使用等功能，這些技術手段的研發應用都是為了滿足社會的發展需求。為了達到高效的生產目標，實現與傳統制造工藝技術的融合，技術人員要運用多種技術手段滿足發展需求。

2先進制造技術與機械制造工藝的關系

不管是先進的制造技術還是機械制造工藝，都會給社會各個行業帶來較大的影響。總體來說，先進制造技術是制造行業發展的核心基礎，可以有效推動機械制造工藝的全面發展，提升機械制造工藝發展水平。在實際生產中，先進制造技術經常被運用于機械制造行業中，提升了機械制造的效率和質量，促進了我國機械制造行業整體經濟效益的提升。機械制造工藝在實際應用中，體現著先進制造技術的內涵。先進制造技術和機械制造之間關系緊密，二者互相促進，只有二者都達到發展要求，才能為我國機械制造發展奠定基礎。

3提升先進制造技術與機械制造工藝的對策

摘要：為促進西安市先進制造業產業集群高質量發展，立足“協同+創新”視角，本文分析了西安市先進制造業集群發展現狀，明確阻礙西安市先進制造業集群發展的主要因素，如產業集群整體發展水平不高、集群內協同化發展薄弱且創新力度不足、與現代服務業融合度不高等，并在此基礎上，提出了強化科技創新，產業鏈上下游協同促進集群發展，發展特色現代服務業，推動服務業與先進制造業的精準融合等策略。

關鍵詞：先進制造業；西安市；協同創新；產業集群

制造業是經濟的主體，制造業集群成為當下中國經濟轉型升級、促進產業向中高端邁進、建設制造強國的重要抉擇之一。20世紀90年代，邁克爾·波特根據其《競爭戰略》一書的原理內容提出產業集群理論，自此，這一新的產業組織形態受到人們的廣泛關注。先進制造業集群是指具備產業集群一般特征，在先進技術、工藝及制造業領域，地理相鄰的大量企業、機構通過相互合作與交流共生形成的復雜網絡結構和產業組織形態，具有較強的市場影響力、先進的技術創新體系、高效協作的網絡組織結構、創新的治理機制等特征。眾所周知，作為國家“一五”“二五”和“三線建設”時期重點布局建設的工業基地——西安，其先進制造業發展勢頭強勁，已成為推動西安工業經濟發展的主要動力。

西安市先進制造業集群發展現狀

近年來，西安市緊跟先進制造業發展方向，堅持以提高經濟運行質量為重點、以供給側改革為主線，開始了高端裝備制造業的長征之旅。確定以新一代信息技術、生物醫藥、新材料、先進制造、航空航天、節能與新能源汽車作為主攻方向，力求打造6個千億級戰略性新興產業集群。僅就2017年，西安市大規模先進制造業實現總產值3167.7億元，同比增長20.6%。其中高新技術制造業實現總產值1410.37億元，占大規模工業比重為24.8%，同比增長14.9%。今年前三季度，規模以上工業增加值同比增長9.5%，比上年同期提高4.5個百分點。其中，裝備制造業增加值增長11.0%，新興產品產量保持快速增長。2017年西安GDP邁入全國城市20強，這種迅猛的發展態勢，在2018年得到了延續，這一增長態勢有力拉動了西安市乃至陜西省區域經濟增長。

協同創新視角下西安市先進制造業集群發展的制約因素

1先進制造技術帶來的變化

1.1工作變化

先進制造技術雖然是從傳統的制造技術演化而來，但其在信息技術的作用下已經發生了根本的變化。正如管理大師波特所說：“先進制造技術是以信息為核心的‘生物’有機模式的新型制造技術，而非傳統的‘機械’模式的制造技術”。因而在運用先進制造技術的時候，必須以人為本、注重人的因素，以免造成系統崩潰，帶來人力、物力、財力的巨大損失。在這樣一個有機的管理系統中，員工的工作發生了根本的變化。主要表現在以下幾個方面：

（1）從操作（體力勞動）轉向信息處理（腦力勞動）。在生產中大量應用先進制造技術裝備，包括數控設備、機器人等，從而大大減輕了操作人員的勞動強度，使他們從繁重的體力勞動中解脫出來轉而從事信息處理為主的腦力勞動，諸如數控編程、系統設計等工作，使得傳統“白領”與“藍領”之間界限被淡化，代之而起的則是“灰領”，既具有較高的知識層次、較強的創新能力、掌握熟練技能的人才。

（2）工作類型減少，工作范圍則變寬。先進制造技術建立在作業或業務基礎上的小組工作方式、并行工程等，淡化了專業間的界限，人員的工作涉及到不同的專業，需要有多方面的技能。因此，許多工作崗位消失，但同時又創造出許多新的工作崗位如系統分析員、系統工程師等。

（3）工作方式的改變，帶來工作效率的提高。在先進制造技術環境下，其工作方式是建立在團隊基礎上的，以并行為主。人員需要了解生產的整個過程，用全局的觀點去理解和執行工作。通信和網絡技術使組織成員間的交流更方便、更直接；借助信息技術支持的CAD/CAM使技術人員的設計工作更短、效率更高。

1先進制造技術及其體系的建立

首先需要將高效優質以及符合環保作為整個體系的核心，將先進技術不斷向基礎生產方向靠近；其次不斷進行創新優化，在不斷研究新技術的同時，加強對現有技術潛力的挖掘。加快技術發展的質量及速度，為先進技術體系的形成提供堅實的基礎；在技術發展的同時還要符合市場需求，符合時代要求的同時保證體系形成產生收益。諸如數控機床的形成能夠為生產過程提供強大的生產力，保證新技術產生經濟以及各種收益；最后為保證體系的形成，需要進行先進技術進行集成化的改革，利用信息技術以及當前出現的技術保證統一管理以及體系的統一性。

2先進制造技術特點及其現狀

2.1先進制造技術特點

2.1.1全球化

隨著各種技術的發展全球間的聯系也越來越大，全球間各種技術交流以及經濟聯系為先進技術的全球交流提供了基礎。而對于先進技術的全球化，其對先進技術的發展提供動力，為先進技術轉化為制造業中經濟收益。由于全球的聯系加強，各地企業能夠進行有效的任務分工，這種模式能夠有效發揮各地先進技術的優勢，在全球化進程中極大降低生產成本。