先进制造技术的新发展

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1、先进制造技术的新发展江苏省南京　　王道林　：本文先容了当今制造技术面临的新题目，论述了先进制造的前沿科学，并展看了先进制造技术的发展远景。关键词：新题目；先进制造技术；前沿科学；应用远景论文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，制造技术的功能一般占60左右。专家以为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力终极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

2、造技术的探究。1当前制造科学要解决的新题目当前制造科学要解决的新题目主要集中在以下几方面：（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统灵敏性、快速响应和快速重组的能力，必须鉴戒信息科学、生命科学和社会科学等多学科的探究成果，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灵敏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进制造系统，以

3、满足制造系统新的要求。（2）为支持快速灵敏制造，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新题目。例如在计算机辅助设计和制造(CAD／CAM)集成、坐标丈量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-RealSpace)中，都存在大量的几何算法设计和分析等新题目，非凡是其中的几何表示、几何计算和几何推理新题目；在丈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ConfigurationSpace)的几何计算和几何推理新题目；在物体操纵(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装

4、配运动规划和操纵规划方面则需要在旋量空间(ScrewSpace)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化探究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的探究课题，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进的探究。（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。进步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、集成和融合呈现出立体性、信息度量的***性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的

5、一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库治理等方面，都还有待进一步突破。（4）各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度新题目在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有看在制造中完成组合优化新题目时的求解速度和求解精度方面双双突破新题目规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。这些新题目是当前产品创新的关键理论新题目，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性新题目。这些新题目的重点突破，

6、可以形成产品创新的基础探究体系。2现代机械工程的前沿科学不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期看，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学新题目之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术新题目。超声电机、超高速切削、绿色设计和制造等领域，国内外已经做了大量的探究工作，但创新的关键是机械科学新题目还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩

7、擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米丈量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外固然已做了不少探究，但仍有很多关键科学技术新题目有待解决。信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、治理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此，和以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生气械和仿生制造学、制造治理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。2．1制造科学

8、和信息科学的交叉--制造信息科学机电产品是信息在原材料上的物化。很多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十