从实际出发，发展信息化的机械制造业
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作者：华仔
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时间：2016-08-10 14:18
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摘要：
国际生产工程学会第49届年会于1999年8月22日～28日在瑞士蒙特勒(Montrex)举行。有来自31个国家和地区的495名代表参加了会议。参加会议的主要国家有中国、美国、德国、日本、意大利、法国、英国、加拿大、以色列、韩国、荷兰等。本届大会上宣读论文151篇，其中大会主题报告5篇(产品实现中的虚拟现实与增强现实技术；采用液体和其它柔性介质的管和板金属成形工艺；金属切削的涂层刀具：特性与应用；可重组的制造系统；具有一定结构的
国际生产工程学会第49届年会于1999年8月22日～28日在瑞士蒙特勒(Montrex)举行。有来自31个国家和地区的495名代表参加了会议。参加会议的主要国家有中国、美国、德国、日本、意大利、法国、英国、加拿大、以色列、韩国、荷兰等。本届大会上宣读论文151篇，其中大会主题报告5篇(产品实现中的虚拟现实与增强现实技术；采用液体和其它柔性介质的管和板金属成形工艺；金属切削的涂层刀具：特性与应用；可重组的制造系统；具有一定结构的表面)，特邀报告1篇(瑞士的生产技术——走向智能机器)，分组会上宣读的主题报告5篇。此外，还有圆桌讨论。
1 机械制造是国民经济的基础
90年代以来，先进制造技术在全球范围内有了很大发展，世界各国，特别是美国等发达国家对先进制造技术十分重视。美国发现虽然它在科学研究上在全球占绝对优势，但许多大宗产品，如汽车、家电等，充斥市场的却是日本货。美国发出了惊呼，并将先进制造技术列为第一优先重点支持领域。它也推动了全世界在制造领域的发展和竞争。美国有90名代表参加本次会议，在本届大会上宣读的5篇主题报告中有3篇的主要作者来自美国。近年来，国际上制造技术的许多新思想，如敏捷制造、全球制造等都来自美国。瑞士学者在本届大会的特邀报告中特别强调，瑞士是一个资源短缺的国家，瑞士的发达不是靠旅游和金融，而是靠科技，靠他们的先进制造技术，特别是精密制造技术。
本届大会圆桌讨论的题目是：自然科学与生产工程的关系。许多学者强调，不仅要看到自然科学对生产发展的作用，也必须看到制造技术对科学发展的保证作用。没有先进的仪器、装备、实验手段，许多科学研究、发现都是不可能的。在高科技发展中制造技术也起着十分重要的作用。
2 机械制造技术发展的主要方向
科学技术的综合，特别是信息技术与制造技术的融合是机械制造技术发展的主要方向。20世纪有许多重大科技成果，但任何一项技术对整个社会的影响都没有信息技术大。生产过程包括物质流、能源流与信息流，其中信息流是最活跃的。物质流与能源流在信息流指挥下运动。近年来机械制造技术最大的变化是信息处理、信息流动的变化。计算机辅助设计与制造、仿真、建模、神经网络、模糊控制、智能技术、机器人、柔性制造技术、集成制造系统、并行工程、精益制造、敏捷制造、虚拟制造、反向工程、全能制造、全球制造等仍然是机械制造技术中的热门课题。本届大会绝大多数论文涉及这类主题，信息技术的应用已经深入到方方面面。
本届大会主题报告“产品实现中的虚拟现实与增强现实技术”明确地阐明了这一方向。由于科技发展的加快，产品更新换代的加快，市场竞争的日益激烈，要求加快新产品开发的进程，虚拟是一个重要手段。虚拟也是降低开发成本的重要手段。在现代生产中已呈现这样一个趋势，软的手段越来越多，尽量节约硬的资源和消耗。在“产品实现中的虚拟现实与增强现实技术”主题报告中详细论述了虚拟现实与增强现实的定义及其关键技术；同时指出虚拟只是一种手段，不要盲目追求虚，而要虚实结合，虚永远不可能完全代替实。
现代机械制造技术已不是传统意义上的机械制造技术。各个学科综合在机械制造技术上的体现之一是各种特种加工的迅猛发展。例如，本届大会主题报告“采用液体和其它柔性介质的管和钣金属成形工艺”和特种加工专业委员会的主题报告“电化学加工的新发展”都反映了这一趋势。以激光等各种手段辅助的加工方法发展也很快。大会主题报告“金属切削的涂层刀具：特性与应用”反映了材料科学与制造技术的综合。
3 绿色制造是国际上受人关注的研究课题
绿色制造是近年来发展最快的重点研究领域之一。国际生产工程学会连续几年以“寿命周期”、“装配与拆卸”、“干切法”为题安排了围绕绿色制造的大会主题报告。本届大会装配专业委员会的主题报告为“装配与拆卸的集成发展”，它指出必须从设计开始同时考虑装配与拆卸。环境保护、可持续发展已成为各项研究中必须首先考虑的问题。例如，大会主题报告“金属切削的涂层刀具：特性与应用”提出，涂层刀具研究的一个使命就是要适应“干切”的需要。大会主题报告“可重组的制造系统”谈到市场变化因素时强调了法规变化对市场的影响，而法规变化首先指的是绿色制造。可持续发展已列为我国基本国策。
4 加强机械学科本身规律、机理、方法的研究
在充分重视信息技术和各个学科对发展机械学科的推动作用的同时，必须加强对本学科的基本规律、机理、方法的研究。计算机、信息技术只是一种手段，提供一种方法。例如，虚拟制造中，模型的建立还要通过对本学科的基本规律、机理的认识来建立，模型本身是否正确，计算机是无法验证的。国际生产工程学会一直十分重视各学科的基本规律、机理、方法的研究。本届大会的5篇主题报告中有4篇都首先着重于这几方面的研究，各专业委员会的主题报告、大会论文更是侧重于此。另外一个特点是信息技术和各个学科成就的应用越来越多地融合在这些研究中。
5 从实际出发，发展信息化的机械制造业
曾有一段时间人们对自动化有片面理解，似乎觉得很快要实现无人工厂、无纸生产。而实际上，事物往往呈螺旋形发展。本届大会的主题报告“可重组的制造系统”十分深刻地说明了这一问题。由于科技的发展，市场需求的变化加速，快速反应成为十分重要的问题，柔性生产系统成为制造系统的发展方向。报告提出对柔性的要求必须有一个恰当的度。变是永恒的，要准备应变，但不是要将所有可能的需求变化都准备好，重要的是具有应变能力。在许多情况下，可重组的制造系统是最经济的，只要提供可重组的可能性即可。它兼有专用生产线和柔性生产系统的某些优点，不仅成本比一般柔性制造系统低，而且效率高。重组包括机床的重组和生产线的重组。重组中有许多技术问题要解决，如重组的裕量选择，快速重组的实现，重组中精度、刚度的保证，重组中硬件与软件的匹配，重组的效率等等。美国密执安大学专门成立了可重组的制造系统研究中心。
6 关于我国机械制造的发展
总的说来，我国在机械制造领域与国际水平相比还有相当的差距。传统机械加工方式仍占主导位置。数控机床生产也主要停留在一般水平的机床上，高水平的数控机床主要依靠进口。柔性与集成制造系统停留在研究与一些样板工程上。从整体上讲水平还较低，在先进制造系统与技术的研究上，尚处在跟踪阶段，创新不多，但在具体技术研究中，创新思想还是不少的。遗憾的是，为什么有些是我们首先提出或发明的东西很快被别人超过，首先在国外生产、应用呢?其原因一是整体国力有差距，二是中试支持体系没有形成，只有十分成熟的东西工厂才支持，一些可以申请专利的东西也没有钱去申请国际专利，只能眼睁睁地看着中国人首先提出或发明的东西在国外开花、结果。因而造成我国虽有不少好的学术成果，但整个工业还十分落后。
下面对我国机械学科的发展战略提一些建议。- 对世界上出现的一些新动向要作分析。对一些耗资巨大、一时在中国难以大面积推广的技术，如全球制造技术、全部自动化的集成制造系统等，有少数几个样板，作些跟踪研究就可以了。对有些技术却应加大投入力度，如虚拟制造、反向工程、绿色制造、可重组制造等。虚拟制造有利于加快研究、设计、制造、投产进程。反向工程是一种设计与研究方法，对于当今中国，在相当长的一个时期内向国外学习还是一个重要方面，这就增强了反向工程的重要性。绿色制造势在必行，无论从我国的可持续发展、保护人民健康，还是从进入国际市场等方面考虑都要求将绿色制造放到重要位置。可重组制造适合我国国情，应予优先发展。
- 信息技术与制造技术的融合、科学技术的综合仍然是机械制造技术发展的主要方向，要鼓励学科交叉。但与此同时要加强对本学科的基本规律、机理、方法的研究。局限在机械学科内打圈子，是不会有大发展的；但不掌握本学科的基本知识、基本规律，也无法推动学科的发展。要将信息技术、科学技术的综合融合在对制造技术的基本规律、机理、方法的研究中。本届大会的主题报告与论文明显呈这一倾向。
- 测量在现代制造技术中占有极其重要的地位。在科研和生产中信息主要通过测量获得。没有测量，控制就没有依据，就没有产品的质量和自动化，更无从谈智能化。一些尖端技术的发展，测量技术的含量往往在30%以上。本届大会论文涉及测量的约占40%。王大珩院士一再呼吁加速仪器仪表与测量技术的发展。测量技术发展的重要趋势是与信息技术的融合。
- 加强对技术转产的支持。目的是使中国人的创新和发明首先在国内开花、结果，形成经济效益。国外很多技术创新一开始就是在企业支持下进行的，不存在转产的问题。我国在机械制造技术发展上还存在很多问题，一是企业力量不够雄厚，对企业领导的技术经济考核短期指标多；二是知识没有形成产业，对中间开发的支持体系没有形成，要从体制上解决这些问题。
