中国制造业中心的分布特点以及发展趋势

中国的制造业未来将有怎样的发展趋势？~

随着市场及政策导向对企业生产效率的更高诉求，传统制造业的智能化转型已经成为我国经济发展的核心要素之一，未来，智能设备、工业大数据将与传统制造业深度融合，大幅改善传统制造业生产模式，释放生产力。
《规划》提出推进智能制造的总体路径是：立足制造本质，紧扣智能特征，以工艺、装备为核心，以数据为基础，依托制造单元、车间、工厂、供应链等载体，构建虚实融合、知识驱动、动态优化、安全高效、绿色低碳的智能制造系统，推动制造业实现数字化转型、网络化协同、智能化变革。
构建相关数据信息模型，突破生产过程数据集成和跨平台、跨领域业务互联，跨企业信息交互和协同优化以及智能制造系统规划设计、仿真优化4类系统集成技术。开展场景、车间、工厂、供应链等多层级智能化设计、网络协同制造、大规模个性化定制、共享制造、智能运维服务等新模式。
加强自主供给，大力发展智能制造装备，引导软件、装备、用户展开生产制造、经营管理、控制执行等工业软件。Hightopo面向典型场景和细分行业为中小企业提供轻量化、易维护、低成本解决方案。强大的可视化引擎技术打造集智能化、绿色化的数字型智能制造业可视化管理模式。为想要数字化转型的企业，如智能车间、智能装配工厂、工程机械设备厂、汽车制造业、物流仓管管理等行业提供转型新思路。

通过将产线生产过程透明化，实现生产有序可控。孪生建模分析+数据可视化方案，实现了数字工厂的全要素联结，用数据驱动智能生产，大幅度提升数据利用效率。依托于上述数字底座的通用化，同样的技术方案也可以应用到更多正在进行工业数字化转型的行业、企业当中。

通过对接数据接口实现三维场景里重点设备业务数据可视化，在页面中展示重点关注设备状态，利用不同颜色的设备数值、图标代表不同的设备状态。向轻型制造业加强渗透，数字孪生基于实体数字建模、物联网、大数据、 人工智能等技术，通过构建物理空间与数字空间之间的闭环数据交换通道，实现数字空 间和工业设备的虚实客观映射，在数字空间 对物理设备的实时状态进行呈现，未来数字孪生将向轻型制造业加强渗透。
智能制造的核心是在海量工业数据的基础上，通过对数据的深度集成和分析，运用数据可视化实现智能化的决策，并通过柔性生产、动态调控、网联协同等新型制造模式，提高资源配置效率。

只是规划，尚未确定。

　　目前，我国的机械制造业中，一些国营工厂亏损。产品在国内外市场上缺乏竞争力，长期积压，除与经营体制有关外，与工厂设备老化、科技人员知识陈旧有很大关系。

　　重新认识机械制造业(1)——制造技术是国民经济发展的支柱

　　1999年第46届年会主席日本吉川教授在他的总结报告中指出，世界上各个工业国经济上的竞争主要是制造技术的竞争。在各个国家的企业生产力的构成中，制造技术的作用一般占55%-65%。日本及亚洲四小龙的发展在很大程度上是依靠他们重视制造技术，这些国家十分重视将世界各国高新技术应用的专利买过来，通过制造技术将其形成产品，再占领世界市场，这就是他们所以能崛起腾飞的原因之一。

　　一般人只认识到机械制造工业必须依靠信息科学、材料科学来改造自己，这只是问题的一方面；而另一方面，信息科学、材料科学也必须依赖制造技术来取得的进展。例如，在计算机发展中最关键的问题高密集度的大规模集成电器与存储器件的制做，有赖于制造技术的发展。

　　发达工业国家，例如美国、日本、德国、瑞士等国的专家、教授已将制造科学与信息科学、材料科学、生物科学一起列为当今时代四大支柱之一。而美国由于近年来缺乏对制造科学的重视，使他们许多产品缺乏竞争能力。为此，美国政府已将先进制造计划列为国家预算唯一重点支持的科技领域，这已经引起美国、欧洲、日本在制造技术上新一轮的竞争。而且新世纪初的竞争将更激烈。

　　现代机械制造业已经不是传统意义上的机械制造业，即所谓的机械加工。它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体新技术与新兴工业的综合体。

　　重新认识机械制造业(2)——制造技术是当今高科技的综合利用

　　现代机械制造技术不仅在他的信息处理与控制等方面运用了微电子、计算机技术、激光加工技术；而且在加工机理、切削过程乃至所用的刀具也无不渗透着当代的高新技术。例如激光加工通过控制激光束与工件的相对运动，可以在一台机床上加工孔、槽、二、三维曲面等各种形状，完成钻、镗、铣等动作。它可能引起21世纪初机械加工的一场新的革命——激光切削、焊接、剪裁、成形加工等。例如，在激光束作用下使板料弯曲、激光快速找正、激光测量等技术有许多已在美国、日本、西德等汽车工业、计算机工业、家用电器工业中得到广泛应用，并获得巨大的经济效益。

　　第44、45、46届年会上的一些论文强调指出，将机械加工分为切削加工与无切削加工已不确切，还有一种称为长成加工方法，以晶体生长为其一例，介绍了一种一层一层生长的加工工艺。

　　由于激光发出的紫外光经光学系统汇聚成一细光束，对盛在容器内的液体塑料进行扫描。这种塑料能因紫外激光的光化作用而表面固化，根据所需制造零件的尺寸与形状，由计算机控制，只需要在形成零件实体处曝光，盛有液体塑料的工作台可作步进横向运动与升降运动，在激光扫描运动与工作台横向运动配合下，在激光束扫到的地方形成一层薄薄的固化膜。每扫完一个平面，工作台下降0.02mm，这样一层一层的将塑料按规定形状固化便可以制成任意复杂的零件。这种方法可以说展现出了21世纪初一个新工艺方向。

　　重新认识机械制造业(3)——制造技术是当今高科技的综合利用

　　许多论文和圆桌座谈会上谈到生产过程柔性化、灵敏化、智能化和信息化时都指出：他们需要将工程数学、激光学、微电子技术、计算机技术、控制论、生物学、材料科学、管理科学、信息科学以及人文科学知识综合利用。这些科学改变着机械制造业的面貌，而机械制造技术的发展反过来为这些科学提供了新的工具，有利地促进着这些科学的进一步发展。

　　自动化生产中的许多信息需要通过检测来提供，生产中出现的各种故障要通过检测去发现和防止，所要求的精度也要靠检测来保证。没有可靠的检测就没有现代自动化，便没有高效率、高精度和高质量。

　　在1999年第46届年会上发表的：“装配系统的新发展”一文中指出，为适应柔性自动化的需要，机器人必须有视觉系统，能对装配的体形与姿态进行识别，应具有位置与视觉传感器，进行精确定位与抓握力的控制。自动导引车也有视觉或声发射传感器，用来判断进行中可能有的故障物等。在第44、45、46届年会的许多论文中均强调，越是柔性的过程，越需要传感器。

　　制造技术柔性化、灵捷化、智能化和信息化高质量、高生产率一直是机械制造业发展的主要目标，因此，21实际初机械制造业发展的总趋势“四化”：柔性化——使工艺装备与工艺路线能适应于生产各种产品的需要。灵捷化——使生产力推向市场准备时间为最短，使工厂机械灵活转向。智能化——柔性自动化的重要组成部分，它是柔性自动化的新发展和延伸。信息化——机械制造业将不再由物质和能量借助于信息的力量生产出的价值，而是由信息借助于物质和能量的力量生产出的价值，因此信息产业和智力产业将成为社会的主导产业，机械制造业也将是由信息主导的，并采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织合理方式的全新的机械制造业。21世纪初机械制造业的重要特征表现在它的全球化、网络化、虚拟化以及环保协调的绿色制造等，人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从烦琐的计算分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的经理从事高层次的创造性劳动。智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。

　　近年来产品更迭不断加快，各种各样的需求不断增加。一些发达工业国家，例如美国、西德、瑞士等国统计表明，1995-1998年机械零件的种类增加了50%；80%的工作人员不直接与材料打交道，而与信息打交道；85%的活动不直接增加产品的附加值，产品、工艺过程、组织管理日益复杂化；设计、工艺准备等均占去为完成用户订货总时间的65%以上。另一方面，在激烈的市场竞争中，供货期与质量往往起着比价格更为重要的作用，灵捷化就成为摆在机械制造业面前的头等重大课题。

　　近年来的CIRP上，有大量并行工程、精益生产、及时生产等方面的论文，这些论文将是21世纪初机械制造业十分热门的研究课题。

　　制造技术向超精密加工、微机械加工、超高速切削等方向发展

　　21实际初，超精密加工精度可达到1mm。超精密加工目前包含超精密切削、超精密磨削研磨和精密特种加工等三个方面。超精密加工能提高产品的性能和质量，提高其稳定性和可靠性，促进产品的小型化，增强零件的互换性，提高装配生产率，促进自动化装配。超精密加工技术的发展有力推动各种新技术的发展，支持最新科学技术的进步。

　　微型机械尺寸在1mm～1μm的机械。它是集微型机构、微型传动器以及信号处理和控制电路，甚至外围接口电路、通讯电路和电源等于一体的微型机电系统。因此，微型机械远远超出了传统机械的概念和范畴，其应用领域相当广泛。目前微型机械的制造主要采用基于半导体工艺的硅微细加工技术，如掺杂、光刻和腐蚀技术。目前微型机械发展的一个重要方向是：直接制造出已经装配好的微型机械MEMS，构成机电紧密结合的微系统，它是一个全智能系统，可以独立采集和处理数据并产生执行动作。这是一场新技术革命的开始。目前，超高速加工技术在不断发展。IBAG公司推出的静压轴承电主轴，使用寿命大约2万小时；目前国际市场上电主轴最高转速可达15万r/min或更高转速。高速NC机床快移速度也达120m/min，进给加减速度发展到2g。在工作可靠性上，机床无故障工作时间达到20万小时。永磁同步电机的电主轴也在日本Mazak公司研制，这种电机的转子为永久磁铁不发热，从而大大改善了电主轴的热状况；此外，这种同步电机外形尺寸比同功率的异步电机尺寸小、功率大，也即可提高功率密度。在汽车工业、电加工机床、航空工业、大型模具，以及板材冲压机、激光板材切割机床，甚至三坐标测量机上都使用了直线电机。同时，美国Ingersoll公司推出了动静压轴承的电主轴，作为一个独立部件出售；瑞士IBAG公司推出了磁悬浮轴承的电主轴。

　　快速成形制造也得到进一步的发展。Ford等三大汽车公司、波音飞机公司以及IBM公司等著名企业，都广泛应用此项技术。此外还建立了数百家服务公司来为中小企业服务。数据库管理系统技术也达到长足的发展。

　　21世纪机械制造工装的特点

　　目前，产品的质量、价格和交货期已成为增强企业竞争力的三个决定性因素。为此新世纪初机械制造工艺装备的特点是：

　　1、5轴连动加工兴起，5轴和多面加工机床出现。机床是高精度、高速度、结构简单、使用方便、低价位、通用可调的数控机床(专机)。
　　2、夹具是高精度、结构简单、使用方便、通用可调的。
　　3、刀具是高速切削、超高速切削，高速磨削、强力磨削、砂带磨削、涂层刀具、超硬刀具和模具，及激光辅助车削和铣削。
　　4、量具是结构简单、通用、高精度。

　　--我国制造工程师的主攻方向

　　当前我国机械制造厂（公司）第一线工程技术人员主力大部分是20世纪八十年代的机械制造及其工艺装备专业的毕业生。在学校学习的知识是西方发达国家20世纪四十年代的制造技术，知识已非常陈旧；而且工厂实习的设备和制造技术已老化。

　　目前，我国已加入WTO，已加快融入全球经济一体化的进程。同时，制造业面临着巨大的挑战与新的机遇。因此，我国机械制造业工程师要解放思想，加快知识更新和拓展技能。

　　加快在

　　（1）信息科学；
　　（2）材料科学；
　　（3）控制论；
　　（4）生物科学；
　　（5）管理科学；
　　（6）表面科学；
　　（7）微电子技术；
　　（8）激光技术；
　　（9）计算机技术等的学习。

　　学习的主要方式可以是

　　（1）脱产集中轮训；
　　（2）业余补课；
　　（3）函授；
　　（4）到先进或合资企业实践；
　　（5）或派人员到发达国家实习。只有这样才能振兴我国的制造业。

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