作者：陈中中,王一工
出版社：化学工业出版社
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先进制造技术试读：
前言
制造业是国民经济的支柱产业和经济增长的发动机，是社会可持续发展的基石，制造技术是制造业的技术支撑和可持续性发展的源动力。在经济发展全球化的大背景下，制造技术在不断地汲取各种技术研究成果中快速向前迈进，并与计算机、信息、自动化、材料、生物及现代管理等学科相融合，使传统意义上的制造技术有了质的飞跃，形成了先进制造技术的新体系。与此同时，激烈的市场竞争，也催生出了制造企业必须通过先进制造技术来提升自身适应动态市场环境的新趋势，而先进制造技术的发展水平在某种意义上来说，更是决定了一个国家的综合国力。
为使学生掌握先进制造技术的理念和内涵，了解先进制造技术的最新发展，培养学生创新意识和工程实践能力，全国众多工科院校纷纷开设了先进制造技术必修或选修课程。本书是在作者为本科生开设的先进制造技术和为硕士研究生开设的快速成型技术课程的基础上，联合多所高校任课教师，经过认真讨论、确定编写大纲后共同编写完成的。全书共分6章，第1章先进制造技术概论，概述了制造业与制造技术的发展，介绍了先进制造技术的内涵、特征、体系结构及分类；第2章先进制造工艺技术，主要介绍了高速加工技术、精密与超精密加工技术、微细加工技术、快速成型技术、绿色制造技术等；第3章现代设计技术，主要介绍了创新设计、模块化设计、反求工程等先进设计方法；第4章先进制造装备系统，在概述制造自动化的发展历程和趋势的基础上，重点介绍了数控加工、工业机器人和柔性制造技术；第5章先进制造模式，概述了制造模式的发展和先进制造模式的类型，主要介绍了并行工程、精益生产、敏捷制造、计算机集成制造、虚拟现实技术、智能制造等几种先进制造的理念和模式。第6章先进管理技术，主要介绍了先进生产管理信息系统、产品数据管理技术、现代质量保证技术等概念。
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本书由陈中中、王一工主编，在编写过程中，得到了多位老师的鼎力协助，郑州大学机械工程学院苏智剑教授、郑州航空工业管理学院蒋志强和刘建伟教授，参加编写，并提供了大量的编写素材，此外在读研究生杨亚茹同学对本书做了校对工作，在此一并表示感谢。
风起云涌的创新科技，真可谓是“凡诸学术，进境无穷”，仅凭少数几人力量，实难详述万一，加之时间仓促，编者水平有限，疏漏之处在所难免，敬请广大读者批评指正。最后，编者真诚地希望能够借此机会，在与读者的交流中共同获得新的知识和力量。编者2015年9月第1章先进制造技术概论
制造业是国民经济的支柱产业，随着人类工业文明的不断进步，制造业已成为国家经济和综合国力的基础，它一方面直接创造价值，成为社会财富的主要创造手段和国民经济收入的重要来源；另一方面，它为国民经济各部门的科技进步及发展提供了先进的手段和装备。制造的发展离不开先进制造技术的支持。本章首先给出制造、制造技术和制造系统等基本概念，然后介绍先进制造技术的产生和发展，分析先进制造技术的内涵和结构体系，最后对先进制造技术的特点和发展趋势进行了简要说明。1.1制造业的起源和发展
制造业的发展源远流长。在遥远的旧石器时代，北京猿人就制造了带刃的石制砍砸器、刮削器。在距今1万年前的新石器时代，已经出现斧、刀、镰、铲等多种形式的石器，还出现了大量的骨、角、蚌和陶器用具。其中，安徽省潜山县出土的七孔石刀，长325mm，宽95mm，厚度不超过10mm，充分展现了当时石器的制造水平。石刀上孔的加工运用了一种古老的制造工艺——“管钻法”，即以骨管作为钻头，并在钻孔处加入潮湿的石英砂，以增大骨管转动时的摩擦力，这算得上是钻孔法的开始（见图1-1）。图1-1 七孔石刀
商周时期人们对各种青铜器的需求，促使青铜器铸造工艺达到了很高的水平。石范、陶范等铸造方法均已出现，且发展出多种形式，如单面范、双面范、复合范、分模制造等。出现于商代中期的分铸法使陶范得以铸造出大型和高度复杂的器件。我国历史上许多著名的大型铸件，如司母戊方鼎等大都采用分铸技术制成。商代不止铸造技术高超，在当时还出现了一种极为杰出的金属加工工艺——冷锻。1936年河南安阳出土的殷墟金箔厚度仅0.01mm，金相组织观察其晶粒度大小不均匀，且晶粒边界平直，说明是经锤炼加工和退火处理的。
春秋战国时期，在之前卓越的铸造技术基础上，又发展出了金属范和失蜡铸造、叠铸等新技术。中国最早的失蜡铸件可追溯到公元前6世纪的云纹铜禁（见图1-2），这种中国古代匠师独创的用于形状复杂零件的铸造工艺，堪称是现代熔模铸造的鼻祖。图1-2 云纹铜禁
公元前7世纪，生铁冶铸技术和铁器开始问世，之后冶铸技术不断发展，热处理工艺开始萌芽，出现了低熔点合金铸焊、铸铁柔化、淬火等工艺。铸铁柔化技术是中国古代铸造和热处理技术的杰出成就。战国初期的青铜铸件曾侯乙编钟，集中反映了当时制造技术的最高成就。编钟的制造过程是一个复杂的系统工程，涉及设计、冶炼、铸造、焊接、热处理、冷加工以及声学、乐律等众多学科和技术领域，是当时不折不扣的“先进制造技术”。
西方文明在制造技术上的成就也不容小觑。公元前6世纪时木工工具有了很大改进，除常用的成套工具如斧、弓形锯、弓形钻、铲和凿外，还发展了球形钻、羊角锤、伐木用双人锯等。这一时期被广泛使用制造设备的还有脚踏车床，通常用来制造家具和车轮辐条。脚踏车床一直延用到中世纪，为近代车床的发展奠定了基础。
中世纪（476—1453年）西欧开始用煤炭做燃料冶炼生铁并制造了大型铸件。水轮机的发展为大型风箱提供了充足的动力，能够产生更高的熔化温度，铸造大炮和大钟的作坊随之增多，铸件重量大大增加。这个时期还出现了手摇钻、大轮盘的车床等加工机械。
1500年左右，机械式钟表获得了长足的改进，螺旋弹簧被用来产生驱动表针运动的动力，此外棘轮机构也在机械式钟表中得到应用。机械式钟表的不断改进迅速推动着精密零件制造技术的发展。
1500—1750年间，制造技术发展极为迅速。材料方面的进展主要表现在用钢铁代替木材制造机器、仪器和工具。制造设备也获得不少成就，制造出水力辗轧机械和多种机床，如齿轮切削机床、螺纹车床、小型脚踏砂轮磨床及研磨光学仪器镜片的抛光机等。
18世纪70年代，改进型蒸汽机的出现标志着第一次工业革命的爆发，近代的工业化生产方式随之产生。手工劳动方式逐步向机器生产方式发展，制造业逐渐形成规模（见图1-3、图1-4）。图1-3 蒸汽机火车图1-4 19世纪机器制造厂
19世纪中叶，电磁场理论的建立为发电机和电动机的产生奠定了基础，电气化时代应运而生。电力的广泛应用，使制造业发生了重大变化，零件的标准化生产方式开始被采用并迅速得到推广，同时也推动了电力工业和电器制造业等一系列新兴工业的迅速发展。
20世纪初，内燃机的发明引发了制造业的又一次革命。美国福特汽车流水生产线的出现和泰勒科学管理理论的产生，标志着以汽车工业为代表的制造业进入了“大批量生产”的时代。
第二次世界大战后，电子计算机和集成电路的出现，以及运筹学、现代控制论、系统工程等软科学的产生和发展，使制造业产生了一次新飞跃。传统的大批量生产方式难以满足市场多变的需要，多品种、中小批量生产日渐成为制造业的主流生产方式。数控机床的出现使中小批量生产的自动化成为可能，科学技术的高速发展促进了生产力的进一步提高。伴随着计算机的出现，机械制造自动化从刚性自动化向柔性自动化方向发展。同时产品设计、工艺规程编制、数控加工编程、车间调度、车间和工厂管理、成本核算等都采用计算机辅助工程，出现了CAD/CAM一体化技术。
20世纪80年代以来，信息产业的崛起和通信技术的发展加速了市场的全球化进程。为适应新的形势，在制造领域提出了许多新的制造哲理和生产模式，如计算机集成制造（CIM）、精益生产（LP）、快速成型技术（RP）、并行工程（CE）、敏捷制造（AM）等。
20世纪90年代，因特网开始发展并得以应用，不同地域的工厂、设计部门和研究单位都可以通过因特网组合在一起，分工协作，共同开发、研制并生产新产品，并逐渐形成了网络化制造的概念。各种计算机仿真技术对制造业中的设计、制造、装配、调度、管理等方面产生了极大帮助。而随着并行工程的进一步发展，产品的生产周期也大为缩短。
近年来，制造业正向自动化、柔性化、集成化、智能化和清洁化的方向发展。现代制造技术发展的总趋势是制造技术与材料、电子、信息、生物、环保、管理等学科的相互交叉、融合。综合考虑社会、环境、资源等可持续发展因素的绿色制造技术将朝着能耗最小、无废弃物、可回收、对环境无害等方面发展。1.1.1 制造、制造技术和制造系统
制造是人类按照所需目的，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或客观物质工具，采用有效的方法将原材料转化成最终物质产品，并投放市场的全过程。
从制造过程上来看，制造的含义有狭义和广义之分。（1）狭义制造
狭义制造是指产品的制作过程。或者说是使原材料（农产品和采掘业的产品）在物理性质和化学性质上发生变化而转化为产品的过程。如产品的机械加工与装配过程。（2）广义制造
广义制造又称为现代制造，是指产品的全生命周期过程。国际生产工程学会（CIRP）于1990年给出其定义：是一个涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。
广义制造包含4个过程：概念过程（产品设计、工艺设计、生产计划等）、物理过程（加工、装配等）、物质（原材料、毛坯和产品等）的转移过程、产品报废与再制造过程。
制造技术是制造业为国民经济建设和人民生活生产各种必需物资（包括生产资料和消费品）所使用的一切生产技术的总称，是将原材料和其他生产要素经济、合理地转化为可直接使用的具有高附加值的成品/半成品和技术服务的技术群。制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素而决定的，但纵观近代制造业200年发展历程，影响其发展的主要因素则是技术推动和市场牵引。（3）制造系统
制造系统是指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个具有特定功能的有机整体。这里所指的制造过程，即为产品的经营规划、开发研制、加工制造和控制管理的过程。制作系统由若干具有独立功能的子系统构成（见图1-5）。制造系统的主要子系统及其功能如下：图1-5 制造系统功能结构
①经营管理子系统确定企业的经营方针和发展方向，进行战略规划、决策。
②市场与销售子系统进行市场调研与预测，制订销售计划，开展销售与售后服务。
③研究与开发子系统制订开发计划，进行基础研究、应用研究与产品开发。
④工程设计子系统进行产品设计、工艺设计、工程分析、样机试制、试验与评价，制订质量保证计划。
⑤生产管理子系统制订生产计划、作业计划，进行库存管理、成本管理、资源管理（设备管理、工具管理、能源管理、环境管理）、生产过程控制。
⑥采购供应子系统负责原材料及外购件的采购、验收、存储。
⑦质量控制子系统收集用户需求与反馈信息，进行质量监控和统计过程控制。
⑧财务子系统制订财务计划，进行企业预算和成本核算，负责财务会计工作。
⑨人事子系统负责人事安排、招工与裁员。车间制造子系统进行零件加工，部件及产品装配、检验，物料存储与输送，废料存放与处理。
上述各功能子系统既相互联系又相互制约，形成一个有机的整体，从而实现从用户订货到产品发送的生产全过程。制造系统具有一般系统的共性，主要包括以下几个方面的特性。（4）系统制造的特性
①结构特性。
制造系统可视为若干硬件（生产设备、工具、运输装置、厂房、劳动力等）的集合体。为使硬件充分发挥效能，必须有软件（生产信息、制造技术等）支持。
②转变特性。
制造系统是一个将生产要素转变成产品的输入输出系统，其主要功能便是转变功能。从技术的角度出发，制造是通过加工和装配把原材料变为产品的过程。该过程总是伴随着机器、工具、能源、劳动力和信息的作用（见图1-6）。这种转变不仅指物流，也包含信息流和能量流。从经济的观点出发，制造过程的转变可以被理解为通过改变物料的形态或性质而使其不断增值的过程（见图1-7）。图1-6 从技术角度定义制造过程图1-7 从经济角度定义制造过程
研究系统转变特性的目的，主要是从工程技术和经济的角度，研究如何使转变过程更有效进行。
③程序特性。
所谓程序是指一系列按时间和逻辑安排的步骤。从这个定义出发，制造系统可视为一个生产产品的工作程序（见图1-8）。研究制造系统的程序特性，主要从管理角度研究如何使生产活动达到最佳化。图1-8 制造系统的程序特性1.1.2 制造业的地位和作用
制造业是所有与制造活动有关的实体或企业机构的总称，是将可用资源与能源通过制造过程，转化为可供人和社会使用和利用的工业产品或生活消费品的行业，它涉及国民经济的各个领域，如机械、电子、轻工、食品、石油、化工、能源、交通、军工和航空航天等。制造业是国民经济的基础行业，是创造社会财富的支柱产业。一个国家或地区的制造业水平反映了其经济实力、国防实力、科技水平和生活水准，制造业的先进水平是一个国家经济发展的重要标志。统计表明，制造业为工业化国家创造了60%～80%的社会财富，是国际贸易中主要交易物品的源泉。一个没有足够强大制造业的国家不可能是一个先进、富强的国家，先进制造业是人们物质文化生活水平不断提高和综合国力不断增强的保证。世界强国无不把发展先进制造业作为长期国策，美国国家科学院早在1991年就将“制造”确定为美国国家经济增长和国家安全保证的三大主题之一，其他两个主题分别是“科学”与“技术”。
据统计，工业化国家中约有1/4的人口从事各种形式的制造活动，非制造业部门中约有半数人的工作性质与制造业密切相关。目前我国制造业包括有冶金、通用专用加工、食品加工、木材加工、纺织、医药、化纤、仪器仪表等30个行业。这些行业可以归为三类：轻工纺织制造业、材料及能源加工工业和机械电子制造业，分别占整个制造业的30.54%、33.48%、35.98%。前两类是对种植、养殖和采掘业（如矿石、煤、石油等）进行直接加工的企业，后一类是对经过加工的采掘业产品进行间接加工的企业。从这些行业可以看出，随着生产力发展，制造业的范畴也在不断拓展，其中就所涉及的工业领域而言就远不止机械制造，还包括电子、化工、轻工等关系国民经济的大量行业。
制造业的发展对一个国家的经济、社会以至于文化的影响是十分巨大和深刻的。据统计，2012年我国工业产值约占国内生产总值的38.5%，其中制造业产值又占工业产值的87.5 %。制造业的综合作用可以从以下几个方面体现出来：
①人们物质消费水平的提高，有赖于制造技术和制造业的发展。
制造业的技术发展水平不仅决定一个企业现时的竞争力，而且决定全社会的长远效益和经济的持续增长。
②制成品出口在国际商品贸易中一直占有较大份额。
据统计，国际商品贸易中，工业制成品出口总量从1980年的90.05亿美元上涨到2011年的17980.5亿美元，上涨了200倍。因而，发展制造业、提高制造技术是影响发展对外贸易的关键因素。
③制造业是加强农业基础地位的物质保障，是支持服务业更快发展的重要条件。
脱离制造业，农业的发展便是空中楼阁。没有农业、制造业的发展，就不会有商业和服务业的发展和繁荣。
④制造业是加快信息产业发展的物质基础。
制造业和信息产业必须相互依赖、相互推动地共同发展，没有信息产业的快速发展，制造业就不可能较快地实现高技术化；反之，若没有制造业的拉动和支持，也不可能有信息产业的发展和进步。
⑤制造业是加快农业劳动力转移和就业的重要途径。
在我国，制造业为大量的劳动力提供了从业渠道并加快了农业劳动力的市场转移。据统计，我国的制造业从业人数1987年为9805万人，2012年为10565万人，预计到2050年将增加至1.7亿人。
⑥制造业是加快发展科技和教育事业的重要物质支撑，同时也是实现军事现代化和保障国家基本安全的基础条件。
下面以我国的两个大项目为例，来实际证明制造业在国民经济、国家安全和科研领域的重大意义。
所谓大型飞机，是指起飞总重量超过100t的运输类飞机，国际航运体系习惯上把300个座位以上的客机称作大型客机。我国从20世纪60年代开始，就已成功研制出H-6（轰六）系列、运输机Y-10（运十）等大型战机，但目前仍没有自己研制的大型客机。波音公司2013年预测，未来20年全球需要35300架新飞机，总价达4.8万亿美元。具体到我国市场，未来20年将增加新飞机5600架，总价值7800亿美元。虽然市场需求巨大，但是目前全球民用飞机制造市场仍处于美国波音和欧洲空客双寡头的垄断之下，两家公司占80%以上的市场份额。我国要研制大飞机，将直接面对波音和空客的竞争。在如此背景和压力之下，坚持大飞机项目是有其战略意义的。航空制造产业是国家的战略产业，不仅关系到一般意义上的经济发展，而且关系到国家关键领域的技术能力提升。大飞机项目能够带动新材料、现代制造、动力、电子信息、自动控制、计算机等领域关键技术的群体突破，能够拉动众多高技术产业发展，还将带动流体力学、固体力学等诸多基础学科的重大进展，全面、大幅度地提高我国科技水平。我国前总理温家宝早在2007年就指出，中国立志要在2020年前制造出和波音、空客差不多的飞机。整个项目国家将投入600亿元，分别投向大型运输机、大型客机和发动机。值得一提的是，2015年习近平主席访美期间，还专门参观了美国波音公司商用飞机制造厂，同时国家发改委、中国商飞和中航工业分别与波音公司签署了关于全面战略合作、在中国建立波音737完工中心、大部件生产和订购300架波音飞机等系列合作文件。通过这些合作，中国企业将会从中获得更多制造大飞机方面的帮助。图1-9为2009年亚洲国际航空展览会上，中国商用飞机有限责任公司首次展出了中国自主研制的首款大型客机C919模型。图1-9 国产大型客机C919模型
与大飞机项目的市场潜力相比，我国的FAST工程在基础科学研究领域所具有的科研意义更为突出。FAST工程全称500m口径球面射电望远镜工程（Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope Project），该工程依托贵州省平塘县天然喀斯特洼地为台址，建成总面积25万平方米的反射面，成为世界第一大单口径射电望远镜。FAST能够把近30个足球场大的接收面积里收集的信号，聚集在药片大小的空间里。2008年12月26日这一世界“天眼”正式奠基，目前已初步完成反射面单元面板的拼装工作。与被评为人类20世纪十大工程之首的美国Arecibo（阿雷西博）305m射电望远镜相比，其综合性能提高约10倍。在未来20～30年内，FAST将作为世界上最大的单口径望远镜，保持世界一流设备的地位（见图1-10）。FAST工程涉及到众多高科技领域，如天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感器网络及智能信息处理、超宽带信息传输、海量数据存储和处理等，关键技术成果可应用于大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量、大型工业机器人研制以及多波束雷达装置等方面。目前国际顶尖的制造技术正向信息化、极限化、绿色化方向发展，FAST工程的建设经验在这些前沿方向上恰好可以发挥出指导性作用，其设计制造不但能够综合体现我国高技术创新能力，而且可以在基础研究的众多领域，如宇宙大尺度物理学、日地环境研究、物质深层次结构和规律等方向提供发现和突破的机遇。如此庞大设备的制造，离不开先进的制造技术与加工装备的支持，在科研手段越来越依赖先进科研仪器的将来，科技的发展很大程度上还要依赖先进的制造业发展。图1-10 美国Arecibo 射电望远镜、我国FAST工程的模拟图及在建工程现场
综上所述，不管是宏观的国家制造业，还是某一项制造技术的具体成果，都会对国民经济产生重大意义和举足轻重的影响。在21世纪，各个国家或地区，在经济、外交乃至于军事上的较量，在很大程度上是先进制造技术和制造工业水平与实力的较量。1.1.3 我国制造业现状（1）我国制造业的发展
改革开放30多年来，我国制造业得到了迅速发展。机械工业是我国工业生产中发展最快的行业之一。据统计，1996年机械工业产值在全国工业中的比例占23%，增加值为3300多亿元，占同年我国国内生产总值的5%，居全国工业各行业之首。“十一五”期间，机械工业产业规模进一步扩大，2010年机械工业增加值占全国GDP比重已超过9%，工业总产值从2005年的4万亿元增长到2010年的14万亿元，年均增速超过25%，在全国工业中的比重从16.6%提高到20.3%。2009年，我国机械工业销售额达到1.5万亿美元，超过日本的1.2万亿美元和美国的1万亿美元，跃居世界第一，成为全球机械制造第一大国。尤其是近年来我国汽车制造业的快速发展，取得了全球瞩目的成绩：2008年汽车产量首次突破1000万辆大关；2009年在全球经济恢复举步艰难的情况下，我国汽车工业仍保持持续增长势头，以1379万辆成为全球产销量第一的国家，该数据比2007年汽车工业协会的预测提前了11年；2013年中国汽车产销量双超2000万辆，再创全球最高纪录。我国机床的产值自2009年以来连续三年世界第一，即使在2012年机床行业发展遭遇困境的情况下，我国整个机床行业的产值仍接近8000亿。（2）我国制造业的发展战略
客观地说，虽然当前我国制造业取得了一些成绩，但是总体上还存在有自主创新能力薄弱、基础发展相对滞后、产业发展方式较为粗放等不足。为缩小与工业先进国家的差距，我国制造业相关主管部门制定了如下的发展战略：
①以竞争促发展。对于企业，要以市场为导向，开发产品、开拓市场、满足需求、取得效益；对于政府，要按照价值规律、供求关系和竞争机制优化资源配置，依赖经济、法律、信息等手段引导发展方向，培育市场，创造有序的竞争环境。
②依赖科技进步。正确处理引导技术与自主创新的关系，加强科技成果的产业化，积极采用适用的先进技术，实施以企业为主体，产、学、研全面结合的技术创新体制。
③有限目标、重点突破。采用特定范围、有限目标、择优扶植、集中突破的方针，一个时期集中力量振兴若干重要领域。
④经济规模。扶植大企业走高起点、专业化、大批量的道路，发展专业化的“小巨人”。
⑤内外结合。促进国内外行业内外结合、互通有无，以及在技术、管理和资金上的合作。1.2先进制造技术的提出和进展1.2.1 先进制造技术产生的背景
虽然制造业和人类的文明史一样源远流长，但是先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology，AMT）作为专用名词的提出，仅有约30年的历史。美国在20世纪70年代后期，掀起了“第三次浪潮”论，即信息革命发展论在美国流传开来。拥护者认为“信息产业”的兴起和发展，是继农业和工业以后对人类社会产业结构的第三次冲击，呼吁美国政府大力发展信息业，并认为制造业已成为走向没落的“夕阳工业”。于是劳动力出现从工业到信息行业和服务行业的大转移。于是，制造技术的发展受到冷遇，大学里不再开设关于制造技术和制造科学方面的课程，也少有这方面的研究课题。实际上几乎是完全放弃了关于制造工程和制造科学方面的教育和研究工作。数年后，这种做法带来的灾难性的后果开始逐一展现出来，尤其是在电子工业和汽车工业，美国机床工业被迫放弃了原已占领的53%的市场，其年产值在12年间从57亿美元跌落到38亿美元。直到1986年该国仍有一半的机床需要进口。与此同时，日本的节能型轿车大举进入美国，占领了相当一部分美国市场并一举成为世界第一。美国的制造业在国际市场竞争中节节败退，物资生产基础遭到严重的削弱，第二、第三产业的比例严重失调，国际贸易逆差剧增，经济空前滑坡，美国公众和舆论界惊呼这种情况“危及美国国家的安全”。
科技优势和经济衰退的严重态势终于迫使美国政府和企业界重新审视其科学技术政策和产业政策，重新认识和评价制造技术和制造业在国民经济中的重要地位和作用。1988年，美国政府制定并实施了先进制造技术计划（ATP）和制造技术中心计划（MTC），随后取得了显著效果。1991年美国总统布什公布了“国家关键技术计划”，将“制造技术”列入六项关键技术之中（其余五项关键技术分别是材料、电子信息、生物工程与生命科学、能源与环境以及航空、航天与地面交通），同时将制造技术列为美国财政重点扶植的唯一领域。克林顿总统上台后，对制造工业给予了实质性的支持，并于1993年2月在硅谷发表了以“促进美国经济增长的技术——增强经济实力的新方向”为题的报告，特别提出要“促进先进制造技术的发展”，并指出“制造业仍然是美国的经济基础”。
先进制造技术是为了适应时代要求提高竞争力，对制造技术不断优化而形成的。目前，对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义。通过对先进制造技术发展历程及其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是在吸收机械、电子、信息、自动化、能源、材料以及管理等众多技术成果之后发展起来的，涉及制造业中产品设计、加工装配、检测、经营管理、市场营销等产品生命周期全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的技术群的总称。
先进制造技术的产生和发展有其自身的社会经济、科学技术以及可持续发展的根源和背景。（1）社会经济发展背景
近20多年来，市场环境发生了巨大的变化，一方面表现为消费者需求日益主题化、个性化和多样化，消费行为更具有选择性，产品的生命周期缩短，产品的质量和性能至关重要；另一方面全球化产业结构调整步伐加快，制造商在着眼于全球市场竞争的同时，更着力于实力与信誉基础上的合作和协作。主要面临如下挑战：
①快速响应市场能力的挑战。全部制造环节实现并行制造将显著缩短产品从概念到实现的时间。在合作企业中，各外围企业不同区域的核心能力与知识动态组合，通过精确的估算、优化以及对产品成本利润的跟踪，将大大减小投资的风险。并行制造将使人们组织各层次研究、开发和生产的方式发生革命性的变化。
②打破传统经营所面临的组织、地域和时间壁垒的挑战。为应对全球市场竞争，企业必须具有敏捷性，以保持对时间和技术的控制，把时间和技术视为对生产率的挑战。不管制造业是合作企业的一部分，还是网络的一部分，它们都必须是小型的、柔性的。具备强大竞争力的制造企业，必须建立集成系统并具备有自动运转的功能。
③制造全球化和贸易自由化的挑战。随着世界自由贸易体制的进一步完善及全球通信网络的建立，国际经济技术合作交往日趋紧密，全球产业界进入了结构大调整的重要时期，世界正在形成一个统一的大市场。在全球范围内，基于柔性、临时合作模式的格局正在逐步形成。
因此，制造业应以对市场的快速响应为宗旨，满足客户已有的和潜在的需求，主动适应市场，引导市场，从而赢得竞争，获取最大利润。（2）科学技术发展背景
制造业从20世纪初开始逐歩走上科学发展的道路。制造技术已由单纯技艺发展为集机械、材料、电子及信息等多门学科的交叉科学——制造工程学。科学技术和生产发展在推动制造技术进步的同时，制造技术也在通过自身与计算机、微电子、信息、自动化等技术的渗透、衍生和应用，极大地促进了其在宏观（制造系统的建立）和微观（精密、超精密加工）两个方向上蓬勃发展，并急剧地改变了现代制造业的产品结构、生产方式、生产工艺和设备及生产组织体系，使现代制造业成为发展速度快、技术创新能力强、技术密集型甚至知识密集型的产业。目前，信息向知识的转变以及将信息及时转变为有用的知识并做出有效决策成为发展趋势。信息逐渐成为主宰制造业的决定性因素，企业内联网和国际互联网已经对制造业产生重大影响，并且影响力逐渐增强。未来技术创新将是制造型企业经营战略的焦点，这样才能以新颖的产品满足客户个性化需求。（3）可持续发展战略背景
地球环境污染正威胁着人类的生存，而有限资源的逐渐枯竭正威胁着人类的继续发展。日益严峻的环境问题已引起国际社会的普遍关注，世界环境与发展委员会（WCED）于1987年向联合国42届大会递交的报告《我们共同的未来》中正式提出了可持续发展思路，其定义是：既满足当代人的需求，又不对子孙后代满足其需要的生存环境构成危害的发展。世界资源研究所于1992年对可持续发展给出了更简洁明确的定义：即建立极少产生废料和污染物的工艺或技术系统。为了把废弃物的产生及产品对环境的影响减少到“接近零”，开发出不影响环境、成本低且有竞争力的产品和工艺，应尽可能利用回收材料作为原料，在能源、材料或人才资源等各方面不造成大的浪费。
鉴于上述社会、经济、科学技术以及环境资源保护的历史背景，各国政府和企业界都在寻求对策，以获取全球范围内的竞争优势。传统的制造技术已变得越来越不适应当今快速变化的形势，而先进的制造技术，尤其是计算机技术和信息技术在制造业中的广泛应用，使人类正在或已经摆脱传统观念的束缚，跨入制造业的新纪元。1.2.2 各国先进制造技术的发展概况（1）美国的先进制造技术计划和制造技术中心计划
为加强本国制造业竞争力，重树制造业在世界的领导地位，美国政府在20世纪90年代初提出了一系列制造业的振兴计划，其中包括“先进制造技术计划”和“制造技术中心计划”。
1）先进制造技术计划
该计划是美国联邦政府科学、工程和技术协调委员会于1993年制定的六大科学和开发计划之一，年度预算为14亿美元，围绕三个重点领域开展研究：
①下一代的“智能”制造系统。
②为产品、工艺过程和整个企业的设计提供集成的工具。
③基础设施建设，包括扩展和联合已有的各种推广应用机构、建立地域性的技术联盟（技术联合体）、制定有关国家制造技术发展趋势的监督和分析机制、制定评测准则和评测指标体系等。
此外，各政府部门还结合本部门职责，制定了有关先进制造技术专项计划，如美国国家科学基金会（NSF）工程部的专项计划包括：设计、制造和工业创新、战略性制造倡议计划、工程研究中心计划、管理和技术创新计划、面向小企业创新研究计划和新技术推广计划、促进产业和学术界结合计划等。
2）制造技术中心计划
又称为合作伙伴计划，指政府与企业在共同发展制造技术上进行密切合作，针对美国35万家中小企业，政府的职责不是让这些企业生产什么产品，而是要帮助他们掌握先进技术，使其具有识别、选择适用于自己技术的能力。该计划要求在每个地区设立一个制造技术中心，为中小企业展示新的制造技术和装备，组织不同类型的培训，帮助企业了解和选用最新的或最适合于他们使用的技术和装备。
制造技术中心计划于1988年颁布。根据该计划，1989年全美建立了三个制造技术中心，已帮助多家企业通过技术进步节约1.3亿美元的生产成本。1991年初又成立了两个中心，到1992年这五个中心的活动费用为1500万美元，1993年为1800万美元，全部由美国国会拨款。至1994年年底，在全美共计建立了约30个制造技术中心。中心的核心作用，就是在制造技术的拥有者，通常是政府的研究机构、试验室、大学及其他研究机构与需要这些技术的中小型企业之间建立沟通桥梁。（2）日本的政策和智能制造技术计划
自第二次世界大战之后，日本在数控机床、机器人、精密制造、微电子工艺领域取得了世界领先的进展，在产业技术政策上逐步从重视应用研究转向加强基础研究，以便彻底摆脱“美国出创新概念，日本出创新产品”的局面，走出一条：技术引进→自主开发→加强基础研究的技术发展道路。
1990年日本通产省提出了智能制造系统（IMS）计划并邀请美国、欧共体各国、加拿大、澳大利亚等国参加研究，形成了一个大型国际共同研究项目，由日本投资10亿美元保证计划的实施。该计划目标为：要全面展望21世纪制造技术的发展趋势，先行开发未来的主导技术，并同时致力于全球信息、制造技术的体系化、标准化。
IMS计划研究内容是：通过各发达国家之间的国际共同研究，使制造业在接受订货、开发、设计、生产、物流直至经营管理的全过程中，做到使各个装备和生产线的自律化，自律化的装备和生产线在系统整体上能够做到协调和集成，由此来迎接和适应当今世界制造全球化的发展趋势。减少庞大的重复投资，并通过先进、灵活的制造过程的实现来解决制造系统中的人为因素。这里所谓的“自律化”，是指能够根据周围环境以及生产作业状况自主地进行判断并进行及时决策变更作业工程，也就是说给予装备和生产线一定的决策智能。（3）欧共体的EREKA计划、ESPRIT计划和BRITE计划
西欧各国的制造业强烈地感受到来自美国和日本的压力，并清楚地认识到：如果欧洲共同体成员保持各自分散的市场，那将无法同美日抗衡。正如德国前总理科尔所说：任何一个欧洲国家都不可能仅靠自身的力量有效地对付美国和日本的技术挑战，欧洲只有把财力和人力集中起来，才能保持自己在未来世界上的经济地位。法国前总统密特朗也曾提出，一个统一的欧洲是激发国家创造力的重要支柱，欧洲必须团结在一项伟大工程的周围才能拯救欧洲。为此，欧共体各国政府与企业界共同掀起了一场旨在通过“欧共体统一市场法案”的运动，并制定了“尤里卡计划（EREKA）”、“欧洲信息技术研究发展战略计划（ESPRIT）”和“欧洲工业技术基础研究（BRITE）”等一系列发展计划。
在EREKA计划中，1988年启用5亿美元资助了涉及16个欧洲国家600家公司的165个合作性高科技研究开发项目。ESPRIT计划的13个成员国向5500名研究人员提供了资助。把计算机集成制造（CIM）中信息集成技术的研究列为五大重点项目之一，明确要向CIM投资620万欧元作为研究开发费用，抓好CIM的设计原理、工厂自动化所需的先进微电子系统以及实时显示系统进行生产过程管理的三大课题。BRITE计划则重点资助材料、制造加工、设计以及工厂系统运作方式等方面的研究。（4）韩国的先进制造系统计划
1991年韩国提出了“高级先进技术国家计划”，目标是将韩国的技术实力提高到世界一流工业发达国家的水平，并希望通过这一计划的实施，在21世纪初加入七国集团。
该计划包括七项先进技术和立项基础技术，其中的“先进制造系统”是一个将市场需求、设计、车间制造和营销集成在一起的系统，旨在改善产品质量和提高生产率，最终建立起全球竞争能力。该项目由三部分组成：
①共性的基础研究。包括集成的开放系统、标准化及性能评价。
②下一代加工系统。包括加工设备、加工技术、操作过程技术。
③电子产品的装配和检验系统。包括下一代印刷电路板装配和检验系统、高性能装配机构和制造系统、先进装配基础技术、系统操作集成技术、智能技术。（5）我国先进制造技术的发展战略
1995年5月，中共中央《关于加速科技进步的决定》中就已明确指出，为提高工业增长的质量和效益，要重点开发推广电子信息技术、先进制造技术、节能降耗技术、清洁生产和环保等共性技术。
在“十五”、“十一五”、“十二五”期间，国家科学技术部的“国家科技攻关计划”、“国家高新技术研究发展计划”、“国家基础研究重大项目计划”、“国家技术创新计划”都将先进制造技术作为重要内容投入了实施，其中以“计算机集成制造系统”和“智能机器人”为主题的多项技术，经过多年的研究和开发，取得了众多令人瞩目的成果，不少关键技术取得了重大的进展和突破。
20多年来，国家自然科学基金会（NSFC）对制造技术基础和应用基础研究给予了很大的支持和投入，并取得了一批可喜的成果。
结合我国基本国情，目前发展先进制造技术的战略应表现在：
①提高认识，全面规划，大力促进先进制造技术的发展。发展先进制造技术是国家目标，是提升产业整体素质，增强综合国力的重要技术手段，是国家、行业、企业共同利益之所在。政府是国家创新体系的发动者、组织者和推动者，在发展先进制造技术方面起到组织推动、规划协调、政策导向与资金扶植作用。
②深化科技体制改革，推动技术创新体系建设。具有强大知识与技术的创新、传播和应用能力的国家，无疑会把握住国际竞争取胜的主动权，建立完善的国家创新体系已成为世界各国着力追求的目标，也是我国新时期面临的一项重要任务。应采取得力措施，加快建立以制造企业为中心，产、学、研相结合的先进制造技术创新体系与开发体系。政府、行业和企业必须共同投资，建立一支稳定的、少而精的基础共性技术研究机构和队伍。以现有重点院校和科研院所为依托并吸收企业参加，建立若干个亚洲一流甚至世界一流的国家级重点实验室或开放研究中心，成为先进制造技术基础研究基地。大力加强以生产力促进中心、高科技创业服务中心、技术市场等为主体的制造技术创新支撑服务体系的建设。
③将引进、消化国外先进制造技术与自主创新相结合。我国的技术引进要走“技术引进→消化吸收→改进创新→扩大出口”的道路。在搞好技术引进与消化吸收的同时，要加强自主开发能力与创新体系建设，选择有一定基础和优势的制造科技领域，瞄准国际前沿进行跟踪创新和自主创新，赶超国际先进水平。
④大力发展先进高新制造技术及其产业。在利用高新技术改造传统制造业，促进制造业的高技术化和高附加值化的同时，应大力推动制造高新技术的产业化，以培育新的经济增长点，形成一批新兴产业和产业群，并以此带动整个制造业的结构优化和产业升级。
⑤积极培养创造人才，努力提高制造业的全员素质。人才是制造业振兴的希望，是制造技术创新的原动力，也是国际先进制造技术的决胜点。人才尤其是高层次人才的短缺，已成为制约我国先进制造技术可持续发展的瓶颈因素。因此，除了要创造条件吸纳优秀人才和创造人尽其用的良好环境外，更要把培养和提高各级各类人员的素质放在突出的战略地位。1.3先进制造技术的内涵和体系结构1.3.1 先进制造技术的内涵和特点
如前所述，先进制造技术是在传统制造技术基础上，不断吸收各项技术成果，并将其综合应用于产品生命周期全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的技术群的总称。由此可以看出，先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁生产等基础制造技术，其目的是满足用户个性化、多样化的市场需求，提高制造业的综合经济效益，赢得激烈的市场竞争。为此，先进制造技术比传统制造技术更加重视技术与管理的结合，重视制造过程组织和管理体制的简化和合理化。
与传统制造技术比较，先进制造技术具有以下特点：
①集成性。传统制造技术的学科专业单一、独立、相互间的界限分明；而先进制造技术由于专业和学科间的不断渗透、交叉、融合，界限逐渐模糊甚至消失，技术趋于系统化、集成化，已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新型交叉学科——制造系统工程。
②系统性。传统制造技术一般只能驾驭生产过程中的物质流和能量流。随着微电子、信息技术的引入，使先进制造技术还能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。一项先进制造技术的产生往往要系统地考虑到制造的全过程，如并行工程就是集成地、并行地设计产品及其零部件和各种相关过程的一种系统方法。这种方法要求产品开发人员与其他人员一起共同工作，在设计的开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理等所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求等。一种先进的制造模式除了考虑产品的设计、制造全过程外，还需要更好地考虑到整个的制造组织。
③应用的广泛性。传统制造技术通常只是指将原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但是由于其组成中包括了设计、自动化和系统管理技术，因此可以综合地应用于制造的全过程，即覆盖产品设计、生产准备、加工与装配、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程。
④动态性。由于先进制造技术本身是在针对一定的应用目标，不断地吸收各种高新技术而逐渐形成和不断发展的新技术，因而其内涵不是绝对的、一成不变的。反映在不同的时期，先进制造技术有其自身的特点；也反映在不同的国家和地区，先进制造技术有其本身重点发展的目标和内容，通过重点内容的发展以实现该国家和地区制造技术的跨越式发展。
⑤实用性。先进制造技术最重要特点在于，它是一项面向工业应用、具有很强实用性的新技术。从先进制造技术的发展过程及其应用于制造全过程的范围，特别是达到的目标与效果来看，无不反映这是一项应用于制造业，对制造业、对国民经济的发展可以起重大作用的实用技术。先进制造技术的发展往往是针对某一具体的制造业（如汽车制造、电子行业）的需求而发展起来的先进、适用的制造技术，有明确的需求导向的特征。先进制造技术不是以追求技术的高新为目的，而是注重产生最好的实践效果，以提高效益为中心，以提高企业竞争力，促进国家经济增长和综合实力为目标。1.3.2 先进制造技术的体系结构和分类（1）先进制造技术的体系结构
目前，学术上对先进制造技术的体系结构认识主要有以下三种：
①美国机械科学研究院（AMST）提出的先进制造技术由多层次技术群构成的体系图（见图1-11）。它强调了先进制造技术从基础制造技术、新型制造单元技术到先进制造集成技术的发展过程，也表明了在新型产业及市场需求的带动之下，在各种高新技术（如能源、材料、微电子和计算机以及系统工程和管理科学等）的推动下先进制造技术的发展过程。图1-11 先进制造技术体系结构之一
第一个层次是优质、高效、低耗、清洁基础制造技术。铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺至今仍是生产中大量采用、经济适用的技术。这些基础工艺经过优化而形成的优质、高效、低耗、清洁基础制造技术是先进制造技术的核心及重要组成部分。这些基础技术主要包括精密下料、精密塑性成型、精密铸造、精密加工、精密测量、毛坯强韧化、精密热处理、优质高效连接技术、功能性防护涂层及各种与设计有关的基础技术和各种现代管理技术。
第二个层次是新型的制造单元技术。这是在市场需求及新兴产业的带动下，制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程、现代管理等高新技术结合而形成的崭新的制造技术，如制造业自动化单元技术、极限加工技术、质量与可靠性技术、系统管理技术、CAD/CAM、清洁生产技术、新材料成型加工技术、激光与高密度能源加工技术、工艺模拟及工艺设计优化技术等。
第三个层次是先进制造集成技术。这是应用信息技术和系统管理技术，通过网络与数据库对上述两个层次的技术集成而形成的，如柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、智能制造系统（IMS）以及虚拟制造技术等。
以上三个层次都是先进制造技术的组成部分，每一层次都不能独立构成先进制造技术体系。
②美国联邦科学、工程和技术协调委员会（FCCSET）下属的工业和技术委员会先进制造技术工作组提出了先进制造技术由主体技术群、支撑技术群、管理技术群组成的三位一体的体系结构（见图1-12）。这种体系不是从技术学科内涵的角度来描绘先进制造技术，而是着重从宏观组成的角度来描绘先进制造技术的组成以及各个部分在制造技术发展过程中的作用。图1-12 先进制造技术体系结构之二
上述三部分相互联系，相互促进，组成一个完整的体系，每一部分均不可缺少，否则就很难发挥预期的整体功能效益。
③国内学者在FCCSET先进制造技术体系结构的基础上进行了改进和充实，将其分为三大主体技术群和一个支撑技术群（见图1-13）。图1-13 先进制造技术体系结构之三
a.现代制造工程技术群。它包括所有与产品和工艺设计有关的技术，如CAX技术（计算机辅助技术）、DFX技术（面向“X”的设计技术）、可靠性设计、动态设计、疲劳设计、智能优化设计、反求工程、系统建模与仿真、系统集成、并行设计、快速成型技术等。
b.制造系统管理技术群。它包括与企业管理有关的各种技术，如成组技术、全面质量管理、制造资源计划、及时生产、计算机集成制造、并行工程、精益生产、敏捷制造等。它强调信息集成，企业的生产模式的创新，人、技术和管理的集成。
c.物料处理及设备技术群。它是研究与物料处理过程和与物流直接相关的各项技术，如物料生产工艺及设备、加工工艺及设备、少无切削加工、精密工程技术、超高速加工技术、特种加工技术、加工设备及其监控、质量控制技术等。
d.相关支撑技术群。它是制造工程科学的理论基础，也是三大主体技术群赖以生存并不断取得进步的相关技术。包括计算机技术、微电子技术、信息技术、自动化技术、系统工程、管理科学、材料科学等。（2）先进制造技术的分类
根据先进制造技术的功能和研究对象，可将先进制造技术归纳为以下几个大类。
1）现代设计技术
现代设计技术是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制订设计方案并付诸实施的技术。其重要性在于使产品设计建立在科学的基础上，促使产品由低级向高级转化，促进产品功能不断完善，产品质量不断提高。现代设计技术包含以下几方面的内容：
①现代设计方法。包括模块化设计、系统化设计、价值工程、模糊设计、面向对象的设计、反求工程、并行设计、绿色设计、工业设计等。
②产品可信性设计。产品的可信性是产品质量的重要内涵，是产品的可用性、可靠性和维修性、保障性的综合。可信性设计包括可靠性设计、安全性设计、动态分析与设计、防断裂设计、防疲劳设计、耐环境设计、健壮设计、维修设计和维修保障设计等。
③设计自动化技术。 指采用计算机软硬件工具辅助完成设计任务和过程的技术，包括产品的造型设计、工艺设计、工程图生成、有限元分析、优化设计、模拟仿真、虚拟设计、工程数据库等内容。
2）先进制造工艺
先进制造工艺是先进制造技术的核心和基础，是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程。先进制造工艺包括高效精密成型技术、高精度切削加工工艺、现代特种加工以及表面改性技术等内容。
①高效精密成型技术。它是生产局部或全部无余量或少余量半成品工艺的统称，包括精密洁净铸造成型工艺、精确高效塑性成型工艺、优质高效焊接及切割技术、优质低耗洁净热处理技术、快速成型技术等。
②高精度切削加工工艺。它包括有精密和超精密加工、高速切削和磨削、复杂型面的数控加工、游离磨粒的高效加工等。
③现代特种加工工艺。它是指那些不属于常规加工范畴的加工工艺，如高能束加工（电子束、离子束、激光束）、电加工（电解和电火花）、超声波加工、高压水射流加工、多种能源的复合加工、纳米技术及微细加工等。
④表面改性、制膜和涂层技术。它是采用物理、化学、金属学、高分子化学、电学、光学和机械学等技术或组合使用，赋予产品表面耐磨、耐蚀、耐热、耐辐射、抗疲劳的特殊功能，从而达到提高产品质量、延长使用寿命，赋予产品新性能的新技术统称，是表面工程的重要组成部分。它包括化学镀、非晶态合金技术、节能表面涂装技术、表面强化处理技术、热喷涂技术、激光表面熔覆处理技术、化学气相沉积技术等。
3）加工自动化技术
加工自动化是用机电设备工具取代或放大人的体力，甚至取代和延伸人的部分智力，自动完成特定的作业，包括物料的存储、运输、加工、装配和检验等各个生产环节的自动化。加工过程自动化技术涉及到数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、传感技术、自动检测技术、信号处理与识别技术等内容。采用加工自动化技术的目的在于减轻操作者的劳动强度，提高生产效率，减少在制品数量，节省能源消耗及降低生产成本。
4）现代生产管理技术
现代生产管理技术是指制造型企业在从市场开发、产品设计、生产制造、质量控制到销售服务等一系列的生产经营活动中，使制造资源（材料、设备、能源、技术、信息以及人力资源）得到总体优化配置和充分利用，提高企业综合效益（质量、成本、交货期）而采取的各种计划、组织、控制及协调的技术方法总称。它是先进制造技术体系中的重要组成部分，包括现代管理信息系统、物流系统管理、工作流管理、产品数据管理、质量保障体系等。
5）先进制造生产模式及系统
先进制造生产模式及系统是面向企业生产全过程，是将先进的信息技术与生产技术相结合的一种新思想和新理念，其功能覆盖企业的生产预测、产品设计开发、加工装配、信息与资源管理直至产品营销和售后服务的各项生产活动，是制造业的综合自动化的新模式。它包括计算机集成制造（CIM）、并行工程（CE）、敏捷制造（AM）、智能制造（IM）、精益生产（LP）等先进的生产组织管理模式和控制方法。1.4先进制造技术的发展趋势
21世纪，随着电子信息等高新技术的发展以及市场需求的个性化与多样化，先进制造技术正在向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化方向发展。当前先进制造技术的发展趋势大致有以下几个方面。（1）集合多学科成果形成一个完整的制造体系
先进制造技术是传统制造技术、信息技术、自动化技术与先进管理科学的结合。它不是若干独立学科的先进技术的简单组合和累加，而是按照新的生产组织和管理理念建立起来的体系。该体系目的是为了保证：正确的信息或物料在正确的时间以正确的方式流向正确的地点，通过正确的人或设备对信息或物料进行正确处理或决策，以达到最大限度地满足用户的要求并获得最大的市场占有率和经济效益。先进制造体系要实现自身的先进性，并保证“时、空、人、物、信息、处理及决策”的正确性，就离不开先进的信息技术、自动化技术和先进的管理科学，并且要将这些技术和科学应用于制造工程之中，形成一个有机的完整体系。
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