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关键词：机械制造；智能化技术；发展趋势；机械产业；机械化 文献标识码：A
中图分类号：TH16 文章编号：1009-2374（2016）31-0058-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.31.030
20世纪50年代，我国在机械化产业方面开始了发展，随着时代的进步，机械制造产业愈来愈重要，对我国的整体经济水平的发展有着带动作用。在机械制造技术的应用过程中，就能促进整体的机械产业发展水平的提高，尤其是在近些年的智能化技术的应用下，从机械制造的效率以及时间和质量等诸多方面都有着进步。通过从理论层面对机械制造技术发展和智能化技术发展趋势进行探究，对实际应用起到积极促进作用。
1 我国机械制造智能技术的特征体现和发展现状分析
1.1 我国的机械制造智能技术的特征体现分析
我国的机械制造产业的发展比较迅速，在机械制造智能化的系统发展逐步完善。从这一智能系统的特征来看，有着其虚拟性，在制造的设备方面对不同来源的企业和车间等，其在物理位置上是能够分步的。从逻辑层面来说，能组成共同逻辑制造单元。另外，在机械制造智能系统的自治性特征上比较突出，这一特征的体现主要在生产管理层面表现得比较突出，这一系统的自比较强，能够使突发事件在处理能力上得到有效加强，从而实现自动调整等。还有是在动态性的特征上表现得也比较突出，能结合不同物理资源和外部环境进行逻辑制造单元的科学化配置。
机械制造智能技术是不断发展和完善的系统。在智能化系统的发展中，是从传统制造技术上进行逐渐发展的，也是机械制造技术的最新发展阶段，对传统机械制造产业以及新技术的成果等都有着吸收和应用，能结合自身的发展加以调整，形成新的技术群，在这样的技术发展促进下使得机械制造智能化的作用能够充分呈现出来。不仅如此，机械制造智能技术也是系统化的工程和全球化的技术，在这些特征方面都有着鲜明的呈现。
1.2 我国的机械制造智能技术的发展现状分析
从当前的机械制造系统的发展情况来看，数字化技术是比较重要的技术，这一技术的应用有着高效性、高精度的特征，在数字技术的支持下，能促进机械制造产业的进一步发展。在现阶段的发展条件下，对制造产业智能化以及集成化发展产生影响的就是数控技术，这一技术使得机械制造的智能化目标得以有效实现。自我国改革开放以来，在机械化的技术产业发展上已经有了很大程度的进步，机械制造的水平以及产品质量方面也不断的提高，在机械制造产品方面也有着我国自主研发新的产品。虽然在一些方面我国的机械制造得到了很大程度的进步，但还有诸多方面存在着缺陷问题，有待完善加强。
在信息化时代背景下，在新技术以及理念的融入下，机械制造技术得到了进一步发展。在计算机的智能化应用下，机械制造产业良好发展。基于我国在机械制造的管理方面比较落后以及在管理的体制上和生产模式上的发展相对比较缓慢，这在很大程度上都会影响我国的机械制造产业的进一步发展。我国的机械制造总体上还处在低水平的发展阶段，在创新能力以及自主开发能力层面还相对比较薄弱，在制造技术上以及技改力度上还不是很充足。
实际的发展中，传统的机械制造管理模式中，我国仍处在初期的阶段，通过经验来进行管理，也是以人为的管理方式为主。在制造设计的工艺方面，我国在CAD/CAM的技术层面向中小制造企业进行普及发展，但从整体上来看还有很大的进步空间。为此就要能结合我国的机械制造技术的发展现状，采取针对性的发展措施来对机械制造智能化的发展进行促进。
2 机械制造技术的地位体现和影响因素分析
2.1 机械制造技术的地位体现分析
机械制造技术在我国的经济发展中占有重要的地位。机械制造行业是比较大的发展行业，尤其是在我国的经济发展过程中，发挥着重要的作用。机械制造行业在农业和工业发展时期扮演着重要角色，到了当前的社会经济发展背景下，对机械制造的需求不仅没有降低，反而有了增加。一些国家将机械制造产业的发展作为对国家综合实力衡量的重要标准，可见机械制造产业对国家发展的重要性。我国在农业以及机械制造和工业发展的需求上都是大国，尤其是在机械制造产业的发展中，对农业的发展也有着很大的带动作用，同时也能对工业化的正常发展有着积极的促进作用。从这些方面就能够看出，机械制造技术在经济社会中的作用和地位。
2.2 机械制造技术发展的影响因素分析
对机械制造技术的发展产生影响的因素比较多，要对各个因素加以详细分析，然后找到针对性的解决方法，这样才能有利于实际问题的解决。受到传统发展观念的影响，就会给机械制造的进一步发展带来相应的影响。我国的机械技术在发展中，对机械的理解不全面，只是局限在传统工艺层面。还有就是对结构比较重视，但是对控制却没有充分重视，没有将机电一体化作为机械工业对象的本质特征。在认识层面，把传统机械制造产业和高技术进行分化看待，这一错误的观点认识也不利于机械制造产业的良好发展。
关键词：智能化；焊接技术；焊接制造工程；动态过程
焊接工艺是在三千年以前发明的，但是将焊接工艺做为一种技术应用并开始发展的时期是在一九五零年左右，直至现在，焊接技术的发展时间已经超过了六十年，并且随着科学技术的不断发展，焊接技术也一直得到不断地发展和创新，尤其是现阶段的焊接工艺，更是物理、化学、冶金、电子、机械等不同学科、工艺交叉融合后的产物，而且目前的焊接工艺已有数十种接连问世，其材料、设备的领域更是称为制造业不可缺少的基本制造技术之一。
1.焊接技术的国内外发展
在焊接材料领域，进入21世纪以来，国内的知名焊材企业对钢材的发展迅速跟进，在提升传统产品的品质和开发与高品质钢种配套焊材品种方面做出了不少努力，但新型焊材的开发远远落后于钢种的发展，一些新型钢种的配套焊材尚需进口。高品质焊接材料附加值较高，目前约占我国焊接材料总量的20%左右，预计5年后能达到30%～40%。即使按20%计，其总量也可达60万t左右。近年来国外各著名焊材企业纷纷进入中国抢夺高端焊材市场，我国民族焊材工业在这方面存在明显差距。
例如国外已采用厂房密闭除尘换气的方式生产熔炼焊剂，国内仍是敞开式生产，对环境的污染大；烧结焊剂国外均采用先进的自动化设备生产，我国大部分焊剂的成形欠佳和颗粒强度不好。除此之外，在无铅焊接可靠性评价及寿命评估的机理研究上起步晚，只有少数科研院所在从事无铅可靠性领域的研究及检测工作。助焊剂和锡膏的研发与国际先进水平差距大。
2.智能化焊接技术的构成
基于计算机、控制等信息处理新技术，将人工智能与焊接工艺有机结合，实现焊接工艺制造的技术――称之为“智能化焊接技术”（Intelligentized Welding Technology，IWT）。智能焊接技术的提法含义为：利用机器模拟和实现人的某些智能行为实施焊接工艺制造的技术。
智能化焊接的主要技术构成如图1-1所示。包括采用智能化途径进行焊接工艺规划、焊接设备、传感与检测、信息处理、知识建模、焊接过程控制、机器人运动控制、复杂系统集成设计的实施。可见智能化焊接技术是多学科交叉综合在焊接技术领域的集成与升华。
图 1-1 智能化焊接技术的构成
3.焊接动态过程的视觉传感技术
视觉是人类感觉外部信息的主要功能之一。焊工感官对焊接过程接受的主要是视觉信息。因此，模拟焊工行为的基础技术之一是采用计算机将人类视觉的理解及其信息的处理有效地用于焊接过程传感。近年来，随着计算机视觉技术的发展，利用视觉正面直接观察焊接熔池，以反映焊接过程熔化金属的动态变化行为，通过图象处理获取熔池的几何形状信息实现焊接熔深、熔透以及成形的实时控制，已成为重要的研究方向。
脉冲GTAW的技术研究有以下几方面：熔池正反面同时同幅视觉传感系统，并获得了堆焊熔池正反面图象，对熔池图象二维特征尺寸的实时提取进行了较为系统的研究，为控制正反面熔宽提供了传感信息；对接填丝无间隙熔池图象的三维特征提取进行了的研究，获得了填充焊丝焊接过程中熔池表面凸出和下塌，部分熔透和全熔透状态下的图象。采用灰度分布的反射图方程计算恢复熔池的三维尺寸信息取得了初步的成功，为基于单目图象传感控制焊缝的余高提供了预测传感信息；多方位同时同幅熔池图象，基于对熔池前端图象处理实时提取间隙变化，为解决工程应用中变间隙焊接焊缝成形控制提供了传感信息。成功地提取铝合金熔池的动态特征并实现了对铝合金熔池尺寸的实时控制，实现机器人焊接过程中的熔池特征视觉传感与实时控制的结合技术。
4.焊接动态过程的实时智能控制方法
实现焊接动态过程的实时智能控制是智能化焊接制造过程的关键技术与难点所在。
由于焊接过程是一个多参数相互耦合的时变的非线性系统，影响焊缝成形质量的不确定因素众多，这使得基于精确数学模型的经典和现性控制理论方法的有效应用受到限制和挑战。而模拟焊工决策操作功能的智能控制则有可能在大范围的不确定性条件下实现较为满意焊接质量。因此，在焊接过程控制中引入智能控制，如模糊控制、人工神经网络学习控制和专家系统及其相互结合的智能控制方法的研究已经兴起。
如堆焊、无间隙对接焊、有间隙变化对接焊智能控制器设计的方法；无填丝和有填丝焊条件下正反面焊缝宽度、余高的实时智能控制的系列研究；对焊接速度与熔宽变化过程时滞不确定系统的预测补偿自学习模糊神经控制方法；单个神经元自学习控制器实现了对脉冲GTAW堆焊熔池背面熔宽的智能控制；系统控制和自学习模糊神经网络（焊接速度、电流）双变量控制器实现了对脉冲GTAW对接熔池背面熔宽的智能控制；自适应模糊神经网络控制器实现了对脉冲GTAW填丝熔池背面熔宽与正面余高的预测智能控制；前馈控制送丝速度和自学习模糊神经网络控制器实现了对变间隙脉冲GTAW填丝熔池背面熔宽与焊缝成形质量的智能控制等。
5.智能化焊接技术的未来发展
焊接工艺智能化的未来发展就是能够将焊接技术进行优化发展、智能识别工程制造操作环境、对焊接的质量自动进行检测、对焊接过程智能的进行控制以及对焊接中的纰漏进行自我的诊断和检查等。
目前的焊接制造由于不能感知焊接的操作环境、不能适应工艺条件的变化及波动的干扰，故而，还是以人员操作焊接为主，因此，焊接工艺近期的发展目标就是研发一种具有感知、具有判断能力、具有反馈和决策能力的智能焊接机器人。而智能焊接制造的最终目标是研发一款以智能、协调控制系统为基础，以柔性制造系统、敏捷制造系统为辅的智能化焊接生产线。
结束语：
综合全文的叙述，可以得出以下结论，智能焊接技术主要是由十大技术构成的，其中动态视觉传感以及智能控制过程是智能化焊接的主要研究对象，智能焊接的动态传感技术主要用于焊接的动态成像以及监测技术，而焊接的智能控制则是智能化焊接制造工程中的研究难点，由此可见，智能化焊接工程不仅是信息与科学技术的结合，更是焊接技术发展的又一大突破。
焊接工艺从刚开始的手工作业逐渐发展为机械作业，再发展为半自动化焊接，现今又向智能化焊接技术迈进，并且随着计算机的普及、人工智能技术的渗透，智能化的焊接制造工程将在不远的未来得以实现。
参考文献：
[1]陈善本，林涛，陈文杰，邱涛. 智能化焊接制造工程的概念与技术[J]. 焊接学报（2004）06：124-128+134.
[2]陈华斌，黄红雨，林涛，张华军，陈善本. 机器人焊接智能化技术与研究现状[J]. 电焊机（2013）04：8-15.
智能控制的性能特征智能控制的技术有如下的几项特点：第一，智能控制技术的核心是通过高层的控制，也就是组织级；第二，智能控制的机器具有非线性等特征；第三，智能控制还具有结构转变的特点；第四，智能控制器具有整体自寻优的特点；第五，智能控制系统应该要能满足多种多样的高性能的要求；第六，智能控制还是一门与相关边缘学科复杂融合的学科类型；第七，智能控制是一门新兴的研究领域技术。
在二十世纪九十年代后期，机电一体化技术开始向智能控制方向发展，同时也开启了机电一体化技术发展的新篇章。在未来的发展过程中，机电技术一体化的发展方向主要就是智能控制技术。正因为如此，机电一体化系统的发展水平就主要由智能控制技术优劣来决定。
在机械制造过程中智能控制的应用机械制造技术是机电一体化系统中重要的组成成分。在当前，发展最先进的机械制造技术就是把智能控制的技术和计算机辅助技术进行有效的结合，共同向智能机械的制造技术方向发展。发展的最终发展就是运用先进的计算机技术取代机械的脑力劳动，从而模拟人类制造机械的行为活动。另外，智能控制技术还利用神经网络系统计算的技术对机械制造的活动动态化的模拟，再通过传感器的融合技术将收集的信息进行处理，然后控制和修改系统中的参数数据。机械制造中智能控制的应用领域有：机械制造系统智能的监测和监控、机械故障的智能诊断、智能学习和智能传感器等。
数控领域中应用的智能控制伴随着现代化科学技术的发展，我国机电一体化技术的发展对数控技术的要求越来越高。不仅需要模拟、延伸、拓展等新型的智能功能，而且还要求数控技术实现智能的编程和监控、建立智能数据库等技术。
机器人领域中应用的智能控制在动力体系中，机器人往往具有非线性、时变性和强耦合等特征。这些特征正好适合在智能控制技术方面运用。目前机器人在智能控制中的主要应用主要表现在：第一，控制机器人手臂动作和活动的智能控制；第二，智能控制机器人在多种传感器中的信息融合以及机器人视觉处理方面的活动；第三，控制机器人的行走轨迹和路径；第四，对由专家控制的机器人运动进行跟踪、监测和定位控制活动的研究。
1智能机床定义
结合机床、国内外的研究情况以及自身在智能机床方面的研究成果，给出狭义和广义的智能机床定义如下。狭义智能机床的定义：对其加工制造过程能够智能辅助决策、自动感知、智能监测、智能调节和智能维护的机床，从而支持加工制造过程的高效、优质和低耗的多目标优化运行。广义智能机床的定义：以人为中心、机器协助，通过自动感知、智能决策以及智能执行方式，将固体材料，经由一动力源推动，以物理的、化学的或其他方法作成形加工的机械，及其以一定方式各类智能功能组合支持所在制造系统高效、优质和低碳等多目标优化运行的加工机械。狭义智能机床定义强调的是单机所具有智能功能和对加工过程多目标优化的支持性，而广义智能机床定义强调的是在以人为中心、人机协调的宗旨下，机床以及一定方式组合的加工设备或生产线所具有智能功能和对制造系统多目标优化运行的支持性。
2智能技术特征
(1)人计机的协同性。人在生产活动中是非常活跃的和具有巨大灵活性的因素，智能机床研究开发和应用中应以人为中心，人、计算机和机械以及各类软件系统共处在一个系统中，互相独立，发挥着各自特长，取长补短，协同工作从而使整个系统达到最佳效益。(2)整体与局部的协调性。一方面，智能机床的各智能功能部件、数控系统、各类执行机构以及各类控制软件从局部上相互配合，协调完成各类工作，实现智能机床上的局部协调；另一方面，在局部协调的基础上，人和机床装备(包括软件和硬件)在路甬祥等提出的包括人的头脑(智慧、经验和技能等)、智能计算机系统的知识库和一般数据库等构成信息库[57]支撑下，实现智能机床整体上的协调。(3)智能的恰当性与无止性。一方面，由于技术的限制以及人们对机床智能化水平的要求和认识的不同，机床本身的智能化水平的高低是不同，机床在特定时期以及特定应用领域其智能化水平是一定的，只要能恰当的满足用户的需要就认为是智能机床；另一方面，随着技术的发展和人们对机床智能化的要求和认识的不断提高，从智能机床的发展的角度来看，其智能化水平是无止尽提高的。(4)自学习及其能力持续提高性。现实的生产加工过程千差万别，智能机床的智能体现的重要方面之一是在不确定环境下，通过分析已有的案例和人脑的智慧的形式化表达，自学习相关控制和决策算法，并在实际工作中不断提升这种能力。(5)自治与集中的统一性。一方面，根据加工任务以及自身具有集自主检测、智能诊断、自我优化加工行为、智能监控为一体的执行能力，智能机床可独立完成加工任务，出现故障时可自我修复，同时不断总结和分析发生在自身上的各种事件和经验教训，不断提高自身的智能化水平；另一方面，为满足服务性制造的需要和更好地提高机床的智能化水平，智能机床应具有能集中管控的能力，以使机床不仅能通过自学提高智能化水平，通过共享方式还能运用同类机床所获取到的经过提炼的知识来提高自己，同时，通过远程的监控和维护维修提供其利用率。(6)结构的开放性和可扩展性。技术是不断发展的，客户的要求是不断变化的，机床的智能也是无止境。为满足客户的需要和适应技术的发展，设计开发的智能机床在结构上应该是开放的，其各类接口系统(包括软硬件)应是对各供应商是开放的，同时，随时可根据新的需要，配置各种功能部件和软件。(7)制造和加工的绿色性。为满足低碳制造和可持续发展的需要，对于制造厂家，要求设计制造智能机床时保证其绿色性，同时保证生产出的产品本身是绿色的，对于用户厂家，应保证其加工使用过程的绿色性。(8)智能的贯穿性。在智能机床设计、制造、使用、再制造和报废的全生命周期过程中，应充分体现其智能性，实现其智能化的设计、智能化的制造、智能化的加工、智能化的再制造和智能化的报废。
3智能功能特征
对于不同的类型，智能机床就其功能本身千差万别，同时如第2.2节中提到的其智能功能应是恰当和无止境的，是在不断变化的，但从本质来说，其智能功能特征应具有一个中心三类基本功能所能概括的特征。(1)一个中心——以人为中心的人、计、机动态交互功能。在智能机床中，人、计算机与机床(机床机械和电气部分)之间及时地信息传递与反馈、配合和结合是实现超过普通机床制造能力和智力的关键，因此，智能机床中的人、计、机动态交互功能是其重要功能特征之一。其动态交互功能应具有支撑三类基本功能完成的作用。在智能机床中，人是一个最不确定的因素，需要采用语音提示、自然语言识别、人工智能、粗糙集和模糊集等理论和技术，建立一个具有超鲁棒性[57]以及人、计、机高度耦合和融合的动态交互界面，保证机床高效、优质和低耗的运行。(2)三类基本功能。1)执行智能功能。在加工任务执行时，应具有集自主检测、智能诊断、自我优化加工行为、远程智能监控为一体的执行能力，总结和分析智能机床的各种执行智能功能需求。2)准备智能功能。在加工任务准备时，应具有在不确定变化环境中自主规划工艺参数、编制加工代码、确定控制逻辑等最佳行为策略能力。3)维护智能功能。在机床维护时，具有自主故障检测和智能维修维护以及远程智能维护，同时具有自学习和共享学习的能力，其中故障检测和维修维护功能见表3，知识智能维护功能见表4。上述功能之间是相互作用，相互支撑的。
结论
【关键词】先进制造技术；发展趋势；关键技术
【中图分类号】TH16 【文献标识码】A
【文章编号】1007―4309（2010）10―0086―2
先进制造技术AMT（Advanced Manufacturing Technology）是传统制造技术在不断吸收机械、材料、电子、信息、能源和现代化管理等领域的成果上产生的，它被综合应用于产品的生产、设计、制造、检测、管理和售后服务的全过程。它是由传统的制造技术发展而来的，保留了过去制造技术中的有效要素，是制造技术与现代高新技术结合而产生的完整的技术群，先进制造技术的发展，大体经历了四个阶段：
第一阶段（20世纪60―70年代）：柔性制造单元（CAD/CAM），它是以数控机床、加工中心和工业机器人为代表的。
第二阶段（20世纪70―80年代）：柔性制造系统（FMS），它是以柔性制造单元加上自动或半自动物流输送组合而成的，但特点仍然是分布式生产过程。
第三阶段（20世纪80―90年代）：集成阶段（CIMS），是以信息、工艺、物流、计算机集成控制为特点的。
第四阶段（20世纪90年代至今）：智能集成制造系统阶段，是以设计智能化、单元加工过程智能化和系统整体管理智能化为特征的。
一、先进制造技术的特点
目前，每一个国家都处于全球化市场中，先进制造技术的竞争是面向全球的。一个国家的先进制造技术对该国制造业在全球范围市场的竞争力发挥着非常重要和不可替代的作用。先进制造技术的目标是要提高产品对动态多变的市场的适应能力以及竞争能力，同时实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。它不局限于制造工艺，而是覆盖了市场分析、产品设计、加工和装配、销售、维修、服务，以及回收再生的全过程，概括起来有以下特点：
（1）成形和加工技术日趋精密化。
（2）企业装备将以制造工艺、设备和工厂的柔性与可重构性作为显著特点。
（3）虚拟制造技术和网络制造技术将被广泛应用。
（4）机电产品和先进制造技术将把智能化、数字化作为发展方向。
（5）以提高对市场快速反应能力为目标的制造技术将超速发展。
（6）先进制造技术的发展越来越离不开信息技术，信息技术发挥着越来越重要的作用。
（7）21世纪的企业面临着要在管理方面进行创新的新课题。
（8）现代设计技术将成为21世纪制造业的重要特征。（现代技术的内涵即为：绿色产品设计技术、优良性能设计基础技术、竞争优势创建技术、全寿命周期设计技术。）
二、当前先进制造技术的发展趋势
市场需求的个性化与多样化趋势越来越明显，精密化、绿色化、智能化、信息化、虚拟化将成为未来先进制造技术发展的总趋势。其主要体现在以下几个方面：
（一）信息化
近几年，信息技术和制造技术的不断融合，使得数字化成为制造业日益发展的趋势。数字化制造技术具有较多的优点，如使市场多样化和个性化的需求得到满足；能够对市场作出快速的响应，使生产成本得以降低；能够提高产品精度和可靠性；等等。数字化产品既方便、直观，又便于通过计算机控制产品，对信息进行处理和传递。随着计算机技术的飞速发展，制造业应用系统越来越离不开Internet技术，Internet技术是实现各种制造系统自动化的基础，是其重要的支撑平台。基于Web技术的供应链管理系统、数据交换转换系统等成为产品的主流。据专家预测，在未来生产中占主导地位的将是基于网络制造的分布式网络化生产系统。因此，先进制造技术将把以微电子技术、软件技术为核心，以数字化、网络化为特征的信息化制造技术作为重要的发展方向。
（二）智能化
智能化就是应用人工智能技术实现产品生命周期（包括产品设计、制造、发货、支持等）各个环节的智能化，如生产设备的智能化，人与制造系统的融合及人在其中智能的充分发挥等。智能化能够使制造系统的自动化和柔性化水平得到进一步的提高，使生产系统的适应与判断能力更加完善。
（三）精密化
超高速切削、超精密加工技术以及发展新一代制造装备成为了加工制造技术的发展方向。
1.超精密加工技术
目前已进入纳米级加工时代，加工精度和表面粗糙度分别达到了0.025μm和0．0045μm。超精切削厚度由目前的红外波段向可见光波段甚至更短波段近；超精加工机床向多功能模块化方向发展；超精加工材料由金属扩大到非金属。
2.超高速切削
目前，铝合金超高速切削的切削速度已超过1 600m/min，铸铁、超耐热镍合金、钛合金的速度分别为1 500m/min、300m/min和200m/min。超高速切削的发展已转移到一些难加工材料的切削加工上。
3.新一代制造装备的发展
市场竞争和新的产品、技术和材料的发展对新型加工设备的研究与开发起着推动作用，如“并联桁架式结构数控机床”的发展就是一个典型的例子。它采用六个轴长短的变化，以实现刀具相对于工件的加工位姿的变化，是对传统机床结构方案的突破。
（四）绿色化
由于资源与环境的约束日益严格，21世纪的制造业要以绿色制造为重要特征。与此相适应的，绿色制造技术的发展也将是快速的。主要表现为：
1.绿色产品设计技术，既能够保证产品在生命周期内环保和对人类健康无危害，又能保证低能耗和高资源利用率。
2.绿色制造技术，使整个制造的过程对环境所造成的不利影响最小，废弃物和有害物质的排放量最少，资源利用效率最高。
3.产品的回收和循环再制造，它主要包括以设计产品和处理材料为主的生产系统工厂和以处理循环产品生命周期结束时的材料为主的恢复系统工厂。如汽车等产品的拆卸、回收技术和生态工厂的循环式制造技术。
（五）虚拟化
在制造业中，虚拟现实技术（Virtual Reality Technology）越来越被广泛地应用，它主要包括两部分，即虚拟企业和虚拟制造技术。虚拟制造技术是在产品真正制出之前，先在虚拟制造环境中生成软产品原型进行试验，并且预测和评价其性能和可制造性。
三、未来先进制造技术发展中的关键技术
（一）虚拟制造VM（virtual manufacturing）
VM技术的发展是以仿真技术和虚拟现实VR（virtual reality）技术为基础的。VM技术是在虚拟条件下模拟产品的设计、制造、测试、营销的全过程，并预测和评价有关技术数据和性能指标，从而使产品开发周期得以缩短，使制造过程得以优化。VM技术是工程设计的一次革命性的进步，它的应用范围是非常广泛的，如快速设计与快速原型、面向装配或制造的设计、产品维护、产品设计进入市场的并行处理和人员培训等领域。
（二）智能制造IM（intelligent manufacturing）
智能制造技术是一门综合技术。之所以这么说，是因为它是通过自动化技术、制造技术、系统工程和人工智能等学科互相交织和渗透形成的一门技术。智能设计、智能装配、智能加工、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能测量与诊断等都属于智能制造技术的范畴。对于制造系统集成自动化和柔性自动化来说智能制造是其新发展，也是其重要组成部分，智能传感与检测是智能制造的重点。
（三）纳米制造
20世纪出现了一种高新技术，即纳米技术。它的加工精度或尺寸为0.1nm―100nm。而纳米制造是纳米技术与制造技术相融合而产生的，精密加工、超精加工、微细加工和超微细加工都属于纳米制造。常用的制造技术有聚焦离子束工艺等。
（四）绿色制造GM（green manufacturing）
绿色制造是一种现代制造模式，它综合考虑资源消耗和环境影响，其目的是使产品在整个生命周期中（包括从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理）做到对资源利用率最高，对环境的不利影响最小，并优化协调企业经济效益和社会效益。目前绿色制造受到了全球制造业的关注，因为未来制造业的可持续发展离不开绿色制造，绿色制造已成为先进制造技术的主要内容，也是各国支持和优先发展的研究项目。
四、结论
我国将先进制造技术列入“九五”科技规划和15年科技发展规划中。21世纪的今天，经济全球化进程日益加快，随之而来的日益加剧的制造业领域的竞争，实际上是以先进制造技术为竞争核心的。在这样的大环境、大背景下，我国不仅要迎接挑战，而且要抓住机遇，要不断地对传统产业进行改造，发展先进制造技术，要在技术、机制、管理以及人才等方面进行创新，只有这样我国才能实现跻身世界制造强国的目标。
【参考文献】
[1]王隆太等.先进制造技术[M]. 北京：机械工业出版社，2003.
[2]张平亮等.先进制造技术[M]. 北京：高等教育出版社，2009.
[3]冯.先进制造技术基础[M]. 北京：北京大学出版社，2009.
【关键词】机械制造；自动化；发展趋势
近些年，机械自动化技术得到了快速发展，自动化技术被广泛地应用在当代的机械制造行业，该技术涉及的范围较大、综合性强，是机械制造在激烈的市场竞争环境下提升自身竞争力的重要措施。我国高度重视机械制造业的自动化程度，并制定相关的措施拓展自动化技术的应用范围。通过了解掌握新阶段机械制造自动化的特征，能够有效推进我国机械制造行业的自动化进程。
1 机械制造自动化的特征
自动化的提出最早提出是20世纪30年代，起初的意思是通过特殊的方式使机器部件的转移无需人力搬运。目前，机械制造企业通过自动化技术，使生产对象能够顺利自动生产，促进生产过程的改善。现代机械制造技术主要有以下几点特征。首先，机械制造自动化是基本特征是取代人力。生产活动通过自动化技术代替了繁琐的体力劳动，运用科学的智能系统实现工作的自动化，依据不同的指令来完成简易的操作。操作人员和机械以及自动化设备形成一个整体系统，此系统可以得到协调的运行和调控，并促进各环节之间工作的优化。其次，机械制造自动化不仅包含具体的加工制造，还对产品的生命周期造成影响。机械制造自动化技术围绕着产品的整个生产环节，很大程度上有效降低了人力资源和物质资源的使用，促进机械制造企业生产效率的提高，为企业带来了巨大的经济利益。最后，机械制造自动化不但取代了工作人员的体力劳动和脑力劳动，还使整个生产过程安全系数提高。机械自动化产品自身存在保护系统，如果在运行过程中出现问题，能够自行分析解决。这就提升了生产产品的安全性。
2 机械制造自动化的发展趋势
随着我国改革开放的不断深入，制造业的自动化进程也在不断推进。综合以上对机械制造自动化特征的了解，我国机械制造自动化将会朝着更好的方向发展。
2.1 机械制造自动化技术的网络化
在过去的很长一段时期内，全球范围内的机械制造企业在产品的设计过程中，都是先利用图纸构思，然后根据图纸上的方案进行试验性生产，用这样的方式来完成产品的设计过程。这样做的方法存在一定的不足。例如一定程度上浪费了人力、物力、时间和大量的资金。随着科学技术的快速发展，电脑信息技术和软件技术也日益进步，信息网络对人们的生活方式产生了深远的影响。通过计算机软件，工作人员可以模拟在生产过程中的操作任务，凭借互联网信息技术，可以在有效的时间内对信息资料采取及时的传达，使远隔千里的双方可以进行有效的交流、协作，给机械制造企业的生产带来了极大的便利。因此机械自动化技术的网络化趋势的是必然。
2.2 机械制造自动化技术的数字化
机械制造自动化技术的数字化是贯穿整个自动化过程中的关键部分。数字化主要表现在机械制造生产的过程中，各类信息包括图像、文字、技术等都将通过数字的形式传输，利用广大的网络平台，使企业内部的信息可以有效传达。企业依据市场信息，采集相关的资料，利用网络上的数据库和多媒体等各种数字化技术，分析产品的基本信息，模拟产品的生产，完成对原型的制作，促使生产产品和消费市场能够有效响应，以达到客户的需求。世界各地的机械制造企业通过信息网络，根据自身的需求，利用电子商务平台，对信息采用有效的传递，为不同企业共同设计开发产品提供可能。因此机械制造信息技术的数字化也是势在必行。
2.3 机械制造自动化技术的节能化
机械制造的自动化过程，一定程度上取代了人类的体力劳动和智力劳动，还有效地减少了不必要的物质资源，避免了资源的浪费，充分体现了机械制造的节能化。随着世界范围内的资源不断缩减，世界各国都在号召节能、保护环境。人类社会的发展必然得与自然和谐相处，人类应该从各领域促进人和自然的和谐，制造技术的自动化也应做到这一点。制造业产品的设计、制造、销售、应用都应考虑到节能问题。生产的产品从某种角度上来讲，又是一件艺术品，当一种新的科学技术被运用时，应该考虑到它能否实现绿色节能，促进生产效率的提高的同时，有没有造成资源的浪费，从而实现经济的可持续发展。
2.4 机械制造自动化技术的智能化
随着科学技术的进步，很多领域都实现了智能化。实现机械制造自动化技术的智能化会给机械制造企业带来巨大的竞争优势。机械制造过程中采用的大多是智能系统，该系统主要依靠智能设备和专业的操作人员共同完成，此系统能够有效解决生产过程中产生的各种问题，具有自我调控能力。智能制造技术依靠人和设备的协调配合，拓展了操作人员在机械制造过程中的脑力活动，对整个制造过程进行优化处理，促进企业生产效率的提高和避免了不必要资源的浪费。随着社会生产力的不断提升，人类的思想将会往更深层次发展，智能化的技术是人类拓展思维的重要手段。机械制造自动化的智能化发展趋势需要依靠人类在思想领域的不断探究，进而促进智能化在机械制造行业的进一步发展。
3 结束语
综上所述，机械制造自动化技术是机械生产过程中的重要技术手段，对机械制造行业的起着积极的作用，极大程度促进了机械制造的进步，提升了机械制造企业的生产效率。在以后的实践过程中，企业应该加大对自动化技术的探索，顺应机械制造自动化的发展趋势，增加机械制造行业的技术含量，促使自动化在机械制造行业发挥更大的积极作用。
【参考文献】
[1]叶德军.浅析自动化技术在机械制造的发展趋势[J].工业设计，2011（12）.
[2]任士一.浅谈机械自动化技术及其在机械制造中的应用[J].机电信息，2012（04）.
关键词： 计算机辅助工艺设计；单元；特征技术；三维
中图分类号：TB4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）07-0028-01
0引言
计算机辅助工艺过程设计（简称CAPP）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。当前科学技术飞速发展，产品更新换代频繁，多品种、小批量的生产模式已占主导地位，传统的工艺设计方法已不能适应造业的需要。基于三维模型的产品建模与分析技术越来越引起企业重视，针对系列产品或新产品的基于3D的参数化工艺设计模型，可以对零部件进行快速准确的工艺设计，如定位、装夹规划、工序图生成、NC程序生成、工装设计等，是柔性制造环境下CAPP的发展趋势。
1技术现状
在设计方法上，CAPP经历了检索式、派生式、创成式以及混合式系统，相比较而言，混合式CAPP系统较为实用。20世纪50年代人工智能AI的发展促进了智能式CAPP的发展。围绕知识库和推理机组织的专家系统是智能式CAPP的核心[1]。随着先进制造技术的发展，人们对CAPP系统也有了新的认识，其发展呈现出集成化、系统化、智能化、标准化等特点。
2柔性参数化三维CAPP系统功能与建模
柔性制造模式下参数化三维CAPP所包括的四个功能：装夹规划；工序规划；尺寸链计算和工艺模型评价[2]，与传统CAPP相比柔性参数化三维CAPP在功能上具有以下特点：
2.1 工序规划功能日益突出强大产品的拓扑结构确定后，改变几何参数时，相对应的装夹方案变化较小，而工序规划中的内容则变化较大。工序规划中的数控编程技术（刀具选择、路径规划、切削参数的选取）成为主要工作内容，编程质量直接影响着制造周期和成本。
2.2 特征技术成为柔性制造模式下实现CAPP的重要途径多品种小批量制造环境下，使得传统CAPP技术难以实现快捷统一的装夹规划，而传统的CAPP技术又着重于检索和派生技术，内容集中在工序图的生成，无法为企业提供实用的推理和决策功能，成为制造过程中的瓶颈。特征技术的出现为实现CAPP技术的柔性化提供可能，特征被分为总体特征、制造特征、主特征和载体特征，通过特征分类与设计特征自动识别技术，以及设计特征到工艺特征的映射技术[3]，实现基于特征的柔性CAPP技术。
3柔性参数化三维CAPP系统结构与特点
柔性制造模式下CAPP系统以商品化CAD/CAM环境为开发平台，建立了集成的零件工艺信息模型和丰富的制造特征库，综合利用各种工艺设计方法。采用XML技术实现对制造资源、工艺数据和工艺知识的描述，并采用面向对象的思想设计数据库以方便管理,完善地实现数据、知识的动态更新。
3.1 基于特征技术的信息集成在三维CAD平台上提供三维标准件库、设计特征库，在产品的几何层与零件层增加特征层，将几何形状特征和设计约束特征通过特征映射成工艺特征，基于特征加工知识进行辅助工艺决策，再经过基于特征的数控编程技术实现快速制造。同时建立三维的工艺装备库，并生成三维工序简图，不仅实现可视化装夹规划，而且实现自动化工序规划。
3.2 基于知识描述的智能工艺设计在知识表达上可采用面向对象的方法，混合式知识表达模型，以及各种模糊知识的表示。在推理方面，人工智能中的神经网络的发展对于知识自学习和联想记忆有很大进展，不精确推理也有所应用。在系统结构方面，出现知识系统，分布式系统，多层次系统等。在决策方法上，基于Agent的智能决策技术，分级规划的决策方法等，从强调工艺决策的自动化转变到注重工艺基本数据结构及基本设计功能，开发重点从注重工艺过程的自动生成，转向整个产品工艺设计的辅助工具。
3.3 工艺设计过程管理标准化每个制造企业的生产技术和产品类型是不同的，在应用CAPP的过程会产生各自特点的制造资源、流程控制、工艺数据和报表，但是其工艺设计过程则是相似的，可分为任务分配、工艺设计、工艺签审和工艺归档四个阶段[4]，用户类型也可分为工艺设计员、工艺组长、译审员、质保员、车间主任和系统管理员等，签审路线也是明确的，便于在PDM中实施角色和流程的规范管理。
4总结
随着国际市场的开放和一体化，先进制造模式是制造企业创造效益的新途径，在多品种小批量的制造环境下，柔性参数化三维CAPP系统是适应产品多样化的新技术途径，有助于制造业发挥先进制造模式的技术优势，也代表了CAPP系统发展的趋势。
参考文献：
[1]刘艳斌，赵海兵.基于3D-CAPP技术及其发展研究[J].机械制造，2006年09期：14-16.
[2]章万国，蔡力钢.基于三维的定量化CAPP及其关键技术研究[J].中国机械工程，2003年22期：1926-1929.
