自动化系列讲座 2：制造业自动化的发展趋势

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由于发达国家制造技术的自动化已经达到相当水平，已实现了制造技术的自动化。产品设计普遍采用CAD、CAE和计算机仿真等手段，企业管理也已采用了科学的规范化的管理方法和手段，在加工技术方面也已实现了底层自动化，包括广泛地采用加工中心，对改善企业的TQCS无明显的作用。因此，近10余年来，发达国家主要从制造系统自动化方面寻找出路，提出了一系列新的制造系统，如计算机集成制造系统、敏捷制造、并行工程等。本书对此都有论及，此处不再赘述。
纵观下世纪初的制造业自动化发展趋势，可用三化来概括，即全球化、虚拟化和绿色化。
1．全球化
制造的全球化，可以说是下一世纪制造业自动化最重要的发展趋势。
近年来，在各种工业领域中，国际化经营不仅成为大公司，而且已是中小规模企业取得成功的重要因素。这一方面，由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈，例如在机械制造业中，国内外已有不少企业，甚至是知名度很高的企业，在这种无情的竞争中纷纷落败，有的倒闭，有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业，不得不扩展新的市场。另一方面，由于Internet（因特网）的快速发展，提供了技术信息交流、产品开发和经营管理的国际化手段，推动了企业间向着既竞争又合作的方向发展。这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的互相作用，已成为全球化制造企业发展的动力。
全球化制造的技术基础是网络化、标准化和集成化。
由于Internet的迅速发展和普及，正在给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界，实现制造的全球化。
第二个技术基础是集成化与标准化。异地制造实际上是实现产品信息集成、功能集成、过程集成和企业集成。实现集成的基础与关键是标准化，可以说没有标准化就没有全球化。
2．虚拟化
虚拟化是指设计过程中的拟实技术和制造过程中的虚拟技术。虚拟化可以大大加快产品的开发速度和减少开发的风险。
产品设计中的拟实技术：面向产品的结构和性能的分析技术，以优化产品本身性能和成本为目标，包括产品的运动仿真和干涉检验、动力学分析、造型设计、人机工程学分析、强度和刚度有限元计算等。
制造过程的虚拟技术：面向产品生产过程的摸拟和检验，检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺，保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。
虚拟化的核心是计算机仿真。通过仿真软件来模拟真实系统，以确保产品设计和产品工艺的合理性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。
虚拟化软件有可能形成21世纪大的软件产业。
3．绿色化
绿色制造已经成为21世纪新的课题。如何最有效地利用资源和最低限度地产生环境污染，是摆在制造业企业面前的一个重大课题。绿色制造实质上是人类社会可持续发展战略在现代制造业的体现，也是未来制造业自动化系统必须考虑的重要问题。
所谓绿色制造，就是没有（或少有）环境污染的制造，它贯穿于产品的全生命周期，如在产品设计时就必须考虑产品的可回收性（可拆卸性），制造过程中的无切削、快速成形、挤压成形等。而这一切除了工艺革新外，还必须依靠信息技术，通过计算机的模拟、仿真，实现绿色制造。

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