楊叔子：我國發展先進制造技術的新途徑

近日，中國科學院院士、原華中科技大學校長楊叔子在南陽理工學院舉行的“科學與中國”院士論壇上表示，重視我國裝備制造業，特別是重視同高科技相應的機床制造業，是發展我國獨立自主的制造業與工業的關鍵。他從先進制造技術的現狀和發展趨勢中闡述了我國發展先進制造技術的新途徑。

“數”是發展的核心

數字化制造就是指制造領域的數字化，它包含了三大部分：以設計為中心的數字制造，以控制為中心的數字制造和以管理為中心的數字制造。對制造設備而言，其控制參數均為數字化信號。對制造企業而言，各種信息(如圖形、數據、知識、技能等)均以數字形式通過網絡在企業內傳遞，以便根據市場信息，迅速收集資料信息，在虛擬現實、快速原型、數據庫、多媒體等多種數字化技術的支持下，對產品信息、工藝信息與資源信息進行分析、規劃與重組，實現對產品設計和產品功能的仿真，對加工過程與生產組織過程的仿真或完成原型制造，從而實現生產過程的快速重組與對市場的快速響應，以滿足客戶要求。還應指出，制造知識(包括技能、經驗)的獲取、表達、存儲、推理乃至系統化、公理化等，這是使制造技術發展到制造科學的關鍵，而這又與數字化不可分開。

“精”是發展的關鍵

“精”是“精密化”，一方面是指對產品、零件的精度要求越來越高，另一方面是指對產品、零件的加工精度要求越來越高。20世紀初，超精密加工的誤差是10微米，30年代達1微米，50年代達0.1微米，70至80年代達0.01微米，至今達0.001微米，即1納米。再由以下一組數據可以看到微電子產品對加工精度的依賴程度，電子元件制造誤差為，一般晶體管50微米，一般磁盤5微米，一般磁頭磁鼓0.5微米，集成電路0.05微米，超大型集成電路達0.005微米，而合成半導體為1納米。

“極”是發展的焦點

“極”即極端條件，就是指在極端條件下工作的或者有極端要求的產品，從而也是指這類產品的制造技術有“極”的要求。如在高溫、高壓、高濕、強磁場、強腐蝕等條件下工作，或有高硬度、大彈性等要求的，或在幾何形體上極大、極小、極厚、極薄、奇形怪狀的。顯然，這些產品都是科技前沿的產品。其中之一就是“微機電系統”(MEMS)，MEMS可以完成特種動作與實現特種功能，乃至可以溝通微觀世界與宏觀世界，其深遠意義難于估量。可以說，“極”是前沿科技或前沿科技產品發展的一個焦點。例如，在信息領域中的分子存儲器、原子存儲器；生命領域中的克隆技術、基因操作系統；軍事武器中的精確制導技術、精確打擊技術；航空航天領域中的微型飛機、微型衛星、“納米”衛星(0.1公斤以內)；微型機器人領域中的腦科手術等。

“自”是發展的條件

“自”就是自動化，即減輕人的勞動，強化、延伸、取代人的有關勞動的技術或手段。自動化是先進制造技術發展的前提條件。自動化總是伴隨有關機械或工具來實現的，可以說，機械是一切技術的載體，也是自動化技術的載體。據統計，從1870年至1980年，加工過程的效率提高了20倍，體力勞動得到了有效的解放；但管理效率只提高了1.8至2.2倍，設計效率只提高1.2倍，這表明腦力勞動遠沒有得到有效的解放。“自動化”從自動控制、自動調節、自動補償、自動辨識等發展到自學習、自組織、自維護、自修復等更高的自動化水平，而且今天自動控制的內涵與水平已今非昔比，控制理論、控制技術、控制系統、控制元件都有著極大的發展。

“集”是發展的方法

“集”就是集成化，包括技術的集成、管理的集成、技術與管理的集成。其本質是知識的集成。如前所述，先進制造技術就是制造技術、信息技術、管理科學與有關科學技術的集成。目前，“集”主要指：現代技術的集成，如機電一體化等；加工技術的集成，特種加工技術及其裝備是個典型，如增材制造(即快速原型)、激光加工、高能束加工、電加工等；企業集成，即管理的集成、全生命周期過程的集成等。當然，管理的集成不可能不包含管理與技術的集成。

從長遠看，由生物技術與制造技術集成的“微制造的生物方法”或所謂的“生物制造”是一個嶄新的充滿著活力的領域，作用難以估量。

“網”是發展的道路

“網”就是網絡化，制造技術的網絡化是先進制造技術發展的必由之路，制造業走向整體化、有序化，這同人類社會發展是同步的。在制造技術網絡化中，值得關注的是電子商務的應用。它具有的優點是商務的直接化與透明化，這對降低成本、加快流通、提高效率、增加商業機會大有好處，從而對企業內部重組、經營戰略與競爭模式有著深刻影響。但是，我國在電子商務的應用上，還存在一系列問題，例如在宏觀層面上不夠統一、在企業層面上“用”、“體”分離、在社會服務體系上服務滯后、在軟環境上商務活動缺“法”又乏“誠”等。

制造技術的網絡化不可阻擋，它的發展會導致一種新的制造模式，即虛擬制造組織。對我國而言，大力發展“中場產業”，使之具有精湛的最強有力的核心業務，不失為發展機械制造業的重要戰略之一。

“智”是發展的前景

“智”就是智能化。智能化制造模式的基礎是智能制造系統，它既是智能和技術的集成而形成的應用環境，也是智能制造模式的載體。與傳統的制造相比，智能制造系統具有以下特點：人機一體化、自律能力、自組織與超柔性、學習能力與自我維護能力、在未來具有更高級的類人思維的能力。可以說，智能制造作為一種模式，是集自動化、集成化和智能化于一身，并具有不斷向縱深發展的高技術含量和高技術水平的先進制造系統，也是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化系統。當然，目前還只能算初步，但潛力極大，前景廣闊。

“綠”是發展的必然

“綠”就是“綠色”，人類社會的發展必將走向人類社會與自然界的和諧。

制造業的產品從構思開始，到設計階段、制造階段、銷售階段、使用與維修階段，直到回收階段、再制造各階段，都必須充分涉及環境保護，制造必然要走向“綠色”制造。