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制造业科技创新若干发展态势

供稿人:ISTIS  供稿时间:2006-8-1   关键字:制造业  科技创新  态势  绿色制造  极端制造  
对世界科技发展动态及其对制造业的影响综合分析,特别是美国对制造业科技发展趋势的预测,可以看出制造业科技创新若干发展态势。
与高新技术紧密融合给制造技术带来深刻变革
以信息技术为代表的高新技术与制造技术相融合,进一步给制造技术带来深刻的、革命性的变化,出现了一大批高技术含量的产品和崭新的制造技术。具体表现在以下几方面:
 
(1)产品信息化数字化。将传感技术、计算机技术、软件技术“嵌入”制造业的产品,实现产品的信息化数字化,不仅可提高性能,使之升级,还可使之具有“智慧”,代替部分人的脑力及体力,从而满足国民经济和人民生活日益增长和个性化、多样化的需求。
 
(2)制造过程的数字化、信息化与智能化。制造过程的数字化、信息化与智能化的最终目标不仅是要快速开发出产品或装备,而且要努力实现产品或零部件一次开发成功。因此,美国提出了基于建模与仿真的可靠制造。
 
(3)制造装备高精度、高效与智能化。信息技术的应用将大大提高制造装备的精度与效率,并实现自动化与智能化。
 
(4)制造的网络化与柔性化。在经济全球化的格局下,基于网络的制造技术将得到广泛应用,制造装备和制造系统的柔性与可重组成为21世纪制造技术的显著特点。
 
(5)制造管理的信息化。迅速发展的信息化和国际化及激烈的市场竞争环境,彻底改变了制造业的传统观念和生产组织方式,加速了现代管理理论的发展和创新。因此,在制造业信息化的推动下,全球正在兴起“管理革新”的浪潮。
绿色制造将成为制造科技发展的主要方向
面对日趋严峻的资源和环境约束,世界各国都在酝酿制定可持续发展的规划。例如,德国制定了《产品回收法规》,日本等国提出了减少、重用及再生的3R(Reduce, Reuse, Recycle)战略,美国提出了无废弃物制造的新理念(所谓“无废弃物制造”是指加工制造过程中不产生废弃物,或产生的废弃物能被其它制造过程作为原料而利用,并在下一个流程中不再产生废弃物)。
 
可持续发展战略与规划将对企业在合理开采和利用自然资源、从源头杜绝污染和破坏生态环境、开创更多就业机会三个方面提出更高的要求。制造业是消耗资源的大户、污染环境的源头和提供就业岗位的主要行业之一,因此制造业必将成为可持续发展政策和规划的关注焦点。
 
对于要“从源头杜绝污染和破坏生态环境”的要求,制造业要努力采用和开发绿色制造技术和产品。国家的可持续发展规划将实施“产品生命周期环保策略”,即要求生产企业对其制造的产品从“襁褓”(cradle)到“坟墓”(grave)的生命全程的环保负责。德国现行的《产品回收法规》就是这个策略的体现。《产品回收法规》要求制造商不仅保证其产品在用户使用过程中不产生严重的环境污染问题,而且要在用户将之报废后负责回收,进行妥善的废品利用处理。
 
对于“开创更多就业机会”的要求,制造业要努力扩大其业务以创造新的就业机会。国家的可持续发展规划将要求各类企业按某些合理标准承担最低配额的就业岗位,并鼓励企业开创新的就业机会。
 
推行绿色制造既给制造业发展施加了很大的压力和挑战,也创造了很大的效益和机遇。
极端制造是制造科技发展一大趋势
制造技术正在从常规制造、传统制造向非常规制造及极端制造发展。极端制造是指在极端制造环境下,制造极端尺度或极高功能的器件和功能系统。
 
当前,极端制造集中表现在微细制造、超精密制造、巨系统制造和强场制造。如制造微纳电子器件、微纳光机电系统等极小尺度和极高精度产品;制造空天飞行器、超常规动力装备、超大型冶金和石油化工装备等极大尺寸和极强功能的重大装备。以大型金属构件塑性成形制造能力为例,二战以后美、俄、法等国总结了德国二战中空中优势的来源之一为超大型金属构件的锻造能力,迅速建造了一批4.5到7.5万吨的巨型水压机,因而迅速提高和发展了空中作战能力以及洲际运载能力。
 
再以微制造为例,纳米技术和微纳系统是21世纪高技术的制高点,而微制造则是其基础。2004年美国联邦政府、各州政府和工业界投入微制造、纳米技术领域的预算将超过21亿美元。据《国际半导体技术指南》预测:2010年前后当特征线宽减小到50纳米后,微电子器件将接近物理极限,进入纳电子器件时代。因此,现代制造科学的重要前沿是要在物质结构与运动的多层次、多尺度条件下探索极端制造规律,它将成为制造业发展的科技先导,也是建立具有国际核心竞争力的经济体系和国防体系的基础。

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