先進制造范文

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【關鍵詞】制造技術；生產模式；柔性；信息；對策

隨著科學技術的飛速發展和市場競爭日益激烈，越來越多的制造企業開始將大量的人力、財力和物力投入到先進的制造技術和先進的制造模式的研究和實施策略之中。改革開放以來，我國制造科學技術有日新月異的變化和發展，確立了社會主義市場經濟體制，但與先進的國家相比仍有一定差距，為了迎接新的挑戰，必須認清制造技術的發展趨勢，縮短與先進國家的差距，使我國的產品上質量、上效率、上品種和上水平，以增強市場競爭力，因此，對制造技術及制造模式的研究和實施是擺在我們面前刻不容緩的重要任務，以實現我國機械制造業跨入世界先進行列。

一、機械制造業的發展趨勢

先進的制造業是將物料、能源、設備、資金、技術、信息和人力等制造資源通過先進的制造技術、先進的管理技術和先進的制造過程轉變成人類需求產品的行業。行業追求的目標是：高質量、高效率、高柔性、低成本、低勞動力、低消耗、品種多和規格全的產品，因此， 21世紀的機械制造技術的發展趨勢體現在以下幾個方面：

（一）精密化

精密加工、特種加工、超精密加工技術、微型機械是現代化機械制造技術發展的方向之一。精密和超精密加工技術包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復合加工(如機械化學研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領域。超精密加工技術己向納米(l nm=10-3μm)技術發展。納米技術己在納米機械學、納米電子學和納米材料技術得到了應用。因此，它促進了機械科學、光學科學、測量科學和電子科學的發展。

（二）自動化

自動化技術自20世紀初出現以后，經歷了由剛性自動化向柔性自動化的發展過程，自動化技術的成功應用，不但提高了效率，保證了產品質量，還可以代替人去完成危險場合的工作。對于批量較大的生產自動化，可通過機床自動化改裝、應用自動機床、專用組合機床、自動生產線來完成。小批量生產自動化可通過NC、MC、CAM、FMS、CIM、IMS等來完成。在未來的自動化技術實施過程中，將更加重視人在自動化系統中的作用。

（三）信息化

信息、物質和能量是制造系統的三要素。產品制造過程中的信息投入，己成為決定產品成本的主要因素。制造過程的實質是對制造過程中各種信息資源的采集、輸入、加工和處理過程，最終形成的產品可看作是信息的物質表現，因此可以把信息看作是一種產業，包括在制造之中。為此一些企業開始利用網絡技術、計算機聯網、信息高速公路、衛星傳遞數據等實現異地生產。使生產分散網絡化，以適應高柔性生產的需要。

（四）柔性化

隨著科學技術的飛速發展和人民生活水平不斷提高，促使產品更新換代的速度不斷加快，這就要求現代企業必須具備一定的生產柔性來滿足市場多變的需要。所謂柔性，是指一個制造系統適應各種生產條件變化的能力，它與系統方案、人員和設備有關。系統方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人員能保證加工任務，完成數量和時間要求的適應能力。設備柔性是指機床能在短期內適應新零件的加工能力。

（五）集成化

集成是綜合自動化的一個重要特征。集成的作用是將原來獨立運行的多個單元系統集成一個能協調工作的和功能更強的新系統。集成不是簡單的連接，是經過統一規劃設計，分析原單元系統的作用和相互關系并進行優化重組而實現的。集成化的目的是實現制造企業的功能集成，功能集成要借助現代管理技術、計算機技術、自動化技術和信息技術實現技術集成，同時還要強調人的集成，由于系統中不可能沒有人，系統運行的效果與企業經營思想、運行機制、管理模式都與人有關，因此在技術上集成的同時，還應強調管理與人的集成。

（六）智能化

智能化是制造技術的發展趨勢之一。智能制造技術(IMT)是將人工智能融入制造過程的各個環節，在整個制造過程中貫徹智力活動，使系統柔性的方式集成起來，通過模擬人類專家的智能活動，取代或延伸制造系統中的部分腦力勞動，在制造過程中系統能自動監測其運行狀態，在受到外界干擾或內部激勵能自動調整其參數，以達到最佳狀態和具備自組織能力。

二、先進的制造模式

機械制造業發展趨勢表明，只有采用先進的制造技術并能實施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趨勢。制造模式是指企業體制、經營、管理、生產組織和技術系統的形態和運作模式。

（一）精良生產(LP)與獨立制造島(AMI)

20世紀90年代美國麻省理工學院(MIT)提出精良生產(LP)概念。它的特征是：（1）重視客戶需求，以最快的速度和適宜的價格提供質量優良的適銷新產品去占領市場，并向客戶提供優質服務。（2）重視人的作用，強調一專多能，推行小組自治工作制，賦予每個工段有一定的獨立自主權，運行企業文化。（3）精簡一切生產中不創造價值的工作，減少管理層次，精簡組織結構，簡化產品開發過程和生產過程，減少非生產費用，強調一體化質量保證。（4）精益求精、持續不斷的改進生產、降低成本、零廢品、零庫存和產品品種多樣化。

獨立制造島是教授根據在引進先進技術的同時，必須改革生產組織的角度提出新的生產模式。獨立制造島的技術構思是：以GT為基礎，以NC機床為核心，強調信息流的自動化和以人為中心的生產模式，它的特征是：組織、人員和技術三者的有機集成，面向車間、權力下放、綜合治理，并以獲取經濟效益為主要目標。AMI是發展中國家走向工廠自動化的重要途徑，它的推廣對中國機械制造業轉向市場機制，參與國際競爭意義重大。

（二）敏捷制造與虛擬制造

美國通用汽車公司與里海大學于1988年提出了敏捷制造(AM)，AM是在不可預測的持續變化的競爭環境中取得繁榮成長，并具有能對客戶需求的產品和服務驅動市場做出迅速響應的生產模式。AM的特征是：（1）制造資源的集成性，企業間聯作集成。充分發揮各企業的長處，針對限定市場的目標要求共同合作完成任務。（2）具有需求響應的快捷性和高度的制造柔性。制造柔性是指制造企業對市場要求迅速轉產和能實現產品多品種變批量的快速制造。（3）充分發揮人的作用，不斷提高企業職工素質和教育水平，優化人機功能分配。

虛擬制造(VM)是國際上提出的新概念。VM與AM聯系密切。VM的特征是：當市場新的機遇出現時，組織幾個有關公司聯作，把不同的公司，不同地點的工廠或車間重新組織協調工作。在運行之前必須分析組合是否最優，能否協調運行，以及投產后的效益和風險進行評估，這種聯作公司稱虛擬公司。虛擬公司在一定的環境和條件下通過虛擬制造系統運行，包括物理基礎、法律保障、社會環境和信息技術。因此研究開發虛擬制造技術(VMT)和虛擬制造系統(VMS)意義重大，美國稱AM為21世紀制造業發展戰略。

（三）集成制造與智能制造

美國哈林頓博士在“計算機和集成制造”一書中提出計算機和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心內容是：制造企業從市場預測、產品設計、加工制造、經營管理直至售后服務是一個不可分割的整體，需要統籌考慮。整個制造過程的實質是信息采集、傳遞和加工過程，最終生產的產品可看作是信息的物質表現。集成是CIM的核心，這種集成不僅是物的集成，更主要的是以信息集成為特征的技術集成和功能集成，計算機是集成的工具，計算機和輔助各單元技術是集成的基礎，信息交換是橋梁，信息共享是關鍵。集成的目的在于制造企業組織結構和運行方式的合理化和最優化，以提高企業對市場變化的動態響應速度，并追求最高整體效益和長期效益。

智能制造(IM)是美國出版研究IM和IMS書籍中首先提出的。它的特征是：在制造工業的各個環節的高度柔性與高度集成的方式，通過計算機和模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，旨在取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承與發展。

三、存在差距和實施策略

改革開放以來，通過技術改造和引進國外先進制造技術，使我國的制造工業有了長足的進步，但和先進國家相比還存在很大差距，表現在：技改投入相對不足，原有技術基礎和研究開發能力薄弱，制造業產品落后，技術水平低，信息含量少，更新換代慢，以及市場營銷、經營管理、人才素質相對落后，缺乏國際競爭能力。面對這樣形勢，發展先進制造技術、實施先進的制造模式已經到了刻不容緩的地步。為了使我國的制造業站在世界先進行列，必須采取相適應的措施和策略。

（一）人才是關鍵。發展和推廣先進的制造技術、實施先進的制造模式人才是關鍵。我國是社會主義市場經濟體制，研究先進制造技術和先進的生產模式其根本目的是制造出有競爭力的產品去占領國內市場和國際市場，科技人員必須強化市場意識，因此人才的培養要注意市場導向。要有產業觀念、企業觀念、信息觀念、競爭觀念和效益觀念。科技人員要懂得市場營銷、經營管理和經濟法。要拓寬學科領域，更新教育內容與方法，培養一支了解和掌握機械工程科學的前沿技術人才，加速先進制造技術的推廣和實施，為市場經濟服務。

（二）加強政策與法規建設， 建立強有力的宏觀調控機制。在市場經濟環境下，國家仍應制訂科學的制造產業規劃和制造技術進步的總體規劃，以及相應的法規政策。避免重復建設、重復生產和重復引進的事情發生，要盡可能減少和避免市場盲目競爭造成的損失。

（三）發展適應我國國情的生產模式。對于一些先進的制造技術和先進的制造模式，要根據我國現實存在的技術水平和能力向前發展，避免盲目的追求目前實施有一定困難的理想的先進科學制造技術。目前要積極發展適應我國國情的制造模式。

（四）建立與發展我國自主的 NC、MC、CAD、CAM、FMS、CAT、CIM、IMS等制造自動化單元技術，結合實際情況實現與現有成熟技術的有效結合。同時要有組織有計劃的引進先進制造技術進行消化和吸收。對于引進的并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、精良生產(LP)、智能制造( IM)等先進制造模式要根據它們的技術構思和特征開發創新成適合我國國情的生產模式，(如獨立制造島)以使企業適應市場經濟的需要。

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對先進制造業來說，同樣非常流行向“微笑曲線”延伸的說法。即處于先進制造業下彎處的位置就是生產環節，這是屬于層次最低、附加值最低、技術含量最低的位置。而我國裝備制造業應該覺醒，在發展先進制造業時應走“微笑曲線”，從下巴位置向兩側延伸。往左側延伸是大力搞研發設計，往右側延伸是注重搞流通銷售，只有這樣才有競爭力。

數字化技術助力制造設計

目前數控機床等智能制造領域已經成為廣東、浙江、福建沿海城市的發力點，而在沈陽、西安等西部地方，具有優勢的傳統產業如汽車、商用飛機等領域成為先進制造業的重點，并無一例外地成為技術發展的受益者。

西安作為我國西部的傳統制造業基地之一，在早期形成了以汽車、飛機等有優勢的工業產業。2012年，陜西西安經開區提出將提升發展先進制造業，穩步推進“千億元”先進制造業基地建設，為打造商用汽車、兵器工業兩大“千億產業”集群提供支撐。而在今年10月，西安市政府副市長岳華峰再次提出將把渭北工業區打造為西安經濟的新增長極，其定位仍明確為“全國先進制造業基地”，重點發展汽車、航空、新材料、通用專用設備制造等工業產業。

據了解，近年來西安高新區依托西安雄厚的工業基礎和人力資源優勢，引進和培育了一大批先進制造企業，并在汽車制造、能源機械、儀器儀表等領域初步形成了產業集群。如中船705所西安船舶重工科技產業集團公司產業園項目，總投資70000萬元，實驗及調試樓主體封頂并投運；世界鋼鐵巨頭、澳大利亞最大的鋼鐵制造商博思格鋼鐵集團投資的博思格巴特勒鋼結構設計生產基地項目，總投資37000萬元，該項目2號廠房已經建成，設備已安裝并試運行，將竣工投用。

朱森第認為，先進制造業的特點之一是技術的先進性?！爸挥邢﹃柤夹g，沒有夕陽產業”。從這個觀點看，先進制造業基地不是非高新技術產業莫屬，傳統產業只要通過運用高新技術或先進適用技術改造，在制造技術和研發方面保持先進水平，同樣可以成為先進制造業基地。

通過兩化融合的推進和信息技術的普及，目前西安市傳統產業技術的改造不斷在加快，企業信息化水平在不斷提高，同時也為企業的研發設計、制造提供了幫助。比如西安飛機工業（集團）有限責任公司（以下簡稱西飛公司）積極應用數字化制造技術，產品設計周期由原來的42個月縮短至8個月，產業集聚發展能力顯著增強。

在飛機的研制過程中，西飛廣泛采用了數字化設計、輔助分析計算、構型管理、產品數據管理、數字仿真等先進技術，并初步建立了數字化設計環境和較完善的數字化設計應用標準體系，指導和規范數字化設計。在西飛數字化平臺建設中，實現了以技術創新：提高了快速設計能力和水平，提高了設計質量，提高了并行工程效率，加快了更改周期，從而提高了企業的創新能力快速應變能力，縮短了飛機研制周期。有效地管理電子樣機，支持設計本專業內部、設計各專業之間的設計協調，更重要的是根據產品成熟度支持設計與工藝、工裝、制造之間的協同和并行工程，大大地減少了工程更改。

對于數字化制造技術在裝備制造業中的應用及影響，中國工程院院士譚建榮認為，從手工作業使用圖板到計算機二維繪圖和NC加工，從三維設計到數字樣機，從數字化工藝過程到數字化制造、虛擬制造，從CAD應用到數字化企業的發展，使傳統制造業發生了質的飛躍。數字化與互聯網信息技術以及新能源技術的結合正在孕育一場新的產業革命，這必將對國民經濟的各個支柱產業帶來根本性的變革。

融合服務型制造

科技水平的快速提高尤其是信息技術的迅猛發展，使得制造業和服務業的融合更為容易；客戶不僅希望購買到優質的產品，更希望獲得高水平的服務或整體解決方案。在這種背景下，“服務型制造”和先進制造業融合發展已經成為全球制造業的的一個基本趨勢。

關中地區集中了陜西省97%以上的裝備制造。在《關中-天水經濟區規劃》中提出，關天經濟區要建設全國先進制造業重要基地，以裝備制造業和高技術產業為重點，打造航空航天、機械制造等若干規模和水平居世界前列的先進制造業集群，培育一批具有國際競爭力的企業，其中打造服務型制造企業更是規劃的重點之一。

西安標準股份是一家從事工業縫紉機研發、制造，為服裝、鞋帽、箱包等行業提品的生產設備商，2008年全球經濟危機爆發，新一屆董事會面臨一個根本性課題：大眾服裝消費和消費預期明顯下降，對工業縫紉機需求銳減。為此，他們全面梳理、制訂了完整的戰略體系。“全球領先的服飾及相關產業設備和服務提供商”成為公司新的發展定位。推動銷售向營銷的全面轉型，將簡單的產品銷售轉向研究市場、發現需求、整合服務、推廣公司理念和品牌文化的價值實現過程，實現了研發、生產、銷售的全流程營銷。

通過實施服務型制造模式，陜西鼓風機集團走上由單機供應商到系統供應商的高端發展之路。陜西鼓風機集團從21世紀之初就開始在產品市場調查、開發改進、生產制造、安裝調試、售后服務上為顧客提供綜合服務，提供包括方案設計、系統成套供貨、設備狀態管理以及備件零庫存、金融融資等個性化的、完整的問題解決方案和系統服務。

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工業自動化、3D打印等行業，今年以來跑出了大批牛股，但這并不是簡單的概念炒作，而是有著扎實的基本面支持。國聯證券對先進制造業上市公司中報財務數據的統計報告顯示，報告期內先進制造板塊實現營業收入8315.54億元，同比增長10%。應對新科技革命、塑造產業競爭新優勢是發展先進制造業必經之路，不可否認先進制造業已經正式進入快速發展時期，其廣闊的發展前景正被各界投資者關注。作為專業投資機構的鵬華基金對于先進制造業在宏觀經濟調整期的逆勢表現似是早有準備，自10月13日起在農業銀行等各大銀行券商開始發售鵬華先進制造股票基金。

記者了解到，鵬華基金投研團隊不僅對當前先進制造業的市場投資環境有著全面的認識，在布局投資先進制造業時還提出新的切入視角。鵬華先進制造股票擬任基金經理袁航表示，未來基金將選擇以‘產業先進’、‘技術先進’及‘模式先進’三大領域為投資方向，

鵬華基金認為，一方面近年來中國的制造業企業出現了明顯的分化：傳統的勞動密集型、資本密集型企業逐步面臨競爭加劇、產能過剩、產品附加值低等諸多問題，企業增長的步伐開始放緩；以創新和技術進步為發展驅動力的先進制造企業，則進入蓬勃發展的狀態。另一方面目前中國經濟正處于轉型階段，政府推動技術進步、優化產業結構的態度極為明確，對于創新型、技術型企業在財稅金融等方面的支持政策也在陸續出臺，先進制造企業具備良好的發展環境和廣闊的市場空間。

鵬華先進制造業股票型基金將先進制造企業分為三種類型：一是產業先進，即企業產品與新興產業密切相關，下游需求處在高速發展階段，例如新能源汽車、可穿戴設備、智能家居等等；二是技術先進，即企業掌握了復雜的生產工藝，產品具備高技術、高難度、高附加值的三高特性，這一類型的企業分布在軍工、海工以及航空航天等多個領域；三是模式先進，即企業通過對經營中的關鍵環節進行流程再造，顛覆傳統的經營模式，從而改變行業的競爭格局。

機構投資者普遍認為，中國先進制造業的崛起符合產業由低級向高端升級的規律，也符合政府調整優化產業結構的要求，未來先進制造業的發展將成為中國經濟演進的核心方向之一。海通證券四季度基金投資策略報告建議，圍繞經濟結構調整的線索，應積極關注善于把握投資主題的基金產品。

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【文獻標識碼】A

【文章編號】1672—5158（2012）10-0142-01

先進制造技術是為了適應時代要求，提高競爭能力，對制造技術不斷優化及推陳出新而形成的。先進制造技術作為一個專有名詞提出后，至今沒有一明確的、公認的定義。

經過近來對發展先進制造技術方面開展的工作，通過對其特征的分析研究，可以認為：“先進制造技術是制造業不斷吸收信息技術及現代化管理等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的制造全過程，以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產，提高對動態多變的產品市場的適應能力和競爭能力的制造技術的總稱”。

1　先進制造技術特點

（1）先進制造技術貫穿了從產品設計、加工制造到產品銷售及使用維修等全過程，成為“市場一產品設計一制造一市場”的大系統。而傳統制造工程一般單指加工過程。

（2）先進制造技術充分應用計算機技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術、管理技術等的最新成果，各專業、學科間不斷交叉、融合，其界限逐漸淡化甚至消失。

（3）先進制造技術是技術、組織與管理的有機集成，特別重視制造過程組織和管理體制的簡化及合理化。

（4）先進制造技術并不追求高度自動化或計算機化，而是通過強調以人為中心，實現自主和自律的統一，最大限度地發揮人的積極性、創造性和相互協調性。

（5）先進制造技術是一個高度開放、具有高度自組織能力的系統，通過大力協作，充分、合理地利用全球資源，不斷生產出最具競爭力的產品。

2　先進制造技術面臨的挑戰與發展機遇

21世紀制造業仍將在國民經濟的發展中擁有重要的地位與作用，是國民經濟的基礎。先進制造技術仍是一個國家繁榮昌盛的基礎技術之一，是直接創造社會財富的重要手段，是一個國家經濟發展的主要技術支撐。

21世紀先進制造技術的發展面臨如下挑戰與機遇。

2.1　有限的資源與日益增長的環保壓力的挑戰

地球這個宇宙中的一個村落已日益“變小”，環境污染正威脅著人類的生存，而有限的資源正威脅著人類的持續發展。因而，如何實現可持續發展已是21世紀人類的一個重要課題。先進制造技術的發展必須充分考慮資源緊缺與環保壓力。綠色制造是21世紀制造技術的一個重要特征。綠色設計技術、產品的拆卸與回收技術、生態工廠的循環式制造技術將得到迅速的發展。

2.2　消費觀念變革及市場劇烈競爭

21世紀消費者的行為更具有選擇性，“客戶化、小批量、快速交貨”的要求不斷增加，批量生產的產品逐漸為個性化、多樣化的產品所取代，產品的生產與服務的界限越來越模糊，市場的動態多變性以及劇烈的競爭迫使制造業改變策略。

2.3　制造全球化和貿易自由化的挑戰

隨著世界自由貿易體制的進一步完善及全球交通運輸體系和通信網絡的建立，國際經濟合作與交往日趨緊密，全球產業界進入了結構大調整的重要時期，世界正在形成一個統一的大市場。制造業的全球化與一體化的格局已經初步形成。制造技術的發展必須與此相適應，新的生產模式必將是全球化的生產模式。

2.4　信息技術的發展為先進制造技術的發展提供良好的機遇

21世紀的制造業正在從以機器為特征的傳統技術時代向著以信息為特征的系統技術時代邁進。信息技術的發展將大大促進先進制造技術的發展。

3　先進制造技術的發展趨勢

隨著電子、信息等高新技術的不斷發展，隨著市場需求個性化與多樣化，未來先進制造技術發展的總趨勢是向精密化、柔性化、網絡化、虛擬化、智能化、清潔化、集成化、全球化的方向發展。當前先進制造技術的發展趨勢大致有以下四個方面。

3.1　信息技術越來越重要

信息化是當今社會發展的趨勢，信息技術正在以人們想象不到的速度發展，產品制造過程中的信息投人已成為決定產品成本的主要因素。信息技術也正在向制造技術注入和融合，促進制造技術不斷發展?？梢哉f先進制造技術的形成與發展，無不與信息技術的應用與注入有關。信息技術是推動制造技術發展的最關鍵因素。信息技術促進著設計技術的現代化，加工制造的精密化、快速化，自動化技術的柔性化、智能化以及整個制造過程的網絡化、全球化。各種先進生產模式的發展，如CIMS、并行工程、精益生產、敏捷制造、虛擬企業與虛擬制造，也無不以信息技術的發展為支撐。通過信息交換和信息共享，企業生產的柔性和敏捷性大大提高。

3.2　集成程度越來越高

集成的作用是將原來獨立運行的多個單元系統集成為一個能協調工作的、功能更強的新系統。先進制造技術的集成不是簡單的連接，而是經過統一規劃設計，分析原技術和單元系統的作用和相互關系并進行優化重組而實現的。先進制造技術的集成促進了制造企業的功能集成。功能集成要借助現代管理技術、計算機技術、自動化技術和信息技術的集成，同時還要強調人的集成。

先進制造技術的集成程度越來越高，使得專業、學科問的界限逐漸淡化、消失。先進制造技術的不斷發展，使加工、檢測、物流、裝配過程以及設計、制造過程等逐步走向一體化，專業車間、專用設備的概念逐漸淡化，不同專業的技術甚至設備集成為先進制造技術逐漸增多。先進制造技術的高度柔性與高度集成，使得系統越來越復雜。由于計算機、知識工程及制造軟件系統的使用，一些先進制造技術的智能化越來越高，能夠進行分析、判斷、推理、構思和決策，可以在沒有人為干預的情況下進行制造生產。

3.3　趨向綠色制造

先進制造技術在整個制造過程中，應該大大減少能耗及對環境的負面影響，使得廢棄物和有害物質的排放最小，對資源利用效率最高，這就是綠色制造。日趨嚴格的環境與資源的約束，使綠色制造業顯得越來越重要。中國的資源、環境問題尤為突出，制造業不僅要解決生產過程的污染和資源浪費問題，更重要的是要為社會提供在全壽命周期內沒有污染、節約資源的產品。因此，綠色制造將成為先進制造技術的重要特征。先進制造技術應該充分體現綠色制造，使產品在生命周期符合環保、人類健康、能耗低、資源利用率高的要求。

3.4　越來越多地使用虛擬技術

從本質上講，虛擬制造技術是對真實制造過程的動態模擬、仿真，是在計算機上制造數字化產品，經過模擬仿真使產品外形設計、布局設計、加工及裝配過程達到優化產品的設計及工藝過程、優化制造環境配置和生產供給計劃、優化制造過程并改進制造系統的目的，用來改善各個層次的決策和控制。虛擬制造從根本上改變了設計、試制、修改設計、規模生產的傳統制造模式。在產品真正制出之前，在虛擬制造環境中生成軟產品原型（Soft　Prototype）代替傳統的硬樣品（Hard　Prototype）進行試驗，對其性能和可制造性進行預測和評價，從而縮短產品的設計與制造周期，降低產品的開發成本，提高系統快速響應市場變化的能力。最新的進展是在并行工程環境下，開展虛擬成形制造，使得在產品的設計完成時，成形制造的準備工作也同時完成。

參考文獻

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【關鍵詞】數字化；先進制造；機械；信息化

【Abstract】This paper presents the key feature of advanced manufacturing technology. The relationship of advanced manufacturing technology and digital technology were discussed. The status and development of the digital technology and advanced manufacturing technology were analyzed. Pointing out that digital manufacturing is the core technology of the advanced manufacturing technology. Several key technologies in the digital manufacturing system were specifically discussed.

【Keywords】Digital technology； Advanced Manufactories Technology； Mechanical Manufacture； Informatization

1 先進制造技術的含義

先進制造技術AMT（Advanced Manufactories Technology）是指以提高制造企業綜合效益為目的，綜合利用信息、能源、環保等高新技術以及現代系統管理技術，對傳統制造過程中及產品的整個壽命周期中的使用、維護、回收、利用等有關環節進行研究并發行的所有適用技術的總稱[1-2]。

相對傳統制造技術，數字化制造技術是一項融合數字化技術和制造技術，且以制造工程科學為理論基礎的重大的制造技術革新，是先進制造技術的核心。數字化先進制造是在計算機和網絡技術與制造技術的不斷融合、發展和廣泛應用的基礎上誕生的。它是對制造過程進行數字化的描述，將制造信息采用數字化的表征、存儲、處理、傳遞和加工，從而在數字空間中完成產品的制造過程[3-6]。

2 數字化是先進制造技術的基礎

2.1 先進制造技術的基本特征

先進制造技術包括以下五個基本特征。

（1）先進性。制造工藝作為先進制造技術的基礎，必須是經過優化的先進工藝。先進制造技術的基礎必須是優質、高效、低耗、清潔工藝，它從傳統制造工藝發展起來，并與新技術實現了局部或系統集成。

（2）通用性。先進制造技術不是單獨分割在制造過程的某一環節，它覆蓋了產品設計、生產設備、加工制造、銷售使用、維修服務，甚至回收整個過程。

（3）系統性。隨著微電子、信息技術的引入，先進制造技術的駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調整的信息流動過程。先進制造技術是可以駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。

（4）集成性。先進制造技術由于專業、學科間的不斷滲透、交叉、融合，界限逐漸淡化甚至消失，技術趨于系統化、集成化，已發展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術為一體的新興交叉學科。

（5）技術與管理的更緊密結合。對市場變化做出更敏捷的反應及對最佳技術經濟效益的追求，使先進制造技術十分重視生產過程組織管理體制的合理化和最佳化。

2.2 基于數字化的先進制造技術

數字化制造技術符合先進制造技術的上述五個基本特征。先進制造技術時代是數字化信息的時代，數字化技術是數字的生產、采集、存貯、變換、傳遞、處理及廣泛利用的新興科技領域。制造業從50年代數控機床的發明，標志著機械制造業向著數字化走出了第一步，隨后制造信息化沿著三個方面推進，一是現場生產方面，如：NC/CNC/DNC/PLC/FMS/AC等；二是產品和工藝設計方面，如APT/CAD/CAM/CAE等；三是生產管理和集成方面，如MRP/PDM/ERP/CIMS等?？梢哉f信息技術改變了當代制造業的面貌。

3 數字化是先進制造技術發展的核心

3.1 數字化先進制造的核心技術

數字化是先進制造技術的核心，它是在計算機和網絡技術與制造技術的不斷融合、發展和廣泛應用的基礎上誕生的。數字化先進制造主要包括以下幾個核心技術[4，6]：

（1）制造過程的建模與仿真。制造過程的建模與仿真是在一臺計算機上用解析或數值的方法表達或建模制造過程，建模通常基于制造工藝本身的物理和化學知識，并為實驗所驗證。

（2）網絡化敏捷設計與制造。利用快速發展的網絡技術，改善企業對市場的響應性。我國企業向國際接軌就必須在此領域開展研究，盡快掌握并趕上國外先進水平。

（3）虛擬產品開發。虛擬產品開發有四個核心要素：數字化產品和過程模型、產品信息管理、高性能計算與通訊和組織、管理的改變。

3.2 數字化對先進制造技術的實現

（1）數字制造的全球實現―網絡制造。隨著數字化技術、計算機網絡技術及交通運輸事業的迅速發展，這些企業可利用協同工作技術，在一定的時間、一定的空間內，利用計算機網絡，小組成員共享通過數字網絡在企業內部傳遞的知識與信息。

（2）數字制造的動態聯盟―敏捷制造。為實現高增值、高產品質量及優質服務，只有借助于高性能計算機和高速網絡，在數字化環境中，充分利用其他企業制造過程的信息流和數據庫等有用的數字化資源，才能對變化市場做出快速的響應。對于某些產品一個企業不可能快速、經濟地獨立開發和制造其全部，必須根據任務，由一個公司的某些部門或不同公司按資源、技術和人員的最優配置。于是，一種以數字制造為平臺的先進制造技術即數字制造的動態聯盟―敏捷制造嶄露頭角。

（3）數字制造的計算機實現―虛擬制造。數字化表征與傳遞、建模與仿真是數字制造的核心科學問題。這種能實現制造形狀與過程的數字化表征、非符號化制造知識的表征、制造信息的可靠獲取及其傳遞的、由整個制造信息形成的數字空間，為計算機和計算機網絡的應用提供了用武之地。

（4）數字制造的快速實現―快速原型制造。制造業面臨兩個重要的挑戰：一是要大大減少開發時間，二是產品的個性化。雖然計算機輔助設計和制造（CAD和CAM）已在很大程度上改善了傳統的產品設計和制造方法，但在計算機輔助設計和計算機輔助制造集成實踐過程中仍有許多障礙。

虛擬制造技術在計算機上實現了產品實際的制造過程，對縮短產品開發的周期、減少開發費用、提高市場競爭能力做出了重大貢獻。通過長期的探索與實踐，催生了制造技術上的又一次新的變革―快速成型制造技術。

（5）數字制造的環?；瘜崿F―綠色設計與制造。制造業為人類的繁榮昌盛做出了巨大貢獻的同時，每年產生了近55億噸的無害廢品和7億噸的有害廢品。因此，為了有效地保護環境，一定要在制造的各個階段進行污染控制。有必要使用能在各個階段評估環境被影響的后果的工具和方法學來支持設計和制造，一種具有意識的先進制造技術―綠色設計與制造ECD&M （EnvironmentallyConscious Design and Manufacturing ）。

4 數字化是先進制造技術發展的未來

目前，計算機和網絡已成為制造業企業的基礎環境和重要手段，目前世界500強企業無一例外地建立了內部網。制造業在知識經濟到來時呈現明顯的信息化趨勢，可以說信息技術在促進當代制造業發展過程中的作用是第一位的，信息技術將在更深層次上滲透和改造傳統制造業。

當前，數字化制造正在深入發展，其主要趨勢呈以下四點：

（1）由二維向三維的轉變―形成以MBD/MBI（Model Based Definition，MBD 基于模型的定義/Model-BasedInstructions，MBI基于模型的作業指導書）為核心的設計與制造。MBD是用集成的三維實體模型來完整的表達產品生命周期各階段的產品定義技術標準，為設計人員服務，解決的是要制造什么的問題；MBI是以三維模型表達的車間工作規范和方法，為加工、裝配、檢測人員服務，解決的是怎么制造的問題。MBD/MBI技術將使工程技術人員從繁瑣的二維圖紙和表格文化中解放出來，可將更多精力轉移到需求分析和產品創新研發上。

（2）真正并行和協同的實現-數字化制造中的直觀可視化工作環境以及建模和仿真技術，為并行和協同工作提供了友好的協同工作環境及有效的實驗驗證手段和評估優化工具。數字化制造是制造業信息化發展的新階段，也是目前制造業的重要發展方向，如精密化、智能化、網絡化、極端化等，無一不與數字化制造技術的發展密切相關。

（3）數字化裝配與維修的應用―裝配是產品生命周期中的重要環節。虛擬現實技術（VR， Virtual Reality）的發展為解決裝配序列規劃和裝配性能仿真提供新的思路和方法，虛擬裝配技術可在無物理樣機的情況下對產品可裝配性、可拆卸性、可維修性和裝配過程中的裝配精度、裝配性能等進行分析、預測和驗證，并支持面向生產現場的裝配工藝過程的動態仿真、規劃與優化。目前虛擬裝配技術已從簡單的幾何裝配正朝著考慮精度、物性、過程、環境等多方面因素的裝配技術方向發展，這是推進虛擬裝配技術實用化發展的重要一步。

（4）數字化車間與數字化工廠―數字化工廠是數字化制造技術在車間和和工廠集成應用和高效運營的全新生產模式。它在三維工藝過程、工藝裝備、生產線布局和生產管理綜合優化和集成的基礎上，實現產品在工廠、車間和生產線上由設計到制造的數字化執行、管理和控制問題，是實現企業挖潛和增效的最有效形式。目前，生產線建模仿真技術和車間布局規劃已日益受到重視，它為高效物流實施以及精益生產、可重構制造、單元化制造等先進制造模式提供科學分析工具，尤其對多品種、變批量和混線生產等復雜生產模式具有重要指導意義。

5 結束語

先進制造技術是改造傳統制造業的有效手段，為了有效地在我國利用先進制造技術改造傳統制造業，需要明確研究、開發和應用先進制造技術的重點。綜觀以上先進制造技術的現狀和發展，可以看出數字制造實為先進制造技術的核心技術，是實施其他先進制造技術的平臺。

數字化先進制造技術是席卷全球的數字化浪潮中的重要一環，其本質是支持數字化或信息化制造業的技術。充分運用當代數字化技術，大力發展數字化先進制造技術符合本世紀制造業的發展趨勢。

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[3]張訓杰，童偉國，陳林靜，胡金澤.先進制造技術與數字化制造[J].裝備制造技術，2007，11：106-107.

[4]張伯鵬.數字化制造是先進制造技術的核心技術[J].制造業自動化，2000，22（2）：1-9.

篇6

【關鍵詞】模具 先進制造技術 發展 應用

改革開放以來，我國的計算機信息技術、自動化技術取得了前所未有的發展，傳統制造技術再次成為人們關注的一大焦點。當前我國的先進制造技術已經逐步向系統化、集成化發展，為現代先進制造技術的發展提供了必要的技術支持，對模具先進制造技術的發展和應用研究有著重要的實踐意義與應用價值。

1.模具CAD/CAE/CAM技術概述

在數字化技術以及三維造型技術的支持下，CAD/CAE/CAM一體化技術在我國各大行業中得到了廣泛地推廣。目前CAD/CAM技術已經普遍應用于汽車大型覆蓋件模具，不僅能夠進行模具設計、制造與沖壓，而且在數控編程技術的支持下能夠實現DNC。CAD/CAE/CAM技術在塑料模具方面也得到了進一步的應用，我國自主研發的軟件如北航華正CAXA軟件已經得以廣泛地推廣。新時期，我國的CAD/CAE/CAM技術得到了進一步發展。模具CAD不僅僅是對傳統設計與計算方法的單一模仿，而且采用先進的設計理論，根據以往的實踐經驗與專業的知識理論進行設計，結果更加合理、科學。其次在模具結構設計過程中采用了立體思維以及三維參數化特征，信息流組織以及管理、共享等技術貫穿了模具設計、裝配與檢測等的全過程。另外還能夠對模具的可制造性進行科學評價，其中主要涉及到模具制造與費用的大致估算、模具實用性的評估以及零件制作工藝的評估等。

2.模具先進制造技術的發展

2.1高速銑削技術

作為型腔模具加工的重要組成部分，銑削加工技術以其加工平穩、加工質量優良以及加工效率高等特點在模具加工中得到了廣泛地應用。首先該技術具有高效性，一般情況下，高速銑削的主軸轉速保持在15000～40000轉/min，其最高能夠達到100000轉，在進行鋼切削時，速度可以達到400m/min，其與傳統的銑削加工相比高出10倍左右，在加工效率方面也顯示出極大的優越性。以插座外殼壓鑄模加工為例，傳統的銑削、電火花成型加工所需的時間為60h左右，而采用先進的高速銑削加工14h便能夠完成。高速銑削技術精度較高，一般能夠10um，其工件溫升小，表面不會出現變質會微裂紋，質量較高，研究顯示其表面粗糙度Ra不高于1um。另外高速銑削技術能夠對高硬材料進行加工，最高硬度可達到60HRC，成為當前模具制造技術的重要發展方向。

2.2電火花加工技術與綠色產品技術

所謂電火花加工主要指的是在液體介質中，采用脈沖放電原理對導電材料出現的電蝕現象進行清除，進而使零件的尺寸、形狀等達到相應的技術要求。國外的電加工機床技術發展較快，其性能、工藝指標與自動化程度均處于領先水平。近年來，隨著電火花加工技術的不斷發展，人們對加工中的安全與防護技術給予了高度重視。當前電火花加工機床過程中的問題主要集中在輻射騷擾方面，其不僅會引發一系列安全事故的發生，而且對環境具有一定的破壞作用，因此，國際市場開始致力于對綠色產品的研究。以日本某公司為例，該公司采用直線電機伺服實施驅動，不僅反應速度快，而且具有較高的定位精度，且不容易變形，體現了鮮明的優越性。除此之外部分EDM采用混粉加工工藝、微精加工脈沖電源等技術，提升了工作效率。

2.3RPM下的快速經濟制模技術

快速原型制造技術最早起源于20世紀中后期的美國，是對制造領域的一次新的創新與突破，該技術將CAD技術、數控技術以及機械工程技術等融為一體，實現了由零件設計發展成為三維實體原型設計，是一項系統性的先進制造技術。截至目前，RPM技術已經實現了向快速模具技術的轉移，成為國內外RPM領域研究的一個熱點話題。

3.模具先進制造技術的應用

新時期，我國的科學技術水平得到了極大的提升，模具先進制造技術的應用范圍越來越廣，不僅有效改變了傳統加工難以實施的狀況，而且在航空航天、機床、汽車以及電器等領域的模具制造中得到了廣泛地應用。除此之外，其在電化學、超聲波以及激光等新能源中的應用不僅提升了能量的多元化、綜合化，而且擴大了傳統加工領域的范圍，提高了模具制造的質量。目前超聲波的加工精度能夠達到0.01～0.02mm之間，粗糙程度與傳統的模具制造技術相比明顯降低，僅為0.54um，對于充模、拉絲模以及拋光模等工藝中體現了較好的應用效果。再如激光加工，其不僅能夠對表面進行一系列的處理，而且能夠實施打孔、雕刻以及微細加工等工藝，其在聚晶金剛石拉絲模胚料中的加工直徑不足0.04mm，數十秒便能夠完成。當前我國的車輛與電機等產品呈現出輕量化的發展趨勢，這在一定程度上增加壓鑄模的比例，與此同時對壓鑄壽命與質量也提出了更高的要求。另外隨著現代成型工藝的進一步發展，氣輔模具的應用更加廣泛，其以優良的剛性與耐高壓特性在精密模具型腔應淬火中得到了廣泛地應用。除此之外在熱流道技術的支持下，制件的質量以及生產效率能夠得到極大的提升，降低對原材料的依賴性，節省了大量的生產成本，目前，熱流道模具在我國企業中的使用率已經達到了85%以上。

結束語：模具先進制造技術類型復雜多樣，且擁有良好的發展前景。新時期必須充分利用現代信息技術、管理技術以及自動化技術等，加強先進制造技術系統中人力、技術與組織構成的集成，不斷探索新的模具制造模式，提升先進制造技術在模具制造中的應用效果。

參考文獻：

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析[J].華東科技：學術版，2015，14（2）：245-245.

篇7

先進制造技術是傳統制造業不斷地吸收機械、信息、材料及現代管理技術等方面最新的成果，并將其綜合應用于產品開發與設計、制造、檢測、管理及售后服務的制造全過程，實現優質、高效、低耗、清潔、敏捷制造，并取得理想技術經濟效果的前沿制造技術的總稱。從本質上可以說，先進制造技術是傳統制造技術、信息技術、自動化技術和現代管理技術等的有機融合。

先進制造技術是制造業21世紀發展的方向。先進制造技術的特點如下：

(1)先進制造技術貫穿了從產品設計、加工制造到產品銷售及使用維修等全過程，成為“市場一產品設計一制造一市場”的大系統。而傳統制造工程一般單指加工過程。

(2)先進制造技術充分應用計算機技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術、管理技術等的最新成果，各專業、學科間不斷交叉、融合，其界限逐漸淡化甚至消失。

(3)先進制造技術是技術、組織與管理的有機集成，特別重視制造過程組織和管理體制的簡化及合理化。先進制造技術又可看作是硬件、軟件、人件和支持網絡（技術的與社會的）綜合與統一。

(4)先進制造技術并不追求高度自動化或計算機化，而是通過強調以人為中心，實現自主和自律的統一，最大限度地發揮人的積極性、創造性和相互協調性。

(5)先進制造技術是一個高度開放、具有高度自組織能力的系統，通過大力協作，充分、合理地利用全球資源，不斷生產出最具競爭力的產品。

(6)先進制造技術的目的在于能夠以最低的成本、最快的速度提供用戶所希望的產品，實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產，并取得理想的技術經濟效果。

美國從90年代初相繼提出了先進制造技術計劃、TEAM計劃、下一代制造（NGM)技術計劃、美國國家關鍵技術等，德國提出了“生產2000”計劃、“生產2000+”計劃、“微系統2000”計劃等、日本提出了智能制造系統計劃、韓國提出了高級先進技術國家計劃(G-7計劃）等。

圖1為先進制造技術的體系結構。

美國喬治?華盛頓大學于90年代初成立了由45位著名的未來學家和技術專家組成的新興技術預測委員會，在1996年的預測中，從可以預見到的最重要的技術進步中挑選85項將要出現的技術。共分為12個大類。其中在第類：制造業與機器人中有如下技術：

(1)計算機集成制造系統。在2012年，80%的工廠生產將實現計算機集成化；(2)生產自動化。到2015年，由于實現了生產自動化，工廠的就業人數在勞動力總人數中所占的比例將下降到10%以下；(3)大批量定制。到2011年，汽車、電器等30%以上的產品將廣泛實現大批量定制生產；(4)先進的機器人。到2016年，帶有傳感輸人、具有決策和學習功能、可移動的機器人將投放市場；(5)納米技術。到2016年，微型機器和納米技術將投人商業應用。

可以認為，這五種技術是最重要的先進制造技術。限于篇幅，這里僅對計算機集成制造系統和大批量定制作一簡單的介紹。這兩種技術對企業的影響范圍較大，有較大的適用性。

先進制造技術的發展趨勢可以概括為：

(1)數字化。在這方面，人們提出了CIMS、數字化工廠等概念。通過CAX(CAD，CAPP，CAE,CAM)系統和PDM系統，進行產品的數字化設計、仿真，并結合數字化制造設備，進行自動加工。并采用MRPII/ERP系統，對整個企業的物流、資金流、管理信息流和人力資源進行數字化管理。進一步的發展是，通過數字化的供應鏈管理（SCM)系統和客戶關系管理(CRM)系統，支持企業與供應商和客戶的合作。網絡技術的發展使企業內部和外部的數字化運作更加方便。

(2)知識化。知識將成為企業的最重要的生產要素，技術創新將是企業最重要的生存和競爭能力。知識管理技術、學習型組織等將受到越來越大的重視。

(3)模塊化。產品的模塊化和企業的模塊化將使企業能快速地、低成本地生產出顧客所需要的個性化產品。

    (4)微小化。微機械及制造技術正在迅速發展，這將導致一大類全新的產品，深刻改變人們的生活。

(5)綠色化。強調產品和制造過程對環境的友好性。 2計算機集成制造系統(CIMS)

自從美國的Harringtong博士在1973年提出CIMS概念以來，CIMS在世界上走過了曲折的道路，人們對C1MS的本質認識有了巨大的變化，主要是:現代制造業的方向并不只是計算機的集成，信息的集成，而是人、技術、組織的整體集成，包括功能集成、組織集成、信息集成、過程集成、知識集成和企業間的集成⑷。由于計算機集成制造系統這一詞容易使人誤解，以為只要將計算機集成在一起就能構造成一個先進的制造系統。為此，我國的一些學者提出了現代集成制造系統（CIMS，ContemporaryInte?gratedManufacturingSystems)的概念。當前，CIMS的發展有以下特點。

2.1集成化

CIMS中有以下幾個關鍵的信息集成系統。CIMS在這些系統的基礎上進一步實現企業的總體集成。

(1)ERP(企業資源計劃）系統：國外有名的系統是SAP,Oracle，Baan，IBM等，國內有金蝶、用友、開思等。ERP系統集成了企業中的生產管理、財務、人事、采購、銷售等子系統。系統涉及面廣，十分龐大，對人員素質、數據和流程規范性要求髙，因此實施難度大，成功率不高。

(2)CAD/CAPP/CAM一體化：目前雖然有些CAD系統可以支持CAD/CAPP/CAM-體化，但主要針對基本上都采用數控加工的零件，如PRO/E軟件。由于不同產品中的零件差別很大，每個企業的加工條件和水平也不相同，因此復雜零件的CAD/CAPP/CAM-體化還沒有通用的系統。

(3)PDM(產品數據管理）系統：被用于管理和控制由CAX(CAD、CAPP、CAE、CAM等的統稱)系統所形成的大量的信息，避免花費很多時間去尋找本應該垂手可得的信息。PDM是設計自動化技術系統的核心，在產品的整個生命周期內管理全部的產品知識和信息，并為產品開發過程中的各個應用系統提供所需的數據，為不同應用系統提供集成平臺。PDM系統以產品數據庫為底層支持，以B〇M為組織核心，把定義最終產品的所有工程數據和文檔聯系起來，實現產品數據的組織、控制和管理。PDM系統一般是由CAD軟件開發商所開發的。因此，同一軟件公司的CAD系統和PDM系統能很好的無縫集成，而來自不同軟件公司的CAD系統和PDM系統間的集成性就差多了。PDM系統的實施難度比CAD系統要大，因為前者涉及管理、組織等問題。

(4)工作流管理系統：主要用于辦公自動化，是企業管理層的信息集成系統。目前工作流管理系統與知識管理系統緊密結合起來，使企業的知識得以共享和保存。

2.2網絡化

以因特網為代表的網絡技術正在制造業中產生越來越大的影響。人類正在進入一個新的時代--網絡經濟時代，在制造業中，也正在出現一種新的模式--網絡化制造模式。在網絡化制造中，新的網絡空間與傳統的物理空間緊密結合，產生出各種新思想、新觀點、新方法和新系統。制造企業將利用因特網進行產品的協同設計和制造；通過因特網，企業將與顧客直接聯系，顧客將參與產品設計，或直接下訂單給企業進行定制生產，企業將產品直接銷售給顧客；由于因特網無所不到，市場全球化和制造全球化將是企業發展戰略的重要組成部分；由于在因特網上信息傳遞的快捷性，并由于制造環境變化的激烈性，企業間的合作越來越頻繁，企業的資源將得到更加充分和合理的利用。企業內聯網（Intranet)/外聯網（Extranet)也將極大地改變企業內的組織和管理模式，將有效地促進企業員工的信息和知識的交流和共享〔5〕。

2.3敏捷化

進人21世紀，企業將面對日益激烈的國際化競爭的挑戰，另一方面，企業可以利用制造全球化的機遇，專注發展自己有優勢的核心能力及業務，而將其它任務外包和外協。企業將變得更加敏捷，對市場的變化將有更快的反應能力。但這些需要新的信息技術的支持，如供應鏈管理系統，促進企業供應鏈反應敏捷、運行髙效，因為企業間的競爭將變成企業供應鏈間的競爭；又如客戶關系管理系統，使企業為客戶提供更好的服務，對客戶的需求作出更快的響應。2.4虛擬化虛擬制造可以簡單地理解為“在計算機內制造”，通過應用集成的、用戶友好的軟件系統生成“軟樣機”，對產品、工藝和整個企業的性能進行仿真、建模和分析。虛擬制造包括:虛擬設計、虛擬裝配和虛擬加工過程。新產品的開發需要考慮很多因素。例如在開發一種新車型時，其美學的創造性要受到安全性、人機工程學、可制造性及可維護性等多方面的制約。在虛擬設計中，利用虛擬原型在可視化方面的強大優勢以及可交互地探索虛擬物體的功能，對產品進行幾何、制造和功能等方面的交互建模與分析，快速評價不同的設計方案，可以從人機工程學角度檢查設計效果，設計師可直接參與操作模擬，移動部件和進行各種試驗，以確保設計的準確性。這種技術的特點是:①及早看到新產品的外形，以便從多方面觀察和評審所設計的產品；②及早發現產品結構空間布局中的干涉和運動機構的碰撞等問題；③及早對產品的可制造性有清楚的了解。美國波音飛機公司在設計波音777飛機中采用了虛擬制造技術。采用飛行仿真器及虛擬原型技術在各種模擬的條件下，對飛機進行飛行試驗。

2.5智能化

例如，隨著CAD系統中知識的積累，CAD系統的智能化程度將大幅度提髙。這種智能化具體表現為:①智能地支持設計者的工作，而且人機接口也是智能的。系統能領會設計人員的意圖，能夠檢測失誤，回答問題，提出建議方案等;②具有推理能力，使不熟練的設計者也能做出好的設計來。

2.6綠色化

包括綠色產品和綠色制造。要求產品的零部件易回收、可重復使用、盡量少用污染材料、在整個產品的制造和使用過程中排廢少、對環境的污染要盡可能的小、所消耗的能量也盡可能的少。要求制造和使用具有潔凈性。產品和制造過程的綠色化，不僅要求企業把環境保護當作自己的重要使命，同時也是企業未來生存和發展的戰略。因為不注意環境保護的企業將被市場所淘汰。

3大批量定制

當前我國已進人買方市場，一般產品和一般的制造能力嚴重過剩；隨著市場競爭的國際化，用戶可以在更廣泛的范圍內選擇自己需要的產品，用戶對產品的質量、價格和新穎性的要求越來越高。許多企業都在探索如何在這種新環境中生存和發展。大批量定制（MC，MassCustomization)就是一種很有前途的生產模式。大批量定制又稱大規模定制、大規模客戶化生產、批量定制、批量客戶化等。

從理論上講，大批量定制要實現以大批量的低成本和短交貨期生產用戶定制的單件產品，但實際上，大批量定制可以看作是一種低成本、快速滿足用戶個性化需求的產品設計、制造和營銷的新概念、新模式和新實踐。大批量生產和單件產品的定制生產一直是兩種水火不相容的生產方式。實現大批量定制不僅僅是技術問題，還涉及到組織、管理和技術的全面變革。真正實現大批量定制也并非是一個企業的事情，需要全行業、全社會的共同努力。因此，大講:量定制是一個大系統工程。

大批量定制從產品和過程兩個方面對制造系統及產品進行了優化，或者說產品維（空間維）和過程維（時間維）的優化。其中，產品維優化的主要內容是：

(1)正確區分用戶的共性和個性需求；

(2)正確區分產品結構中的共性和個性部分;

(3)將產品維的共性部分歸并處理；

(4)減少產品中的定制部分。

過程維優化的主要內容是：

(1)正確區分生產過程中的大批量生產過程環節和定制過程環節；(2)減少定制過程環節，增加大批量生產過程環節。

圖2描述了大批量定制中的產品維和過程維優化的基本原理。這里將企業產品中的各種零部件分為兩大類，一類是通用零部件，另一類是定制零部件。產品維優化方向是減少定制零部件數。這里還將產品的生產環節分成兩部分，一部分是大批量生產環節，另一部分是定制環節，過程維優化方向是減少定制環節數。大批量定制的實質是要減少圖2中的小矩形面積，理想的情況是該面積為零，但這實際上是不可能的。

圖2大批量定制中的產品維和過程維優化的基本原理大批量定制的典型案例有：

(1)美國萊維?斯特勞斯（LeviStrauss)服裝公司：該公司可以向用戶提供多達近千種不同的款式、花色，加上量體裁衣的服務，以保證用戶獲得稱心如意的牛仔褲。用戶只需多付10美元即可根據腰圍等個人尺寸在流水線上定制。公司的營業額上升了三成，庫存急劇減少，經營成本大幅降低。

(2)寶潔公司（P&G):把洗發劑的配方增加到5萬多種，只要顧客能拿出頭發的油性酸性指標，就可以按通常價格給顧客定制專用洗發劑。

(3)日本松下自行車工業公司：每輛車都是根據用戶的身體重量和愛好特制的，價格僅比現成的型號高10%，兩星期內交貨。不同定制的自行車中，大量零部件則是采用標準化戰略進行設計和制造的。

(4)福特公司：發動機的模塊化設計，即對6缸、8缸、10缸和12缸等不同規格的發動機結構進行調整，使其絕大部分組件都能通用，以盡可能少的規格部件實現最大的靈活組合。不同規格的發動機可在一條生產線上加工。每年節約數億美元。

(5)海爾集團：以58大門類9200個規格品種為素材，再加上提供的上千種“佐料”--2萬多個基本功能模塊，經銷商和消費者可自由地將這些“素材”和“佐料”組合，形成獨具個性的產品。目前可以提供適合B2B2C的模塊化網絡家電9萬種以上。

(6)波音公司：面對結構復雜、品種繁多、零件數以百萬計的大型民用客機，將飛機中的零部件分為三類:第一類是基本的、穩定的無個性特性件、第二類是用戶的可選件、第三類是用戶特定的零部件。由于前兩類的數量占了一架飛機的工作量90%左右，這樣接到訂單90%的工作量已經完成或接近完成，這就大大縮短了生產周期，庫存量也不高，生產成本也降低了。并且波音公司在飛機模塊化設計的基礎上，開發了一個飛機配置設計及制造資源管理系統。波音的銷售代表在與用戶談判時，可以利用便攜式計算機上的這個軟件系統與用戶協同配置飛機。這一軟件能直接從構型庫中存取數據。銷售人員能向用戶展示各種選項將如何影響飛機的價格和重量。這些信息有助于用戶作出考慮周全的經營決策。

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關鍵詞：先進制造技術；制造工藝；分析

制造業是我國經濟發展的核心，同樣對于很多國家而言，制造業也都有著舉足輕重的地位，導致全球制造業領域的競爭十分激烈。所以，本文從制造業層面展開研究，深刻剖析先進制造技術和機械制造工藝的現狀，尋求發展的契合點，從而獲得適合兩者發展策略。

一、先進制造技術與機械制造工藝分析

先進制造技術是對比的產物，旨在過往技術的差異下，所實現的高效率、低成本生產方式。而結合當前信息時代背景，先進制造技術也與信息化、數字化的使用息息相關。從技術背景來看，目前的先進制造技術，主要囊括了電子技術、新型管理理念、信息技術等當前使用較為廣泛的技術形式，再結合所處領域的技術水平及實力，所形成的技術模式。可以認為，先進制造技術是解決當前困境的技術模式，能夠突破現有技術生產瓶頸，從而達到優化生產，提升生產力的目的。不過，即使先進制造技術，其自身也存在著一定的發展阻礙。所以，當周邊技術有所提升時，新型的先進技術便會將當前技術模式替代。而制造工藝則體現在具體的技術環節上，以生產力為根本，實現多層面、多層級的技術優化，優化、簡化生產流程，并提升產品質量，從而將機械制造工藝的功能最大化發揮出來。

二、先進制造技術及機械制造工藝關系

一般意識認為，先進制造技術依托機械制造工藝，在工藝基礎上逐步形成完善且可靠的生產技術。然而，事實上一些先進制造技術，可能源自于材料科學，或是新型輔助技術的出現。故而，前者的認知是不全面的。而不可否認，新技術也是提升工藝的有效渠道，隨著新興技術的出現，機械制造工藝會以成本、效率等方面的需求進行優化，從而形成工藝的升級。因此，可以認為兩者的關系為：先進制造技術是時函的產物，也是諸多生產領域發展的帶動著。而其影響著機械制造工藝的發展，同時也會因制造工藝的升級而豐富自身。所以兩者關系相輔相成、共同促進。

三、先進制造技術水平與機械制造工藝質量提高對策

1.注重整合，加強創新

實現的先進制造技術水平，必須要確保在現有的技術水平上達到一定水準。該問題，也是我國一些企業盲目拖進長期無法提升而導致消亡的重要原因。所以在實現先進技術的創造之前，必須確保對當前技術的掌握水準。同時，雖然技術與工藝之間有著上述的聯系。但是，從兩者根本導向來看，完全可以分開進行創新性發展。首先，整合當前技術，有效實現技術優化；其次，積極鼓勵創新，擴大技術創新優勢；第三，深化工藝創新，提升生產基礎優勢。同時，國家應主導技術和工藝創新，提供優勢資源進行扶持，并作為中間角色，將企業與高等院校緊密的聯系在一起，從而提升國家的創新能力。

2.增加投入，加大扶持

政府的付出對于技術和工藝的發展尤為重要。首先，政府應當建立專項基金，用于鼓勵創新和研發工作；其次，政府應當對優勢產業進行扶持，確保此類產業能夠平穩有效的實現發展；最后，政府實現直接資金注入，幫助有潛力的企業發展，既起到扶持作用，同時也可以作為公共產品的投資收入，使政府公共服務能力得以提升。除政府外，院校也應該加強社會人才扶持。在現有的教學體系，為機械生產工藝和先進技術領域，培養適合的社會人才。同時，院校也可以尋求企業的幫助，實行定點輸送培養的方式，使畢業生更加符合企業需求，從而構建的制造業發展的良性循環。

3.注重推廣，穩步發展

技術不能夠固守自珍，應當在適合的環境中，發揮出最大作用。但是，先進技術和工藝的創新，很多是由企業所有。企業為了保證自身的競爭力，并不會按照政府的請求將其推廣。所以，筆者認為應當從兩個方面進行：首先，政府為主導鼓勵研究所創新，并用研究成果扶持相關企業，從而促進區域制造業發展；其次，鼓勵企業之間實現技術減緩，促進區域共同發展，實現地方經濟的良性競爭。政府和高等院校在技術發展層面功能，應當更多是作為經濟背景的調節，既要合理的鼓勵區域競爭，也應當將競爭控制在良性層面，不斷實現先進技術的推廣和扶持。

4.加強合作，培養人才

人才是技術發展的必要元素。培養人才主要從三個方面進行：第一，高等學院的自主培養，確保人才知識程度。高校的教育可以保證人才的知識基礎，如此也是其未來發展重要支持；第二，實現政府專項獎勵機制，鼓勵人才在校創新；第三，實行校企合作制度，保證人才與學校的契合性。事實上，校企合作所帶來的影響是多層面的。企業不僅可以獲得優質的畢業生，也能夠將員工送到院校的研究所中，接受高等教育的培養。

四、結語

先進的技術發展水平，很大程度上決定了制造業的發展。我國目前所處于的瓶頸，主要在于高速發展與研究的脫節。隨著政府支持和社會力量的注入，先進制造技術與機械制造工藝，將能夠在較短的時間內突破瓶頸，從而恢復我國以往的制造業發展水準。本文的主要研究，同樣是一次為目的，通過對相關技術和工藝提升的探討，提出了一定切實可行的策略，希望能夠為我國制造業發展略盡綿力。

參考文獻： 

[1]桑露萍.先進制造技術與機械制造工藝分析[J].科技創新導報，2013（03）. 

[2]胡燁，陳艷偉.先進制造技術與機械制造工藝分析[J].山東工業技術，2017（01） 

篇9

關鍵詞：CAD技術 先進制造 應用

在當今市場競爭日趨激烈的條件下，要想贏得競爭，企業必須以最快的上市速度、最好的質量、最低的成本、最優的服務、最利于環境的產品滿足用戶的不同需求。在各種先進的制造模式中，CAD技術得到了廣泛的應用。無論是并行設計、協同設計、虛擬設計，還是環保設計都離不開現代CAD技術的應用。應用現代CAD技術能使設計工作實現網絡化、集成化和智能化，以求達到產品設計周期短、成本低和高質量的目標。

1 CAD技術在并行工程中的應用

并行工程和協同工作是一種新型的設計模式，通過把先進的企業管理和先進的自動化技術結合在一起，采用并行化的產品設計理念及其相關過程，在產品的設計早期全面考慮產品的制造過程和生命周期。并行工程的設計方法強調功能和過程的集成。在對產品設計過程進行集成的前提下，優化和重組產品的開發過程，實現多學科專家群體協同工作的工作方式。

（1）將企業實施的各種串行過程轉變為并行工程，要求在進行上游工作環節設計的同時，盡可能多的考慮下游工作環節的工作。在產品設計的初始階段，應全面考慮后續制造的相關問題，對產品的可靠性、可制造性、可測試性、規范性和成本可計算性進行設計，盡早考慮產品整個生命周期中的所有設計因素，以求達到各項設計工作的協調一致，力爭設計工作一次完成。

（2）并行工程的實施需要建立多學科協作的組織形式，運用可制造性設計DFM方法開發新產品。當采用這種設計方法時，由于需要集體合作，所以個體的設計結果應該信息共享，設計規范統一，應用集體的智慧和經驗，產生高質量、低成本的產品。

（3）在進行產品的并行設計時，要選擇合適的軟件工具和方法，選定的軟件能對產品的設計、制造周期進行全程服務。在設計、制造周期中的數據交換應符合STEP標準，便于實現產品數據管理PDM。通過這些CAD技術的應用使產品的開發集體所有成員都組合在同一個信息環境中，保證所有成員得到最新、最準確的產品信息，協同一致的完成設計任務。在產品的設計早期全面地考慮產品的制造周期。

2 CAD技術在敏捷制造中的應用

（1）實現產品的敏捷設計和管理。

應用CAD技術可實現設計資源共享、信息服務、合作建模、數據管理和設計過程管理，達到敏捷設計的目的。在敏捷設計中，產品的開發是利用數字方式確定工作任務，用數字方式在各部門、各地點的合作者之間進行聯絡。產品開發環境中的產品實際上是一種數字模型，在同一個數字模型上工作，通過PDM系統管理和集成，PDM是管理產品信息的重要技術措施。

（2）實現網上協同設計。

在網絡環境下，從事CAD技術工作的人員組成跨專業學科的設計團隊，分散在不同的企業中，實現企業間的動態集成。隨著產品結構的日益復雜化以及新技術更替的加快，對某些產品一個企業已不可能快速、經濟的獨立開發和制造，必須尋求企業的動態聯盟形式，把具有各種特點和優勢的企業以產品為紐帶聯合在一起，共享一個產品數據庫和統一的產品數據管理系統，最大限度的保證設計者和制造者以優化的形式在網上進行新產品的協同設計和制造。

3 CAD技術在CIMS集成系統中的應用

早期的CAD系統是致力于提高繪圖的工作效率，數控機床的出現，發展成了計算機輔助制造CAM，進而促進了CAD技術的發展。在CIMS系統中，要求產品的信息實現CAD、CAPP和CAM的集成，實現產品設計到制造各環節中資源共享和信息傳遞，提高設計效率。CAD技術在CIMS系統中的應用有如下特點：

（1）CAD建模技術的應用。

特征建模技術是CIMS的關鍵技術之一。它是在CAD/CAPP/CAM范圍內建立相對統一的、基于特征的產品定義模型，包括了從產品設計到制造各階段所需要的產品定義信息，通過產品的幾何形狀信息和工程信息的描述，體現設計意圖，并將產品的設計意圖反映到各個后續環節。特征建模技術是CAD/CAPP/CAM集成的重要前提。

（2）數據交換技術的應用。

對于以單元自動化為目標的CAD/CAPP/CAM應用系統，各子系統數據的邏輯和物理結構差異很大，這給各子系統間的數據傳遞帶來了一定的困難。因此，需要設計專用的數據格式文件交換產品信息。為了提高產品數據格式的標準化程度，可通過標準數據格式文件交換產品信息，這需要在各個子系統中設計前/后置數據處理程序，實現系統數據格式與標準格式的轉換，常用IGES圖形數據交換格式作為各子系統數據轉換的標準格式。也可以通過統一的產品模型交換設計信息，使各子系統間直接進行信息交換，采用STEP標準以通用的數據格式描述一個產品在生產周期內完整的產品模型。這樣做可以大大提高系統的集成性。

（3）產品數據管理（PDM）技術的應用。

為了提高數據傳輸效率和系統的集成化程度，保證各子系統間設計數據的一致性、可靠性和數據共享?？刹捎卯a品數據管理系統（PDM）統一管理與生產有關的全部信息。CAD/CAPP/CAM之間不需要傳遞信息。各子系統從PDM系統中提取和存放各自需要的信息，從而真正實現CAD/CAPP/CAM的集成。通過PDM實現產品設計、分析、制造、工藝規劃和質量管理等方面的信息集成，確保CAD/CAPP/CAM設計出最新、最好、性能最優的產品。

4結束語

隨著計算機科學技術的發展，CAD技術在工程領域會得到了越來越廣泛的應用。CAD正經歷著從傳統單元技術向復雜大系統環境下的設計自動化技術的重要轉變。21世紀，濟競爭是世界各國競爭的焦點和世界發展的重要推動力。對制造業而言，每個企業都面臨找持續多變和不可完全預測的全球化市場競爭，競爭的核心是以知識為基礎的新產品的競爭。為了提高競爭力企業必須解決好產品的上市速度（T）、最好的質量（Q）、最低的成本（C）、最優的服務（S）和最清潔的環境（E）來滿足顧客的不同需求和社會可持續發展的要求。先進制造技術必然十分重視產品設計問題。沒有適銷對路的創新產品會在激烈的市場競爭中敗下陣來，所以采用先進制造技術的企業必然將產品設計這個環節視為企業的生命線，先進的設計技術必然成為先進制造技術的核心之一，先進設計技術離不開CAD技術，而且會大大促進CAD技術的發展。

參考文獻：

[1]黃森彬主編.機械設計基礎.高等教育出版社.

篇10

關鍵詞：先進制造技術；工程訓練；教學模塊化；自主創新

工程訓練是我國在進行高等教育改革的發展歷程中必然經歷的一種實踐教學的新型模式[1]，近幾年來，工程訓練已然成為工科類院校規模最大、受眾學生最多的重要教育教學資源。前不久國家提出了“中國制造2025”的概念，強調創新驅動以及發展先進制造業已成為現階段國際競爭主流。為適應“中國制造2025”，需加強對學生工程能力的培養和對學生的先進制造動手能力的培養。

1高校工程訓練中存在的問題

1）教學結構欠佳。

由于工程訓練開課學期較早，理論知識還未學習，沒有系統性的金屬加工概念，理論與實踐無法相互結合，為學生的學習增加了理解難度。

2）設備缺乏以及設備落后。

由于工程訓練中心規模較大，需涉及到各個工種，需投資資金較多。再加上民辦本科以及獨立學院資金來源較少，或重視成都不夠，導致基礎設備過于陳舊不能及時更新，遇到問題無法檢修[2]。同時，缺少先進的數控車床或先進制造車床，使學生仍舊停留于傳統加工方式的觀念，對于先進制造技術只能觀看無法進行操作，嚴重降低了教學效果以及影響學生對先進制造技術操作能力的培養。

3）教學模式滯留。

目前，大多數學校工程訓練仍舊停留在生從師帶的過程，加工物品仍舊是榔頭，指導教師給出各種要求條件以及設計圖紙，學生只是在被動的模仿老師的加工過程，缺乏自主動腦的思維，限制了學生創新能力的發展。

指導教師教學模式過于程式化，講解簡單，學生無法形成系統、全面的知識架構體系，致使理論與實踐環節脫離，也導致了工程訓練結束后，學生對其印象不深，僅僅獲得了加工過程以及勞動力的付出，無法與自身理論知識聯系到一起。

2先進制造技術應用于工程訓練必要性分析

1）先進制造技術及其特點。

先進制造技術（AdvancedManufacturingTechnology，簡稱為AMT）是指微電子技術、自動化技術、信息技術等先進技術給傳統制造技術帶來的種種變化與新型系統。具體地說，就是指集機械工程技術、電子技術、自動化技術、信息技術等多種技術為一體所產生的技術、設備和系統的總稱[34]。主要包括：計算機輔助設計、計算機輔助制造、集成制造系統等[5]。其特點為：

a.先進制造技術具有范疇領域性。

b.先進制造技術企業推展性和經濟效益性。

c.先進制造技術具有主體性和群體性。

2）先進制造技術應用于工程訓練的必要性。

從根本上說，隨著AMT的發展，傳統的制造業正面臨一場全新的技術革命，以制造業信息化推動制造業發展是當前必然趨勢[3]。培養創新驅動型人才，正是我們開展先進制造技術工程訓練的首要目的。其必要性有以下幾點：

a.先進制造技術應用于工程訓練是培養創新性人才的必須過程。

b.先進制造技術應用于工程訓練是提出培養適合我國提出的“中國制造2025”技術性人才的關鍵過程。

c.先進制造技術應用于工程訓練也是現如今互聯網快速發展，以及材料快速成型的必然要求。

3先進制造技術應用于工程訓練的模塊化教學理論

把先進制造技術應用于工程訓練中，是必然經歷的過程，其培養目標也非常明確：提高學生整體工程的綜合性能力，包括系統的統的工程技術理論知識和實踐能力、良好的職業素養和創新意識、初步的市場感知能力和對行業規則的了解。為達到這一目標，也需要調整相關的教學模式，建立起教學研究小組，采用化整為零，逐步突破的方法實施模塊教學理論。

1）先進制造技術工業生產認識模塊教學方式。

設計此模塊的目的是對先進制造技術基礎流程以及產品加工過程的了解。此教學模塊最大的特點是虛實結合，以演示視頻為主，結合各行業特色，與各專業老師合作，找到各專業切入點進行深入講解，使各專業學生對本專業所從事的行業采用先進制造技術的生產制造以及管理模式進行直觀了解。

2）基礎工藝學訓練與先進制造技術結合模塊教學方式。

該模塊以基礎工藝理論為主導，結合傳統制造工藝過程逐步過渡至先進制造技術，實行基礎訓練講解和演示操作，由學生自主設計具有一定簡單功能的日常生活器具或用品，如榔頭、錘子、衣架等。指導教師根據學生設計進行分類講解工藝知識，指導加工。并講解同種加工方式采用先進制造技術與傳統制造技術的優缺點以及工藝的不同性。實施作品展覽等形式，讓學生能獨立完成先關設計以及工藝的交互式學習體驗。

3）先進制造技術實習模塊教學方式。

該模塊以數控設備和激光設備以及3D打印等設備為主體框架，進行自主式指導教學法，指導教師需要根據學生設計物品進行講解加工，并傳授數控變成法則，讓學生自主編程然后檢查相應對錯并指導加工，使學生能自主完成設計物品并加工出實物，并與設計對比，找出不合理的地方然后進行改進，培養學生工程設計和優化設計的工程學思維。

4）綜合創新訓練與開發教學模塊。

此模塊針對大學生創新實踐訓練與競賽平臺功能和協同研究開發功能于一體的教學模塊，以歷屆工程訓練大賽或機械創新大賽要求為主題，以各一等獎作品為藍本講解設計中的優缺點以及如何優化和處理。使學生在訓練之后能繼續對本專業有所興趣參加各類比賽，繼續發展自己的創新能力。

盡量引導學生的制造方式從傳統加工方式逐步過渡到先進制造技術中，以更好的適應畢業后所處的先進制造的大環境中。

4總結

培養創新驅動型人才，正是我們開展先進制造技術工程訓練的首要目的，也是培養未來機械創新驅動型人才的重要工具，通過發現現如今各高校對于先進制造技術應用于工程訓練教學模式過于陳舊等問題，提出工程訓練與先進制造技術的模塊化教學理論，為以后先進制造技術能更加有效的應用于工程訓練中，起到一定的指導教學實踐的作用。

參考文獻： 

[1]牛同訓，王燕.適應先進制造技術的繼續教育體系探析[J].現代制造技術與裝備，2012（4）：7678. 

[2]周福章.先進制造技術與跨世紀人才培養[J].高等工程教育研究，1996（1）：1922. 

[3]郭硯榮，周文杰，王欣.先進制造技術[J].內蒙古科技與經濟，2012（16）：81. 

[4]王飛南.淺淡化學實驗中的發展性教學[J].內蒙古農業大學學報（社會科學版），2005（1）：7980.