【正文】 是指一個(gè)系統(tǒng)在其內(nèi)在機(jī)制的驅(qū)動(dòng)下，在組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式上不斷自我完善、從而提高對(duì)于環(huán)境適應(yīng)能力的過(guò)程。仿生制造的 自組織 機(jī)制為自下而上的產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)、制造工藝規(guī)程的自動(dòng)生成、生 產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)重組以及產(chǎn)品和制造系統(tǒng)的自動(dòng)趨優(yōu)提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)條件。 仿生制造屬于制造科學(xué)和生命科學(xué)的 遠(yuǎn)緣雜交 ，它將對(duì) 21 世紀(jì)的制造業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。 仿生制造的研究?jī)?nèi)容目前有兩個(gè)方面： 2． 4． 1 面向生命的仿生制造 研究生命現(xiàn)象的一般規(guī)律和模型，例如人工生命、細(xì)胞自動(dòng)機(jī)、生物的信息處理技巧、生物智能、生物型的組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式以及生物的進(jìn)化和趨優(yōu)機(jī)制等； 2． 4． 2 面向制造的仿生制造 研究仿生制造系統(tǒng)的自組織機(jī)制與方法，例如：基于充分信息共享的仿生設(shè)計(jì)原理，基于多自律單元協(xié)同的分布式控制和基 于進(jìn)化機(jī)制的尋優(yōu)策略；研究仿生制造的概念體系及其基礎(chǔ)，例如：仿生空間的泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 9 形式化描述及其信息映射關(guān)系，仿生系統(tǒng)及其演化過(guò)程的復(fù)雜度計(jì)量方法。 機(jī)械仿生與仿生制造是機(jī)械科學(xué)與生命科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科的高度融合，其研究?jī)?nèi)容包括生長(zhǎng)成形工藝、仿生設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)、智能仿生機(jī)械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多屬前沿探索性的工作，具有鮮明的基礎(chǔ)研究的特點(diǎn)，如果抓住機(jī)遇研究下去，將可能產(chǎn)生革命性的突破。今后應(yīng)關(guān)注的研究領(lǐng)域有生物加工技術(shù)、仿生制造系統(tǒng)、基于快速原型制造技術(shù)的組織工程學(xué)，以及與生物工程相關(guān)的關(guān) 鍵技術(shù)基礎(chǔ)等。 3 現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，世界各國(guó)都把制造技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)作為國(guó)家的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)先發(fā)展，如美國(guó)的先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃 AMTP、日本的智能制造技術(shù)（ IMS）國(guó)際合作計(jì)劃、韓國(guó)的高級(jí)現(xiàn)代技術(shù)國(guó)家計(jì)劃(G7)、德國(guó)的制造 20xx 計(jì)劃和歐共體的 ESPRIT 和 BRITEEURAM 計(jì)劃。 隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)需求個(gè)性化與多樣化，未來(lái)現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是向精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發(fā)展。 當(dāng)前現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 大致有以下九個(gè)方面： (2) 設(shè)計(jì)技術(shù)與手段更現(xiàn)代化。 (3) 成型及制造技術(shù)精密化、制造過(guò)程實(shí)現(xiàn)低能耗。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 10 (4) 新型特種加工方法的形成。 (5) 開(kāi)發(fā)新一代超精密、超高速制造裝備。 (6) 加工工藝由技藝發(fā)展為工程科學(xué)。 (7) 實(shí)施無(wú)污染綠色制造。 (8) 制造業(yè)中廣泛應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。 (9) 制造以人為本。 先進(jìn)制造技術(shù)的未來(lái)發(fā)展?fàn)顩r 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展可以用 8個(gè)字來(lái)概括： “ 數(shù) ” 是核心，“ 精 ” 是關(guān)鍵， “ 極 ” 是焦點(diǎn)， “ 自 ” 是條件， “ 集 ” 是方法， “ 網(wǎng) ”是道路， “ 智 ” 是前景， “ 綠 ” 是必然?，F(xiàn)分述如 下： “數(shù) ”是發(fā)展的核心 “ 數(shù) ” 就是 “ 數(shù)字化 ” 。 “ 數(shù)字化 ” 不僅是 “ 信息化 ” 發(fā)展的核心，而且也是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的核心。信息的 “ 數(shù)字化 ” 處理同 “ 模擬化 ” 處理相比，有著 3 個(gè)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：信息精確，信息安全，信息容量大。數(shù)字化制造就是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化，它是制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學(xué)的交叉、融和、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢(shì)。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 11 它包含了 3 大部分：以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字制造，以控制為中心的數(shù)字制造和以管理為中心數(shù)字制造。對(duì)制造設(shè)備而言，其 控制參數(shù)均為數(shù)字化信號(hào)。對(duì)制造企業(yè)而言，各種信息 (如圖形、數(shù)據(jù)、知識(shí)、技能等等 )均以數(shù)字形式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，在企業(yè)內(nèi)傳遞，以便根據(jù)市場(chǎng)信息，迅速收集資料信息，在虛擬現(xiàn)實(shí)、快速原型、數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體等多種數(shù)字化技術(shù)的支持下，對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息與資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃與重組，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品功能的仿真，對(duì)加工過(guò)程與生產(chǎn)組織過(guò)程的仿真，或完成原型制造，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的快速重組與對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)，以滿足客戶化要求。 “精 ”是發(fā)展的關(guān)鍵 “ 精 ” 是 “ 精密化 ” 。它一方面是指對(duì)產(chǎn)品、零件的精度要求越來(lái)越高，一方面是指 對(duì)產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來(lái)越高。顯然，這兩方面是一回事。有了前者，才要求有后者 。有了后者，才促使前者得以發(fā)展。 “ 精 ” 可以說(shuō)，是指加工精度及其發(fā)展，精密加工，細(xì)微加工，納米加工，如此等等。 20 世紀(jì)初，超精密加工的誤差是 10 微米， 30 年代達(dá) 1 微米， 50 年代達(dá) 微米， 70 至 80 年代達(dá) 微米，至今達(dá) 微米，即 1納米。 由一組數(shù)據(jù)，可以看到微電子產(chǎn)品對(duì)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(pán) 5微米，一般磁頭磁鼓 微米，集成電路 微米，超大型集成電路達(dá) 微米，而合成半導(dǎo)體為 1 納米。在現(xiàn)代超精密機(jī)械中，對(duì)精度要求極高，如人泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 12 造衛(wèi)星的 儀表 軸承，其圓度、圓柱度、表面粗糙度等均達(dá)納米級(jí) ?；虿僮鳈C(jī)械，其移動(dòng)距離為納米級(jí)，移動(dòng)精度為 納米。細(xì)微加工、納米加工技術(shù)可達(dá)納米以下的要求，如離子束加工可達(dá)納米級(jí)，借助于掃描隧道 顯微鏡 與原子力顯微鏡的加工， 則可達(dá) 納米。實(shí)際上，納米級(jí)的加工就是移動(dòng)原子級(jí)的加工。 (STM) “極 ”是發(fā)展的焦點(diǎn) “ 極 ” 就是極端條件，就是指在極端條件下工作的或者有極端要求的產(chǎn)品，從而也是指這類產(chǎn)品的制造技術(shù)有 “ 極 ” 的要求。在高溫、高壓、高濕、強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)腐蝕等等條件下工作的，或有高硬度、大彈性等等要求的，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(chǎn)品都是科技前沿的產(chǎn)品。其中之一就是 “ 微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS)” ，這是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家與有關(guān)國(guó)家所高度關(guān)注的項(xiàng)前沿科技。 甚至可以說(shuō)， “ 極 ” 是前沿科技或前沿科技產(chǎn)品發(fā) 展的一個(gè)焦點(diǎn)。例如，在信息領(lǐng)域中，分子存儲(chǔ)器、原子存儲(chǔ)器、量子阱光電子器件、芯片加工設(shè)備 。軍事武器中，精確制導(dǎo)技術(shù)，精確打擊技術(shù)，微型慣性平臺(tái)，微光學(xué)設(shè)備 。航空航天領(lǐng)域中，微型飛機(jī)，微型衛(wèi)星， “ 納米 ”衛(wèi)星 ( 以內(nèi) )。 MEMS 可以完成特種動(dòng)作與實(shí)現(xiàn)特種功能，乃至可以溝通微觀世界與宏觀世界，其深遠(yuǎn)意義難于估量。 “自 ”是發(fā)展的條件 “ 自 ” 就是自動(dòng)化。它就是減輕人的勞動(dòng)，強(qiáng)化、延伸、取代人的有關(guān)勞動(dòng)的技術(shù)或手段。顯然，自動(dòng)化是重要的，自動(dòng)化總是伴隨泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 13 有關(guān)機(jī)械或工具來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？梢哉f(shuō)，機(jī)械是一切技術(shù)的載體， 也是自動(dòng)化技術(shù)的載體。第一次工業(yè)革命，以機(jī)械化這種形式的自動(dòng)化來(lái)減輕、延伸或取代人的有關(guān)體力勞動(dòng) 。第二次工業(yè)革命，電氣化進(jìn)一步促進(jìn)了自動(dòng)化的發(fā)展。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，從 1870 年至 1980 年，加工過(guò)程的效率提高到 20 倍，即體力勞動(dòng)得到了有效的解放 。但管理效率只提高為 至 倍，設(shè)計(jì)效率只 倍，這表明腦力勞動(dòng)遠(yuǎn)沒(méi)有得到有效的解放。即使在美國(guó)，1984 年， CAD 在福特公司只占 40%，通用公司 34% , Chrysler 也不過(guò)67%。此后， CAD 發(fā)展極為迅速。今天在我國(guó)大量設(shè)計(jì)單位已 “ 甩圖板 ”了， CAD 已十分 普及了。信息化、計(jì)算機(jī)化與網(wǎng)絡(luò)化，不但極大地解放了人的體力勞動(dòng)，而且更為關(guān)鍵的是有效地提高了腦力勞動(dòng)自動(dòng)化的水平，解放了人的部分的腦力勞動(dòng)。 “集 ”是發(fā)展的方法 “ 集 ” 就是集成化。它一是技術(shù)的集成，一是管理的集成，一是技術(shù)與管理的集成 。歸根結(jié)底，其本質(zhì)就是知識(shí)的集成，當(dāng)然亦即知識(shí)表現(xiàn)形式的集成。已如前述，先進(jìn)制造技術(shù)就是制造技術(shù)、信息技術(shù)、管理科學(xué)與有關(guān)科學(xué)技術(shù)的集成。 “ 集成 ” 就是 “ 交叉 ” ，就是 “ 雜交 ” ，就是取人之長(zhǎng)，補(bǔ)己之短，這是發(fā)展的一大方法。目前， “ 集 ”主要指： １、現(xiàn)代技術(shù)的集成，機(jī)電一體化 是個(gè)典型，它是高技術(shù)裝備的基礎(chǔ)，如微電子制造裝備，信息化、網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品及配套設(shè)備， 儀器 、泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 14 儀表、醫(yī)療、生物、環(huán)保等高技術(shù)設(shè)備。顯然，在機(jī)電一體化技術(shù)中，關(guān)鍵往往是 。a 檢測(cè)傳感技術(shù) 。b 信息處理技術(shù) 。c 自動(dòng)控制技術(shù) 。d伺服傳動(dòng)技術(shù) 。e精密機(jī)械技術(shù) 。f 系統(tǒng)總體技術(shù)，而這些技術(shù)又同許多學(xué)科有關(guān)，又是一個(gè) “ 集 ” 。 ２、加工技術(shù)的集成，特種加工技術(shù)及其裝備是個(gè)典型，如增材制造 (即快速原型 )、激光加工、高能束加工、電加工等等。 ３、企業(yè)集成，即管理的集成，包括生產(chǎn)信息、功能、過(guò)程的集成 。包括生產(chǎn)過(guò)程的集成、全壽命周期過(guò)程的集成 。也包括企業(yè)內(nèi)部的集成，企業(yè)外部的集成。當(dāng)然，管理的集成不可能不包含管理與技術(shù)的集成。還有一點(diǎn)值得注意，即由生物技術(shù)與制造技術(shù)集成而成的 “ 微制造的生物方法 ” ，或所謂的 “ 生物制造 ”。 即依據(jù)生物是由內(nèi)部生長(zhǎng)而成 “ 器件 ” ，而非同一般制造技術(shù)那樣由外加作用以增減材料而成“ 器件 ” ?？梢灶A(yù)期，這是一個(gè)嶄新的充滿著活力的領(lǐng)域。 “網(wǎng) ”是發(fā)展的道路 “ 網(wǎng) ” 就是網(wǎng)絡(luò)化。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的必由之路，是 制造業(yè)走向整體化、有序化，這同人類社會(huì)發(fā)展是同步的。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化由兩個(gè)因素決定：一是生產(chǎn)組織變革的需要，一是生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的可能。這是因?yàn)橹圃鞓I(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，面臨多方的壓力 。采購(gòu)成本不斷提高，產(chǎn)品更新速度加快，市場(chǎng)需求不斷變化，客戶定單生產(chǎn)方式迅速發(fā)展，全球制造所帶來(lái)的沖擊日益加強(qiáng)等等 。企業(yè)要避免傳統(tǒng)生產(chǎn)組織所帶來(lái)的一系列問(wèn)題，必須在生產(chǎn)組織上實(shí)行某種泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 15 深刻的變革。 這個(gè)變革體現(xiàn)在兩方面：一方面利用網(wǎng)絡(luò)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造與生產(chǎn)管理等活動(dòng)乃至企業(yè)整個(gè)業(yè)務(wù)流程中充分享用有關(guān)資源，即快速調(diào)集、有機(jī)整合與高效利 用有關(guān)制造資源 。與此同時(shí)，這必然導(dǎo)致制造過(guò)程與組織的分散化網(wǎng)絡(luò)化，企業(yè)要拋棄傳統(tǒng)的 “ 小而全 ” 與 “ 大而全 ” 這類 “ 夕陽(yáng)技術(shù) ” ，而集中力量在自己最有競(jìng)爭(zhēng)力的核心業(yè)務(wù)上。在制造技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化中，電子商務(wù)應(yīng)用值得關(guān)注。電子商務(wù)將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)數(shù)字化，并將數(shù)字信息使用和計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)處理同 Inter 進(jìn)行集成，成為一種全新的業(yè)務(wù)操作模式。在電子商務(wù)下的網(wǎng)絡(luò)化制造中，供應(yīng)鏈管理、客戶關(guān)系管理、產(chǎn)品生命周期管理共同構(gòu)成了制造的增殖鏈。它具有兩大優(yōu)點(diǎn)：商務(wù)的直接化與透明化，這對(duì)降低成本、加決流通、提高效率、增加商業(yè)機(jī)會(huì)大有好處，從而對(duì) 企業(yè)內(nèi)部重組、經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略與競(jìng)爭(zhēng)模式有著深刻影響。 “智 ”是發(fā)展的前景 “ 智 ” 就是智能化。制造技術(shù)的智能化是制造技術(shù)發(fā)展的前景。近 20 年來(lái)，制造系統(tǒng)正在由原先的能量驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動(dòng)型，這就要求制造系統(tǒng)不但要具備柔性，而且還要表現(xiàn)出某種智能，以便應(yīng)對(duì)大量復(fù)雜信息的處理、瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)需求和激烈競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜環(huán)境，因此，智能制造越來(lái)越受到高度的重視。智能化制造模式的基礎(chǔ)是智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)既是智能和技術(shù)的集成而形成的應(yīng)用環(huán)境，也是智能制造模式的載體。 泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 16 與傳統(tǒng)的制造相比，智能制造系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： ① 人 機(jī)一體化 。② 自律能力 。③ 自組織與超柔性 。④ 學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力 。⑤ 在未來(lái)，具有更高級(jí)的類人思維的能力。由此出發(fā)，可以說(shuō)智能制造作為一種模式，是集自動(dòng)化、集成化和智能化于一身，并具有不斷向縱深發(fā)展的高技術(shù)含量和高技術(shù)水平的先進(jìn)制造系統(tǒng)，也是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)。它突出了在制造諸環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與集成的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)。 同時(shí)，收集、存儲(chǔ)、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能 。當(dāng)然，目前還只能算初步，但潛力極大，前景廣闊。隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的初露端倪，知識(shí)將作為發(fā)展生產(chǎn)力主要的源泉，并導(dǎo)致以知識(shí)生產(chǎn)率取代勞動(dòng)生產(chǎn)率，從而智能化制造的價(jià)值日益攀升。目前，特別是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、智能代理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等發(fā)展，將突出知識(shí)在制造活動(dòng)中的價(jià)值地位。 “綠 ”是發(fā)展的必然 “ 綠 ” 就是 “ 綠色 ” ， “ 綠色 ” 是從環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中引用來(lái)的。人類社會(huì)的發(fā)展必將走向人類社會(huì)與自然界的和諧，就是走向 “ 天人合一 ” 。人與人類社會(huì)本質(zhì)上也是自然世界的一個(gè)部分，部分不能脫離整體，更不能對(duì)抗與破環(huán)整體?！独献?》講的 “ 無(wú)為 ” 就是這個(gè)意思，即不去 “ 為 ” 違背客觀規(guī)律之 “ 為 ” 。人類必須從各方面促使人泉州輕工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 17 與人類社會(huì)同自然界和諧一致，制造技術(shù)也不能例外。 保護(hù)環(huán)境，就是保護(hù)生產(chǎn)力 。改善環(huán)境，就是發(fā)展生產(chǎn)力。制造業(yè)的產(chǎn)品從構(gòu)思開(kāi)始，到設(shè)計(jì)階段，制造階段、銷(xiāo)售階段、使用與維修階段，直到回收階段、再制造各階段，都必須充分計(jì)及環(huán)境保護(hù)。所謂環(huán)境保護(hù)是廣義的，不僅要保護(hù)自然環(huán)境，還要保護(hù)社會(huì)環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境，還要保護(hù)生產(chǎn)者的身心健康。在此前提與內(nèi)涵下，還必須制造出價(jià)廉、物美、