制造技术与信息技术融合发展的新趋势

  
技术的发展对于产业的融合至关重要，客观、准确、系统地判断当前制造技术与信息技术融合发展的趋势，对于推进信息技术改造提升传统制造业，加快制造业的结构升级，走新型工业化道路，具有重要的现实意义。 
制造业是国民经济的物质基础和产业主体，是国民经济高速增长的发动机，是科技创新的主要舞台，也是信息化与工业化融合的突破口和着力点。当前，在信息技术应用日益广泛和深入，信息技术在制造业的研发设计、生产装备、企业管理、产品流通到营销渠道等各个环节的应用进一步深化，制造技术和信息技术融合的步伐进一步加快，推进制造业从生产性制造业向服务性制造业转型。在这一历史进程中，技术的发展对于产业的融合至关重要，客观、准确、系统地判断当前制造技术与信息技术融合发展的趋势，对于推进信息技术改造提升传统制造业，加快制造业的结构升级，走新型工业化道路，具有重要的现实意义。 
研发设计技术：集成化、虚拟化、多维化 
研发设计和工艺流程设计，是制造业信息化的重要环节，也是制造业最早应用信息技术的领域。 
计算机辅助设计、计算机辅助工艺计划、计算机辅助制造、计算机辅助工程分析、计算机辅助测试、产品数据管理、产品生命周期管理等，正成为产品研究设计的重要工具和手段。当前，集成化、虚拟化和多维化，正成为研发设计技术发展的基本趋势。 
集成化 
制造业产品的研发设计技术，正在经历从单项的技术突破，向集成应用方向的演变。 
传统的设计工具和技术日益成熟，围绕产品研发和设计，设计技术正在以三维产品模型为核心，向产品设计、分析仿真、工艺规划、数控加工、以及质量检测的一体化方向发展。新技术的应用，使得新产品开发周期更短，设计能力更强，协作效率更高，产业化速度更快。 
虚拟化 
制造业产品的研究设计工具和技术，在网络技术、系统仿真技术的推进下，向虚拟化方向发展。 
依托先进网络技术的异地设计、虚拟装配等网络化协同设计、网络制造平台建设，将会进一步展开，仿真技术在产品设计过程中的应用，将变得越来越普及，虚拟样机技术成为技术发展的重要方向。通过虚拟技术实现虚拟产品研制，减少了实际模具试加工、以及各种高成本的实验投入，提高了效率，降低了成本。 
多维化 
以三维CAD为代表的设计数字化，已经得到巨大发展和广泛应用。 
通过数字化设计软件和创新设计工具的应用，企业的产品设计也开始从二维走向三维、从三维走向数字样机，从简单计算与经验设计，走向综合分析与优化设计，并借助于协同设计、并行设计、模化定制等先进的产品开发理念，大大提高了产品的品质与性能，缩短了产品上市时间，满足了用户的个性化和多样性需求。 
生产装备技术：集成化、智能化、精准化 
信息技术在生产过程环节的应用，能够大大提高生产的精度与效率，并实现生产过程的自动化。 
生产过程和制造装备的自动化水平不断提高，使制造企业的生产运营能力和效率，得到显著提升，企业生产流程不断优化。生产装备在经历了刚性自动化阶段、以单机数控加工阶段、柔性制造阶段、计算机集成制造之后，正在转向由智能机器和人类专家共同组成的一体化智能系统。当前，围绕柔性制造、敏捷制造、网络制造发展的新趋势，信息技术与生产装备的融合进一步深化，并呈现出智能化、网络化、精准化的发展趋势，这可以生产装备的主要技术发展方向来看： 
一是工控技术向集成化、网络化方向发展 
工业控制系统是制造技术与信息技术集成应用最直接、最深入的环节。集散控制系统、可编程逻辑控制器、现场总线控制系统，正成为工业控制的主流系统，集成化是其发展的重要方向。 
DCS在实现传统的过程控制功能基础上，集成了逻辑控制和批处理控制，实现混合控制。计算机技术在PLC中的应用不断深化，PLC运算速度更快、存储量更大、智能化水平更高，其产品也向超小型及超大型方向发展。现场总线控制系统（FCS）是工控系统发展的重要方向，FCS与DCS相比，有着巨大的优势，但在很长一段时间内，二者还将共同存在，并且会互相结合。 
二是数控机床向智能化、高速化、精准化方向发展 
数控机床是实现制造业信息化的基础单元，在信息技术、新材料技术、自动化技术的推动下，数控机床技术的升级换代步伐不断加快，智能化、多功能、多工序、高精度、高效率、高可靠，成为机床的发展趋势。从技术发展角度来看，主要表现在以下几个方面： 
首先是智能化。 
智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护技术，成为发展的新趋势，数控机床及其制造系统与CAD、CAM、CAPP、MTS的有机集成；其次是高速化。高速化一直是数控机床发展的重要趋势，围绕高速主轴单元、高性能数控和伺服系统、以及数控工具系统的创新，成为数控机床发展的重要方向‘最后是精准化。数控机床正向超精密切削、超精密磨削、超精密研磨抛光、以及超精密加工方向发展，数控机床的精度正在从微米级到亚微米级，乃至纳米级。 
三是行业应用电子的智能化与集成化方向发展 
在电力、汽车、船舶等制造业领域，信息技术与传统制造产品加速融合，形成电力电子、汽车电子、船舶电子等一批新兴的行业应用电子，随着信息技术的升级换代，行业应用电子也加速向智能化与集成化方向发展。 
汽车电子技术： 
汽车电子控制装置中的CPU正逐渐从8位机、16位机发展到32位机。 
传统的分离的点火控制和燃油喷射控制，合成为发动机控制，再将目前的车速控制、发动机控制、智能行驶控制、ABS/TCS等系统，综合成动力控制系统。分布式控制系统正成为基础构造汽车车载电子网络系统的重要趋势；智能交通系统的开发将与电子、卫星定位等结合，汽车将成为一个无所不在网络的终端。 
电力电子技术： 
电力电子技术已发展到以IGBT为代表的第三代，并向智能电力电子时代发展。 
现代电力电子器件仍然在向大功率、易驱动和高频化方向发展。电力电子模块化，是其向高功率密度发展的重要一步。SiC器件的研发，将成为未来的一个主要趋势，碳化硅是目前发展最成熟的宽禁带半导体材料，可制作出性能更加优异的高温（300℃~500℃）、高频、高功率、高速度、抗辐射器件。 
企业管理系统：集成化、平台化、网络化 
企业管理信息化，是制造业信息化的重要组成部分，管理信息化经历由基础管理信息化向综合管理信息化发展。 
基于现代管理理念的管理软件，是信息技术与制造融合发展，在管理领域的重要表现。管理软件在经历了定制化、通用化阶段之后，正在进入通用化基础上的行业化阶段。从技术发展趋势来看，主要体现在以下几个方面： 
一是集成化 
制造企业在实现生产、销售、成本、采购等业务信息化的基础上，管理系统向综合集成方向发展。 
企业资源管理与客户关系管理CRM结合，实现市场、销售、服务的一体化。与PDM系统集成，加强对设计数据、过程、文档的应用和管理。与制造执行系统MES、车间层操作控制系统SFC更紧密的结合，形成实时化的ERP/MES/SFC系统。 
二是平台化 
平台化是指新一代管理软件将基于业务基础软件平台，它能大大提高软件开发和实施的效率。 
建立一个符合SOA标准、支持多语言的应用模块开发平台，正成为管理软件发展的趋势。通过综合管理软件内置开发平台，实现客户在平台上灵活、快速地设计、建造、实施及执行战略和管理。SAP正在通过构建平台化的管理软件，将管理软件产品的重心从各种应用模块的机械性集成，向基于商业流程的有机结合（BPP）发展。 
三是网络化 
应用服务平台（ASP）正成为中小企业管理信息化的发展趋势，它将为客户提供包括客户关系管理、进销存管理、办公自动化、人力资源管理等在内的信息服务，以及中小企业间的业务合作、交易和协同，它需要数字化、网络化的业务联动支撑平台、以及数据共享的行业标准。在这一过程中，管理软件网络化（SaaS）的趋势越来越明显，客户将通过网络定购所需的应用软件服务，这一模式将不断改变传统的商业模式。 
综合物流技术：无线化、网络化、自动化 
信息技术在物流领域的应用，是物流现代化的重要动力，也是物流现代化的重要标志。 
自动识别（条码技术）、电子数据交换技术、自动跟踪与定位、以及物流管理系统等，成为物流信息化的重要支撑。当前，物流信息技术领域的技术创新极为活跃，呈现出新的发展态势： 
一是识别技术无线化 
RFID将成为物流识别系统的关键技术。 
低功耗，无源、半无源的RFID电子标签技术日趋成熟，其作用距离将更远，无线可读写功能更强，识别速度也将更快。 
具有智能多天线端口、多种数据接口、多制式兼容的读写器日益普及，并朝着小型化、便携式、嵌入式、模块化方向发展。同时，无线通讯技术、自动识别技术、无线通讯技术相互结合，实现了货运车辆和人员操作的信息实时性问题，能够提供功能强大的移动数据实时采集、数据实时处理、无线货物接收、无线库存盘点、无线货物出库、无线商品核价、无线作业调度等应用。 
二是物流设备自动化 
物流设备自动化的基础是信息化，核心是机电一体化。 
将机械技术和信息技术相结合，实现物流设备的自动化和智能化，将是今后的发展方向。包括自动化立体仓库、自动存取技术、自动分拣技术、自动导向和自动定位等等。 
大型高效起重机的新一代电气控制装置，将发展为全自动数字化控制系统，可使起重机具有更高的柔性，以提高单机综合自动化水平；自动化仓库中的自动输送车的导引方式，由有线导引向激光导引、惯性导航等无线可柔性自动化的方向发展，可大幅提高输送能力和行走速度；采用红外、激光、编码、认址、识别、调速、定位、PLC、现场总线、无接触式供电、光纤、数据库等光机电信息技术，提高设备在导向、定位、存取方面的自动化程度和效率，减少机台数量，增加设备的可靠性。 
三是跟踪技术精确化 
现代物流的发展对于货物运输中的实时、准确跟踪与监控的要求越来越高，精确化是物流跟踪技术的显著特点。 
实现物流过程的全方位、多角度、全过程的跟踪、管理和优化，使企业物流能更准确、快速、有效地为企业精益管理、提质降耗服务。 
地理信息系统，全球定位系统和无线通信技术，在物流跟踪技术的精确化方面，发挥了巨大作用。GPS具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力，在物流领域的应用，可以实时监控车辆等移动目标的位置，根据道路交通状况，向移动目标发出实时调度指令。GIS利用强大的地理数据功能，来完善物流分析技术。GPS、GIS与无线通讯技术的有效融合趋势越来越明显，更加促进了物流技术的精确化，再辅以车辆路线模型、最短路径模型、网络物流模型、分配集合模型和设施定等，能够建立功能强大的物流信息系统，使物流变得实时并且成本最优。 
四是物流技术标准化 
在经济全球化和贸易全球化的大背景下，国际物流的发展对于物流作业的标准化，提出了越来越高的要求，标准化技术也是现代物流技术的一个显著特征和发展趋势，也是现代物流技术实现的根本保证。 
在综合物流体系中，基于信息技术的运输配送、存储保管、装卸搬运、分类包装、流通加工等各个环节中，信息正在建立一套统一的、科学的作业标准。