让人类灵魂融入工业文明


◇ 杨叔子

　　制造业是现代文明的支柱之一，它既是基础，又处于前沿与关键地位，是工业的主体，是现代化的动力源之一。我们这么大一个国家，如果没有强大的装备制造业，特别是同高科技相应的机床制造业，我国就不可能有独立自主的制造业与工业。辽宁作为老工业基地，要把发展装备制造业作为振兴老工业基地的一大战略，应深入研究世界先进制造技术及其发展趋势，做到知己知彼。
　　针对目前有关装备制造业是“夕阳产业”的说法，我认为，制造技术中的确有“夕阳技术”这是同信息化大潮格格不入的、同高科技理性发展不相应的、缺乏市场竞争力的技术，甚至还可能是危害可持续发展的技术。所谓说的先进制造技术是“制造技术+信息技术+管理科学+有关科学技术”交融形成的制造技术，是可以生机勃勃地适应与占领现代制造业市场的技术。
　　分析现代制造业市场有 五大特征，即买方市场、多变性市场、国际化市场、新兴产品市场和虚拟市场。与此相应，制造业企业必须具备六大特征，即满足客户要求；对市场做出快速反应；既竞争又合作地参与市场，走向双赢与多赢；本土化与国际交融，走向全球化；应用虚拟技术加快企业活动节奏，提高产品质量，节约成本，以人为本，加强企业人文文化建设。
　　对机械制造业，特别是装备制造业而言，除了上述六大特征外，还要有四大变化。一是产品本身的变化。机械产品在性质上取代、加强或延伸了人的体力劳动，由于信息化的介入增加了一定的智能、种类和品种。二是增产方式的变化。过去以加大资金投入、资源消费和人力作用的粗放方式实现增产，现在主要以开发“知识”资源作为主要增产方式。三是对产品要求的变化。开始时是物美价廉，后来发展到交货期短、服务好，现在必须要达到文化含量高。四是学科基础的变化。过去的基础在理论上靠力学，实践上凭经验，现在是以多学科、新成就为基础，正努力将制造技术发展并上升为制造科学。
　　一、数字化与精细制造
　　数字化不仅是信息化发展的核心，也是制造技术发展的核心。它包括以设计为中心、以控制为中心和以管理为中心的数字化制造三部分。对制造设备而言，其控制参数均为数字化信号。对制造企业而言，各种信息均以数字形式，通过网络在企业内传递，以便能根据市场信息迅速收集资料，在虚拟现实、数据库、多媒体等多种数字化技术支持下，对产品、工艺与资源信息进行分析、规划与重组，实现对产品设计和产品功能的仿真，对加工过程与生产组织过程的仿真，或完成原型制造，实现生产过程的快速重组及对市场的快速响应，以满足客户要求。对全球制造业而言，用户借助网络发布信息，各类企业通过网络应用电子商务，实现优势互补，形成动态联盟，迅速协同设计与制造出数字化的产品，企业、车间、设备、员工、经销商乃至有关市场均可成为相关网络的一个结点，成为驱动制造业活动的最活跃因素。
　　加工精度及其发展是制造技术发展的关键。在现代超精密机械中，对精度要求极高，如人造卫星的仪表轴承，其圆度、圆柱度、表面粗糙度等均达纳米级；基因操作机械的移动距离也已达到纳米级。至于微电子芯片制造已达到超净、超纯、超精。如果没有先进制造技术，就没有先进电子技术装备。而没有先进电子技术与信息技术，也就没有先进制造装备。
　　二、自动化与“极限”制造
　　产品的制造技术有“极”的要求，这是制造技术发展的焦点。在高温、高压、高湿、强磁场、强腐蚀等条件下工作的，或有高硬度、大弹性等要求，或几何形体上极大、极小、极厚、极薄、奇形怪状的，这些产品都是科技前沿的产品，其中之一就是微机电系统，它是工业发达国家与有关国家所高度关注的一项前沿科技，它可以完成特种动作与实现特种功能，可以沟通微观世界与宏观世界，其深远意义难以估量。
　　自动化是先进制造技术发展的前提条件。从自动控制、自动调节、自动补偿、自动辨识等发展到自学习、自组织、自维护等更高的自动化水平。今天自动化控制的内涵与水平已今非昔比，从控制理论、控制技术、控制系统、控制元件，都有着极大的发展。
　　三、网络化与技术集成
　　技术与管理的集成是制造技术发展的方法。先进制造技术是制造技术、信息技术、管理科学与有关科学技术的集成。目前的“集”主要是现代技术的集成。机电一体化是个典型，它是高装备的基础，如微电子制造装备，信息化、网络化产品及配套设备，仪器、仪表、医疗、生物、环保等高技术设备。加工技术的集成，其典型是特种加工技术及其装备，如激光加工、高能束加工、电加工等。企业集成，包括生产信息、功能、过程的集成。从长远看，值得注意的是由生物技术与制造技术集成而成的“微制造的生物方法”，即所谓的生物制造，这是一个崭新的充满活力的领域，作用难以估量。
　　网络化是先进制造技术发展的必由之路，大力发展“中场产业”，使之具有精湛的最强有力的核心业务，是发展机械制造业的重要战略之举。企业要避免传统生产组织所带来的一系列问题，必须在生产组织上实行某种深刻变革，利用网络在产品设计、制造与生产管理等活动乃至企业整个业务流程中充分享用有关资源，即快速调集、有机整合与高效利用有关制造资源。与此同时，还将导致制造过程与组织分散化、网络化，企业要抛弃传统的“小而全”、“大而全”，集中力量发展自己最有竞争力的核心业务。在制造技术网络化中值得关注的是电子商务的应用，它对降低成本、加快流通、提高效率、增加商业机会大有好处，对企业内部重组、经营战略与竞争模式有深刻影响。
　　四、智能化与绿色制造
　　制造技术发展的前景是制造技术的智能化。近20年来，制造由原先的能量驱动型转变为信息驱动型，这要求制造系统不仅要具备柔性，还要表现出某种智能，以便应对大量复杂信息的处理、瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境，为此，智能制造越来越受到高度重视。智能制造作为一种模式，是集自动化、集成化和智能化于一身，并具有不断向纵深发展的高含量和高水平的先进制造系统，也是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统。虽然目前还只是初步发展，但潜力极大，前景广阔。目前，特别是分布式数据库技术、智能代理等技术发展，将突出知识在制造活动中的价值地位，尽管智能化制造道路还很漫长，但必将成为未来制造业的主要生产模式之一。
　　绿色制造是制造技术发展的必然。制造业产品从构思到设计、制造、销售、使用与维修，直到回收、再制造各阶段，都要注意保护环境。产品必须在一定程度上是艺术品，以便与用户的生产、工作、生活环境相适应，给人以高山流水般的精神享受，体现着物质、精神与环境文明的高度交融。每发展与采用一项新技术时，应充分考虑可持续发展，提高环境文明。先进制造技术必须以人为本，不能见物不见人，见技术不见文化、不见精神。离开人文文化，离开人的精神，先进技术就失去了灵魂，很可能造祸于人。
　　　　　　(作者：中国科学院院士)