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中国的先进制造技术，迈向2050的路线图
制造业是国民经济的物质基础，在国民经济中占有重要地位的支柱产业是国民经济的重要支柱产业。中国是一个制造业大国但不是强国，因此，先进制造技术的发展对于中国国民经济的发展具有特别重要的意义。
制造业包括31个部门，其产出是工业总产值的主要成分。与传统制造技术相比，先进制造技术不仅仅是关系到生产过程，而且涉及到市场分析、产品设计、加工、装配、销售、维护、服务和回收等方面的问题。
先进制造技术是一项重要而广泛的研究领域。它在国内得到了广泛的关注，并应用于大型设备的研发中。近几年来，人们开展了大量的相关研究工作。
人们一直在不断地讨论先进制造技术的发展方向。基本的是，他们认为先进制造技术的发展方向将是全球化、信息化、智能化、多学科的绿化与整合。“展望先进制造技术的发展趋势，绿色和智能将是其发展的主要方向。”
在报告中，对基于广泛信息和环境友好型的绿色制造的智能制造进行了研究。
利用这种技术，如工业无线网络，传感器网络，射频识别和微机电系统的发育和成熟，人们对制造技术的理解的发展从对制造设备和制造工艺的“理解不足”，到对在多维（三维空间加上时间）和无处不在的透明感，这导致了“无处不在的信息制造”的到来，和以无处不在的信息技术为主要驱动力的新一代信息制造和自动化技术。发展也将成为新一代先进制造技术进步的核心驱动力。可以预见的是，新一代的泛在信息制造系统将大大提高生产效率和产品质量的传统制造模式，重构企业组织和业务流程、创新企业经营模式，大大降低了产品成本和资源消耗，从而为用户提供更透明、更个性化的服务，并将最终成为基于人机和谐无处不在的信息智能制造的发展方向。
在未来的几年里，随着工业无线网络、传感器网络、新传感器、无线射频识别等技术的应用，无处不在的信息制造业的雏形和典型应用将会出现。在未来十年中，具有普遍感知能力的工业控制系统将被构建出来，并应用于信息感知和利用方法、海量信息处理、控制管理方法和相应的标准中去。这将对装备制造业的各个领域产生不可估量的影响，并将最终实现由制造系统人机和谐到以机器为主体自主运行的智能制造时代的转型。
绿色制造能够有效地无污染的利用资源和能源，并且覆盖了产品的设计、加工、传统制造技术创新利用和回收，设计理念和生产方法的整个生命周期。
绿色工艺是一项大的技术体系。和系统以资源和环境为导向，利用物质转化的原子经济性的概念，运用生物共生原理，在自然生态系统的物质循环再生和生态完整性，结合高度有效的分层多级物质利用系统工程的设计与优化方法，充分发挥材料资源潜力，从源头减少废物。它包括原子经济反应的高度有效性和清洁能源的转型与绿色设计过程和分离过程的微观尺度上的集约化；过程耦合与调整，优化整合的材料、能源、信息流、和环境为主的多目标优化的尺度；还有系统集成研究生态产业群的大型系统。绿色工艺可以实现全球优化，并支持制造业的可持续发展。
在大型资源转化和矿产、石油和生物量资源转化和利用的过程中，石油、生物量等方面的绿色化技术改造，在新能源、新资源替代技术、生物加工和提炼过程工业的绿色工艺和工程化方面取得了突破性进展到2030年，在重点方向，如新反应介质替代技术，高效催化技术，过程强化与先进反应分离设备，资源循环利用和环境等方面，绿色工艺工程技术的核心技术将成立大幅提高资源利用效率，降低能源消耗，减少废物排放。至于离散制造行业，产品的绿色设计和生命周期评价系统将被广泛使用，无废料加工技术和回收和重建技术，机电产品和汽车产品将被推广。到2030年，在制造过程中会降低其能耗和原材料的损失率的50％;其二次资源回收利用率将达到70％，化学环境风险将基本得到控制。到2050年，该方法制造的原料损失率可以进一步减少90％，原子经济性和化学转化的选择性将接近100％的减少，废弃物零排放会实现，以及化学环境风险将被完全消除。采用动脉、静脉一体化的生产系统和新的低碳经济模式的先进制造体系将形成，流程制造业的绿化一定会实现，中国将进入世界先进国家的行列。
简介
- 制造业是国民经济的一个重要领域
制造行业涵盖面广。按照中国国家标准规定的国民经济行业分类（GB/ T4754-2002），制造业包含31类，如钢铁，有色金属，服装，石油化工，装备制造，农副食品加工业，纺织业，以及浪费资源和废旧材料，回收利用和处理等。
根据制造过程中，制造工业可分为连续制造和离散制造这两类。一个典型的连续制造包括冶金，化工，造纸等，而机械制造业是典型的离散制造业。此外，一些制造工艺属于半连续，半连续生产。
制造业是国民经济的物质基础和主体产业，是经济高速增长的发动机和国家安全的重要保证，也是科技的基本载体，是国民经济和综合国力的重要体现。制造业在国民经济中占有重要地位，它始终是国民经济的重要和战略性的组成部分。根据2005年的统计数据来看，制造业增加了美国，日本和德国的国内生产总值的价值占比分别为14％，21％和23％，而且这一比例还在不断增加，2006年工业增加值中国制造业的价值为72619.56亿人民币，占国内生产总值的34.4％，全部工业的79.53％。很明显，中国的制造业对国民经济有很大的影响。图1显示了全球制造业在2007年的排名。
中国曾经是历史上的制造业大国。在15世纪，中国的科学技术是世界中一流的，直到17世纪中国都是一个制造业大国。 但17世纪后，形势变得很糟，中国成为强国的猎物。改革开放以来，我国制造业快速发展。从1990到2005，美国、日本、德国和中国的制造业的年增长率分别为2.07%、0.65%、1.38%和7.79%，表明中国制造业附加值的增长率远远高于其他三个国家。从生产规模来看，2005年中国制造业的增加值为759661000美元，居世界第三位，这超过了德国的制造附加值，约等于日本和美国的制造增加值79.79％和43.70％，中国成为制造业大国。
大家都知道，中国并不是制造强国。根据2004年的数据，中国制造业的增值率分别为27.5％，而美国和日本分别为41.2％和36.9％。这表明中国制造业仍处于盈利比较低的水平，经济效益亟待完善。我国制造业的产品处于低端水平，制造技术的主要装备，特别是关键技术严重依赖国外，在国际产业分工中中国仍处于低技术和低附加值水平；能源和材料的利用率低，在各大工业产品能耗比国际先进水平高40％，因此，我国迫切需要先进制造技术的发展。
- 先进制造技术的发展
制造技术可以被定义为一系列用来将原料转化为产品的技术.
将传统的制造技术与信息技术相结合，形成了先进的制造技术。信息技术、材料技术等领域的突破，极大地推动了传统制造技术的发展，吸引了来自科学家的关注。在上世纪80年代，美国人首先在他们的国家研究计划中发明了先进制造技术（AMT）的名词。
与传统制造技术相比，先进的制造工艺有其显着的特点和广泛的含义。先进制造技术不仅关系到生产过程中，还涉及到市场分析，产品设计，加工，装配，销售，维修，服务和回收。
先进制造技术主要分为三个部分
- 现代设计技术
- 先进的制造工艺和设备
- 系统管理技术
发展先进制造技术的目的不仅仅是生产能有效地满足用户需求的高质量的产品，也是为了带着低消耗、清洁、灵活的生产等目的去提高产品的适应能力和在动态变化的市场中的竞争力。
关于先进制造技术发展方向的讨论从未停止。全球化，信息化，智能化，绿化和多学科的融合被认为将是先进制造技术的发展方向。
“通过对先进制造技术的发展趋势看，”绿色“和”智能“将是其发展的主要方向。”
先进制造技术被中国政府列为重要研究领域，得到了中国政府的大力支持。这使得先进制造技术迅速发展，促进了生产能力的提升和我国生产组织和管理的改革。也将推动中国大步向前迈进一个强大的制造业大国
为了成为一个强大的制造业国家，在未来的10〜15年，中国要提高主要和重要装备的独立设计和制造能力，增强材料和能量的利用率。为了实现重大装备的设计和制造技术的突破，节约能源和原材料、保护环境将是先进制造技术的发展在这一阶段的关键点。
此外，现代设计技术、先进制造技术和设备、系统管理技术等方面的许多方面都将得到发展。例如，在离散制造行业的机械制造领域精度和超精密加工技术，激光加工技术，近净成形技术等；消除在连续过程工业的化学工业中的“资本密集型”，“能源密集型”和“材料消耗密集型” 的研究；化学分子设计和先进的合成技术，过程强化的阳离子，工业生物技术等在化工产品和材料，这些技术在很长一段时间都将是重要的发展方向。
先进制造技术是相关技术集合起来的领域，如传统的制造技术，信息技术等，这些在以后会不断地与信息，材料，生物，纳米技术和MEMS技术结合以更快的速度推动其技术集成及其发展。信息技术，材料技术和生物技术的发展，还将为先进制造技术不断补充新内容。
信息技术将推动制造技术的发展，制造环境将变得更加透明，制造业将从有限的信息进入信息丰富的传感时代，生产管理和控制的生产过程将得到改变。
先进材料的不断涌现，将大大提高工作效率和工业流程的清洁度，会提高机械加工设备的性能，并产生新设备。
脑科学的研究进展将为人机交互带来革命。人们将与越来越多的智能机器合作，发展人们的技能和创造力。人与机器之间的合作将是未来制造系统的特点和挑战。
随着制造技术的进步，为了满足不同用户在竞争中的需求，人们提出了一种新的生产管理理念，如面向服务的制造、可靠的制造业等，预计今后将发挥主导作用，生产系统人机合作发挥各自的功能，并且曾经在历史上发挥了重要作用的泰勒理论将被更新。
来自国内外的科学家已经在离散制造业如资源绿色转型，新的资源和能源替代，过程强化和系统集成，流程工业的绿色产品工程，以及原材料选用，设计，制造，包装和回收这些领域进行了全面的研究。绿色制造已成为第二十一世纪制造业的重要特征。
在未来30年内，中国的主要生产设备和技术将跟上世界的步伐。微纳制造，生物制造等新兴技术将成为主要产业并支持其他相关产业。人机和谐的制造理论和技术将得到阐述和应用。绿色制造是一种技术进步的象征，将从概念和目标向系统技术和生产标准发展，成为技术进步的标志。随着信息技术、新材料技术、生物学和脑科学技术的发展，纳米技术的发展，制造技术的发展将受到很大的影响。新的制造技术促进了这些领域的技术进步，将成为未来先进制造技术进步的标志。
到2050年，全面提升制造业的智能化和绿化将在中国完成，高效清洁循环的利用资源和能源，最小的影响环境将得以实现。伴随着国际一流的设备，创新的设计和制造能力，智能化和绿色制造产业体系将在中国建造。
- 基于泛在信息的智能制造
人们支配并实施制造业，为自己创造物质财富。在制造过程中，人们从使用简单的工具，到使用复杂的工具，并进一步发展到使用机器。在第十八世纪末，蒸汽机和机床的发明象征着工业革命的到来，一个制造业的新纪元开始开始了。机器代替人的体力劳动，而且生产力和生产效率大大提高。如何使用和控制机器，以及如何管理由机器组成的生产系统成为了制造业的核心问题。在第十九世纪末，生产线和大规模生产模式由福特创立。随后泰勒创立了科学管理理论，队制造系统的功能进行分类，分为具体制造技术，因此生产组织和管理的新时代了。
在整个制造过程中，信息始终是不可缺少的重要元素。在早期，人们用他们的观察和感觉来估计加工过程。在大规模生产时代，随着产品加工精度和速度的不断提高，加工工具开发成了机器和生产系统，测试设备成为控制加工信息的来源。及时、准确的信息采集可以支持自动控制系统的发展，而随着自动控制系统的发展，生产效率和产品质量都不断增加。随着一体化、信息技术和工业应用技术的发展，一些新的制造模式被提出和应用，如精益生产、敏捷制造、虚拟制造、虚拟企业等，这些模式允许从技术为中心的模式到以人为本的模式的转变，从金字塔状的多层次生产经营结构向扁平化的网络结构的转变，从传统的串行工作方式到并行工作方式转变，从固定的根据功能来划分部门组织形式到动态自我管理的转变，从符合质量到提高对质量的满意度的转变。
信息是很重要的，但是我们现在可以得到的信息是不够的。在机器的运行过程中，由于缺乏对机器本身和环境变化的检测和检测手段（磨损、温度变化等），误差不能自动调节。信息不充分导致了很高的设备调试，方案编制和调试测试成本，并导致机器利用率低。相关信息不足也影响了生产和管理效率，以及自动化的组织。
随着工业的无线网络、无线传感器网络（WSN）、射频识别（RFID）、微电子机械系统（MEMS）等技术的成熟，信息获取、识别、处理、传输、搜索、分析和利用的技术水平在各个领域都得到了很大的提高，人们获取、控制、使用信息的能力将大大拓展，制造业将面对这样一种情况：制造信息变得更丰富，逐渐使目前人们从“缺乏了解”制造设备和制造过程到无处不在的传感，和三维空间加上时间透明度的多维化方向发展。基于无所不在的传感信息化制造将是我们新的机遇和挑战，这将有助于基于无处不在的传感的信息制造与自动化技术--“无处不在的信息制造业”时代的到来。将来制造环境是一种其中嵌入传感、计算和控制信息设备的物理空间，通过网络分布式智能设备的合作行动，用户可以轻松获得的物理空间信息，并通过实施智能化设备做出相应的决定。虚拟现实，尤其是真正的立体显示技术将改变传统的设计，制造和装配模式。在制造系统的集成应用的背景下，空间协同技术将增强制造系统的敏捷性，适应性和生产效率。并行管理技术将整合管理、人员、设备、技术等因素，实现制造系统的并行执行。电子商务技术将对先进制造业的生产和营销流程进行深入的整合，提升企业的核心竞争力，以及适应复杂多变的动态市场的能力。可以预见，新一代的信息制造系统将大大提高生产效率和产品质量，重构企业组织和业务流程，创新企业的经营模式，大大降低产品成本和资源消耗，为用户提供更为透明的技术和个
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