简要阐述了先进制造技术的理论，提出了先进制造技术框图，并给出了工程机械领域应用先进制造技术的划分方法，以及在目前国情下国有工程机械企业优先发展先进制造技术的重点和方法。
　　自1995年国家将先进制造技术作为专项列入《全国科技发展“九五” 计划和到2010年长期规划》中以来，先进制造技术的理论研究和应用在我国得到了迅猛的发展。不同学者和研究人员针对各自领域提出了不同的观点和看法，也相应的提出了在不同领域和行业应用先进制造技术的方法和步骤。笔者在广泛查阅现有文献资料的基础上，针对工程机械这个典型行业在面对国内市场国际化竞争的残酷局面和新技术、新工艺的挑战中，探讨了先进制造技术如何在该领域的应用问题。
　　1 先进制造技术理论
　　1.1 先进制造技术理论简介
　　先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程， 以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。
　　随着经济的全球化和社会的信息化，市场竞争日益激烈，顾客需求日趋多样化。制造企业为了在竞争激烈的全球市场求得生存与发展，必须解决TQCS难题，即以最快的上市速度(T—Tine to market)，最好的质量(Q—Quantity)，最低的成本(C— Cost)，最优的服务(S—Service)，来满足不同顾客的需求。
　　狭义的先进制造技术是指先进的制造技术、制造工艺，比如超高速加工技术、电火花加工、高能束加工、复合加工、快速原型制造技术等等。广义的先进制造技术是建立在现代计算机技术基础上的先进制造体系，包括以设计为中心的虚拟产品开发与设计，以制造为中心的虚拟制造，以管理、控制为中心的企业资源管理，以及建立在先进制造工艺基础上的先进制造工厂等等。根据前人的观点和行业的实际情况，笔者总结了“金字塔”形先进制造技术框图，如图1所示。
　　1.2 先进制造技术的特点
　　先进制造技术与传统制造技术相比，其显着的特点是：
　　(1)先进制造技术以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高产品对动态多变市场的适应能力和竞争力为目标。
　　(2)先进制造技术不局限于制造工艺，而是覆盖了市场分析、产品设计、加工和装配、销售、维修、服务，以及回收再生的全过程。
　　(3)强调技术、人、管理和信息的四维集成，不仅涉及到物质流和能量流，还涉及到信息流和知识流，即四维集成和四流交汇是先进制造技术的重要特点。
　　(4)先进制造技术更加重视制造过程组成和管理的合理化和革新，它是硬件、软件、智能(人)与组织的系统集成。
　　作为先进制造技术一个重要组成部分的虚拟制造技术，计算机仿真是实现虚拟制造的主要手段。虚拟制造的最终实现就是利用不同层次的仿真手段来模拟和优化产品开发和制造过程，以实现最短的产品开发周期、最低的生产成本和最高的生产效率。

　　“金”字形先进制造技术框图

　　图1 “金”字形先进制造技术框图
　　1.3 先进制造技术在我国的发展状况和趋势
　　1.3.1 先进制造技术的发展现状
　　(1)计算机辅助设计(CAD)技术得到了普及，提高了企业的设计水平和产品开发能力。
　　(2)快速原型制造技术由起步迈向成熟，应用初具规模。精密成形与加工技术水平大幅度提高，在汽车零部件、重大装备制造中获广泛应用。激光加工在基础研究和技术开发方面有实质性进展，产业应用获得一定经济效益。
　　(3)热加工工艺模拟优化技术取得重要进展，使材料热加工逐步由“技艺”走向“科学”。
　　(4)数控技术取得重要进展，国内市场占有率有所提高。
　　(5)现场总线智能仪表研究开发获重要进展，应用已有一定基础。
　　(6)微型机械研究进展迅速，标志着先进制造技术正向微观领域扩展。
　　(7)现代集成制造系统研究和应用取得突破，在国际上占有一席之地。
　　(8)新生产模式的研究和实践具有特色，推动了我国制造业的技术进步和管理现代化。
　　1.3.2 先进制造技术的发展趋势
　　(1)信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用。
　　(2)设计技术的不断现代化。
　　(3)成形技术向精密成形或净成形的方向发展。
　　(4)加工技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展。
　　(5)制造工艺、设备和工厂的柔性和可重构性将成为企业装备的显着特点。
　　(6)虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用。
　　(7)智能化、数字化是先进制造技术和机电产品的发展方向。
　　(8)以提高市场快速反应目标的制造技术将得到迅速发展和应用。
　　(9)绿色制造已成为21世纪制造业的重要特征。
　　(10)21世纪的企业面临管理创新。
　　2 工程机械行业的特点
　　2.1 工程机械行业目前的发展形势
　　随着国家对基础建设投资的调控，工程机械行业从2003年、2004年的高速发展态势有所回落，整体需求量增长放缓。另外，根据对世界不同地区市场具体形势的分析，2OO6年世界工程机械市场的增长前景将明显减弱。中国市场继2004年明显减缓增长后，预计在2006年会继续减缓乃至出现下降，从而进入一个调整期。但是，鉴于中国经济的长期增长潜力和各类工程建设的长期需求，预计中国市场将在第十一个五年计划期间恢复增长。
　　2.2 在工程机械行业发展、应用先进制造技术的理由
　　由目前国内工程机械行业的主要配套件如发动机、液压马达、回转减速器等长期依赖进口，这对企业降低成本、加快上市时间带来不可预料的影响。而其他零部件在国内的生产方式也较为落后，设计手段和方法较之国外更差一大截。在国外企业争相利用现代计算机技术和信息技术改进设计手段，提高产品的人性化需求的时候，国内企业还在用价格战厮杀和争夺市场，在产品的技术升级换代上也落后于国外同行。
　　在国外工程机械领域，最先应用的是虚拟样机技术(VPT)。Caterpillar 公司是世界上最大的拖拉机、装载机和工程机械制造商之一。Caterpiliar公司VPT技术从根本上改进设计和试验步骤，实现了快速虚拟试验多种设计方案，从而使产品成本降低，性能却更加优越。同样，作为生产工程机械的着名厂商John Deere公司，为了解决工程机械在高速行驶时的蛇行现象及在重载下的自激振动问题，公司的工程师利用虚拟样机技术，不仅找到了原因，而且提出了改进方案，并且在虚拟样机的基础上得到了验证，从而大大提高了产品的高速行驶性能与重载作业性能。
　　因此，综合虚拟样机技术、先进制造工艺等多项先进技术的先进制造技术，它在工程机械领域的推广和应用，将加快缩短我国和国外工程机械的差距，提升国产配套件的质量，减少国外配套件对国产工程机械的束缚。这一点，已经得到国内工程机械行业的认同。
　　3 先进制造技术在工程机械行业的应用初探
　　3.1 结合工程机械行业国情。优先发展现代设计技术
　　先进制造技术是相对的，具有一定的功能和目的性。一定的先进制造技术必须在相应的环境中才能发挥其优异的先进性。先进制造技术的发展要结合国情及厂情，结合用户需求、市场导向、本单位的发展方向，根据现存的技术水平、生产水平和企业能力，考虑先进制造技术能否发挥其优越性，以及对方案的技术经济可行性进行多方论证，避免盲目地追求目前实施有一定困难的理想的先进制造技术，力求使方案优化并切实可行。
　　作为工程机械的标志性产品— —挖掘机，有太多的课题待解决，太多的现象值得思考。几乎所有国外着名品牌的挖掘机厂商都在中国投资，合资或提供技术，以便在中国庞大的市场中占领一席之地。面对国内挖掘机的巨大市场，中国品牌的挖掘机市场占有率不足10%，尤其是市场销量最大、竞争最为激烈的20t级挖掘机，中国品牌更是不足5%。虽然我们拥有廉价的劳动力成本，但是面对国外产品的技术壁垒，国产品牌只有价格战一条路可走。当可靠性成为用户的第一考虑因素而非价格因素时，国外品牌毫不谦虚的挤兑了国产品牌，原因很简单，国产挖掘机很少有自己的专有技术，而配套件基本上依赖进口则直接导致上市时间，受制于人。
　　综上所述，面对目前国情，只能依托“拿来主义”，积极运用目前逐渐成熟的先进制造技术武装国内的工程机械制造业，优先发展现代设计技术。随着国内机床业、装备业的发展，以及高素质人才的涌现，可以说，已经具备制造的优势。如果再把人才的优势利用起来，大力发展和应用先进制造技术，并优先发展“虚拟产品设计 ”，笔者认为必将有利于快速提高国内工程机械行业的技术水平和产品的技术档次。
　　3.2 先进制造技术在液压挖掘机企业的应用
　　对于挖掘机行业来说，国内主要生产5大结构件、斗齿、驾驶室、履带等等，但是发动机、减速器、回转马达、减速马达等主要是进口。在整机设计方面，也通常是“照葫芦画瓢”，在原有机型的基础上修改，或者参考设计。对于整机的结构分析、动力学分析等做得很少。
　　笔者根据在挖掘机厂的工作经验，查阅相关文献基于以设计为中心的先进制造技术理论，提出图2所示液压挖掘机的虚拟样机研究框图。
　　液压挖掘机的虚拟样机研究框图

　　图2 液压挖掘机的虚拟样机研究框图
　　在现阶段，国内企业一般都建立了自己的研发网络，并相应的采用了CAD、CAPP技术，可以说已经初步具备了VPD的基本条件。因此，在现有的条件下，应该首先倡导采用VPD技术，建立挖掘机的虚拟样机，并根据国内挖掘机的使用工况和操作者技术状态，通过虚拟样机分析，对挖掘机的整机性能和可靠性作研究，以弥补因缺少设计手段而忽略的整机分析。
　　在虚拟样机分析中，应采用专业的建模软件加专业的虚拟样机分析软件进行。比如用Pro/ENGINEER软件建模，用ADAMS软件作运动学和动力学分析，用ANSYS软件作结构分析较好，这样可以强强结合，得到比较满意的分析结果。
　　在图2中，各个模块是相互关联而不是独立的。挖掘机企业可在自身拥有的技术资源的基础上，先做最关心的模块如运动学分析、动力学分析模块等。
　　4 结论
　　根据对中国工程机械市场和配套件市场的预期，未来5年国内工程机械行业将迎来21世纪发展和壮大的重大机遇。面对机遇和国外行业巨头的步步逼进。国内工程机械行业应该奋起直追，充分应用和发挥“先进制造技术”的优势，狠下苦功，提高自身设计和制造能力，才能在激烈的市场竞争中，在供货期与质量比价格更为重要的买方市场时代，占据一席之地并立于不败。