什么是先进制造？

先进制造是指使用创造性科技和技术来提高企业竞争力。制造业利用创造性科技才能不断跟上电子信息、计算机技术、机械、材料和技术驱动型管理的进步，以提高制造质量和流程。

这些技术进步可能与设计和制造过程的各个环节有关，从构思到创作、在线测试、营销需求和整体管理。目的是通过清洁、可扩展的生产流程创造高效、高质量、低消耗的产品。简而言之，在某些情况下，先进制造涵盖了制造业的方方面面，从概念到上市乃至更多方面。它在很大程度上依赖信息通信技术（ICT）来实现组织制造和业务部门的无缝整合。

先进制造的种类

先进制造分为与三个主要领域相关的科技和技术：

高效生产

所采用的技术与设计有关，其次是模拟。它涉及物理和计算机建模、所有先进的生产技术以及制造单位可能需要采用的相关控制技术。重点是同步性生产，而不是生产顺序。生产技术包括快速原型创建和净成型制造，以及精密铸造、加工和连接技术。

智能生产

智能生产在整个制造和物流系统中利用信息通信技术。该系统以创建和实施系统为主，通过有效的监控以及定期更新的维护和维修计划来优化制造设施。

有效的组织

有效的组织关系到有效创造和协调制造业资源的发展。它包括物质资源和相关知识，适用于可以利用技术加强中小企业甚至大公司的参与和能力的领域。有效的组织着眼于制造业的相关方面，例如虚拟竞标、设施和资源共享、新想法和技术的孵化单位、知识管理以及电子商务的所有方面。

尽管这些是广泛的技术类别，但一些先进的制造技术可以帮助企业为其产品找到新的市场、战略和方法。此处列出内容仅供参考，因为这些技术还在不断创新，以满足动态市场的需求。

增材制造

制造商使用 3D 打印、熔融沉积建模或粉床激光打印系统等方法通过单一材料创建复杂模型。这样，制造商就可以在不浪费材料和资源的情况下发现其系统中可能存在的弱点。使用增材制造的行业包括航空航天、医疗、原型制造、汽车和消费品等领域。这些技术的实施成本在不断降低。

先进复合材料

先进的材料可为金属、塑料、玻璃和陶瓷的混合物等特定应用提供极其精确的复合材料混合。对需要精确化学和物理特性的材料进行处理，以帮助实现性能突破，无需过多权衡材料。使用的复合材料通常包括可回收塑料、高强度合金和高级陶瓷等。

机器人与自动化

机器人技术自然而然地融入了先进的制造技术，用来实现精确移动、提升重物和元素连接流程的自动化，这样这些流程就在各个生产单元之间保持一致。此外，机器人技术还降低了汽车和航空航天领域等危险工作所涉及的风险。

激光加工和焊接

激光工艺可实现精密加工和焊接。激光技术可以快速处理高精度零件，因为在较低且稳定的热量下可保持部件的完整性。这种工艺用于制造压力容器和接近传感器焊接。在电池焊接和敏感电子产品中也可以看到这种情况。

纳米技术

设备变得越来越小，自然对更小零件和组件的需求也在增加。纳米技术在寻求增加功能和缩小器件尺寸的设计师中越来越受到关注。纳米技术有助于先进的制造系统最大限度地减少了总体占地面积，同时最大限度地提高了生产线的功能。

网络和 IT 集成

有了互联网，实现了前所未有的连通性，互联网技术的进步也使系统和机器之间的连接成为可能。部门之间的通信可以是电子的，不需要手动完成。通过互联网访问制造的各个环节，可以即时通知可能出现的任何问题，从而实现抢先维修并节省时间和金钱。

先进制造技术的好处

先进的制造技术对成本敏感且注重消除浪费的制造运营至关重要。机器人、增材制造和纳米技术等技术正在彻底改变制造业的运作方式。但是，必须了解先进制造的好处，才能确保更好地控制生产过程的效率。

1.提高质量水平

先进制造技术的主要好处是提高质量。如果制造过程加入机器人和自动化，人为错误的可能性就很小了。这就是制造工厂在进行大规模生产时转向机器人技术的主要原因。事故、缺陷和由此导致的成本效率低下的次数减少了。

转向自动化可以让员工腾出时间专注于涉及决策的更具战略意义的任务。简而言之，体力劳动交给机器，而更多的智力劳动则交给人类。

2.提高生产力

先进的制造技术可以通过多种方式提高生产力。它使制造商能够根据市场需求扩大或缩小规模。从小批量生产定制产品到大规模批量生产，生产率都得到了提高，定制同样可行。

3.鼓励创新

能够规模化生产使制造商能够以经济实惠的方式创造出更新的产品。可以在不影响常规生产时间表的情况下创建小批量的个性化产品。产品质量仍然很高，但原材料的使用却减少了，碳排放也减少了。

4.缩短生产时间

数字化制造利用虚拟化来创建模拟生产过程的数字化工厂。此类模拟可帮助工程师设计完美的工厂布局、生产顺序和模型输出。任何潜在的障碍都可以在生产开始之前得到解决。这种数字化创建的环境实际上可以在多个地点复制，从而缩短上市时间。

实施先进制造技术的关键步骤

先进的制造技术不是即插即用的，而是依赖熟练的人员和正式的流程。以下是实施先进制造技术的四个关键步骤：

同步制造和业务战略

企业必须有经过深思熟虑的制造战略，与业务战略紧密相关。这可以通过量化诸如交货时间、产品质量、制造灵活性以及各个客户群产生的成本等方面来实现。一旦量化，来自这两种策略的数据就可以用来创建创新的制造目标。反过来，数据洞察将有助于资本支出和投资决策，以采用新技术并付诸实施。

理想的制造业策略还应列出何时或在什么情况下应该暂停投资。这样可以防止遗忘项目并减轻基础设施压力。

如果管理层领导无法获得有关业务需求和实现业务目标的各种成本选择的正确数据类型，那么这些战略就很难实施。另一个问题是各部门及其战略与给予员工的激励措施脱节。第一个问题可以通过投资强大的数据采集和分析能力来解决。第二个问题是通过确保每个部门的激励措施与所做的工作保持一致来解决。反馈渠道应始终保持开放，以减少管理层与其他部门之间的沟通不畅。

利用网络进行技术识别

企业需要建立强大的内部和外部网络，以确定与其行业相关的新技术。抓住机会使用一种相对较新的技术，有潜力且风险最小，可以提供丰厚的回报，坚持使用品牌资产较高的品牌不是正确的选择。

业务网络需要为成员制定明确目标的正确框架。成员的收益应该明确，并且必须根据一套量化的投入和输出指标定期衡量网络绩效。网络的多样性对其成功也至关重要。

技术优先级排序和评估

与公司的业务战略相比，每个企业都需要有一套强大的流程来量化每种技术选项的成本和优点。这一过程应该由熟练的高管进行监督，他们是风险承担者，能够在正确的方向上引导创新。这些高管还应该准备好在需要时停止使用失败的技术。他们还需要专业分析师的支持，为其提供正确的数据，并能够预测技术在转型时期的影响。

快速但具有战略意义的技术实施

企业需要快速试用和推出新技术。但是，大多数企业仍然对实施新技术感到担忧，并倾向于观望到为时已晚。在利用新技术研发的同时，公司高管很难平衡组织的日常运作。解决这个问题的方法是创建一个小型的专业团队，可以独立从事新技术研发工作。这样，将先进技术引入公司就更容易了。

实施先进制造的挑战和解决方案

采用先进制造业面临两个主要挑战：人力资源和技术。

人力资源问题

• 在管理层面上，对具备 IT 和设计技能并承担风险的专业人员的需求越来越不能得到满足。
• 周期较短的定制化生产运行需要先进的设计技能。
• 需要具备 IT 素养和技能，例如了解 CAD/CAM 和基于 CNC 机床的软件，但并不是很容易获得。
• 雇主发现招聘熟练专业人员变得越来越困难。
• 确保高级员工能够提升其技术和业务技能是一项挑战。

技术挑战

组织面临着几项技术挑战：

• 先进的制造技术自然需要大量的研发投资。企业还要承担一个相对高风险的因素，这有时会影响决策，最终影响创新。
• 在某些情况下，企业可能会发现难以获取特定材料，或者发现难以理解材料的特征。评估技术和设计的处理也可能很复杂，难以创建和应用。
• 通常，组织采用的模拟能力跟不上技术发展的步伐，从而导致延迟。
• 为了跟上技术创新，需要更多的网络安全投资。

为了应对这一系列劳动力和产品挑战，企业可以采用几种可能的解决方案：

• 他们可以投资培养一支精通设计软件的专业人员团队。
• 提供更多的学徒培训，并提供更好的薪酬和高水平的技术工作。
• 公司可以从风险较低的部门开始使用可扩展的先进制造技术，然后逐步将其引入组织的其他部门。这种分级方法可以帮助公司了解可能存在的挑战，并在扩展之前解决这些挑战。

如果加以正确实施，先进的制造技术有可能将制造业和生产提升到指数级水平。将技术与人类分析能力融合就可战无不胜。