Transcription

1

2

3 CONTENTS MT 热 点 关 注 CURRENT POINT 机 械 工 程 导 报 Mechanical Engineering Trends 增 材 制 造 (3D 打 印 ) 发 展 路 线 图 初 探 专 家 观 点 Expert Opinion 在 中 国, 怎 样 开 展 3D 打 印 的 工 作? 为 此, 一 些 专 家 和 学 者 提 出 一 个 发 展 路 线 图, 并 在 小 范 围 内 进 行 过 交 流, 分 以 下 几 个 方 面, 请 大 家 探 讨 一 国 内 外 发 展 概 况 3D 打 印 是 一 项 很 好 的 产 业, 有 很 强 的 实 际 意 义, 在 现 实 生 活 中,3D 打 印 在 有 些 方 面 发 挥 了 很 好 的 作 用, 应 用 的 领 域 非 常 多, 如 图 1 所 示, 但 现 在 一 时 还 不 能 形 成 很 高 的 产 值 量 制 造 业 中,3D 打 印 所 用 设 备 的 多 少, 一 定 程 度 上 体 现 了 一 个 国 家 的 创 新 程 度 从 全 球 范 围 来 看,2011 年, 美 国 所 用 的 3D 打 印 设 备 占 了 将 近 40%, 中 国 占 现 在 美 国 发 明, 美 国 制 造 美 国 加 州 奇 点 大 学 教 授 瓦 德 瓦 2012 年 1 月 11 日 在 华 盛 顿 邮 报 提 出, 这 样 一 来, 该 是 轮 到 中 国 人 为 他 们 的 制 造 业 担 忧 了, 所 以 中 国 政 府 也 非 常 关 注 国 内 3D 打 印 的 发 展 情 况 美 国 很 早 就 开 始 做 3D 打 印 方 面 的 工 作 了 1979 年, 他 们 用 3D 打 印 制 造 飞 机 涡 轮 盘, 1985 年 在 美 国 国 防 部 的 主 导 下, 开 始 秘 密 研 究 金 属 材 料 3D 打 印 技 术, 主 要 是 钛 合 金 激 光 成 形 技 术,1992 年 将 其 公 之 于 众 2002 年 美 国 航 空 航 天 局 研 制 出 3D 打 印 机 制 造 金 属 零 件 同 年, 美 国 将 激 光 成 形 钛 合 金 零 件 装 上 了 战 机 2012 年 7 月, 美 国 太 空 网 透 露, 美 国 航 空 航 天 局 在 测 试 新 一 代 3D 打 印 机, 希 望 把 这 种 打 印 机 送 到 火 星 上 2013 年 2 月 初, 欧 洲 航 天 局 宣 布, 将 利 用 3D 打 印 技 术 在 月 球 上 建 立 首 个 人 类 基 地, 将 就 地 取 材, 打 印 成 建 筑, 月 球 基 地 有 望 在 40 年 内 投 入 使 用 中 国 在 3D 打 印 方 面, 也 已 经 做 了 近 20 年 的 工 作 了, 不 仅 在 研 发 方 面, 而 且 在 一 些 应 用 领 域 上 做 了 很 好 的 工 作 3D 打 学 会 资 讯 CMES INFORMATION %, 如 图 2 所 示 所 以 对 于 中 国 来 说, 迫 切 需 要 从 制 造 大 国 走 向 制 造 强 国, 从 中 国 制 造 到 中 国 创 造, 而 3D 打 印 则 是 一 个 很 好 的 工 具 美 国 希 望 用 人 工 智 能 机 器 人 数 字 制 造 技 术 占 领 制 造 业 的 高 端 从 而 使 制 造 业 回 归 美 国 他 们 提 出, 用 这 些 技 术 来 实 图 1 3D 打 印 的 应 用 领 域 03

4 04 CURRENT POINT 印 并 不 是 一 个 新 鲜 事 物, 但 是 能 够 为 公 众 熟 知 却 是 近 一 两 年 的 事 情 我 国 用 3D 打 印 进 行 一 些 家 电 产 品 的 开 发, 汽 车 零 部 件 的 开 发, 也 做 了 很 多 年, 而 且 也 有 了 很 好 的 效 益 虽 然 发 展 已 经 有 了 良 好 的 起 点, 但 是 和 国 外 的 先 进 水 平 相 比, 我 们 还 有 不 小 的 差 距 我 国 各 地 建 立 了 20 多 个 服 务 中 心 和 生 产 力 促 进 中 心, 一 般 仅 有 一 两 台, 或 者 两 三 台 激 光 快 速 成 形 装 备, 做 一 些 探 索 性 的 服 务 工 作 在 美 国, 这 种 服 务 的 规 模 都 比 较 大, 如 应 用 于 牙 型 矫 正 做 牙 套, 有 的 公 司 买 了 150 台 快 速 成 形 装 备 做 牙 套, 而 我 国 在 这 方 面 差 距 还 比 较 大, 服 务 规 模 太 小 在 航 空 航 天 业 务 方 面, 中 国 做 出 了 卓 有 成 效 的 工 作 最 大 的 钛 合 金 制 件 投 影 面 积 达 到 5 平 方 米 以 上, 包 括 一 些 主 承 力 的 结 图 2 国 内 外 增 材 制 造 设 备 的 数 量 比 例 构 飞 机 起 落 架 的 结 构 等 等 也 做 了 其 他 的 一 些 探 索, 电 子 束 的 飞 机 成 形, 做 了 很 大 的 设 备 二 增 材 制 造 对 制 造 业 的 影 响 首 先, 会 带 来 设 计 技 术 的 变 革 如 今, 提 云 制 造 的 概 念 已 经 很 多, 云 计 算 与 制 造 技 术 相 结 合, 会 产 生 一 个 崭 新 的 模 式, 设 计 师 不 再 只 隶 属 于 某 一 家 企 业, 好 的 设 计 可 以 放 在 云 端, 谁 用 谁 付 费 下 载 这 样, 整 个 生 产 的 组 织 模 式 就 可 能 发 生 变 化 有 很 多 的 例 子 已 经 表 明,3D 打 印 可 以 打 印 出 传 统 加 工 技 术 无 法 加 工 的 东 西 例 如 国 外 已 经 能 做 到 把 300 多 个 零 件, 简 化 成 3 个 零 件, 这 样 一 来, 我 们 原 来 不 能 实 现 的 设 计 和 制 造 工 艺, 不 能 想 象 的 东 西, 现 在 可 以 设 计 实 施 了 这 也 为 我 们 的 创 新 设 计 开 拓 了 新 的 途 径 其 次, 促 进 形 成 新 产 品 的 开 发 模 式 国 外 已 经 将 3D 打 印 技 术 作 为 产 品 开 发 模 式 中 必 经 的 一 道 工 序, 设 计 师 要 将 其 设 计 付 诸 生 产, 中 间 会 经 过 3D 打 印 验 证, 进 行 力 学 性 能 等 等 各 方 面 的 验 证 第 三, 对 生 产 模 式 的 影 响 3D 打 印 对 生 产 模 式 的 影 响, 大 家 都 还 在 讨 论 和 想 象 过 程 中, 认 为 3D 打 印 可 能 会 改 变 企 业 的 生 产 模 式, 以 后 不 会 再 有 一 片 片 的 厂 房 和 许 多 的 机 器 我 觉 得, 这 个 可 能 还 有 点 过 于 理 想 了, 这 样 的 场 景 离 我 们 还 很 遥 远 另 外, 有 些 人 担 心,3D 打 印 会 不 会 冲 击 传 统 技 术 颠 覆 传 统 技 术, 使 传 统 技 术 没 有 了 立 足 之 地? 我 说, 决 不 会! 可 以 看 到, 传 统 的 铸 造 技 术, 存 在 了 几 千 年, 现 在 仍 然 离 不 开 它 传 统 的 制 造 技 术 生 命 期 是 非 常 非 常 长 的 3D 打 印 技 术 的 出 现, 为 传 统 的 制 造 技 术 的 应 用, 开 辟 了 更 广 阔 的 天 地,3D 打 印 技 术 在 很 多 方 面 与 传 统 技 术 相 结 合, 可 以 发 挥 很 大 的 作 用 3D 打 印 作 为 一 个 产 品 开 发 的 新 模 式, 像 一 个 秤 砣, 秤 砣 虽 小 压 千 斤, 作 用 很 大, 但 是 本 身 这 个 产 业, 能 带 来 多 大 多 高 的 产 值, 一 时 还 看 不 出 3D 打 印 具 体 可 以 应 用 在 哪 些 方 面? 像 占 空 比 比 较 大 的 蜂 窝 架 构,3D 打 印 尤 其 适 合 例 如 我 们 可 以 打 印 出 一 个 无 人 机 的 整 个 翅 膀 来, 这 样 我 们 把 制 造 的 过 程 变 得 更 简 化, 有 可 能 形 成 小 批 量 生 产 的 模 式, 甚 至 飞 机 的 机 身, 有 没 有 可 能 整 体 打 印 出 来, 我 想 这 个 是 可 以 探 讨 的 还 有 一 种 像 航 空 航 天 的 很 多 冷 却 装 置, 也 包 括 我 们 以 后 民 用 的 一 些 冷 却 装 置, 有 了 3D 打 印 技 术, 结 构 想 怎 么 做 就 怎 么 做, 热 交 换 可 以 达 到 更 高 的 效 率, 这 样, 设 计 师 可 以 完 全 释 放 自 己 的 创 造 力, 发 挥 自 己 的 想 象 现 在 像 飞 机 的 设 计 验 证, 3D 打 印 技 术, 做 出 来 的 风 洞 模 型, 如 图 3, 可 以 快 速 验 证 其 空 气 动 力 学 特 性, 以 3D 打 印 为 基 础 的 产 品 快 速 开 发 系 统 结 合 了 电 铸 电 梯 的 技 术 做 模 具 的 传 统 技 术 相 结 合, 可 以 使 产 品 开 发 的 费 用 降 为 原 来 的 1/10 到 图 3 增 材 制 造 技 术 制 造 树 脂 风 洞 模 型 1/3, 推 广 到 了 非 常 多 的 企 业, 如 摩 托 车 汽 车 车 型 的 开 发 在 实 验 阶 段, 可 以 采 取 一 种 动 态 全 应 变 场 的 测 量 技 术 发 现 原 型 件 上 每 点 的 应 变, 包 括 汽 车 在 行 使 中, 飞 机 在 驾 驶 中, 我 们 都 可 以 测 到 其 全 场 应 变, 校 核 和 修 改 设 计 以 前 像 这 样 的 计 算, 对 边 界 约 束 和 结 构 要 作 很 多 简 化, 计 算 时 会 发 散 偏 离 了 真 实 情 况 而 3D 打 印, 加 上 我 们 的 应 力 应 变 测 量 系 统, 完 全 可 以 解 决 这 个 难 题 三 增 材 制 造 发 展 路 线 图 对 3D 打 印 的 路 线 图, 国 内 外 都 非 常 关 心, 首 先 让 我 们 来 了 解 一 下 国 外 有 关 这 一 技 术 的 发 展 路 线 情 况 美 国 在 1998 年 时 就 制 定 了 面 向 产 业 界 的 发 展 路 线 图, 如 图 年, 美 国 政 府 资 助, 由 相 关 大 学 牵 头 制 定 了 面 向 学 术 界 的 发 展 路 线 图 2013 年 由 政 府 牵 头 组 建 了 高 规 格 的 工 作 组, 正 在 制 定 新 阶 段 的 发 展 路 线 图 欧 洲 在 2013 年 1 月 启 动 了 一 项 增 材 制 造 技 术 研 究 计 划, 牵 头 单 位 为 欧 洲 航 天 局 (ESA), 参 与 单 位 包 括 英 国 德 国 法 国 意 大 利 等 国 的 产 业 界 学 术 界 和 政 府 间 组 织, 是 目 前 欧 洲 在 增 材 制 造 领 域 最 大 的 研 究 合 作 机 构 和 计 划 此 计 划 的 目 的 是 利 用 增 材 制 造 原 理, 快 速 加 工 无 缺 陷 零 废 料 (zero-waste) 的 大 尺 寸 金 属 零 件 (2m), 预 计 将 在 航 空 航 天 汽 车 核 聚 变 和 装 备 制 造 等 领 域 应 用 英 国 政 府 于 2011 年 3 月 为 确 保 英 国 在 制 造 技 术 研 究 中 的 领 先 地 位, 支 持 开 展 高 端 制 造 技 术 研 究 作 为 重 要 实 施 计 划, 由 英 国 工 程 和 自 然 科 学 研 究 委 员 会 (EPSRC) 牵 头, 在 诺 丁 汉 大 学 成 立 了 增 材 制 造 技 术 创 新 中 心, 参 与 机 构 包 括 拉 夫 堡 大 学 伯 明 翰 大 学 英 国 国 家 物 理 实 验 室 波 音 公 司 以 及 德 国 EOS 公 司 等 15 家 知 名 大 学 研 究 机 构 及 企 业 主 要 研 究 方 向 为 由 增 材 制 造 技 术 一 次 加 工 融 合 电 子 光 学 和 结 构 特 性 的 多 材 料 (multimaterial) 多 功 能 器 件 05

5 CURRENT POINT 科 技, 包 括 生 物 制 造 的 探 索, 航 空 航 天 的 尖 端 科 技 参 与 的 力 量 由 科 技 界 到 企 业 界, 金 融 界 ( 没 有 金 融 的 投 资 这 一 产 业 是 做 不 好 的 ), 直 至 扩 展 到 全 社 会 的 协 同 创 新 生 物 制 造 技 术 研 究 与 发 展 西 安 交 通 大 学 李 涤 尘 靳 忠 民 卢 秉 恒 06 图 4 美 国 1998 年 制 定 的 3D 打 印 技 术 路 线 图 澳 大 利 亚 政 府 于 2012 年 塑 料 类 材 料 3D 打 印 技 术 可 以 普 2 月 宣 布 支 持 一 项 航 空 航 天 领 及 到 汽 车 电 气 轻 工 建 筑 等 域 革 命 性 的 项 目 微 型 发 动 机 产 品 开 发, 并 深 入 到 千 家 万 户 增 材 制 造 技 术 该 项 目 主 要 而 主 要 金 属 材 料 的 3D 打 印, 工 由 墨 尔 本 莫 纳 什 大 学 和 法 国 艺 与 技 术 基 本 成 熟, 应 用 于 航 空 Microturbo 公 司 负 责 航 天 结 构 件 及 发 动 机 关 键 件 的 制 造, 使 产 品 开 发 周 期 节 约 一 对 我 国 3D 打 印 的 发 展 路 线 半 费 用 降 低 一 半 图, 我 们 作 以 下 探 索 研 究 年 使 用 的 原 材 料 成 功 扩 展 至 陶 技 术 发 展 方 面, 从 3D 4D 瓷 及 其 他 主 要 几 种 复 合 材 料, 进 ( 智 能 材 料 与 结 构 ) 5D( 生 而 从 3D 打 印 发 展 到 5D 打 印 命 材 料 与 活 性 器 官 再 造 ) 实 在 应 用 方 面 的 发 展, 希 望 际 上,4D 打 印, 媒 体 上 已 经 有 从 80 年 代 的 快 速 原 型, 过 渡 到 所 报 道 了 它 是 在 3D 打 印 过 程 产 品 开 发, 再 到 成 为 形 状 复 杂, 中 采 用 智 能 材 料, 被 打 印 物 体 传 统 技 术 无 法 解 决 时 的 小 批 量 可 以 随 着 环 境 的 变 化 而 在 形 态 制 造 的 手 段 上 发 生 变 化 而 5D 打 印 则 是 指 现 在 的 细 胞 打 印, 需 要 的 活 体, 成 形 材 料, 从 树 脂 发 展 到 器 官 通 过 打 印 的 方 式, 通 过 生 金 属 材 料, 再 到 陶 瓷 材 料, 直 到 长 因 子, 干 细 胞 的 繁 殖 变 成 活 生 物 活 性 材 料 体 器 官 产 业 的 发 展, 从 装 备 的 研 年, 希 望 树 脂 发 到 各 个 领 域 的 应 用, 到 尖 端 的 从 整 个 产 业 的 发 展 目 标 上 讲, 可 以 分 5 年 目 标 和 10 年 目 标 两 个 阶 段 5 年 目 标 是 : 基 本 形 成 产 业 链 : 完 成 主 要 材 料 及 关 键 元 器 件 开 发 ; 树 脂 类 金 属 类 装 备 的 国 产 化 率 达 到 60% ~ 80%; 面 向 3D 打 印 的 软 件 行 业 开 始 形 成 ; 各 制 造 领 域 均 有 应 用, 形 成 示 范 效 果 ; 一 批 制 造 企 业 开 始 把 3D 打 印 作 为 产 品 开 发 的 必 由 之 路 ; 产 品 开 发 周 期 节 约 一 半 费 用 降 低 一 半 10 年 的 目 标 : 打 印 材 料 基 本 能 实 现 自 给, 价 值 大 的 一 些 元 器 件 实 现 国 产 化 ;3D 打 印 将 显 著 影 响 产 品 的 设 计 和 日 用 品 的 制 造, 并 成 为 航 空 航 天 复 杂 零 件 的 小 批 量 制 造 的 手 段 这 是 一 个 路 线 图, 我 们 提 一 个 初 步 建 议, 希 望 我 国 政 府 从 政 策 方 面 和 科 研 计 划 方 面, 去 支 持 它 加 强 研 发, 扩 大 应 用, 以 应 用 带 动 牵 引, 形 成 一 个 很 好 的 产 业 链 一 引 言 生 物 制 造 是 用 生 物 材 料 或 细 胞 和 生 物 因 子 制 造 具 有 生 物 组 织 功 能 生 物 产 品 的 过 程 它 是 利 用 先 进 的 制 造 技 术, 结 合 生 命 科 学 原 理, 设 计 和 制 造 生 命 或 非 生 命 生 物 组 织 或 功 能 器 官 生 命 与 健 康 是 人 类 社 会 的 重 要 需 求 和 社 会 文 明 的 标 志 长 期 以 来, 人 们 希 望 通 过 更 换 病 变 组 织 和 器 官 提 高 生 存 质 量, 而 社 会 人 口 老 龄 化 和 疾 病 患 者 年 轻 化 使 得 组 织 器 官 供 需 矛 盾 日 益 尖 锐 某 些 组 织 和 器 官 的 供 求 比 例 达 到 1:150, 这 凸 显 研 究 和 发 展 人 体 组 织 器 官 产 品 的 必 要 性 和 迫 切 性 目 前 人 造 组 织 器 官 的 产 值 约 占 全 球 生 物 医 学 工 程 产 值 的 15%, 其 潜 在 市 场 高 达 亿 美 元 据 美 国 食 品 与 药 品 管 理 局 预 测, 人 体 器 官 和 功 能 组 织 替 代 物 将 在 未 来 10 年 占 据 生 物 医 学 工 程 产 业 的 50% 为 此, 世 界 各 国 都 在 积 极 制 定 针 对 人 体 组 织 与 器 官 制 造 领 域 的 中 长 期 研 究 计 划, 为 未 来 占 领 这 一 新 兴 产 业 发 展 制 高 点 加 强 基 础 科 学 研 究 如 美 国 2020 年 制 造 技 术 的 挑 战 将 生 物 制 造 技 术 列 为 11 个 主 要 发 展 方 向 之 一 ; 日 本 机 械 学 会 技 术 路 线 图 将 微 观 生 物 力 学 对 促 进 承 载 支 持 组 织 再 生 确 定 为 10 个 研 究 方 向 之 一, 其 预 测 2020 年 及 以 后, 适 合 许 多 大 型 组 织 和 器 官 再 生 的 刺 激 条 件 得 到 明 确, 藉 此 体 现 机 械 工 程 对 再 生 医 学 治 疗 的 贡 献 ; 中 国 机 械 工 程 学 科 发 展 战 略 报 告 ( ) 也 明 确 将 生 物 与 仿 生 制 造 列 为 未 来 主 要 发 展 方 向 之 一 美 国 科 学 基 金 会 组 织 美 国 科 学 院 工 程 院 医 学 研 究 所 撰 写 的 2020 年 制 造 业 挑 战 的 展 望 中 将 生 物 组 织 制 造 作 为 高 新 科 技 主 要 方 向 重 点 支 持 这 显 示 美 国 在 高 科 技 领 域 前 瞻 性 布 局, 并 为 其 未 来 的 经 济 竞 争 力 铺 垫 基 础 这 一 发 展 方 向 显 示 出 了 制 造 对 象 由 传 统 的 工 业 产 品 向 生 命 体 部 件 延 伸 的 发 展 趋 势, 这 将 对 生 物 医 学 技 术 的 进 步 产 生 革 命 性 的 影 响 许 多 国 家 从 组 织 和 经 费 方 面 落 实 这 一 发 展 战 略 例 如, 美 国 哈 佛 医 学 院 与 麻 省 理 工 学 院 合 作 成 立 了 组 织 与 器 官 研 究 中 心, 研 究 心 脏 肝 脏 皮 肤 骨 和 膀 胱 等 组 织 的 生 物 组 织 与 器 官 制 造 方 法, 并 形 成 了 在 生 物 组 织 与 器 官 制 造 研 究 领 域 的 技 术 优 势 2009 年 6 月, 英 国 惠 康 基 金 会 (Wellcome Trust) 宣 布 联 合 英 国 工 程 与 自 然 科 学 研 究 理 事 会 (EPSRC) 在 伦 敦 国 王 学 院 牛 津 大 学 帝 国 理 工 和 里 兹 大 学, 花 万 英 镑 建 立 了 4 个 生 物 医 学 中 心, 针 对 医 学 图 像 技 术 个 性 化 治 疗 关 节 炎 治 疗 和 人 工 关 节 技 术, 从 数 学 物 理 工 程 和 医 学 交 叉 领 域 探 索 面 向 人 类 健 康 的 个 性 化 产 品 研 究 全 球 有 70 多 家 公 司 从 事 生 物 活 性 组 织 与 器 官 相 关 产 品 的 制 造 我 国 需 要 紧 跟 这 一 发 展 趋 势, 及 时 跟 进 研 究, 满 足 未 来 社 会 发 展 和 产 业 结 构 调 整 的 需 求, 以 自 动 化 技 术 与 装 备, 提 高 我 国 生 物 和 生 命 高 新 技 术 产 业 发 展 的 竞 争 力 二 生 物 制 造 的 内 涵 与 方 向 生 物 组 织 制 造 的 发 展 主 要 07

6 CURRENT POINT 体 现 在 两 个 方 面 一 是 从 非 活 性 替 代 物 制 造 向 活 性 生 物 组 织 和 器 官 制 造 发 展 例 如 现 在 的 金 属 或 陶 瓷 人 工 关 节, 未 来 向 人 工 活 性 骨 / 软 骨 关 节 发 展, 目 前 的 体 外 人 工 肝 支 持 系 统 向 体 内 肝 组 织 制 造 研 究 发 展, 使 得 机 械 工 程 从 过 去 的 非 生 命 体 制 造 向 生 命 体 制 造 发 展 制 造 技 术 不 但 要 制 造 出 组 织 和 器 官 的 外 形, 满 足 外 形 结 构 和 力 学 性 能 的 需 求, 还 有 制 造 出 满 足 细 胞 与 组 织 生 长 所 需 要 的 内 部 微 结 构, 满 足 生 命 体 生 长 的 生 物 循 环 系 统 的 需 要 二 是 从 批 量 制 造 向 个 性 化 制 造 发 展 阿 斯 利 康 ( 全 球 领 先 制 药 公 司 ) 全 球 副 总 裁 Anders Ekblom 先 生 认 为, 个 性 化 医 疗 将 是 未 来 很 多 医 药 公 司 的 发 展 趋 势, 它 能 够 帮 助 患 者 找 到 正 确 的 治 疗 方 案 例 如 人 工 关 节 置 换, 目 前 按 照 企 业 生 产 的 型 号 给 患 者 配 置, 但 是, 每 个 人 的 运 动 特 征 和 生 理 特 征 有 很 大 差 异, 导 致 治 疗 效 果 差 异 很 大 个 性 化 设 计 和 快 速 低 成 本 制 造 人 工 器 官 和 手 术 器 械 是 未 来 发 展 的 方 向, 也 是 传 统 机 械 工 程 创 新 发 展 的 新 机 遇 植 入 体 内 辅 助 假 体, 其 特 点 是 非 活 性 体, 以 机 械 结 构 ( 例 如 骨 板 骨 钉 人 工 关 节 血 管 支 架 等 ) 或 机 电 系 统 ( 例 如 人 工 眼 人 工 耳 蜗 人 工 心 脏 等 ) 替 代 人 体 功 能 的 作 用 其 特 点 是 用 非 活 性 材 料 制 造 组 织 或 器 官 缺 损 的 替 代 物 例 如 在 人 工 眼 的 制 造 中, 将 让 盲 人 受 益 人 工 眼 睛 是 在 盲 人 的 眼 窝 中 安 装 一 个 微 型 摄 像 机, 其 捕 捉 的 外 部 景 象 形 成 图 像, 经 无 线 发 射 器 传 送 到 患 者 眼 球 表 面 的 人 造 视 网 膜 上 这 些 图 像 再 转 换 为 电 脉 冲 信 号, 人 造 视 网 膜 上 的 电 极 会 刺 激 视 网 膜 的 视 觉 神 经, 继 续 将 脉 冲 信 号 沿 视 觉 神 经 传 送 到 大 脑, 使 人 可 以 看 到 物 体 构 的 性 能 优 化 设 计 方 法, 研 究 复 合 材 料 结 构 的 快 速 制 造 方 法 逐 渐 明 晰 其 中, 细 胞 三 维 受 控 组 装 被 认 为 是 有 可 能 解 决 传 统 组 织 工 程 的 局 限 性 而 实 现 定 制 化 人 工 假 体 和 复 杂 器 官 人 工 制 造 的 技 术 发 展 方 向 近 几 年 来, 中 国 生 物 制 造 领 域, 特 别 是 在 组 织 工 程 体 内 永 久 植 入 物 和 康 复 医 疗 器 械 方 面 均 作 了 大 量 前 沿 开 拓 性 的 工 作 生 物 制 造 领 域 的 第 一 本 国 际 学 术 期 刊 Biofabrication 于 2009 年 创 刊, 清 华 大 学 孙 伟 教 授 任 首 任 主 编 该 期 刊 已 被 国 际 三 大 检 索 (SCI,EI,Medline) 收 录, 并 且 仅 用 两 年 时 间 其 SCI 影 响 因 子 就 达 到 了 3.48(2011 年 ) 在 具 体 的 生 物 制 造 技 术 层 面 上, 特 别 是 细 胞 三 维 打 印 技 术 上, 除 清 华 大 学 开 发 的 细 胞 三 维 受 控 组 装 技 术 外, 西 安 交 通 大 学 在 研 制 细 胞 打 印 与 压 印 复 合 制 造 设 备 目 前, 国 外 已 有 不 少 公 司 推 出 了 所 谓 生 物 打 印 设 备 如 : 德 国 的 ENVISIONTEC 公 司 推 出 的 3D-Bioplotter, 采 用 熔 融 挤 出 沉 积 工 艺, 可 以 成 形 多 种 生 物 材 料 但 尚 不 能 进 行 细 胞 的 直 接 堆 积 成 形 美 国 的 MicroFab 公 司 针 对 生 物 医 学 和 组 织 工 程 应 用, 推 出 jetlab 系 统, 可 以 作 为 生 物 材 料 成 形 的 开 发 平 台, 进 行 组 织 工 程 支 架 的 三 维 打 印 成 形 研 究 08 制 造 技 术 对 生 命 医 学 发 展 的 支 撑 作 用 生 物 组 织 与 器 官 制 造 技 术 将 从 非 生 命 假 体 向 简 单 生 命 体 ( 活 性 骨 为 代 表 ) 和 复 杂 生 命 结 构 体 ( 肝 组 织 为 代 表 ) 发 展 1. 植 入 式 人 工 假 体 设 计 与 制 造 技 术 2. 生 物 活 性 骨 制 造 技 术 生 物 活 性 骨 是 指 通 过 骨 支 架 设 计 制 造 以 及 细 胞 植 入 培 养, 植 入 人 体 后 可 以 转 化 为 人 体 自 身 骨 骼 的 组 织 制 造 活 性 组 织 是 医 疗 临 床 的 迫 切 需 要 从 目 前 的 研 究 来 看, 面 临 的 最 大 挑 战 是 生 物 支 架 在 植 入 体 内 后 强 度 不 足 和 骨 转 化 速 度 低 等 问 题, 这 些 问 题 与 骨 支 架 的 材 料 性 能 和 三 维 结 构 设 计 相 关 生 物 陶 瓷 或 生 物 高 分 子 材 料 是 骨 支 架 常 用 的 材 料, 但 是 由 于 植 入 早 期 韧 性 不 足 导 致 支 架 失 效 发 展 复 合 材 料 支 架 是 解 决 这 一 问 题 的 方 向, 包 括 金 属 与 陶 瓷 材 料 复 合 结 构 陶 瓷 与 高 分 子 材 料 或 陶 瓷 与 碳 纤 维 复 合 结 构, 需 要 研 究 复 合 材 料 结 3. 复 杂 内 脏 器 官 的 设 计 与 制 造 技 术 内 脏 器 官 ( 心 脏 肝 脏 肾 脏 肺 等 ) 结 构 更 加 复 杂, 例 如 肝 组 织 具 有 多 套 循 环 网 络 系 统, 包 括 肝 动 脉 肝 静 脉 门 静 脉 胆 管 系 统 复 杂 内 脏 器 官 再 造 要 从 简 单 组 织 向 这 些 复 杂 器 官 的 跨 越, 必 须 认 识 其 中 的 科 学 机 理, 建 立 制 造 技 术 平 台, 构 建 器 官 生 长 环 境 这 就 需 要 在 更 大 的 范 围 内, 进 行 多 学 科 交 叉 与 融 合 研 究, 更 长 周 期 的 投 入 和 发 展 研 究 复 杂 内 脏 器 官 仿 生 设 计 技 术 认 识 微 结 构 系 统 的 功 能 与 结 构 的 关 系 研 究 微 结 构 制 造 技 术 与 材 料 / 细 胞 组 装 技 术, 根 据 对 微 结 构 组 织 和 管 道 的 设 计 要 求, 进 行 多 基 质 和 多 细 胞 体 系 的 受 控 组 装 制 造, 目 前 学 术 界 研 究 热 点 的 细 胞 三 维 打 印 技 术 有 可 能 成 为 复 杂 组 织 制 造 的 有 效 方 法 此 外, 复 杂 组 织 要 诱 导 细 胞 与 基 质 材 料 作 用 转 化 成 为 相 应 的 组 织 器 官, 这 需 要 生 物 反 应 器 控 制 培 养 环 境 三 增 材 制 造 (3D 打 印 ) 与 生 物 制 造 生 物 制 造 技 术 是 近 年 来 增 材 制 造 领 域 中 发 展 的 热 点, 目 前 已 经 成 为 一 个 独 立 的 学 科 分 支 得 到 迅 速 发 展, 其 科 学 内 涵 亦 四 西 安 交 通 大 学 的 研 究 工 作 定 制 化 假 体 患 者 植 入 假 体 前 患 者 植 入 假 体 后 图 1 定 制 化 人 工 假 体 与 临 床 应 用 西 安 交 通 大 学 1998 年 首 倡 提 出 对 个 性 化 骨 替 代 物 内 部 结 生 物 制 造 研 究, 利 用 增 材 制 构 进 行 仿 生 设 计 的 思 路 和 理 论, 造 技 术 制 造 人 工 假 体 和 活 性 组 促 进 了 骨 改 建, 为 个 性 化 骨 替 代 织 重 点 开 展 了 以 下 方 面 的 研 究 物 的 设 计 提 供 了 理 论 支 持 发 工 作 明 了 基 于 骨 力 学 传 导 规 律 的 原 位 骨 替 代 物 设 计 方 法 和 快 速 制 1. 定 制 化 假 体 设 计 制 造 造 技 术, 实 现 了 数 字 化 设 计 与 制 建 立 了 以 CT 图 像 为 数 据 源 造 在 人 体 颌 面 个 性 化 精 确 修 复, 的 三 维 设 计 方 法 及 基 于 增 材 制 2001 年 实 施 了 国 际 首 例 颌 面 骨 造 系 统 提 出 了 骨 骼 替 代 物 的 结 的 个 性 化 修 复, 如 图 1, 治 愈 了 构 重 建 方 法, 即 以 三 维 反 求 技 术 许 多 过 去 临 床 无 法 医 治 的 患 者, 和 人 体 骨 骼 解 剖 生 理 学 数 据 为 引 领 了 颌 面 修 复 设 计 制 造 技 术 基 础 的 个 性 化 骨 骼 替 代 物 的 设 的 发 展 计 体 系 揭 示 了 个 性 化 骨 替 代 2. 大 段 骨 关 节 复 合 结 构 制 物 与 骨 骼 形 状 适 配 的 力 学 作 用 造 和 骨 传 导 机 制, 发 现 了 骨 替 代 物 弹 性 与 骨 生 长 存 在 内 在 联 系, 研 发 具 有 生 物 活 性 的 人 工 图 2 金 属 / 陶 瓷 复 合 结 构 人 工 关 节 09

7 10 CURRENT POINT 骨 与 关 节 是 人 工 关 节 的 发 展 趋 势, 也 是 制 造 技 术 与 生 物 医 学 的 交 叉 研 究 方 向 研 究 发 现 活 性 骨 与 关 节 的 研 制 难 点 在 于 多 孔 结 构 与 强 度 的 矛 盾 为 此, 利 用 各 种 生 物 材 料 降 解 速 度 不 同 的 特 征, 提 出 多 种 材 料 构 建 复 合 梯 度 材 料 的 活 性 支 架, 使 得 活 性 骨 与 关 节 在 短 期 内 获 得 良 好 的 力 学 支 撑 能 力 和 生 物 学 性 能 实 验 结 果 显 示, 材 料 铺 放 方 式 对 骨 重 建 过 程 具 有 重 要 意 义, 复 合 材 料 在 生 物 力 学 和 骨 生 长 方 面 具 有 积 极 作 用 随 着 活 性 人 工 骨 性 能 的 稳 定, 结 合 定 制 化 关 节 假 体 技 术, 笔 者 设 计 并 完 成 了 金 属 / 陶 瓷 复 合 结 构 人 工 关 节 ( 见 图 2), 目 前 已 经 被 应 用 于 临 床 治 疗 青 少 年 保 肢 手 术 3. 骨 / 软 骨 关 节 组 织 制 造 研 制 了 骨 组 织 关 节 组 织 支 架 制 造 技 术 和 设 备 分 析 了 自 然 骨 软 骨 界 面 的 微 结 构, 设 计 和 制 造 了 从 材 料 到 结 构 双 重 仿 生 的 软 骨 / 骨 梯 度 组 织 工 程 支 架, 并 对 其 形 态 学 力 学 成 分 以 及 生 物 性 能 进 行 深 入 的 研 究 利 用 增 材 制 造 技 术 制 造 了 多 孔 分 布 的 陶 瓷 支 架, 将 I 型 胶 原 水 凝 胶 和 陶 瓷 支 架 进 行 复 合, 形 成 牢 固 的 机 械 镶 嵌 连 接 开 展 了 犬 膝 关 节 大 面 积 骨 软 骨 缺 损 (φ12 mm 20 mm) 修 复 实 验, 发 现 新 生 软 骨 与 陶 瓷 支 架 结 合 紧 密, 形 成 类 似 于 自 然 骨 软 骨 的 连 接 结 构, 新 生 软 骨 标 本 和 组 织 学 评 价 均 与 关 节 透 明 软 骨 高 度 相 似, 5 mm 5 mm 5 mm 测 试 样 本 的 软 骨 / 骨 的 剪 切 强 度 达 到 55 N, 接 近 于 自 然 软 骨 水 平 ; 新 生 软 骨 的 弹 性 模 量 与 透 明 软 骨 的 弹 性 模 量 相 匹 配, 初 步 实 现 了 工 程 化 软 骨 的 功 能 化 4. 肝 组 织 的 宏 微 结 构 制 造 方 法 肝 脏 是 人 体 最 大 的 生 化 加 工 厂, 其 复 杂 的 功 能 使 得 材 料 与 微 结 构 制 造 成 为 难 点 研 制 了 三 维 打 印 和 压 印 复 杂 生 物 组 织 支 架 方 法 与 装 备 发 明 了 冰 模 ( a ) 复 合 支 架 组 ( b ) 动 物 缺 损 实 验 (c)6 个 月 后 软 骨 修 复 图 3 骨 软 骨 支 架 与 动 物 实 验 (a) 肝 组 织 支 架 (b) 形 成 的 肝 细 胞 索 图 4 肝 组 织 实 验 与 设 备 制 造 肝 组 织 支 架 的 技 术, 保 证 了 支 架 界 面 的 微 结 构 的 可 控 制 造, 为 多 细 胞 肝 组 织 体 系 构 建 提 供 基 础 通 过 成 纤 维 细 胞 与 肝 细 胞 的 共 培 养, 以 及 采 用 高 浓 度 鼠 尾 胶 原 水 凝 胶 两 项 措 施, 使 人 工 肝 组 织 在 体 内 成 活 时 间 达 到 28 天, 人 工 肝 组 织 厚 度 达 到 2 mm 以 上, 面 积 达 到 1.5 cm 1.5 cm, 国 外 研 究 的 人 工 肝 组 织 厚 度 最 大 只 有 250 μm, 面 积 不 到 1 cm 2 研 究 中 发 现 体 内 的 人 工 肝 组 织 的 肝 细 胞 发 生 了 有 规 律 的 组 合, 形 成 了 肝 细 胞 索, 这 是 人 工 肝 组 织 向 自 然 肝 组 织 转 化 的 重 要 迹 象, 是 形 成 胆 管 的 前 提, 在 国 内 外 刊 物 中 未 见 相 关 报 道 五 结 语 (c) 三 维 细 胞 打 印 压 印 机 个 性 化 是 医 疗 产 品 的 发 展 趋 势, 个 性 化 组 织 与 器 官 替 代 物 具 有 巨 大 的 市 场 商 机, 也 是 民 生 工 程 的 重 要 方 面, 而 增 材 制 造 技 术 是 最 佳 的 个 性 化 制 造 工 具, 由 此 形 成 的 生 物 制 造 方 向 已 经 成 为 多 学 科 交 叉 的 研 究 与 应 用 领 域, 这 是 未 来 一 个 的 新 兴 产 业 20 世 纪 80 年 代 三 维 打 印 技 术 出 现 后, 尽 管 采 用 的 是 非 金 属 材 料, 但 在 医 学 界 却 有 着 非 常 重 要 的 作 用, 特 别 是 在 涉 及 骨 与 牙 等 人 体 硬 组 织 外 科 领 域, 国 内 外 医 学 界 都 给 予 了 高 度 的 重 视 20 世 纪 末, 上 海 交 通 大 学 和 原 上 海 市 第 二 医 科 大 学 附 属 第 九 人 民 医 院 等 机 构 开 展 合 作, 将 这 一 技 术 广 泛 深 入 地 应 用 到 临 床 治 疗 中, 成 果 相 继 获 2001 年 上 海 市 科 技 进 步 奖 一 等 奖 和 2004 年 国 家 科 技 进 步 奖 二 等 奖 2005 年, 上 海 交 通 大 学 和 上 海 市 第 二 医 科 大 学 两 校 合 并 后, 成 立 了 上 海 交 通 大 学 数 字 医 学 教 育 部 工 程 研 究 中 心, 将 三 维 打 印 临 床 应 用 产 业 化, 目 前 已 为 全 国 96 家 医 院 提 供 了 余 例 产 品 服 务 2008 年, 帮 助 广 州 军 区 广 州 总 医 院 建 立 了 面 向 全 院 的 三 维 打 印 技 术 中 心, 至 今 已 为 骨 科 整 形 外 科 口 腔 科 泌 尿 科 等 科 室 提 供 了 660 余 例 三 维 打 印 服 务 目 前, 国 内 众 多 医 院 运 用 三 维 打 印 技 术 开 展 外 科 精 准 手 术, 取 得 了 良 好 的 效 果 中 华 医 学 会 骨 科 分 会 为 此 成 立 了 数 字 骨 科 专 业 学 组 三 维 打 印 技 术 今 天 已 被 广 泛 应 用 于 我 国 硬 组 织 外 科 临 床 中 1. 三 维 打 印 患 体 模 型 是 术 前 手 术 规 划 的 重 要 依 据 X 光 的 出 现, 使 医 生 在 术 前 得 以 看 到 病 人 患 病 部 位 的 二 维 影 像 CT 与 磁 共 振 医 学 成 像 技 术 的 出 现, 使 医 生 能 够 看 到 病 灶 部 位 的 一 系 列 断 层 图 像, 构 成 准 三 维 的 患 体 信 息 这 两 大 技 术 在 临 床 医 学 中 具 有 里 程 碑 作 用, 它 使 医 生 制 定 手 术 方 案 的 信 息 不 断 提 升 到 更 为 深 入 的 层 面 今 天, 通 过 骨 骼 CT 或 MRI 影 像 数 三 维 打 印 技 术 与 硬 组 织 外 科 临 床 医 学 上 海 交 通 大 学 王 成 焘 李 祥 袁 建 兵 据 处 理 和 建 模, 利 用 三 维 打 印 技 术 可 以 制 作 出 的 患 骨 实 物 模 型, 使 医 生 在 手 术 打 开 患 病 部 位 之 前 得 以 直 接 看 到 和 触 摸 到 患 骨, 不 仅 可 以 进 行 更 为 细 致 的 手 术 规 划, 甚 至 可 以 进 行 手 术 操 作 演 练, 是 患 体 术 前 信 息 的 第 三 次 提 升, 使 一 些 原 本 十 分 复 杂 很 难 进 行 的 手 术 成 为 可 能 图 1 是 上 海 交 通 大 学 医 学 院 附 属 上 海 市 第 九 人 民 医 院 的 典 型 应 用 病 例 : 一 位 青 年 女 性 患 者, 因 左 腿 畸 形 脚 部 不 能 着 地, 从 小 一 直 用 单 腿 跳 跃 方 式 步 行 和 生 活 ( 图 1a), 该 院 戴 剋 戎 院 士 决 定 对 其 进 行 矫 形 手 术 但 从 CT 设 备 提 供 的 计 算 机 三 维 图 像 ( 图 1b) 不 能 看 到 骨 骼 和 关 节 的 细 (a) (b) (c) (d) (e) 图 1 骨 骼 模 型 与 手 术 规 划 11

8 CURRENT POINT 部, 无 法 制 定 这 一 三 维 空 间 复 杂 畸 形 的 手 术 方 案 通 过 三 维 打 印 技 术 制 作 出 患 骨 的 精 确 模 型 ( 图 1c), 患 骨 的 扭 曲 变 形 和 膝 关 节 部 位 的 缺 损 状 态 一 目 了 然, 为 制 定 精 确 的 手 术 方 案 提 供 了 有 力 的 支 撑, 使 手 术 取 得 完 美 成 功 图 1(d) 显 示 患 者 在 住 院 期 间 生 平 第 一 次 用 左 腿 着 地 走 路 的 状 况 三 年 后, 该 女 青 年 已 进 入 大 学 学 习, 完 全 用 两 腿 走 路 和 上 下 楼 梯, 享 受 正 常 人 的 生 活 质 量, 见 图 1(e) 上 海 市 第 九 人 民 医 院 口 腔 科 研 发 出 用 患 者 自 体 腓 骨 修 复 病 损 下 颌 骨 的 外 科 技 术 ( 图 2a), 这 是 一 项 口 腔 医 学 生 物 (a) (c) 力 学 工 程 学 多 学 科 交 叉 的 创 新 手 术, 三 维 打 印 技 术 在 这 里 起 到 了 重 要 的 作 用 图 2(b) 为 一 下 颌 骨 严 重 吸 收 青 年 女 性 典 型 病 例 医 生 从 她 下 肢 中 截 取 一 段 带 血 管 的 腓 骨, 通 过 钛 钣 拼 接 成 新 的 下 颌 骨, 用 其 置 换 变 态 下 颌 骨 这 项 手 术 必 须 利 用 计 算 机 软 件 进 行 术 前 规 划 ( 图 2c); 但 为 了 确 保 手 术 的 效 果, 医 生 术 前 制 作 了 患 者 上 颌 骨 下 颌 骨 和 腓 骨 的 三 维 打 印 模 型, 进 行 手 术 模 拟 ( 图 2d); 图 2(e) 是 患 者 康 复 后 的 效 果 这 项 手 术 今 天 成 为 该 医 院 的 常 规 手 术, 已 施 行 数 百 例, 通 过 模 型 作 规 划 演 练 是 必 须 的 步 骤 (b) 2. 三 维 打 印 技 术 是 精 准 手 术 的 重 要 技 术 支 撑 计 算 机 辅 助 手 术 规 划 使 很 多 复 杂 的 手 术 方 案 得 以 制 定 但 是, 如 何 在 临 床 中 严 格 按 照 规 划 精 准 施 行, 成 为 必 须 要 解 决 的 问 题 术 中 导 航 和 手 术 机 器 人 技 术 是 一 个 发 展 方 向, 但 普 遍 推 广 还 需 要 一 定 的 经 济 实 力 和 学 习 过 程 近 年 来, 基 于 三 维 打 印 技 术 的 数 字 化 手 术 模 板 被 广 泛 运 用 到 手 术 精 准 化 中 为 了 将 下 颌 骨 修 复 手 术 精 准 化, 确 保 临 床 手 术 与 术 前 方 案 一 致, 上 海 九 院 在 手 术 规 划 的 同 时, 进 一 步 设 计 出 相 应 的 切 割 模 板, 通 过 三 维 打 印 快 速 制 作, 见 图 3 术 中 切 割 位 置 角 度 都 按 模 板 操 作, 术 后 测 量 表 明, 与 规 划 的 误 差 在 1.2 mm 之 内 图 3 下 颌 骨 修 复 采 用 的 腓 骨 切 割 手 术 模 板 图 4 是 昆 明 军 区 总 医 院 提 出 的 脊 柱 椎 弓 根 钉 植 入 精 准 手 术 模 板 案 例 对 脊 柱 侧 弯 等 患 者, 通 过 钉 棒 系 统 进 行 融 合 手 术 是 目 前 主 要 的 治 疗 手 段 ( 图 4a), 从 图 4(b) 可 见, 要 将 椎 弓 根 钉 准 确 通 过 狭 小 骨 道 植 入 椎 体 是 一 项 难 度 很 高 的 医 术 今 天, 医 生 在 计 算 机 所 建 立 的 患 体 三 维 模 型 上 确 定 好 钉 道 后, 通 过 导 板 设 计 ( 图 4c) 和 三 维 打 (a) (b) (c) (d) (a) 印, 快 速 制 作 出 术 中 使 用 的 植 钉 导 板 ( 图 4d), 明 显 提 高 了 手 术 的 精 准 性 和 可 靠 性 口 腔 种 植 是 一 种 先 进 的 义 齿 ( 假 牙 ) 配 置 技 术 医 生 首 先 在 人 体 牙 槽 骨 上 植 入 种 植 钉, 在 其 基 础 上 固 定 患 者 所 需 的 义 齿 它 具 有 很 多 优 点, 但 价 格 昂 贵, 种 植 钉 植 入 的 方 位 准 确 性 成 为 考 核 手 术 水 平 的 要 点 种 植 导 板 在 国 外 口 腔 种 植 中 成 为 必 须 的 手 段 在 我 国, 为 配 合 种 植 牙 技 术 的 推 广, 上 海 交 通 大 学 和 浙 江 工 业 大 学 先 后 研 发 出 相 应 的 导 板 设 计 制 作 软 硬 件 系 统, 进 入 图 4 脊 柱 椎 弓 根 钉 植 入 用 的 精 准 手 术 模 板 (b) 图 5 口 腔 种 植 手 术 用 的 精 准 种 植 导 板 (c) 临 床 服 务 图 5(a) 为 上 海 交 通 大 学 开 发 的 种 植 规 划 软 件, 医 生 利 用 该 软 件 确 定 种 植 钉 个 数 间 距 和 方 位, 随 之 设 计 出 相 应 的 导 板 ( 图 b), 并 用 三 维 打 印 加 以 制 作 ( 图 c), 保 证 昂 贵 种 植 钉 的 精 准 植 入 3. 三 维 打 印 技 术 为 个 性 化 骨 科 植 入 物 设 计 提 供 了 保 证 医 学 治 疗 的 个 性 化 是 21 世 纪 医 学 发 展 方 向 之 一 在 骨 组 织 外 科 中, 由 于 骨 病 损 状 态 是 随 机 的, 因 此 用 于 骨 缺 损 修 复 的 植 入 物 也 只 能 是 个 体 化 的, 必 须 量 体 裁 衣, 度 身 定 做 术 前 对 患 者 骨 骼 进 行 精 确 的 在 体 三 维 测 量 非 常 困 难, 今 天, 患 骨 三 维 打 印 模 型 使 量 体 裁 衣 成 为 可 能 图 6(a) 所 示 颅 骨 破 损 患 者, 按 传 统 的 治 疗 技 术, 医 生 在 手 术 室 用 纸 拓 取 破 损 区 轮 廓, 按 破 损 轮 廓 当 场 裁 剪 弯 制 钛 网 进 行 修 补, 操 作 复 杂 手 术 时 间 长 风 险 大 现 在 利 用 患 者 CT 影 像 ( 图 6b), 通 过 计 算 机 三 维 建 模, 用 三 维 打 印 技 术 制 造 出 破 损 颅 骨 实 物 模 型 ( 图 6c), 据 此 用 人 工 骨 材 料 在 术 前 精 确 制 作 出 修 复 体 ( 图 d), 保 证 临 床 中 准 确 方 便 地 植 入 ( 图 e), 大 大 缩 短 手 术 时 间, 提 高 了 手 术 质 量 ( 图 f) 图 7 为 上 海 第 二 军 医 大 学 附 属 长 海 医 院 个 性 化 半 骨 盆 置 换 典 型 病 例, 根 据 患 者 骨 盆 三 维 打 印 模 型, 采 用 医 工 结 合 设 计 的 假 体, 由 上 海 晟 实 医 疗 器 械 公 司 制 造 出 个 体 化 骨 盆 修 复 体 ( 图 7a), 它 不 仅 完 美 地 修 复 了 患 者 骨 盆 缺 损 部 位 ( 图 7b), 而 且 保 持 了 患 者 左 右 腿 同 等 长 度, 避 免 术 后 跛 行 ( 图 7c) 12 (d) (e) 图 2 基 于 三 维 打 印 模 型 的 下 颌 骨 修 复 创 新 手 术 图 6 基 于 三 维 打 印 模 型 的 颅 骨 破 损 技 术 13

9 CURRENT POINT 长 ( 图 9a) 金 属 三 维 打 印 技 术 可 以 直 接 用 所 需 要 的 医 用 金 属 材 料 将 计 算 机 设 计 的 个 体 化 植 入 物 打 印 制 造 ( 图 9b 与 c), 不 仅 效 率 高, 而 且 可 以 回 避 传 统 制 造 工 艺 的 限 制, 实 现 结 构 的 优 化, 是 个 体 化 植 入 物 临 床 推 广 应 用 的 强 大 技 术 支 撑 麻 省 理 工 学 院 Technology Review 杂 志 (a) (b) 图 7 基 于 三 维 打 印 模 型 的 半 骨 盆 修 复 体 设 计 与 临 床 手 术 (c) 评 选 出 2013 年 10 大 突 破 性 技 术 14 在 骨 科 颅 颌 面 外 科 口 腔 科 等 领 域, 个 体 化 植 入 物 技 术 已 得 到 广 泛 应 用 人 工 关 节 与 接 骨 钣 虽 然 以 应 用 系 列 化 产 品 为 主, 但 对 于 特 殊 患 者, 个 体 化 植 入 物 常 常 也 是 最 佳 手 术 方 案 并 且 随 着 计 算 机 辅 助 设 计 和 制 造 技 术 的 发 展, 在 临 床 中 日 益 推 广 4. 金 属 三 维 打 印 技 术 开 辟 了 骨 科 植 入 物 技 术 的 新 纪 元 金 属 三 维 打 印 技 术 的 出 现 给 硬 组 织 外 科 植 入 物 的 进 一 步 发 展 提 供 了 强 大 的 技 术 支 撑 (1) 金 属 三 维 打 印 技 术 改 变 了 传 统 骨 科 植 入 物 的 设 计 与 制 造 工 艺 生 物 学 多 孔 表 面 是 人 工 关 节 制 造 中 的 关 键 技 术 之 一 传 统 采 用 钛 球 或 钛 丝 烧 结 技 术, 容 易 伤 害 母 体 金 属, 是 我 国 人 工 关 节 制 造 业 的 瓶 颈 采 用 金 属 三 维 打 印 技 术 可 以 将 本 体 和 多 孔 表 面 整 体 设 计 和 打 印 制 造, 使 这 一 瓶 颈 迎 刃 而 解 北 京 爱 康 宜 诚 医 疗 器 材 股 份 有 限 公 司 和 北 京 大 学 (3) 金 属 三 维 打 印 是 植 入 第 三 医 院 合 作, 用 这 项 技 术 设 假 体 生 命 化 的 强 大 技 术 支 撑 计 制 造 出 带 多 孔 表 面 一 体 化 钛 上 海 交 通 大 学 的 研 究 表 明, 金 属 髋 臼 杯, 见 图 8(a) 图 8 在 图 8 所 示 多 孔 钛 假 体 内 外 表 面 (b) 是 上 海 交 通 大 学 提 出 的 镶 制 备 有 利 于 骨 细 胞 贴 附 生 长 的 嵌 式 多 孔 表 面 结 构, 它 可 以 避 免 涂 层, 将 使 假 体 与 宿 主 骨 的 结 合 大 块 母 体 金 属 用 三 维 打 印 制 造, 质 量 进 一 步 提 高 通 过 与 中 科 院 获 得 国 家 发 明 专 利 沈 阳 金 属 研 究 所 合 作, 已 成 功 地 金 属 三 维 打 印 可 以 方 便 地 在 多 孔 钛 表 面 制 备 钽 涂 层, 动 物 制 作 各 种 空 间 结 构 和 孔 隙 度 的 试 验 表 明, 骨 细 胞 在 孔 内 生 长 多 孔 钛 骨 修 复 体, 图 8(c) 是 的 数 量 和 深 度 都 有 明 显 的 提 高 多 孔 钛 下 颌 骨 修 复 体 典 型 案 例, 在 多 孔 钛 假 体 孔 隙 内 部 进 一 步 它 将 改 变 假 体 由 大 块 实 体 金 属 植 入 可 降 解 支 架 细 胞 和 生 长 因 材 料 构 成 的 传 统 模 式, 对 未 来 植 子, 在 体 内 环 境 中 促 其 生 长, 将 入 物 的 设 计 具 有 深 远 的 影 响 使 假 体 带 有 生 命 活 体 成 分 动 物 (2) 金 属 三 维 打 印 技 术 是 试 验 表 明, 不 仅 能 进 一 步 提 高 假 个 性 化 植 入 物 的 强 大 推 力 体 的 强 度, 更 重 要 的 是 能 和 周 边 软 组 织 长 合, 而 这 正 是 未 来 植 入 过 去, 个 体 化 植 入 物 完 全 物 的 发 展 目 标 依 靠 钛 合 金 等 毛 坯 通 过 加 工 中 心 雕 刻 般 地 制 作, 成 本 高 周 期 (4) 金 属 三 维 打 印 将 带 来 (a) (b) (c) 图 8 采 用 金 属 三 维 打 印 技 术 制 造 的 钛 金 属 髋 臼 杯 麻 省 理 工 学 院 的 世 界 的 面 貌 Technology Review 杂 志 近 期 遴 选 出 了 2013 年 的 10 大 突 破 性 技 术, 这 些 技 术 为 解 决 问 题 而 出 现 在 世 人 面 前, 将 会 极 大 地 扩 展 人 类 的 潜 能, 也 最 有 可 能 改 变 Technology Review 杂 志 的 编 辑 在 文 章 中 指 出 : 今 年, 我 们 首 次 用 突 破 性 技 术 来 代 替 以 往 的 新 兴 技 术 我 们 对 突 破 性 技 术 的 定 义 非 常 简 单 : 能 (a) (b) (c) 图 9 金 属 三 维 打 印 制 作 的 个 体 化 骨 科 植 入 物 口 腔 修 复 技 术 的 一 场 革 命 设 计 技 术 使 义 齿 的 制 作 过 程 得 传 统 口 腔 修 复 义 齿 ( 俗 称 到 很 大 的 进 步, 但 金 属 牙 冠 失 腊 假 牙 ) 的 制 作, 通 常 是 由 患 者 咬 浇 铸 工 艺 环 节 依 然 成 为 缩 短 制 印 牙 模, 口 腔 科 医 生 制 作 出 石 膏 造 周 期 和 提 高 牙 冠 精 度 的 困 扰 模 型, 然 后 交 付 后 方 技 工 所, 通 因 素 金 属 三 维 打 印 可 按 计 算 机 过 修 模 排 牙 用 失 腊 浇 铸 工 艺 中 的 牙 冠 设 计 直 接 打 印 出 金 属 制 作 金 属 牙 冠 表 面 烤 瓷 等 繁 复 牙 冠, 去 除 失 腊 浇 铸 环 节, 彻 底 过 程 完 成, 患 者 须 要 多 次 到 医 生 解 决 了 这 些 问 题 牙 科 三 维 打 印 处 试 戴 和 修 整, 周 期 很 长 口 腔 和 牙 列 激 光 扫 描 计 算 机 辅 助 义 内 牙 列 激 光 扫 描 和 计 算 机 辅 助 齿 设 计 相 结 合, 将 完 全 改 变 沿 用 让 人 们 以 新 方 式 使 用 技 术 的 进 展 它 或 许 是 一 种 为 人 们 提 供 有 用 接 口 的 直 观 设 计 ( 比 如 智 能 手 表 ); 或 者 是 使 脑 损 伤 患 者 能 重 新 形 成 记 忆 的 实 验 设 备 ( 比 如 记 忆 植 入 物 ) 有 些 技 术 可 能 对 经 数 十 年 的 义 齿 制 造 传 统, 实 现 义 齿 快 速 制 作 一 次 性 佩 戴 成 功 的 目 标, 促 成 口 腔 修 复 医 学 的 技 术 革 命 5. 结 束 语 三 维 打 印 技 术 自 诞 生 之 日 起, 就 被 医 学 界 特 别 是 硬 组 织 外 科 领 域 广 泛 采 用, 至 今 已 有 20 多 年 历 史 其 临 床 应 用 技 术 也 获 得 不 断 的 创 新 金 属 三 维 打 印 更 为 这 项 技 术 的 医 学 应 用 开 辟 了 广 阔 的 前 景 用 三 维 打 印 技 术 直 接 打 印 人 体 组 织 的 研 究 在 国 内 外 也 已 取 得 可 喜 的 进 展 这 项 技 术 将 为 临 床 医 学 的 发 展 做 出 重 要 的 贡 献 15

10 CURRENT POINT 济 持 续 稳 定 的 发 展 至 关 重 要 ( 比 如 3D 打 印 技 术 和 超 级 电 网 ); 而 另 外 一 些 技 术 则 可 能 会 改 变 我 们 的 沟 通 方 式 ( 比 如 临 时 社 交 媒 体 ) 或 者 与 我 们 的 未 来 密 切 相 关 ( 比 如 产 前 DNA 测 序 ) 有 些 技 术 是 工 程 师 们 天 才 创 意 的 结 晶 ; 而 有 些 技 术 则 是 科 学 家 们 对 长 期 困 扰 他 们 的 问 题 所 采 取 的 诸 多 尝 试 的 集 大 成 者 ( 比 如 深 度 学 习 和 超 高 效 太 阳 能 电 池 ) 总 而 言 之, 我 们 希 望 这 份 年 度 技 术 榜 单 不 仅 能 告 诉 人 们 需 要 知 道 这 些 技 术, 也 借 此 对 提 出 这 些 创 意 的 人 致 以 崇 高 敬 意 的 比 例 越 来 越 小 如 何 实 现? 答 案 是 工 业 机 器 人 活 的 工 业 机 器 人 的 领 头 羊 对 于 Baxter 的 问 世, 苹 果 公 司 的 前 任 高 管 托 尼 法 德 尔 在 接 受 纽 约 时 报 采 访 时 表 示 : 机 器 人 世 界 似 乎 迎 来 了 真 正 的 麦 金 塔 ( 指 引 领 PC 革 命 的 苹 果 Macintosh 电 脑 )! (EADS) 美 国 联 合 技 术 公 司 ( 主 要 业 务 : 航 空 航 天 ) 普 拉 特 惠 特 尼 集 团 公 司 ( 美 国 最 大 的 两 家 航 空 发 动 机 制 造 公 司 之 一, 也 是 世 界 主 要 的 航 空 燃 气 涡 轮 发 动 机 制 造 商 之 一 ) 16 这 些 突 破 性 技 术 中, 深 度 学 习 位 居 榜 首, 其 余 九 项 技 术 分 别 是 : 超 级 电 网 记 忆 植 入 物 蓝 领 机 器 人 智 能 手 表 产 前 DNA 测 序 3D 打 印 技 术 临 时 社 交 媒 体 来 自 廉 价 手 机 的 庞 大 数 据 和 超 高 效 太 阳 能 电 池, 我 们 希 望 这 些 技 术 能 为 我 们 绘 制 出 一 幅 比 较 全 面 的 科 技 发 展 现 状 图 本 刊 选 择 刊 登 与 机 械 工 程 密 切 相 关 的 两 项 技 术 进 行 介 绍 : 蓝 领 机 器 人 和 3D 打 印 技 术 蓝 领 机 器 人 : 与 人 类 并 肩 作 战 2012 年 9 月, 纽 约 时 报 网 站 在 一 篇 深 度 报 道 文 章 中 指 出, 制 造 业 正 在 涌 现 新 一 波 机 器 人 热 潮, 而 未 来 的 机 器 人 将 会 兼 具 廉 价 高 效 安 全 人 性 化 等 优 点, 最 终 将 成 为 与 人 类 并 肩 工 图 1 Baxter 蓝 领 机 器 人 关 键 部 位 解 剖 图 作 的 好 帮 手,Rethink Robotics 生 力 军 公 司 推 出 的 Baxter 蓝 领 机 器 人 按 照 英 国 经 济 学 家 杂 就 是 其 中 的 佼 佼 者 志 的 理 论 : 第 三 次 工 业 革 命 来 蓝 领 机 器 人, 顾 名 思 义, 了! 这 是 一 种 独 特 的 划 分 方 式, 就 是 那 种 不 需 要 休 息 与 食 物, 又 不 以 某 一 类 新 兴 技 术 而 以 生 产 能 一 周 7 天 一 天 24 小 时 工 作 方 式 的 改 变 为 标 准 他 们 认 为, 且 没 有 情 绪, 绝 对 服 从 指 令 的 机 第 三 次 工 业 革 命 是 以 数 字 化 智 器 人 它 们 可 以 完 成 人 力 所 不 能 能 制 造 和 新 能 源 新 材 料 的 运 用 及 的 工 作 项 目 包 括 一 些 具 为 代 表 的 一 个 新 时 代, 特 点 之 一 有 危 险 性 而 且 费 力 的 工 作 未 即 直 接 从 事 生 产 的 劳 动 力 数 量 来, 他 们 或 许 会 成 为 制 造 业 中 的 快 速 下 降, 劳 动 力 成 本 占 总 成 本 国 际 机 器 人 联 盟 估 计, 目 前 全 世 界 有 110 万 个 正 在 工 作 中 的 机 器 人 但 传 统 的 工 业 机 器 人 在 编 制 程 序 方 面 花 费 高 昂, 而 且 也 无 法 处 理 工 作 环 境 中 最 细 微 的 变 化 ; 另 外, 还 必 须 用 笼 子 来 把 它 们 和 工 人 们 隔 开 因 此, 虽 然 机 器 人 在 汽 车 制 造 业 ( 目 前 约 80% 的 工 作 由 机 器 完 成 ) 和 制 药 业 里 已 经 随 处 可 见, 不 过, 在 某 些 行 业 里, 因 为 工 作 量 过 小 或 者 产 品 线 为 了 满 足 新 需 求 或 产 业 因 为 革 新 而 变 化 过 快, 不 值 得 引 进 工 业 机 器 人 其 中 包 括 小 规 模 制 造 业, 还 有 相 对 较 发 达 的 航 空 和 手 机 制 造 业 等 而 新 型 的 人 机 互 动 机 器 人 Baxter 则 更 智 能 拥 有 两 条 手 臂 的 机 器 人 Baxter 由 Rethink Robotics 公 司 的 首 席 技 术 官 前 麻 省 理 工 学 院 教 授 罗 德 尼 布 鲁 克 斯 设 计 制 造 而 成 Baxter 不 需 要 专 门 的 编 程 人 员 和 编 程 系 统, 只 需 要 工 人 带 动 它 的 手 臂 进 行 运 动, 就 可 以 完 成 一 次 简 单 的 编 程, 并 用 于 工 业 生 产 每 台 Baxter 的 售 价 仅 2.2 万 美 元, 远 低 于 工 业 机 器 人 ; 它 也 拥 有 一 套 复 杂 的 安 全 机 制 和 传 感 器, 能 够 保 护 它 所 协 助 的 人 类 工 人 的 安 全, 因 此, 具 有 无 可 比 拟 的 适 应 性 与 安 全 性 鉴 于 上 述 诸 多 优 点,Baxter 似 乎 正 成 为 新 一 代 更 聪 明 更 灵 另 外,Baxter 也 不 会 对 工 人 构 成 威 胁, 因 为 工 人 可 以 完 成 比 机 器 人 更 优 质 更 精 细 的 工 作 ; 而 Baxter 则 在 工 厂 中 负 责 做 重 复 性 的 工 作 如 此 一 来, 机 器 人 可 以 与 人 类 并 肩 工 作, 为 工 业 生 产 助 力 3D 打 印 技 术 : 我 的 未 来 不 是 梦 过 去 一 年 最 流 行 的 趋 势 之 一 就 是 3D 打 印 技 术 的 发 展 和 普 及 许 多 公 司 现 在 开 始 利 用 3D 打 印 机, 通 过 多 层 材 料 的 积 累 来 形 成 完 整 的 产 品 或 者 部 件 而 麻 省 理 工 学 院 称, 通 用 电 气 公 司 最 近 正 采 用 3D 打 印 技 术 来 为 新 型 飞 机 打 印 燃 油 喷 嘴 重 要 性 : 该 技 术 可 以 降 低 复 杂 零 件 的 制 造 成 本, 因 此, 有 望 让 很 多 制 造 领 域 焕 发 生 机 突 破 : 全 球 最 大 的 制 造 商 美 国 通 用 电 气 公 司 (GE) 将 使 用 3D 打 印 技 术 为 新 型 飞 机 上 的 发 动 机 打 印 一 个 关 键 的 零 部 件 燃 油 喷 嘴 主 要 参 与 者 : 通 用 电 气 航 空 公 司 欧 洲 宇 航 防 务 集 团 3D 打 印 技 术 也 被 称 为 增 材 制 造 技 术, 是 一 种 最 新 的 快 速 成 形 制 造 技 术, 其 与 激 光 成 形 技 术 一 样, 都 是 采 用 分 层 加 工 叠 加 成 形, 即 通 过 逐 层 增 加 材 料 来 生 成 3D 实 体 该 技 术 最 突 出 的 优 点 是 无 需 机 械 加 工 或 制 造 出 任 何 模 具, 就 能 直 接 从 计 算 机 图 形 数 据 中 生 成 任 何 形 状 的 零 件, 从 而 极 大 地 缩 短 产 品 的 研 制 周 期, 提 高 生 产 率 并 降 低 生 产 成 本 3D 打 印 机 出 现 在 20 世 纪 90 年 代 中 期, 它 是 一 种 利 用 光 固 化 和 纸 层 叠 等 技 术 的 快 速 成 形 装 置 它 与 普 通 打 印 机 工 作 原 理 基 本 相 同 : 打 印 机 内 装 有 液 体 或 粉 末 等 打 印 材 料, 与 电 脑 连 接 后, 通 过 电 脑 控 制 把 打 印 材 料 层 层 叠 加 起 来, 最 终 把 计 算 机 上 的 蓝 图 变 成 实 物 这 一 技 术 如 今 在 多 个 领 域 得 到 应 用, 人 们 用 它 来 制 造 服 装 建 筑 模 型 汽 车 等 随 着 技 术 的 进 步,3D 打 印 机 的 应 用 领 域 也 在 不 断 扩 展 美 国 科 学 家 已 经 研 发 出 了 能 打 印 皮 肤 软 骨 骨 头 和 身 体 其 他 器 官 的 3D 生 物 打 印 机 人 们 还 使 用 3D 打 印 机 来 制 造 雕 塑 并 修 复 雕 塑, 制 造 由 塑 料 和 聚 合 物 制 成 的 3D 物 体 并 打 印 出 了 食 品 17

11 18 CURRENT POINT 尽 管 人 们 已 经 用 3D 打 印 技 术 制 造 出 了 诸 多 产 品, 工 程 师 和 设 计 师 们 也 利 用 其 制 造 出 了 很 多 塑 料 模 型, 但 像 GE 航 空 公 司 那 样, 利 用 3D 打 印 技 术 大 规 模 制 造 燃 油 喷 嘴 这 种 金 属 合 金 则 是 该 技 术 的 一 个 里 程 碑 因 为, 尽 管 对 消 费 者 和 小 企 业 主 来 说,3D 打 印 技 术 并 不 陌 生, 但 这 一 技 术 唯 有 用 于 制 造 业 才 能 发 挥 其 最 大 的 商 业 影 响 力 GE 航 空 公 司 表 示, 这 种 喷 嘴 预 计 在 2015 年 年 底 或 2016 年 年 初 完 成 每 个 飞 机 发 动 机 需 要 10 ~ 20 个 喷 嘴, 因 此, 在 这 3 年 内, 该 公 司 每 年 需 要 制 造 出 2.5 万 个 喷 嘴 与 传 统 技 术 相 比,GE 制 造 喷 嘴 的 新 方 法 用 到 的 原 材 料 更 少, 因 此 可 以 降 低 公 司 的 生 产 成 本 ; 而 且, 这 一 方 法 制 造 出 的 零 件 更 轻 便, 可 以 更 好 地 为 飞 机 省 油 传 统 技 术 需 要 将 大 约 20 个 小 零 件 焊 接 在 一 起, 这 不 仅 耗 费 大 量 人 力, 也 会 留 下 很 多 废 料 而 新 方 法 则 使 用 钴 铬 粉 末 来 制 造 这 种 零 件 一 台 计 算 机 控 制 的 激 光 器 朝 这 些 粉 末 精 准 地 发 射 激 光 束, 将 金 属 合 金 融 化 在 合 适 的 地 方, 制 造 出 多 个 20 μm 厚 的 层 因 为 激 光 可 以 不 停 歇 地 工 作, 所 以 新 方 法 更 快 而 且, 新 技 术 对 材 料 的 利 用 效 率 也 更 高 GE 的 其 他 部 门 和 竞 争 者 都 在 密 切 关 注 这 项 技 术 GE 发 电 设 备 和 水 处 理 公 司 主 要 生 产 大 型 的 气 体 涡 轮 机 和 风 力 涡 轮 机, 该 公 司 已 经 确 定 了 一 些 能 用 3D 打 印 技 术 制 造 的 零 部 件 GE 医 疗 公 司 也 研 发 了 一 种 方 法 来 打 印 变 频 器 一 种 用 在 超 声 图 2 航 空 发 动 机 的 支 架 原 型 显 示 了 增 材 制 造 技 术 如 何 能 生 产 如 图 中 右 侧 所 示 的 复 杂 而 精 确 的 成 形 设 计 波 机 器 内 的 昂 贵 的 陶 瓷 探 头 而 兵 现 在,GE 的 发 动 机 喷 嘴 正 且, 新 技 术 处 理 的 是 计 算 机 模 在 考 验 3D 打 印 技 术 是 否 可 以 变 型, 因 此, 人 们 能 设 计 出 全 新 革 我 们 制 造 复 杂 的 高 性 能 产 品 的 形 状 而 不 需 要 考 虑 目 前 制 造 的 方 式 上 可 能 存 在 的 局 限 性 GE 的 首 不 仅 如 此, 甚 至 已 经 有 人 席 技 术 官 马 克 尼 特 表 示 : 3D 打 算 让 3D 打 印 技 术 走 出 地 球, 打 印 技 术 目 前 正 在 改 变 我 们 对 进 入 更 广 阔 的 宇 宙 空 间 一 展 雄 公 司 的 规 划, 我 们 能 制 造 以 前 无 风 了 据 报 道, 今 年 5 月 份, 美 法 完 成 的 产 品 国 太 空 制 造 公 司 宣 布, 他 们 将 与 GE 公 司 的 工 程 师 们 也 开 始 美 国 国 家 航 空 航 天 局 马 歇 尔 航 探 究 如 何 用 3D 打 印 技 术 制 造 其 天 中 心 合 作, 计 划 在 明 年 8 月 利 他 合 金, 包 括 有 些 专 门 为 3D 打 用 美 国 太 空 探 索 技 术 公 司 的 货 印 机 而 设 计 的 材 料 例 如,GE 运 飞 船, 将 新 研 发 的 太 空 3D 打 航 空 公 司 的 研 究 人 员 正 在 尝 试 印 机 送 往 国 际 空 间 站, 供 宇 航 员 钛 铝 和 镍 铬 合 金 单 个 零 件 或 在 轨 道 生 产 零 部 件 届 时, 人 类 许 可 以 由 多 种 合 金 制 成, 这 让 设 将 首 次 实 现 在 地 球 外 制 造 物 品 计 师 们 可 以 采 用 铸 造 无 法 做 到 太 空 制 造 公 司 表 示, 国 际 的 方 式 定 制 材 料 的 属 性 比 如, 空 间 站 现 有 的 30% 以 上 的 备 用 部 发 动 机 或 者 涡 轮 机 上 使 用 的 叶 件 都 可 由 这 台 3D 打 印 机 制 造 片 可 以 由 不 同 的 材 料 制 造 而 成, 这 将 是 通 往 未 来 的 重 要 一 步,3D 因 此, 一 端 可 以 让 其 强 度 达 到 最 打 印 技 术 能 增 加 太 空 任 务 的 安 优, 而 另 一 端 则 可 以 让 其 抗 热 性 全 性 和 可 靠 性, 同 时, 由 于 不 必 达 到 最 优 从 地 球 运 输, 可 降 低 太 空 任 务 的 所 有 这 些 仍 然 只 是 纸 上 谈 成 本 1. 打 造 国 之 重 器, 激 励 行 业 前 进 自 20 世 纪 90 年 代 起, 铸 造 工 艺 设 计 与 优 化 就 开 始 采 用 了 计 算 机 模 拟 仿 真 技 术, 对 铸 件 凝 固 过 程 的 微 观 组 织 模 拟 达 到 了 晶 粒 尺 度, 并 在 凝 固 热 力 学 与 结 晶 动 力 学 两 方 面 研 究 了 铸 造 过 程 材 料 的 组 织 和 性 能 该 模 拟 仿 真 技 术 至 今 已 实 现 了 高 性 能 及 高 效 率 多 学 科 及 多 尺 度, 已 广 泛 应 用 在 压 力 铸 造 熔 模 铸 造 等 精 确 成 形 加 工 工 艺 方 案 优 化 中, 并 在 汽 车 航 空 航 天 电 站 装 备 等 支 柱 产 业 的 实 际 生 产 中 取 得 了 显 著 的 经 济 及 社 会 效 益 例 如, 长 江 三 峡 水 轮 机 的 第 一 个 叶 轮 是 从 加 拿 大 进 口 的 不 锈 钢 叶 轮, 质 量 62 t, 价 值 为 960 万 美 元 2001 年 起, 采 用 中 国 自 主 研 发 的 铸 造 之 星 (FT-STAR), 研 制 出 直 径 10.7 m 高 度 5.4 m 质 量 达 440 t 的 超 大 型 叶 轮 ( 见 图 1) 由 国 务 院 三 峡 办 中 国 用 智 慧 推 动 焊 接 制 造 的 进 步 机 械 工 业 联 合 会 共 同 主 持 召 开 的 鉴 定 委 员 会 专 家 组 一 致 认 为 : 该 先 进 技 术 达 到 国 际 同 行 业 先 进 水 平 在 铸 造 工 艺 模 拟 被 广 泛 应 用 的 背 景 下, 有 力 地 支 撑 了 铸 造 行 业 核 心 竞 争 力 的 提 升 与 市 场 的 开 拓 由 中 国 第 一 重 型 机 械 股 份 公 司 独 立 完 成 的 已 被 授 予 2012 年 度 黑 龙 江 省 科 学 技 术 特 等 奖 目 前 世 界 上 最 重 的 619 t 特 大 钢 锭, 突 破 了 百 万 千 瓦 核 电 低 压 转 子 及 5.5 m 厚 板 轧 机 支 承 辊 等 一 系 列 超 大 锻 件 极 限 制 造 的 瓶 颈, 使 我 国 的 超 大 型 铸 锻 件 的 生 产 跃 居 世 界 前 列, 成 为 全 球 最 大 的 核 岛 锻 件 及 常 规 岛 图 1 直 径 10.7 m 高 度 5.4 m 质 量 达 440 t 的 超 大 型 叶 轮 19 锻 件 供 应 商 大 型 模 锻 压 机 是 衡 量 一 个 国 家 工 业 实 力 的 重 要 标 志 迄 今 为 止, 仅 有 美 国 俄 罗 斯 法 国 3 个 国 家 有 类 似 设 备, 最 大 的 为 俄 罗 斯 的 7.5 万 t, 而 我 国 高 达 8 万 t, 其 总 高 42 m, 质 量 约 2.2 万 t, 单 件 质 量 在 75 t 以 上 的 零 件 多 达 68 个 图 2 是 中 国 二 重 突 破 超 大 超 长 超 重 零 部 件 的 极 限 制 造, 研 制 成 功 的 8 万 t 大 型 模 锻 压 机, 实 现 了 现 有 技 术 与 最 新 技 术 的 紧 密 结 合. 这 台 历 时 10 年 打 造 的 世 界 重 装 之 王, 使 中 国 成 为 拥 有 全 球 最

12 20 Expert Opinion 图 2 8 万 t 大 型 模 锻 压 机 高 等 级 模 锻 装 备 的 国 家 这 是 一 个 集 机 电 液 为 一 体 的 巨 型 系 统 工 程, 成 功 挑 战 了 目 前 人 类 的 极 限 制 造 能 力 这 台 设 备 成 功 制 造 的 本 身, 不 仅 开 拓 了 锻 压 行 业 的 未 来, 并 且 将 辐 射 带 动 一 批 庞 大 的 重 型 构 件 的 机 械 加 工 集 群 中 国 工 程 院 钟 掘 院 士 说 : 8 万 t 大 型 模 锻 压 机 投 入 试 运 行, 将 我 国 高 端 重 大 装 备 的 制 造 能 力 托 举 到 国 际 顶 级 水 平, 也 为 中 国 走 向 制 造 强 国 掀 开 了 历 史 性 的 一 页 面 对 航 空 航 天 动 力 发 电 海 洋 工 程 西 气 东 输 等 各 行 各 业 的 实 际 需 求, 目 前 我 国 实 现 了 大 型 模 锻 件 的 整 体 精 密 成 形 : 如 飞 机 的 骨 骼 框 梁, 发 动 机 的 脊 柱 涡 轮 盘, 油 田 的 血 管 输 油 管 三 通,3 分 半 钟 锻 压 一 个 飞 机 起 落 架 等 等 至 今 以 数 学 模 型 为 知 识 表 达 方 式 以 计 算 机 模 拟 为 决 策 依 据 的 智 能 热 处 理 技 术 已 成 为 实 现 热 处 理 智 能 化 的 有 效 途 径 在 工 业 应 用 中 已 开 展 了 计 算 机 模 拟 的 气 体 渗 碳 及 渗 氮 层 浓 度 分 布 的 工 艺 预 测 加 热 淬 火 和 激 光 热 处 理 时 的 温 度 场 截 面 上 组 织 与 硬 度 分 布 的 预 测 以 及 热 处 理 工 件 的 扩 散 导 热 相 变 和 应 力 应 变 等 现 象 的 流 场 动 力 学 模 拟 等 工 作, 并 使 热 处 理 的 工 艺 模 拟 拓 展 到 生 产 工 艺 的 制 定 过 程, 即 : 根 据 计 算 机 模 拟 的 结 果 合 理 选 择 钢 材 制 订 渗 碳 和 淬 火 工 艺 等 这 不 仅 克 服 了 过 去 只 能 在 某 一 层 次 上 单 独 研 究 个 别 现 象 的 局 限 性, 也 综 合 考 虑 了 实 际 生 产 中 各 种 因 素 的 相 互 影 响, 而 且 对 保 证 机 械 产 品 可 靠 性 并 最 大 限 度 降 低 成 本 也 具 有 重 要 作 用 又 如 : 由 中 国 机 械 工 业 联 合 会 组 织 专 家 鉴 定 中 国 一 重 承 担 的 国 家 高 档 数 控 机 床 与 基 础 制 造 装 备 重 大 专 项 课 题 开 合 式 大 型 热 处 理 设 备, 是 解 决 国 家 重 大 能 源 装 备 关 键 大 型 工 件 国 产 化 图 3 开 合 式 大 型 热 处 理 设 备 的 基 础 装 备 ( 见 图 3) 该 设 备 是 大 型 开 合 式 加 热 设 备 和 旋 转 淬 火 设 备 的 集 成 系 统, 包 括 立 式 旋 转 开 合 式 炉 体 结 构, 大 型 开 合 式 淬 火 结 构, 顶 部 扶 持 与 底 座 支 撑 结 构, 集 喷 风 水 雾 于 一 体 的 柔 性 淬 火 系 统 等, 其 结 构 设 计 改 变 了 大 型 转 子 的 传 统 热 处 理 工 艺 方 式, 提 升 了 我 国 基 础 重 大 装 备 和 大 锻 件 的 制 造 能 力 和 国 际 竞 争 力, 对 国 民 经 济 建 设 具 有 重 要 的 支 撑 作 用 我 国 年 钢 产 量 已 达 到 7 亿 t, 约 50% 的 钢 材 需 要 经 过 焊 接 加 工 制 成 各 种 构 件 或 产 品 例 如 : 前 面 提 到 的 质 量 达 440 t 的 三 峡 水 电 站 水 轮 机 转 轮 铸 件, 经 焊 接 后 成 为 世 界 最 大 最 重 的 不 锈 钢 焊 接 转 轮 ; 国 家 体 育 场 鸟 巢 建 筑 顶 面 呈 马 鞍 形, 长 轴 332 m, 短 轴 297 m, 钢 结 构 总 质 量 5.3 万 t, 空 间 位 置 复 杂 多 变, 焊 缝 总 长 31 万 m, 消 耗 焊 材 余 t, 焊 接 过 程 严 格 控 制 应 力 和 变 形, 已 成 为 我 国 建 筑 钢 结 构 焊 接 工 程 的 样 板, 获 得 了 2010 年 度 国 际 焊 接 最 高 奖 ; 我 国 第 一 台 煤 直 接 液 化 反 应 器, ( 见 图 4) 直 径 5.5 m, 长 62 m, 壁 厚 337 mm, 质 量 t, 是 世 界 上 最 大 的 加 氢 反 应 器, 采 用 双 丝 窄 间 隙 埋 弧 焊 技 术 焊 接 而 成 等 等 大 量 成 果 表 明, 焊 接 至 今 仍 是 当 前 工 程 制 造 中 最 广 泛 最 重 要 的 实 现 材 料 永 久 连 接 的 图 4 当 今 世 界 最 大 最 重 的 压 力 容 器 加 氢 反 应 器 方 法, 国 家 每 一 项 重 大 工 程 和 装 元 / 人 年 ) 分 别 为 ; 备 制 造 业 的 发 展 都 不 断 地 推 动 人 均 造 船 量 ( 单 位 : 总 吨 / 人 年 ) 着 焊 接 科 学 与 技 术 的 进 步 分 别 为 ; 焊 材 消 耗 ( 单 位 :kg/ 人 年 ) 分 别 为 然 而, 尽 管 近 年 来 已 有 多 45; 焊 接 机 械 化 自 动 化 率 ( 单 项 世 界 第 一 举 世 瞩 目 位 :%) 分 别 为 ; 国 的 成 果, 但 我 国 在 金 属 成 形 的 产 设 备 装 船 率 ( 单 位 :%) 分 别 四 大 领 域 长 期 存 在 的 低 效 为 作 为 每 一 个 中 率 高 能 耗 的 弱 点 一 直 未 得 到 国 焊 接 工 作 者, 都 会 难 以 接 受 根 本 转 变 以 焊 接 为 例, 我 国 这 样 的 差 距 已 连 续 十 多 年 为 世 界 造 船 大 国, 自 2009 年 以 来, 已 具 有 突 破 4 面 临 现 代 制 造 的 挑 战, 我 000 万 t 载 重, 占 全 球 造 船 份 额 们 应 当 思 考, 焊 接 今 后 将 会 有 何 三 分 之 一 以 上, 并 具 有 批 量 建 种 突 破 性 的 技 术 进 展? 为 国 家 造 大 型 液 化 天 然 气 船 液 化 石 的 制 造 业 会 做 出 何 种 重 要 的 贡 油 气 船 超 大 型 油 船 大 型 滚 献? 大 家 知 道, 在 自 身 的 领 域 每 装 船 科 考 船 和 海 洋 调 查 船 等 打 下 一 个 新 的 基 石, 随 之 就 会 带 高 技 术 高 附 加 值 船 舶 的 能 力 来 一 个 宽 广 的 发 展 空 间 为 此, 在 船 体 建 造 中, 焊 接 工 时 占 总 我 们 应 当 尽 快 地 扭 转 长 期 以 来 工 时 的 30% ~ 40%, 焊 接 成 本 占 以 手 工 焊 的 技 能 与 操 作 者 的 经 船 体 建 造 总 成 本 的 30% ~ 50% 验 作 为 焊 接 工 艺 基 础 的 信 息 来 虽 然 我 国 在 承 接 订 单 和 造 船 完 源 及 其 思 考 方 式 的 被 动 局 面, 并 工 量 两 方 面 正 在 全 面 赶 超 世 界 着 力 提 高 以 优 质 高 效 节 能 先 进 造 船 大 国, 但 从 中 韩 降 耗 为 基 本 特 征 的 自 动 化 智 日 三 国 造 船 指 标 的 对 比 数 据 来 能 化 焊 接 模 式 的 认 识 能 力 和 开 看, 劳 动 生 产 率 ( 单 位 : 万 美 发 能 力 2. 焊 接 技 术 与 信 息 技 术 的 深 度 融 合 带 来 的 启 示 大 家 知 道, 如 今 中 国 制 造 业 规 模 已 经 很 大, 在 制 造 业 行 业 分 类 的 30 多 个 大 类 中, 半 数 以 上 行 业 生 产 规 模 已 经 居 世 界 第 一, 但 是 制 造 业 总 体 水 平 还 比 较 低, 产 业 结 构 调 整 的 要 求 十 分 迫 切, 提 升 空 间 很 大 对 于 广 大 科 技 工 作 者 来 说, 积 极 促 进 工 业 化 与 信 息 化 的 紧 密 结 合, 着 力 推 进 制 造 技 术 与 信 息 技 术 深 度 融 合 不 仅 是 我 们 义 不 容 辞 的 责 任, 也 是 提 升 机 械 制 造 业 走 向 现 代 化 的 有 效 途 径 近 年 来, 国 际 上 一 些 大 公 司 提 出 智 慧 地 球 的 概 念, 实 际 上 是 互 联 网 与 物 联 网 的 有 机 结 合, 是 新 一 代 网 络 和 信 息 技 术 的 深 度 应 用, 也 是 信 息 化 与 工 业 化 的 深 度 融 合, 这 一 理 念 受 到 全 世 界 的 广 泛 关 注 我 们 已 经 并 不 断 深 刻 地 认 识 到 信 息 技 术 是 经 济 增 长 的 倍 增 器, 是 发 展 方 式 的 转 化 器, 是 产 业 升 级 的 助 推 器, 为 此, 特 别 要 重 点 推 动 信 息 技 术 在 制 造 业 中 的 应 用, 显 著 提 高 制 造 技 术 与 生 产 过 程 的 信 息 化 程 度, 进 而 提 高 其 现 代 化 水 平 现 代 工 业 的 发 展 与 制 造 技 术 的 创 新 已 越 来 越 依 靠 对 事 物 规 律 的 认 识 和 科 学 原 理 的 理 解 于 是, 现 代 制 造 过 程 已 不 仅 仅 是 一 个 物 质 化 的 增 值 过 程, 同 时 也 表 现 为 一 种 以 知 识 和 信 息 为 要 21

13 Expert Opinion 素 的 新 生 产 方 式, 进 而 体 现 以 提 高 质 量 节 能 减 排 和 增 强 综 合 效 益 为 目 标 的 现 代 化 工 业 特 征 至 今, 科 技 与 经 济 的 发 展 已 进 入 了 基 于 知 识 信 息 的 时 代 知 识 是 信 息 应 用 的 基 础, 当 信 息 通 过 知 识 的 提 升 而 能 解 决 实 际 问 题 的 时 候, 就 会 把 制 造 业 推 向 具 有 更 高 生 产 力 水 平 的 新 阶 段, 将 会 极 大 地 促 进 人 类 社 会 更 好 更 快 更 和 谐 地 创 新 发 展 看 不 见 的 技 术, 而 是 在 座 的 每 一 个 人 都 能 真 切 感 受 到 的 真 正 的 发 展, 而 且 信 息 技 术 和 信 息 产 业 的 发 展 速 度 并 没 有 因 为 几 十 年 的 快 速 发 展 而 有 所 减 缓 这 一 提 法 值 得 我 们 高 度 重 视, 它 对 焊 接 制 造 的 信 息 化 具 有 重 要 的 指 导 作 用 术 环 节 和 流 程 在 这 一 技 术 的 演 进 过 程 中, 软 件 起 到 了 关 键 的 支 撑 作 用 具 而 实 现 新 结 构 方 案 的 低 成 本 短 周 期 快 速 制 造 例 如, 可 用 激 光 铺 粉 在 充 氩 室 内 完 成 增 材 制 造 钛 合 金 结 构 件 和 在 真 空 室 内 完 成 电 子 束 送 丝 增 材 制 造 钛 合 金 结 构 件 等 等 可 见, 用 信 息 化 提 升 机 械 制 造 业 是 一 个 有 效 的 切 入 点 一 是 将 使 信 息 化 从 对 制 造 的 宏 观 管 理 深 入 到 制 造 的 微 观 细 节 ; 二 是 将 使 信 息 化 从 对 制 造 工 序 与 物 流 的 低 成 本 控 制 进 入 到 对 制 造 工 艺 与 技 术 的 高 品 质 优 化, 从 而 将 逐 步 替 代 从 事 重 复 性 操 作 的 人 工 及 其 传 统 生 产 方 式, 使 社 会 生 产 力 得 到 又 一 次 新 的 解 放 与 发 展 具 体 地 说, 在 积 极 促 进 产 品 设 计 数 字 化 生 产 装 备 智 能 化 制 造 过 程 自 动 化 和 经 营 管 理 网 络 化 水 平 的 同 时, 还 要 关 注 由 于 电 子 信 息 以 及 通 信 技 术 的 发 展 推 动 和 催 生 一 批 新 兴 工 业 领 域 的 蓬 勃 发 展 最 近, 工 信 部 领 导 在 以 加 快 发 展 新 一 代 信 息 技 术 产 业, 促 进 经 济 发 展 方 式 转 变 为 主 题 的 报 告 中 强 调 : 回 顾 人 类 的 技 术 进 步 史 产 业 发 展 史, 没 有 哪 一 种 技 术 哪 一 个 产 业 像 信 息 技 术 信 息 产 业 发 展 得 那 么 快 这 个 快 不 是 抽 象 的 数 字, 不 是 在 信 息 化 与 制 造 业 融 合 的 发 展 过 程 中, 目 前 呈 现 出 四 个 方 面 的 技 术 特 点 (1) 传 感 技 术 传 感 技 术 能 够 像 人 一 样 感 知 外 界 的 变 化 并 且 能 够 把 外 界 的 变 化 变 成 系 统 处 理 的 资 源, 传 感 技 术 使 得 制 造 过 程 走 上 智 能 化 的 轨 道 (2) 大 数 据 技 术 大 数 据 技 术 是 把 系 统 所 能 得 到 的 数 据 用 最 恰 当 的 方 式 予 以 结 构 化 这 种 结 构 化 使 得 信 息 成 为 系 统, 特 别 是 成 为 智 能 化 制 造 系 统 的 加 工 对 象 和 加 工 原 料 (3) 显 示 和 反 应 技 术 各 种 各 样 的 信 息 要 通 过 各 种 方 式 ( 如 表 情 语 言 动 作 思 维 决 策 ) 做 出 反 应 在 智 能 化 制 造 体 系 中, 显 示 和 反 应 技 术 最 有 代 表 性 的 就 是 机 器 人 (4) 软 件 和 信 息 集 成 技 术 如 何 从 海 量 的 信 息 资 源 中 找 出 合 理 的 技 术 途 径 和 运 作 模 式 来 推 动 制 造 的 进 步, 十 分 重 要 的 问 题 就 是 要 认 真 地 分 析 产 业 链 和 价 值 链 找 到 关 键 的 技 信 息 技 术 正 在 有 力 地 推 动 传 统 制 造 走 向 自 动 化 和 智 能 化 因 此, 如 何 利 用 信 息 技 术 使 劳 动 生 产 效 能 的 增 长 快 于 生 产 成 本 的 增 长, 这 不 仅 是 中 国 经 济 发 展 面 临 的 大 问 题, 也 是 全 世 界 经 济 发 展 面 临 的 大 问 题, 这 是 一 个 战 略 性 的 题 目, 也 是 一 个 现 实 性 的 题 目 因 而, 我 们 要 结 合 各 自 的 实 际 情 况 来 破 解 这 个 问 题, 在 实 践 中 创 造 经 验, 在 经 验 中 找 到 规 律, 在 规 律 中 开 拓 新 的 发 展 之 路 在 这 里, 仅 以 增 材 制 造 技 术 的 发 展 趋 势 来 说 明 两 化 融 合 的 必 要 性 ( 见 图 5) 增 材 制 造 最 原 始 的 形 态 就 是 堆 焊, 例 如 用 焊 条 手 工 电 弧 堆 焊 或 用 自 动 化 的 小 电 流 钨 极 氩 弧 填 丝 堆 焊, 只 是 这 类 焊 接 热 源 不 具 有 显 著 的 柔 性 和 技 术 优 势, 尚 不 能 满 足 增 材 制 造 的 实 际 需 求 然 而 高 能 束 流 ( 电 子 束 激 光 束 离 子 束 ) 是 最 具 柔 性 的 热 源, 这 正 是 在 过 去 20 年 间 增 材 制 造 技 术 得 以 迅 猛 发 展 的 技 术 基 础 可 聚 焦 可 扫 描 可 偏 转 的 长 焦 距 高 能 束 流 与 CAD/CAM 技 术 相 结 合, 在 真 空 室 内 或 惰 性 气 体 保 护 的 环 境 中, 向 加 热 区 填 送 金 属 丝 材 或 铺 送 金 属 粉 料, 材 料 逐 层 熔 化 凝 固 堆 积, 构 成 了 无 模 具 的 快 速 成 形 或 称 金 属 直 接 成 形 的 增 材 制 造 技 术 (a) 激 光 铺 粉 增 材 制 造 技 术 (b) 电 子 束 熔 丝 快 速 成 形 增 材 制 造 技 术 成 形 毛 坯 总 质 量 400 kg,2 100 mm 450 mm 300 mm; 沉 积 速 率 5 ~ 10 kg/h, 双 丝 同 步 送 进 (c) 电 子 束 增 材 制 造 飞 机 承 力 结 构 图 5 增 材 制 造 技 术 可 以 看 出, 电 子 制 图 数 据 传 输 能 束 扫 描 材 料 融 化 逐 层 叠 加, 这 是 增 材 制 造 形 成 实 物 构 件 的 五 个 基 本 环 节 也 就 是 说, 具 有 柔 性 可 控 的 焊 接 热 源 与 CAD/CAM 技 术 相 结 合, 都 有 可 能 形 成 新 的 增 材 制 造 方 法 增 材 制 造 技 术 是 采 用 把 材 料 逐 层 累 加 的 方 法 制 造 实 体 零 件 的 技 术 ( 做 加 法 ), 相 对 于 传 统 的 把 材 料 去 除 / 切 削 加 工 技 术 ( 做 减 法 ) 来 说, 该 方 法 是 一 种 自 下 而 上 的 快 速 制 造 方 法 近 20 年 来, 增 材 制 造 技 术 取 得 了 快 速 的 发 展, 这 一 技 术 不 需 要 传 统 的 刀 具 夹 具 和 多 道 加 工 工 序, 在 一 台 设 备 上 可 快 速 地 直 接 制 造 出 复 杂 形 状 的 零 件, 从 而 实 现 自 由 制 造 可 以 看 出, 这 一 新 技 术 缓 解 了 难 以 制 造 的 复 杂 结 构 零 件 的 成 形 问 题, 减 少 了 加 工 工 序, 缩 短 了 加 工 周 期, 而 且 越 是 复 杂 结 构 的 产 品, 其 优 越 性 越 加 显 著 根 据 增 材 制 造 的 原 理, 不 同 的 材 料 和 不 同 的 增 材 制 造 工 艺 相 结 合 形 成 了 各 种 各 样 的 增 材 制 造 设 备, 目 前 已 有 设 备 种 类 达 到 二 十 多 种, 并 在 诸 如 电 子 机 械 汽 车 航 空 航 天 医 疗 工 业 设 计 等 诸 多 领 域 得 到 了 应 22 特 别 是 在 航 空 航 天 等 诸 多 总 是 在 不 断 修 改 完 善, 增 材 制 造 领 域 的 多 品 种 小 批 量 复 杂 结 技 术 的 优 势 在 于 能 顺 应 这 种 变 构 的 制 造 过 程 中, 结 构 设 计 方 案 化, 并 做 出 快 速 反 应, 以 无 需 模 23

14 24 Expert Opinion 用, 其 特 点 是 实 现 单 件 或 小 批 量 的 快 速 制 造 这 一 技 术 特 点 决 定 了 快 速 成 形 在 产 品 创 新 中 的 明 显 作 用 增 材 制 造 技 术 的 发 展 具 有 美 好 的 前 景, 但 也 面 临 着 巨 大 的 挑 战 例 如 : 材 料 的 物 理 与 化 学 性 能 往 往 制 约 其 工 艺 的 实 现, 其 质 量 精 度 效 率 与 成 本 等 问 题 也 尚 需 予 以 关 注 和 解 决 总 体 来 看, 增 材 制 造 技 术 在 制 造 工 程 领 域 有 如 下 三 个 主 要 的 发 展 方 向 : a. 在 工 业 造 型 产 品 创 意 等 方 面 向 三 维 打 印 制 造 方 向 发 展 b. 在 金 属 材 料 陶 瓷 材 料 以 及 复 合 材 料 的 成 形 方 面 向 功 能 零 件 制 造 方 向 发 展 c. 在 设 计 材 料 组 织 结 构 一 体 化 制 造 方 面 向 控 形 控 性 制 造 方 向 发 展 在 今 后 10 ~ 20 年, 有 望 实 现 微 米 级 的 高 精 度 制 造 大 型 构 件 的 高 效 率 制 造 多 材 料 和 多 工 艺 复 合 的 控 形 控 性 制 造 三 个 主 要 目 标 增 材 制 造 技 术 加 快 了 企 业 的 产 品 创 新 步 伐, 企 业 的 产 品 创 新 需 求 又 推 动 了 增 材 制 造 技 术 的 发 展 例 如 : 在 航 空 航 天 领 域 应 用 量 大 约 8%, 尤 其 适 合 于 多 品 种 小 批 量 复 杂 零 件 的 制 造 由 此 可 见, 增 材 制 造 技 术 与 企 业 产 品 创 新 紧 密 结 合 是 推 动 其 发 展 的 根 本 动 力 为 此, 当 前 在 以 加 快 产 业 结 构 调 整 和 发 展 方 式 转 变 为 主 线, 着 力 推 进 技 术 优 化 和 产 业 升 级 的 同 时, 要 把 推 进 制 造 技 术 与 信 息 化 技 术 的 深 度 结 合 作 为 促 进 制 造 业 在 高 起 点 上 加 快 发 展 的 重 要 环 节 这 已 成 为 我 们 制 造 科 技 工 作 者 必 须 面 对 的 一 个 十 分 艰 巨 而 重 要 的 使 命 3. 走 向 自 动 焊 接 和 智 能 焊 接 的 途 径 在 国 家 中 长 期 科 学 和 技 术 发 展 规 划 纲 要 中 确 定 的 16 项 重 大 专 项 中, 如 大 型 先 进 压 水 堆 及 高 温 气 冷 堆 核 电 站 大 型 油 气 田 及 煤 层 气 开 发 大 型 飞 机 载 人 航 天 与 探 月 工 程 集 成 电 路 制 造 等 均 离 不 开 连 接 技 术 在 国 务 院 关 于 加 快 振 兴 装 备 制 造 业 的 若 干 意 见 中 提 出 的 16 个 重 大 技 术 装 备 领 域 中, 如 大 型 清 洁 高 效 发 电 装 备 大 型 乙 烯 和 煤 化 工 成 套 设 备 海 洋 石 油 工 程 装 备 及 液 化 天 然 气 (LNG) 运 输 船 高 速 列 车 飞 机 及 航 空 发 动 机 等 领 域 也 与 焊 接 密 切 相 关 这 些 重 大 工 程 的 需 求 正 推 动 传 统 的 焊 接 向 自 动 化 智 能 化 以 及 高 精 度 控 形 低 损 伤 控 性 的 先 进 制 造 模 式 的 转 变, 为 此, 我 们 可 从 以 下 几 个 方 面 对 焊 接 的 发 展 方 向 做 一 分 析 和 探 讨 (1) 在 新 材 料 的 焊 接 性 研 究 方 面 用 于 核 电 用 钢 海 洋 平 台 超 高 强 钢 航 空 航 天 轻 金 属 材 料 等 在 其 应 用 中 提 出 的 焊 接 热 输 入 热 循 环 次 数 接 头 长 期 性 能 等 的 严 格 要 求, 是 引 导 焊 接 技 术 从 注 重 成 形 向 满 足 功 能 的 新 层 面 提 升 的 市 场 驱 动 力, 对 焊 接 的 要 求 不 再 是 传 统 工 艺 的 简 单 延 伸, 而 是 成 形 控 性 一 体 化 的 新 需 求 为 此, 对 于 高 强 钢 焊 接 接 头 的 等 强 匹 配 和 等 韧 匹 配 接 头 强 韧 性 界 限 值 预 热 温 度 和 热 输 入 量 工 艺 参 数 与 定 量 评 定 等 方 面 仍 需 进 行 大 量 的 研 发 工 作 (2) 在 新 工 艺 新 装 备 的 开 发 方 面 现 代 控 制 理 论 与 数 字 信 号 处 理 技 术 的 结 合, 已 能 够 通 过 源 的 能 量 输 出 形 式 的 变 化 赋 予 弧 的 新 的 热 特 性 和 力 特 性, 由 此 涌 现 出 一 系 列 受 控 条 件 下 的 弧 焊 新 工 艺 例 如, 通 过 对 接 头 成 形 与 热 输 入 的 定 量 分 析 来 选 择 金 属 过 渡 的 形 式 ; 多 热 源 复 合 在 提 高 焊 接 效 率 的 同 时 也 提 升 了 焊 接 接 头 的 综 合 性 能 又 如, 对 于 船 体 甲 板 舱 壁 壳 体 等 结 构 的 T 型 梁, 采 用 传 统 GMAW 焊 时 是 双 面 坡 口 焊 接, 当 采 用 激 光 - 电 弧 复 合 焊 时, 可 以 无 坡 口 实 现 全 熔 透 焊 接, 焊 丝 消 耗 是 原 来 的 1/7 ~ 1/4, 甲 板 焊 接 变 形 程 度 减 小 2/3 这 些 新 工 艺 新 装 备 的 深 度 开 发 及 其 推 广 应 用 也 是 我 们 面 对 的 重 要 课 题 (3) 在 新 原 理 和 新 方 法 的 创 新 方 面 众 所 周 知, 手 工 焊 的 焊 接 速 度 难 以 超 过 500 mm/min, 而 先 进 的 自 动 化 焊 接 已 达 到 了 每 分 钟 几 米 甚 至 十 几 米 由 此, 就 会 提 出 金 属 高 速 熔 化 物 化 反 应 凝 固 结 晶 等 新 的 焊 接 冶 金 问 题 ; 就 会 提 出 对 焊 接 过 程 组 织 缺 陷 应 力 状 态 等 的 控 制 问 题, 就 会 提 出 焊 接 过 程 各 参 数 信 息 的 获 取 分 析 及 其 与 质 量 的 关 联 问 题 ; 就 会 提 出 新 的 高 效 高 能 量 焊 接 热 源 及 其 弧 - 源 协 同 问 题 ; 就 会 提 出 新 的 装 备 如 何 满 足 新 工 艺 的 需 求 问 题 这 些 问 题 的 突 破, 将 会 在 工 艺 材 料 以 及 装 备 三 大 板 块 结 合 的 层 面 上 实 现 对 焊 接 产 品 的 接 头 成 形 组 织 性 能 应 力 与 变 形 等 重 要 技 术 指 标 调 控 能 力 (4) 在 焊 接 模 拟 仿 真 支 撑 焊 接 制 造 的 工 程 应 用 方 面 借 鉴 铸 锻 热 领 域 发 展 中 的 成 果 与 特 点, 工 艺 过 程 的 模 拟 仿 真 比 较 适 合 于 评 估 热 加 工 的 制 造 条 件 与 微 观 组 织 之 间 复 杂 的 相 互 作 用, 并 能 为 随 后 的 模 拟 仿 真 提 供 有 关 组 织 和 性 能 方 面 的 信 息, 进 而 确 定 实 现 某 一 相 应 组 织 所 需 的 热 循 环 条 件 当 前, 具 有 网 络 通 讯 功 能 的 数 字 化 装 备 已 开 始 进 入 焊 接 工 艺 数 据 引 导 焊 接 制 造 过 程 信 息 评 估 以 及 全 面 质 量 管 理 等 工 程 试 用 阶 段, 这 些 底 层 的 信 息 将 有 效 传 递 焊 接 制 造 中 各 物 理 因 素 对 接 头 质 量 的 影 响, 有 助 于 认 识 并 建 立 起 焊 接 结 构 的 性 能 与 服 役 状 态 之 间 的 相 互 关 系 以 及 材 料 经 焊 接 后 的 演 变 行 为 及 其 性 能 衰 变 规 律, 促 进 焊 接 过 程 数 值 建 模 与 仿 真 焊 接 结 构 状 态 预 测 和 使 用 寿 命 评 估 等 工 程 应 用 水 平 的 提 高, 使 重 大 焊 接 结 构 的 安 全 可 靠 服 役 能 够 获 得 运 行 环 境 的 多 场 关 联 分 析 与 协 同 控 制 动 态 定 量 诊 断 与 故 障 预 示 等 科 学 原 理 的 支 撑 通 过 上 面 的 分 析, 我 们 应 能 够 看 到 焊 接 已 经 或 者 正 在 出 现 新 的 切 入 点 和 增 长 点, 这 必 将 引 发 由 传 统 焊 接 向 现 代 焊 接 的 战 略 转 型 和 核 心 技 术 的 实 质 提 升 为 此, 我 们 要 清 醒 的 认 识 到, 当 前 焊 接 的 难 点 已 从 控 形 转 为 控 性, 而 包 括 目 前 推 行 的 机 器 人 示 教 重 现 焊 缝 跟 踪 起 始 点 定 位 路 径 规 划 等 技 术, 从 机 理 上 看 仍 多 属 控 形 的 层 面, 尚 属 于 数 字 化 控 制 的 范 畴 ; 而 对 焊 接 接 头 的 性 能 热 影 响 区 组 织 冶 金 缺 陷 焊 接 过 程 与 焊 后 整 体 构 件 的 应 力 与 变 形 等 控 性 能 力, 已 成 为 当 前 关 键 与 重 要 结 构 焊 接 制 造 迫 切 需 要 解 决 的 核 心 技 术, 这 也 正 是 我 们 面 对 的 巨 大 开 拓 空 间 和 发 展 前 景 总 之, 当 前 对 传 统 焊 接 技 术 的 挑 战 与 机 遇 体 现 在 两 个 方 面 : 一 是 要 求 在 工 艺 和 装 备 材 料 之 间 建 立 起 精 量 化 的 联 系, 促 使 传 统 焊 接 制 造 过 程 由 部 分 定 量 + 经 验 试 凑 的 模 式 向 基 于 工 艺 与 质 量 数 据 库 的 在 线 优 化 与 监 控 模 式 的 转 变 ; 二 是 实 现 从 传 统 焊 接 的 控 形 加 工 向 具 有 接 头 性 能 预 测 和 参 数 调 控 能 力 的 控 性 技 术 的 提 升, 进 而 推 动 具 有 机 理 和 规 律 支 撑 的 可 定 量 预 测 和 控 制 的 新 一 代 焊 接 制 造 体 系 的 形 成 4. 焊 接 大 有 作 为, 焊 接 大 有 可 为 已 在 强 度 匹 配 成 分 匹 配 的 传 统 设 计 思 想 中 走 向 对 焊 缝 组 织 与 性 能 的 优 化 设 计 新 理 念 过 去 对 焊 缝 组 织 的 观 察 是 作 为 一 种 焊 缝 性 能 分 析 手 段 或 性 能 优 劣 的 解 释 方 式, 而 现 在 则 是 有 目 的 有 计 划 地 控 制 焊 接 组 织, 有 针 对 地 进 行 焊 缝 组 织 的 优 化 设 计 并 对 焊 缝 合 金 系 统 进 行 相 应 调 控, 这 种 基 于 焊 接 冶 金 理 论 与 工 艺 信 息 的 新 思 路 将 会 促 进 接 头 性 能 的 有 效 提 升, 进 而 推 动 焊 材 制 造 走 向 高 端 化 25 经 20 多 年 来 的 推 广, 使 焊 接 与 装 配 等 工 业 机 械 人 得 到 了 前 所 未 有 的 广 泛 应 用, 我 国 已 成 为 世 界 焊 接 机 器 人 需 求 增 长 率 最 高 的 国 家 之 一, 去 年 的 销 量 达 到 2.26 万 台 自 2004 年 以 来, 国 内 焊 接 机 器 人 市 场 年 平 均 增 长 率 达 到 40% 以 上,2011 年 增

15 26 Expert Opinion 长 率 达 到 51%, 焊 接 机 器 人 新 安 基 础 的 制 造 工 艺, 目 前 我 国 船 用 装 量 达 到 台 国 际 机 器 钢 板 切 割 一 般 采 用 火 焰 切 割 等 人 联 合 会 预 测, 到 2014 年 中 国 离 子 切 割, 由 于 精 度 有 限, 特 别 将 成 为 全 球 最 大 的 工 业 机 器 人 是 对 特 殊 要 求 的 甲 板 和 船 体 材 市 场 近 两 年, 一 方 面 由 于 人 力 料, 许 多 国 外 大 型 造 船 厂 普 遍 采 成 本 大 幅 上 升, 压 缩 了 加 工 企 业 用 了 大 幅 面 厚 板 材 激 光 切 割 技 的 盈 利 空 间, 另 一 方 面 对 制 造 效 术, 国 内 造 船 企 业 也 已 经 开 始 进 率 和 产 品 品 质 的 要 求 不 断 提 高, 行 这 方 面 的 技 术 改 造 提 升 焊 切 从 而 迫 使 大 量 的 制 造 企 业 向 自 制 造 能 力, 特 别 是 针 对 特 种 用 途 动 化 和 智 能 化 生 产 模 式 转 型 近 的 船 艇, 采 用 激 光 切 割 已 经 成 为 年 来, 我 国 工 程 机 械 等 行 业 的 装 一 种 发 展 趋 势 又 如, 在 汽 车 生 载 机 挖 掘 机 起 重 机 等 产 品 的 产 过 程 中, 普 遍 采 用 三 维 激 光 切 年 产 量 已 超 过 万 台, 徐 工 中 割 机 对 覆 盖 件 门 板 等 进 行 精 确 联 三 一 等 国 内 工 程 机 械 行 业 大 切 边, 再 采 用 激 光 焊 接 机 械 手 进 型 企 业, 已 经 建 立 了 具 有 特 色 行 高 质 量 自 动 焊 接, 不 仅 确 保 产 的 中 厚 板 钢 结 构 件 机 器 人 自 动 品 质 量, 而 且 生 产 效 率 较 高 在 化 生 产 线 (100 台 以 上 焊 接 机 器 样 车 开 发 和 小 批 量 生 产 中, 高 度 人 ), 打 破 了 国 外 公 司 对 焊 接 自 柔 性 的 激 光 三 维 切 割 取 代 大 量 动 化 技 术 的 长 期 垄 断 的 冲 孔 和 修 边 模 具, 不 仅 节 省 大 量 模 具, 同 时 使 新 车 型 的 开 发 周 期 大 为 缩 短 基 于 数 控 的 自 动 切 割 技 术 我 国 数 控 激 光 切 割 成 套 设 已 从 传 统 的 火 焰 切 割 进 入 到 精 密 等 离 子 切 割 及 激 光 切 割 的 时 备 的 技 术 还 处 于 中 低 端 水 平, 和 代, 尤 其 是 数 控 激 光 切 割 成 套 国 外 产 品 相 比 尚 有 差 距, 预 计 未 设 备 已 进 入 年 增 长 率 50% 以 上 的 来 10 年 内, 我 国 对 这 些 高 性 能 快 速 发 展 期 到 十 二 五 末, 激 光 切 割 系 统 的 市 场 需 求 量 将 我 国 高 功 率 数 控 激 光 切 割 机 市 达 到 100 亿 元 如 此 巨 大 的 市 场 场 需 求 量 将 达 到 台 套, 需 求, 反 映 出 激 光 加 工 的 手 段 已 尤 其 是 对 高 速 度 高 精 度 激 光 切 成 为 工 业 先 进 性 的 重 要 标 志 对 割 机 大 幅 面 厚 板 激 光 切 割 机 于 我 国 企 业 来 说, 面 对 潜 在 的 市 三 维 立 体 数 控 激 光 切 割 机 航 空 场 需 求, 就 要 在 技 术 层 面 有 所 突 航 天 用 有 色 金 属 激 光 切 割 机 等 破, 进 一 步 将 激 光 器 技 术 先 进 高 性 能 激 光 切 割 系 统 的 需 求 与 的 光 学 系 统 计 算 机 技 术 以 及 日 俱 增 激 光 切 割 机 正 在 向 高 功 自 动 化 和 智 能 化 切 割 工 艺 紧 密 率 大 幅 面 厚 板 材 方 向 发 展 结 合, 协 同 创 新, 推 动 切 割 技 术 例 如, 切 割 与 焊 接 是 造 船 行 业 最 的 持 续 发 展 近 年 来, 以 高 性 能 高 效 率 为 目 标 的 各 种 类 型 的 复 合 焊 技 术 成 为 以 改 善 工 艺 和 产 品 质 量 为 目 标 的 热 点 一 批 由 新 原 理 新 装 备 支 持 的, 具 有 自 主 知 识 产 权 的 焊 接 新 工 艺 正 在 迅 速 形 成 例 如, 近 年 来 对 激 光 电 弧 热 源 激 光 搅 拌 摩 擦 等 离 子 电 弧 热 源 电 弧 电 弧 热 源 等 多 种 类 型 的 复 合 焊 接 热 源 与 焊 接 工 艺 的 着 力 关 注, 其 实 质 是 改 善 单 一 热 源 在 能 量 分 布 与 冶 金 过 程 中 的 局 限 性, 而 使 复 合 后 的 热 源 获 得 原 来 不 具 有 的 效 果 和 优 势 这 一 进 展 已 经 或 将 会 以 焊 接 工 艺 与 装 备 集 成 的 特 点, 使 得 焊 接 控 形 控 性 目 标 的 实 现 走 出 了 实 质 性 的 一 步, 并 对 当 前 迅 速 发 展 中 的 高 强 超 高 强 材 料 的 焊 接 需 求 是 一 个 十 分 重 要 的 新 的 技 术 支 撑 点 5. 结 论 总 之, 我 们 要 有 充 分 的 自 信 智 慧 是 火, 创 新 是 光, 它 会 指 明 焊 接 发 展 的 方 向, 它 会 照 亮 焊 接 企 业 自 身 的 光 芒, 也 将 会 使 我 们 的 焊 接 事 业 更 加 辉 煌! 在 现 代 制 造 技 术 强 劲 需 求 的 驱 动 下, 在 高 新 技 术 与 焊 接 技 术 交 叉 融 合 的 推 动 下, 不 断 为 焊 接 制 造 的 发 展 与 创 新, 开 拓 新 的 理 念 新 的 模 式 新 的 技 术 以 及 新 的 发 展 空 间 ( 接 上 期 ) 第 二 部 分 构 建 创 造 价 值 的 生 态 环 境 研 讨 会 不 仅 集 中 在 通 过 集 成 化 创 新 设 计 制 造 服 务, 而 且 集 中 在 调 整 这 四 个 方 面 以 解 决 其 客 户 的 完 整 体 验, 以 讨 论 创 造 价 值 的 重 要 性 这 些 措 施 可 以 改 善 经 济 增 长 环 境 的 可 持 续 性 美 国 人 的 生 活 质 量 以 及 为 就 业 的 工 人 提 供 适 当 的 技 能 然 而, 当 被 问 及 这 些 实 践 目 前 是 否 正 在 实 施 时, 与 会 者 表 示, 虽 然 一 些 高 绩 效 的 公 司 采 用 了 这 些 措 施, 但 绝 大 多 数 公 司 还 没 有 鲁 宾 斯 坦 认 为, 一 些 公 司 表 现 不 佳 的 原 因,, 就 是 因 为 他 们 没 有 采 取 这 些 实 践 在 美 国, 什 么 障 碍 可 能 阻 止 创 造 和 交 付 价 值? 多 个 与 会 者 强 调 了 四 个 因 素 的 重 要 性 : 人 力 资 源 业 务 实 践 政 府 服 务 和 基 础 设 施 他 们 还 指 出, 企 业 各 种 层 次 的 教 育 和 各 级 政 府 都 MT 创 造 价 值 ( 下 ) 整 合 制 造 设 计 和 创 新 来 驱 动 全 球 经 济 的 转 变 原 文 编 辑 : 凯 特 S 怀 特 福 特 (Kate S. Whitefoot) 史 蒂 夫 奥 尔 森 (Steve Olson) 编 译 : 丁 培 璠 钟 永 刚 独 自 或 联 合 在 为 创 造 价 值 加 强 生 态 系 统 的 这 四 个 重 要 因 素 方 面 扮 演 着 重 要 角 色 卡 尔 森 认 为, 在 创 新 经 济 中 成 功 的 基 础 是 拥 有 最 好 人 才 的 团 队 一 项 能 解 决 重 要 需 求 的 革 命 性 产 品 一 个 创 造 价 值 的 灵 活 过 程 和 一 个 支 撑 生 态 系 统 拥 有 最 好 的 团 队 需 要 移 民 和 教 育 系 统 的 支 持, 卡 尔 森 继 续 说 道 移 民 对 美 国 创 新 的 领 导 力 是 至 关 重 要 的 你 把 所 有 在 国 外 出 生 的 人 从 硅 谷 赶 走, 这 里 就 只 是 加 州 另 一 个 舒 适 的 地 方, 而 不 是 硅 谷 美 国 各 地 的 情 况 是 : 500 强 公 司 40% 的 财 富 由 移 民 或 他 们 的 孩 子 创 造 H1B 签 证 是 我 们 美 国 最 强 大 的 力 量 之 一 你 可 以 称 它 为 美 国 的 天 才 卡 如 果 今 天 爱 因 斯 坦 想 进 入 美 国, 他 将 不 得 不 排 队 签 证, 卡 尔 森 说, 他 还 可 能 得 不 到 签 证 此 外, 在 美 国, 超 过 一 半 的 科 学 和 技 术 毕 业 生 来 自 海 外, 在 一 些 学 校 这 个 比 例 接 近 100% 卡 尔 森 建 议, 美 国 政 府 应 该 给 每 个 这 样 的 毕 业 学 生 发 绿 卡 卡 尔 森 还 讨 论 了 当 今 世 界 有 无 限 机 会 与 美 国 有 K-12 教 育 限 制 两 者 之 间 明 显 不 匹 配 的 情 况 好 工 作 仍 诞 生 在 美 国, 但 许 多 学 生 不 具 有 做 这 些 工 作 需 要 的 技 能 尽 管 K-12 教 育 资 金 大 幅 增 长, 但 收 效 甚 微, 卡 尔 森 说, 例 如, 在 底 特 律, 不 到 25% 的 男 孩 学 到 高 中 毕 业 但 卡 尔 森 也 说 出 了 寄 予 希 望 的 理 由 在 美 国 兴 起 的 创 新, 例 如 可 汗 学 院, 有 可 能 改 变 美 国 的 教 育 美 国 的 教 育 家 们 正 在 从 成 功 的 教 育 体 制 学 习 如 何 既 构 建 卓 越 又 关 注 学 校 系 统 的 创 新 美 国 一 些 成 功 的 课 程 ( 实 例 5) 在 其 他 国 家, 如 芬 兰 和 新 加 坡, 可 以 被 模 仿 比 如, 卡 尔 森 列 举 了 斯 坦 福 大 学 设 计 学 院 和 芬 兰 的 世 界 上 第 一 个 创 新 大 学, 四 年 中, 学 生 都 在 基 于 项 目 的 课 程 中 学 习 创 新 ( 图 5) 27

16 28 Expert Opinion 图 5 柯 特 卡 尔 森 强 调 斯 坦 福 大 学 设 计 学 院 和 阿 尔 托 大 学 都 注 重 基 于 项 目 的 学 习, 学 生 寻 求 解 决 现 实 生 活 中 的 挑 战, 以 此 作 为 教 育 项 目 创 新 成 功 的 案 例 达 彼 得 森 认 为, 大 学 培 养 被 称 为 创 新 生 态 系 统 最 重 要 的 核 心 : 工 程 师 科 学 家 和 其 他 能 维 持 国 家 在 先 进 制 造 中 卓 越 地 位 的 领 导 人 这 种 领 导 力 可 以 帮 助 克 服 在 世 界 其 他 地 方 利 用 低 劳 动 成 本 优 势 的 问 题 他 还 描 述 了 在 帕 洛 阿 尔 托 乔 治 亚 理 工 学 院 和 其 他 机 一 个 叫 女 子 中 学 的 一 项 课 程,7 构 一 直 在 发 展 一 项 倡 议, 依 据 美 年 级 的 女 孩 经 过 为 期 两 天 的 新 国 国 家 工 程 院 领 导 的 改 变 对 兵 训 练 营 来 学 习 如 何 形 成 一 个 话 活 动 来 激 发 下 一 代 美 国 制 造 公 司 他 们 以 三 到 四 人 的 团 队 写 商 由 美 国 国 防 部 高 级 研 究 计 划 一 份 商 业 计 划, 向 来 自 硅 谷 的 风 局 资 助, 乔 治 亚 理 工 学 院 为 全 国 险 资 本 家 小 组 阐 述 他 们 的 想 法, 的 高 中 学 生 提 供 制 造 业 教 育 课 并 得 到 100 美 元 左 右 的 奖 项 来 资 程, 鼓 励 他 们 使 用 最 新 的 技 术 来 助 他 们 的 想 法 让 他 们 的 公 司 运 设 计 和 创 建 项 目, 如 风 力 涡 轮 叶 作 一 年, 然 后 偿 还 风 险 资 本 家 的 片 地 面 移 动 和 空 中 机 器 人 以 及 投 资 和 利 润 并 在 团 队 成 员 中 分 电 动 汽 车 新 技 术, 如 3D 打 印 配 剩 余 收 益 卡 尔 森 说, 他 们 学 机 正 被 用 来 吸 引 新 一 代 的 年 轻 习 到 创 新 是 一 种 技 能 并 且 掌 握 人 从 事 制 造 业 学 生 来 自 整 个 美 了 这 个 技 能 想 象 一 下, 我 们 国 和 世 界, 可 以 通 过 社 交 网 络 联 是 否 有 这 样 一 个 教 育 系 统 : 从 幼 系 创 新 创 造 和 设 计 我 们 正 儿 园 经 过 学 院 直 到 研 究 生 院 来 在 努 力 改 变 制 造 业 是 愚 蠢 的 肮 教 授 这 些 他 说 脏 和 正 在 消 亡 的 观 念 制 造 业 是 有 创 造 力 创 新 和 令 人 兴 奋 的 他 说 彼 特 森 还 介 绍 了 一 个 称 为 乔 治 亚 理 工 学 院 院 长 布 乔 治 亚 理 工 学 院 制 造 者 的 俱 乐 部 俱 乐 部 已 经 有 50 名 大 学 生 志 愿 者, 培 训 其 他 学 生 并 提 供 原 型 设 计 生 产 流 程 先 进 制 造 的 方 法 和 其 他 有 关 制 造 业 的 课 程 每 学 期 超 过 500 名 学 生 参 与 到 俱 乐 部 的 活 动 中, 并 且 这 些 也 已 应 用 到 35 个 班 级 乔 治 亚 理 工 学 院 无 论 对 课 程 还 是 对 教 学 方 法 都 强 调 创 新 例 如, 在 一 个 叫 做 冒 险 产 品 的 课 程 中, 学 生 团 队 对 一 个 想 法 准 备 一 段 三 分 钟 的 视 频, 在 审 查 小 组 面 前 做 三 分 钟 的 演 讲, 然 后 用 三 分 钟 回 答 问 题 第 一 名 奖 金 是 美 元, 二 等 奖 美 元 和 三 等 奖 美 元, 每 一 奖 项 得 主 从 技 术 许 可 办 公 室 得 到 承 诺 帮 助 团 队 将 开 发 的 产 品 商 业 化 2011 年, 超 过 400 名 学 生 和 团 体 角 逐 奖 项, 过 去 三 年 里 的 每 一 个 第 一 名, 在 下 一 年 的 竞 赛 前 都 要 将 得 奖 产 品 商 业 化 我 们 正 努 力 鼓 励 学 生 认 识 到, 创 新 可 以 而 且 应 该 是 他 们 思 维 过 程 和 教 育 课 程 的 一 个 关 键 部 分 他 说 最 后, 彼 得 森 描 述 了 为 加 强 制 造 生 态 系 统 的 伙 伴 关 系 必 要 性 正 如 商 学 院 经 常 与 企 业 合 作 并 引 进 实 践 教 授 乔 治 亚 理 工 学 院 引 入 实 践 教 授 向 学 生 展 示 在 商 业 和 制 造 业 的 机 遇, 以 及 在 制 造 业 生 态 系 统 中 创 新 的 重 要 性 考 虑 到 这 个 问 题 的 紧 迫 性, 美 国 国 家 标 准 与 技 术 研 究 所 首 席 制 造 官 迈 克 尔 莫 尔 纳 (Michael Molnar) 强 调 了 美 国 快 速 行 动 来 改 善 教 育 系 统 的 必 要 性 他 说, 团 队 协 作 和 在 做 中 学 一 直 是 教 育 中 的 重 要 部 分 ; 现 在, 人 们 需 要 学 习 创 业, 而 且 是 在 小 学 中 学 社 区 学 院 大 学 和 终 生 学 习 所 有 级 别 的 教 育 中 学 生 们 需 要 了 解 有 效 的 团 队 合 作 系 统 思 考 整 合 多 个 学 科 和 技 术 他 们 需 要 学 习 如 何 构 想 和 创 造 有 价 值 的 产 品 莫 尔 纳 说, 大 学 的 每 一 年 级 应 该 有 一 个 产 品 设 计 和 制 造 的 课 程, 包 括 建 立 一 个 实 体 样 机 行 业 教 育 机 构 和 政 府 在 推 进 劳 动 力 技 能 过 程 中 都 起 着 作 用 莫 尔 纳 说, 行 业 需 要 带 头 为 体 验 式 教 学 提 供 机 会, 不 只 是 对 他 们 的 员 工 还 要 为 中 学 生 大 学 生 和 更 大 的 群 体 提 供 机 会 他 说, 应 该 全 年 都 提 供 这 些 机 会 让 人 们 进 入 公 司, 并 轮 流 承 担 不 同 的 角 色 几 位 与 会 者 还 提 出 可 能 的 行 动 来 教 美 国 人 学 会 创 造 有 价 值 的 产 品 和 服 务 所 需 的 技 能 互 动 学 习 专 家 马 特 萨 克 依 (Matt Sakey), 提 出 了 延 长 学 制 以 便 有 更 多 的 时 间 从 事 教 育 他 还 呼 吁 结 束 对 职 业 教 育 的 贬 低, 这 种 情 况 因 阻 碍 了 学 生 去 追 求 这 些 有 用 和 必 要 的 技 能 而 损 害 了 美 国 的 经 济 帕 帕 拉 布 斯 进 行 案 例 在 学 术 界 的 激 励 措 施 来 鼓 励 动 手 教 育 在 早 期 的 本 科 教 育 中, 大 学 只 介 绍 物 理 学 生 物 学 化 学 和 其 他 学 科 的 基 础 给 学 生, 但 在 同 样 的 早 期 阶 段, 许 多 学 校 并 不 教 授 创 新 设 计 制 造 的 基 础 此 外, 教 设 计 和 制 造 的 大 学 教 师 通 常 发 现 很 难 得 到 提 升, 帕 帕 拉 布 斯 说 多 个 与 会 者 建 议, 促 进 在 这 些 领 域 的 研 究 和 教 学 的 一 个 方 式 是 创 立 一 个 国 家 工 程 基 金 作 为 国 家 科 学 基 金 会 (NSF) 的 补 充 他 们 还 提 出,NSF 给 集 成 创 新 设 计 制 造 和 服 务 以 优 先 权, 部 分 通 过 创 立 有 名 望 的 奖 学 金 和 研 究 补 助 来 鼓 励 与 这 一 领 域 相 关 的 研 究 和 课 程 开 发 丽 贝 卡 泰 勒 指 出, 学 习 的 模 式 应 该 改 变 为 包 括 互 动 和 在 线 学 习 长 大 成 人 的 孩 子 们 已 沉 浸 在 一 个 电 子 世 界 里, 不 能 从 讲 课 中 学 好, 她 说, 这 意 味 着 课 程 需 要 变 得 更 加 互 动 一 些 大 学 正 在 向 网 络 世 界 扩 展 交 互 式 学 习, 在 这 里, 成 千 上 万 的 学 生 可 以 从 一 个 单 元 课 程 学 习 卡 尔 森 表 示, 每 一 个 首 席 执 行 官 承 认 世 界 正 在 加 快 步 伐, 在 创 新 方 面 公 司 需 要 做 得 更 好 但 当 他 走 进 一 个 组 织, 要 求 人 们 描 述 他 们 的 创 新 系 统 时, 他 们 通 常 看 起 来 茫 然 不 知 所 措 企 业 需 要 以 一 个 基 于 创 新 的 原 则 新 的 更 基 本 的 方 式 考 虑 他 们 的 工 作 例 如, 一 个 关 键 方 法 是 鉴 别 满 足 主 要 需 求 的 一 个 革 命 性 产 品 他 说, 现 在 很 少 有 公 司 有 以 引 人 注 目 的 可 持 续 的 方 式 连 接 重 要 需 求 与 新 知 识 的 过 程 卡 尔 森 也 注 意 到 了 产 品 设 计 周 期 的 早 期 阶 段 创 造 价 值 开 始 于 这 一 周 期 的 初 始, 而 这 也 是 存 在 许 多 误 解 的 地 方 例 如, 创 新 者 会 花 费 大 量 的 时 间 和 金 钱 在 产 品 设 计 的 早 期 而 没 有 识 别 有 价 值 的 机 会 此 外, 信 息 技 术 正 在 加 速 和 缩 短 产 品 开 发 周 期, 这 也 意 味 着 产 品 开 发 需 要 进 行 得 更 快 以 便 产 品 进 入 市 场 卡 尔 森 提 出, 公 司 需 要 开 发 一 个 标 准 化 的 持 续 创 造 价 值 的 过 程 一 种 方 式 是 将 它 作 为 员 工 的 一 本 手 册, 他 说 比 如 实 例 6, 说 明 了 创 造 价 值 的 SRI 过 程 公 司 需 要 有 一 种 家 庭 式 的 共 享 概 念 和 语 言 来 谈 论 创 新, 去 创 造 客 户 价 值 并 迅 速 迭 代 卡 尔 森 指 出, 美 国 已 经 修 改 了 之 前 的 创 新 系 统 由 爱 德 华 戴 明 (Edward Deming) 发 明 最 初 在 日 本 实 施 的 全 面 质 量 管 理 改 变 了 生 产 工 艺, 现 在 全 世 界 都 在 使 用 如 今, 需 要 一 个 类 似 的 变 革, 卡 尔 森 说 29 SRI 使 用 一 种 方 法 开 发 了 一 种 定 量 价 值 定 位, 它 是 指 NABC: 识 别 重 要 的 客 户 需 求 (Need); 以 一 个 独 特 而 引 人 注 目 的 方 法 (Approach) 来 满 足 他 们 的 需 求, 提 供 更 好 的 收 益

17 30 Expert Opinion 图 6 斯 坦 福 国 际 研 究 所 为 创 新 开 发 出 了 一 种 方 法, 强 调 理 解 重 要 的 需 求, 开 发 出 引 人 注 目 的 价 值 主 张 并 快 速 获 得 同 事 和 合 作 伙 伴 反 馈 (Benefits) 当 与 对 手 竞 争 时 (Competition) 在 其 高 管 们 的 工 作 中,SRI 要 求 他 们 写 出 价 值 定 位, 获 取 同 事 们 的 意 见, 听 潜 在 客 户 和 合 作 伙 伴 的 意 见, 然 后 在 此 基 础 上 进 行 迭 代 主 张, 流 程 如 图 6 SRI 也 因 此 能 够 一 年 创 建 和 剥 离 两 个 或 三 个 公 司 例 如, 在 剥 离 Siri 公 司 前, 用 了 四 年 时 间 培 育 它 ( 最 终 被 苹 果 收 购 ) 我 刚 刚 谈 到 的 事 情 似 乎 很 容 易, 但 不 是 卡 尔 森 说, 他 们 真 的 很 努 力 去 做 我 已 经 做 了 数 以 百 计 的 这 些 价 值 主 张 我 从 来 没 有 第 一 次 就 得 到 一 个 正 确 的,10 次 30 次 50 次 这 需 要 大 量 的 迭 代, 而 且 以 你 能 想 到 的 足 够 快 的 速 度 进 行 泰 勒 解 释, 许 多 公 司 现 有 的 规 避 风 险 文 化 是 怎 样 阻 碍 创 新 的 她 说, 许 多 尚 未 开 发 的 理 念 和 技 术 在 等 待 开 发, 因 为 企 业 不 会 承 担 风 险 来 开 发 新 的 创 新 ( 实 例 7) 她 提 到 了 在 企 业 文 化 里 促 进 创 新 过 程 中 需 要 的 三 个 主 要 的 变 化 首 先, 接 受 失 败 是 进 入 下 一 个 巨 大 成 功 必 要 的 步 骤 第 二, 促 进 不 受 约 束 的 思 考, 以 便 公 司 不 把 自 己 的 全 部 努 力 投 入 到 他 们 过 去 做 过 的 事 第 三, 了 解 客 户 对 你 的 产 品 的 完 整 经 历, 从 他 们 第 一 次 想 要 那 一 刻 到 他 们 不 再 需 要 它 为 止 泰 勒 问 道, 有 多 少 汽 车 公 司 首 席 执 行 官 曾 经 与 经 销 商 就 价 格 讨 价 还 价? Accio 能 源 公 司 创 始 人 总 裁 和 首 席 技 术 官 汤 恩 怀 特 (Dawn White) 说, 她 有 着 企 业 内 部 创 业 者 和 一 个 企 业 家 的 经 验 在 福 特, 她 作 为 一 名 内 部 创 业 者, 她 的 经 历 可 比 做 在 一 大 桶 混 凝 土 上 用 一 罐 压 缩 空 气 来 吹 起 气 球 她 解 释 说, 充 足 的 资 源 可 供 使 用, 但 很 少 有 创 新 的 空 间, 所 以 好 点 子 往 往 在 梯 子 上 悬 着 得 不 到 通 过 去 实 施 公 司 擅 长 过 程 领 导 和 成 功 启 动, 她 说, 但 是 他 们 倾 向 于 避 免 执 行 风 险 相 比 之 下, 成 为 一 名 创 业 者 就 像 在 太 空 吹 破 一 个 气 球, 没 有 阻 力, 但 也 没 有 多 少 氧 气 由 于 缺 乏 资 源, 初 创 企 业 更 多 的 是 依 赖 当 地 的 生 态 系 统 开 发 成 功 的 创 新 和 商 业 化 模 式 传 统 的 创 新 和 商 业 化 模 式 是 利 用 风 险 资 本 来 测 试 一 项 创 新 的 技 术 和 市 场 潜 力 风 险 资 本 家 还 帮 助 小 公 司 创 建 团 队 来 启 动 一 个 产 品, 因 此 也 要 管 理 执 行 风 险 这 种 模 式 往 往 在 像 硅 谷 这 种 地 方 运 转 最 好, 因 为 那 里 的 人 流 程 和 融 资 的 生 态 系 统 发 展 得 很 好 但 在 美 国 的 其 他 地 方 并 不 好, 比 如 怀 特 的 公 司 所 在 地 密 歇 根 东 南 部, 因 为 不 存 在 这 样 的 生 态 系 统 另 一 个 模 式 是 协 作 或 收 购 模 式 通 过 借 力 已 有 的 产 品 开 发 制 造 技 术 和 分 销 能 力, 与 大 公 司 合 作 可 以 减 少 技 术 或 市 场 风 险 到 可 接 受 的 程 度, 这 就 是 怀 特 已 经 采 取 的 模 式, 因 为 她 的 公 司 坐 落 在 许 多 大 汽 车 公 司 旁, 这 些 公 司 有 世 界 上 最 优 秀 的 人 在 扩 大 规 模 生 产 技 术 并 以 极 低 的 成 本 来 进 行 此 外, 许 多 未 充 分 利 用 的 人 工 厂 和 设 备 都 在 这 个 地 区 围 绕 着 在 哪 里 我 们 能 做 正 确 的 事, 我 们 关 注 我 们 的 技 术 和 业 务 模 式 这 样 的 协 作 在 跨 越 从 一 个 好 主 意 到 一 个 好 产 品 的 鸿 沟 的 过 程 中, 可 能 是 必 要 的 怀 特 还 介 绍 了 几 个 项 目 设 计, 以 帮 助 大 公 司 和 初 创 企 业 之 间 建 立 合 作 西 门 子 有 一 项 计 划 是 把 在 几 年 内 有 产 品 准 备 进 入 市 场 的 小 公 司 纳 入 进 来 一 个 人 员 团 队 由 西 门 子 业 务 单 位 支 持 帮 助 组 织 了 一 个 项 目 们 可 以 评 估 你, 你 也 可 以 评 估 他 们, 并 且 他 们 也 能 看 到 这 些 技 术 是 否 合 适 在 密 歇 根, 通 用 电 气 已 经 开 放 了 设 施 来 开 发 先 进 制 造 技 术, 并 正 在 寻 找 与 有 兴 趣 使 用 这 些 技 术 的 小 公 司 合 作 与 四 家 不 同 产 品 和 市 场 的 公 司 一 起 工 作 时, 怀 特 也 曾 与 国 家 制 造 科 学 中 心 合 作 过, 在 每 一 个 公 司, 在 大 公 司 和 小 公 司 之 间 我 们 都 有 生 产 合 作 有 时 我 在 大 公 司 有 时 在 小 公 司, 每 个 人 都 从 中 获 益, 推 动 技 术 进 步 三 政 府 服 务 关 于 联 邦 政 府 州 政 府 和 地 方 政 府 如 何 改 进 服 务 来 促 进 创 新 和 创 业, 有 相 当 多 的 讨 论 出 现 了 3 个 主 要 议 题 : 交 付 政 府 服 务 的 速 度 政 府 政 策 的 一 致 性 和 税 收 及 补 贴 按 照 与 会 者 的 意 见, 从 加 速 中 受 益 的 一 个 领 域 是 验 证 产 品 的 执 行 标 准 和 生 产 设 施 的 过 程 鲁 宾 斯 坦 指 出, 他 在 苹 果 公 司 从 事 开 发 ipod Nano 工 作 时, 在 中 国 大 约 7 个 月 就 能 建 成 生 产 数 百 万 台 的 工 厂 在 美 国, 这 样 的 时 间 仅 仅 得 到 建 设 工 厂 的 许 可 也 是 不 可 能 的, 他 说, 虽 然 他 补 充 到, 美 国 的 规 则 也 有 优 势 : 图 7 约 翰 多 迪 克 说 明 了 个 性 化 药 物 治 疗 可 能 改 变 医 药 行 业, 但 为 了 做 到 这 一 点, 必 须 大 大 缩 短 药 品 审 批 监 管 程 序 美 国 人 享 受 干 净 的 水 和 空 气 但 而 且 公 众 必 须 参 与 到 这 个 过 程 中 是, 漫 长 的 批 准 过 程 不 可 能 迅 速 来 他 说 创 新 卡 尔 森 建 议, 可 以 通 过 提 多 迪 克 谈 到 需 要 加 快 制 药 高 透 明 度 和 跟 踪 性 能 指 标 来 提 高 领 域 符 合 法 规 的 审 查 程 序 ( 图 政 府 服 务 的 时 间 效 率 比 如, 他 7) 制 药 公 司 被 要 求 做 一 些 可 列 举 了 佛 罗 里 达 州 圣 彼 得 堡 城 能 没 有 预 测 性 的 试 验, 如 动 物 身 市, 在 网 络 上 发 布 与 城 市 服 务 有 上 的 临 床 试 验, 以 没 有 预 测 到 人 关 的 跟 踪 指 标 多 长 时 间 才 能 类 身 上 的 安 全 性 而 告 终 缩 短 监 修 复 人 行 道? 这 是 在 网 络 上 : 它 管 过 程 在 出 现 个 性 化 医 疗 的 情 况 过 去 通 常 要 用 一 年 半, 现 在 已 经 下 将 变 得 更 加 重 要 要 将 医 药 行 下 降 到 了 两 三 个 星 期 他 说 业 从 药 品 生 产 少 品 种 大 批 量 转 变 除 了 政 府 服 务 的 速 度, 与 到 多 品 种 小 批 量 生 产 时, 监 管 程 会 者 认 为 加 强 和 支 持 创 造 价 值 需 序 必 须 大 大 缩 短, 多 迪 克 说 要 政 策 的 连 贯 性 泰 勒 解 释 说, 多 迪 克 同 意 鲁 宾 斯 坦 的 观 美 国 50 个 州 有 许 多 不 同 的 规 定, 点, 即, 制 定 卫 生 安 全 的 规 则 不 这 对 于 制 造 商 是 非 常 困 难 的 一 是 一 件 坏 事 但 他 主 张, 通 过 利 个 公 司 可 以 通 过 完 整 的 许 可 程 序 用 信 息 和 生 物 技 术 的 发 展, 可 以 在 肯 塔 基 州 建 设 一 套 设 施, 然 后 在 更 短 的 时 间 内 实 现 同 样 或 更 当 它 想 在 内 华 达 州 建 设 一 套 相 似 好 的 安 全 水 平 对 药 品 审 批 需 的 设 施 时, 就 得 从 头 做 起 要 什 么 样 的 变 化, 我 们 可 以 而 此 外, 像 研 发 信 贷 这 样 实 且 应 该 有 一 个 更 高 水 平 的 讨 论, 施 了 一 年 下 一 年 又 停 止 的 项 目, 31

18 Expert Opinion 对 希 望 未 来 10 年 到 20 年 做 些 事 情 的 公 司 是 没 有 用 的 卡 尔 森 说 : 除 非 ( 政 策 ) 在 一 个 合 理 的 时 间 长 度 内 在 某 地 方 是 有 效 的, 否 则 我 们 还 不 如 不 办, 它 只 会 增 加 更 多 的 混 乱 响 时 会 得 到 什 么 公 正 的 和 值 得 信 赖 的 个 人 进 行 审 查 评 估 和 验 证, 它 需 要 更 加 透 明, 以 便 数 据 库 网 站 和 工 具 可 以 让 制 造 厂 家 和 来 自 其 他 部 门 的 机 构 使 用 方 案 西 普 说, 下 一 个 10 年 20 年 30 年 50 年, 什 么 是 我 们 发 射 人 造 卫 星 时 刻? 杜 克 大 学 可 持 续 性 和 贸 易 中 心 主 任 杰 高 登 (Jay Golden) 认 为 可 持 续 发 展 是 激 发 学 生 追 求 科 学 技 术 工 程 和 数 学 教 育 下 一 个 伟 大 的 机 会 此 外, 可 持 续 发 展 直 接 与 制 造 业 有 关, 因 为 许 多 可 持 续 发 展 问 题 涉 及 设 计 和 制 造 方 面 的 事 情 法 规 来 促 进 可 持 续 发 展 例 如, 美 国 行 政 命 令 要 求 95% 的 所 有 适 用 产 品 和 服 务 的 新 合 同 行 为 要 推 进 可 持 续 发 展 类 似 规 定 也 出 现 在 世 界 各 国 量 化 和 减 少 资 源 影 响 中 32 一 些 与 会 者 还 指 出 了 必 须 支 持 以 专 注 新 业 务 而 不 仅 仅 是 小 公 司 创 业 的 重 要 性, 这 些 小 公 司 其 中 大 部 分 员 工 数 少 于 10 名, 也 不 大 可 能 大 幅 增 长 卡 尔 森 说, 政 策 需 要 关 注 那 些 可 以 扩 展 的 新 公 司, 因 为 新 公 司 过 去 20 年 为 美 国 创 造 了 大 部 分 的 工 作 斯 威 尔 森 解 释, 理 解 许 多 类 型 政 策 的 相 互 作 用, 可 以 改 进 其 一 致 性 并 搞 清 那 些 影 响 美 国 创 造 价 值 能 力 的 东 西 他 说, 关 于 政 策 如 何 相 互 作 用, 政 府 应 该 有 一 些 想 法 和 协 调 实 际 上, 零 敲 碎 打 的 政 策 制 定 会 把 创 新 制 造 和 创 业 拉 向 不 同 的 方 向 他 认 为, 当 你 把 一 项 政 策 加 进 来, 你 根 本 不 知 道 所 有 政 策 相 互 影 图 8 几 位 与 会 者 指 出, 从 电 子 汽 车 到 制 药 部 门 的 许 多 未 来 创 造 价 值 的 机 会 涉 及 到 利 用 信 息 根 据 与 会 者 在 一 个 分 组 会 上 的 意 见, 政 府 应 寻 求 在 所 有 政 策 有 影 响 的 领 域 建 立 一 个 竞 争 性 的 生 态 系 统 美 国 并 不 一 定 要 有 最 低 税 率 或 最 高 补 贴, 但 通 过 寻 求 在 第 一 领 域 的 竞 争 优 势, 政 府 影 响 将 是 促 进 而 不 是 妨 碍 业 务 四 信 息 和 技 术 发 展 的 基 础 设 施 与 会 者 表 示, 创 造 价 值 的 一 个 主 要 障 碍 是 缺 乏 支 持 先 进 信 息 收 集 和 分 析 的 基 础 设 施, 他 们 呼 吁 利 用 从 电 子 汽 车 到 药 品 行 业 信 息 提 供 的 机 会 ( 图 8) 帕 帕 拉 布 斯 说 明 了 收 集 有 关 产 品 及 其 使 用 来 提 高 性 能 的 信 息 的 重 要 信, 但 要 指 出 的 是, 缺 乏 隐 私 标 准 是 一 个 值 得 关 切 的 问 题, 它 阻 止 了 一 些 企 业 追 求 这 些 机 会 他 说, 在 这 个 大 量 信 息 容 易 获 得 的 时 代, 隐 私 权 显 然 是 一 个 需 要 加 以 考 虑 的 问 题 萨 克 依 看 到, 利 用 信 息 来 创 造 价 值 有 许 多 方 式 信 息 本 身 是 变 化 的, 它 的 传 播 分 析 理 解 和 保 护 方 式 一 切 也 都 在 变 信 息 需 要 研 讨 会 的 与 会 者 强 调 必 须 有 一 个 基 础 设 施 支 持 技 术 开 发, 并 确 定 了 从 研 究 思 路 到 商 业 化 开 发 相 关 的 问 题 多 迪 克 讨 论 了 企 业 与 大 学 间 合 作 时 知 识 产 权 谈 判 (IP) 遇 到 的 挑 战 他 说, 有 如 此 一 个 巨 大 涉 及 发 展 的 下 一 个 热 门 事 件, 而 没 有 人 愿 意 互 相 讨 论 ; 因 此, 新 发 明 从 高 校 产 生 后 往 往 不 会 转 移 到 公 司 知 识 产 权 和 其 他 东 西 阻 碍 在 那 里 公 司, 特 别 是 制 药 公 司, 需 要 找 到 一 个 方 法 与 大 学 合 作, 因 为 这 种 合 作 将 有 利 于 每 个 人 与 会 者 认 为, 支 持 某 些 高 优 先 领 域 的 研 究 和 发 展 需 要 投 资 科 学 和 技 术 政 策 研 究 院 研 究 员 斯 蒂 芬 妮 西 普 (Stephanie Shipp) 补 充 说, 确 定 这 些 优 先 需 要 有 长 远 的 眼 光 如 何 能 确 定 基 础 设 施 的 关 键 元 素? 从 研 究 到 商 业 化 中 的 什 么 阶 段 的 创 新 应 接 受 公 共 资 金? 西 普 提 议 的 一 个 选 择 是 投 资 诸 如 能 源 储 存 或 生 物 制 造 的 平 台 技 术 以 避 免 从 在 这 些 领 域 的 具 体 技 术 中 挑 选 赢 家 和 失 败 者 作 为 备 选, 另 一 位 与 会 者 建 议 侧 重 于 挑 战, 如 环 境 的 可 持 续 性 ( 实 例 8 实 例 9), 能 源 独 立 和 改 善 健 康, 而 不 是 技 术 解 决 五 跃 进 到 下 一 代 一 些 与 会 者 指 出, 美 国 不 大 可 能 重 拾 特 定 产 品 的 制 造 业, 这 些 产 品 如 今 在 其 他 地 方 制 造 但 通 过 强 调 创 造 价 值, 超 越 到 领 导 下 一 代 的 集 成 创 新 设 计 制 造 和 服 务, 却 有 着 一 个 极 好 的 机 会 鲁 宾 斯 坦 说, 我 们 必 须 关 注 事 物 的 走 向, 并 确 保 我 们 有 能 力 与 技 能 在 这 个 国 家 提 供 下 一 代 的 产 品 和 服 务 泰 勒 认 为, 由 于 其 在 采 取 系 统 观 点 方 面 相 对 强 势, 美 国 在 整 合 创 新 设 计 制 造 和 服 务 方 面, 可 能 具 有 竞 争 优 势 美 国 的 科 技 促 进 发 明 已 经 有 几 十 年 了, 成 功 的 美 国 公 司 已 经 利 用 这 些 发 明 创 造 新 的 系 统, 来 满 足 客 户 的 需 求 和 欲 望 例 如, 苹 果 和 宝 洁 公 司 擅 长 结 合 现 有 的 技 术, 以 有 效 和 吸 引 力 的 新 方 式 创 造 创 新 产 品 泰 勒 建 议, 当 前 的 任 务 是 加 强 这 些 优 势, 并 促 进 价 值 创 造 的 综 合 方 法 当 今 世 界 提 供 了 无 限 机 遇, 卡 尔 森 说, 但 这 是 一 个 新 游 戏, 我 们 需 要 认 真 玩 游 戏 赢 在 美 国, 如 果 我 们 希 望 美 国 是 而 且 一 直 是 个 伟 大 的 国 家 杰 高 登 谈 到 了 可 持 续 发 展 的 六 个 驱 动 首 先 是 世 界 人 口 的 增 长, 从 今 天 70 亿 到 2050 年 90 亿 以 上, 到 2100 年 的 100 亿 以 上 大 约 37% 的 世 界 人 口 生 活 在 中 国 和 印 度,2021 以 后 印 度 将 超 过 中 国 成 为 世 界 人 口 最 多 的 国 家 第 二 驱 动 是 世 界 人 口 的 迅 速 城 市 化 2010 世 界 城 市 人 口 超 过 农 村 人 口,2050 年 预 计 城 市 人 口 是 农 村 人 口 的 两 倍 高 登 说, 在 接 下 来 的 一 两 代, 将 建 设 相 当 于 人 口 超 过 五 百 万 的 大 城 市 一 千 个 平 均 每 年 增 加 20 个 第 三 个 驱 动 是 中 产 阶 阶 级 的 扩 大, 从 少 于 世 界 人 口 三 分 之 一 增 加 到 世 界 人 口 的 一 半 以 上 随 着 收 入 的 增 长, 人 们 消 费 更 多, 对 世 界 资 源 的 需 求 更 大 攫 取 资 源 是 第 四 个 驱 动 生 物 质 矿 产 金 属 和 化 石 燃 料 的 消 费 量, 预 计 在 未 来 几 十 年 都 将 增 加 高 登 预 计 这 一 增 加, 结 果 是 外 方 收 购 国 际 土 地 也 将 快 速 增 长, 自 2000 年 以 来 仅 非 洲 就 收 购 了 相 当 于 一 半 的 西 欧 第 五 个 驱 动 是 由 政 府 法 律 最 后, 私 营 企 业 意 识 到, 它 需 要 解 决 可 持 续 性 问 题 作 为 一 部 分 与 其 销 售 商 品 和 服 务 相 联 系 的 问 题 高 登 说, 正 在 做 各 种 努 力 来 衡 量 和 报 告 产 品 的 可 持 续 性 例 如, 耐 克 的 发 展 带 动 了 材 料 的 可 持 续 性 指 标, 包 括 约 种 不 同 的 材 料 国 际 研 究 团 队 所 做 的 技 术 审 查 用 量 化 的 方 法 来 评 价 整 个 供 应 链 的 产 品 的 可 持 续 性 发 明 家 和 设 计 师 可 以 利 用 此 信 息 来 建 立 产 品 在 其 整 个 生 命 周 期 的 可 持 续 性 此 信 息 也 可 用 于 评 估 供 应 商 的 产 品 问 题 所 在 高 登 说 : 这 是 一 个 共 同 的 语 言, 一 套 每 个 人 都 向 往 的 通 用 的 规 定 和 指 标 在 发 展 和 传 播 信 息 方 面 可 以 做 更 多 的 工 作 高 登 呼 吁 建 立 国 家 可 持 续 性 计 算 中 心 来 支 持 行 业 发 展 该 中 心 可 以 通 过 各 种 公 共 部 门 和 私 营 部 门 的 网 络 来 收 集 分 析 和 分 发 数 据, 同 时 也 支 持 教 育 和 延 伸 服 务 它 可 以 解 决 如 食 品 安 全 生 态 系 统 服 务 就 业 住 房, 能 源 水 资 源 短 缺 和 国 家 安 全 等 问 题 33

19 34 1. 前 言 Expert Opinion 物 流 是 物 品 从 供 给 地 向 接 收 地 实 体 流 动 的 过 程, 是 运 输 仓 储 装 卸 搬 运 包 装 流 通 加 工 配 送 和 信 息 处 理 等 环 节 的 有 机 结 合 智 能 是 指 个 体 对 客 观 事 物 进 行 合 理 分 析 判 断 后 有 目 的 地 行 动, 并 有 效 地 处 理 周 围 环 境 事 宜 的 综 合 能 力, 包 括 感 知 能 力 规 划 能 力 动 作 能 力 协 同 能 力 决 策 控 制 能 力 等 智 能 物 流 是 基 于 物 联 网 广 泛 应 用 的 基 础 上, 利 用 先 进 的 信 息 采 集 处 理 流 通 和 管 理 技 术, 完 成 物 流 的 整 个 过 程, 为 供 方 提 供 最 大 化 利 润, 为 需 方 提 供 最 佳 服 务 ; 同 时 消 耗 最 少 的 自 然 资 源 和 社 会 资 源, 最 大 限 度 地 保 护 好 生 态 环 境 的 整 体 智 能 社 会 物 流 管 理 体 系, 图 1 为 智 能 物 流 应 用 示 意 它 的 智 能 机 理 主 要 表 现 为 四 个 方 面 : 信 息 的 智 能 获 取 技 术 智 能 传 递 技 术 智 能 处 理 技 术 和 智 能 利 用 技 术 智 能 获 取 技 术 主 要 实 现 物 流 过 程 中 的 主 动 获 取 信 息, 主 动 监 控 物 流 装 备 与 物 流 智 能 技 术 的 现 状 与 展 望 货 物, 主 动 分 析 信 息, 使 商 品 从 源 头 开 始 被 实 施 跟 踪 与 管 理, 它 体 现 了 智 能 的 感 知 能 力 ; 智 能 传 递 技 术 主 要 应 用 于 企 业 内 部 外 部 的 数 据 传 递 功 能, 实 现 整 个 供 应 链 管 理 的 智 能 化, 实 现 数 据 间 的 交 换 与 传 递, 它 体 现 了 智 能 的 动 作 能 力 ; 智 能 处 理 技 术 主 要 应 用 于 企 业 内 部 决 策, 通 过 对 大 量 数 据 的 分 析, 对 客 户 的 需 求 商 品 库 存 智 能 仿 真 等 做 出 决 策, 它 体 现 了 规 划 决 策 控 制 能 力 ; 智 能 利 用 技 术 报 告 主 要 应 用 在 物 流 管 理 的 优 化 预 测 决 策 支 持 建 模 和 仿 真 全 球 化 管 理 等 方 面, 使 企 业 的 决 策 更 加 准 确 和 科 学, 它 体 现 了 智 能 的 协 同 能 力 2. 物 流 智 能 技 术 现 状 图 1 智 能 物 流 应 用 示 意 物 流 智 能 的 关 键 技 术 从 宏 观 层 面 讲 包 括 : 物 流 实 时 跟 踪 技 术 智 能 运 输 技 术 网 络 化 分 布 式 仓 储 管 理 技 术 仓 储 管 理 库 存 控 制 技 术 自 动 导 引 车 技 术 缠 绕 包 装 技 术 包 装 集 成 化 技 术 流 通 加 工 一 体 化 技 术 智 能 调 度 配 送 技 术 集 成 化 的 物 流 规 划 设 计 仿 真 技 术 等 从 微 观 层 面 上 来 看, 物 流 智 能 技 术 包 括 : 数 据 仓 库 联 机 分 析 处 理 数 据 挖 掘 技 术 电 子 标 签 拣 货 技 术 条 形 码 技 术 射 频 技 术 物 流 EDI 技 术 等 这 些 技 术 能 应 用 在 物 流 的 各 图 2 智 能 物 流 各 个 环 节 的 智 能 技 术 现 状 个 环 节 如 运 输 仓 储 装 卸 搬 运 物 流 实 时 跟 踪 技 术 ( 见 图 3) 包 装 流 通 加 工 配 送 和 信 息 处 是 指 物 流 企 业 利 用 当 前 先 进 的 理 等 环 节 上, 智 能 技 术 在 每 个 环 通 信 技 术 如 GIS GPS RFID 等 节 上 的 应 用 使 得 物 流 更 加 智 能 技 术 对 物 流 过 程 进 行 监 控 管 理, 化, 如 图 2 所 示 能 够 实 时 获 取 货 物 在 流 通 链 中 的 信 息, 包 括 货 物 的 品 种 数 量 货 主 和 收 货 人 发 货 地 和 到 达 运 输 环 节 主 要 存 在 以 下 问 地 送 货 车 辆 和 人 员 车 辆 在 题 : 运 输 路 线 选 择 不 正 确 车 辆 途 情 况 交 货 时 间 等 信 息 该 技 与 货 品 存 在 安 全 隐 患 车 辆 运 输 术 可 以 优 化 交 通 路 线 ; 有 效 减 中 的 信 息 不 能 及 时 反 馈 等, 需 要 少 盗 窃 事 件 的 发 生, 降 低 运 输 物 流 实 时 跟 踪 技 术 智 能 运 输 技 过 程 中 的 风 险 ; 实 时 传 递 信 息, 术 等 物 流 智 能 技 术 来 解 决 如 货 物 的 发 车 时 间 到 货 时 间 运 输 时 间 返 回 时 间 等 智 能 运 输 系 统 (ITS) 通 过 应 用 电 子 信 息 现 代 通 信 控 制 网 图 3 物 流 实 时 跟 踪 技 术 示 意 图 络 等 技 术, 建 立 一 个 高 效 运 输 系 统 它 的 主 要 作 用 体 现 在 物 流 配 送 管 理 和 车 货 集 中 动 态 控 制 方 面, 如 : 提 供 道 路 交 通 信 息 线 路 诱 导 信 息, 优 化 决 策 运 输 方 案 ; 通 过 对 车 辆 的 实 时 跟 踪, 提 供 车 辆 到 达 时 间, 为 物 流 中 心 的 配 送 计 划 仓 库 存 货 战 略 提 供 依 据 ; 实 现 物 流 网 络 各 节 点 和 总 部 之 间, 以 及 各 网 节 点 之 间 的 信 息 共 享, 从 而 实 现 整 个 物 流 系 统 的 高 效 运 转 仓 储 环 节 主 要 存 在 以 下 问 题 : 多 仓 库 站 点 相 互 分 割 相 互 封 闭 站 点 之 间 的 数 据 不 统 一 不 同 步 仓 库 积 压 严 重, 影 响 仓 库 的 利 用 率 等, 需 要 数 据 仓 库 联 机 分 析 处 理 数 据 挖 掘 技 术 网 络 化 分 布 式 仓 储 管 理 技 术 仓 储 管 理 库 存 控 制 技 术 等 物 流 智 能 技 术 来 解 决 物 流 企 业 为 了 降 低 物 流 成 本, 优 化 物 流 活 动, 必 须 依 赖 于 决 策 的 准 确 性, 而 大 量 数 据, 特 别 是 历 史 数 据 是 实 现 决 策 分 析 的 前 提 通 过 数 据 仓 库 技 术 对 大 量 的 历 史 数 据 进 行 抽 取 净 化 集 成 大 量 的 随 机 查 询, 再 利 用 联 机 分 析 处 理 技 术 和 数 据 挖 掘 技 术 发 现 数 据 间 隐 含 的 信 息, 从 而 辅 助 决 策 者 进 行 决 策 例 如 将 那 些 是 出 货 率 最 高 的 积 压 在 库 中 的 影 响 企 业 发 展 速 度 的 商 品 找 出 来, 对 库 存 进 行 最 优 化 分 析, 从 而 提 高 企 业 运 行 质 量 在 仓 储 管 理 中 应 用 分 布 式 35

20 36 Expert Opinion 数 据 库 系 统, 使 第 三 方 物 流 公 司 更 好 的 管 理 物 理 位 置 不 在 同 一 地 点 的 仓 库, 将 分 散 的 各 个 仓 库 站 点 数 据 库 之 间 通 过 计 算 机 网 络 连 接 起 来, 分 仓 库 站 点 也 可 以 共 享 总 部 中 心 及 分 布 在 其 他 站 点 上 的 数 据 信 息 利 用 网 络 化 分 布 式 仓 储 管 理 技 术 能 实 现 与 地 理 位 置 上 分 散 的 多 仓 库 站 点 之 间 数 据 的 交 换 和 处 理, 进 行 多 站 点 数 据 的 集 中 化 管 理 和 同 步, 并 调 用 各 个 站 点 的 数 据 库 信 息 进 行 数 据 查 询 统 计 分 析 维 护 等 工 作 仓 储 管 理 库 存 控 制 技 术 通 过 优 化 整 个 供 应 链 管 理 流 程 合 理 设 置 ERP 控 制 策 略, 并 应 用 相 应 的 信 息 处 理 手 段 和 工 具, 从 而 实 现 在 保 证 及 时 交 货 的 前 提 下, 尽 可 能 降 低 库 存 水 平, 减 少 库 存 积 压 与 报 废 贬 值 的 风 险, 主 要 包 括 ABC 库 存 控 制 经 济 批 量 采 购 法 准 时 化 生 产 (JIT) 法 制 造 资 源 计 划 (MRP) 法 供 应 商 管 理 库 存 (VMI) 法 装 卸 搬 运 环 节 主 要 存 在 以 下 问 题 : 装 卸 搬 运 作 业 人 员 工 作 效 率 低 机 械 化 不 全 面 装 卸 搬 运 灵 活 性 不 够 等, 需 要 利 用 自 动 导 引 车 技 术 (AGV) 智 能 工 程 机 械 自 动 化 生 产 线 等 物 流 智 能 技 术 来 解 决 其 中 自 动 导 引 车 技 术 自 动 采 用 激 光 测 角 与 测 距 相 结 合 的 导 引 技 术 无 级 调 速 驱 动 的 移 载 (a) 包 装 集 装 化 (b) 缠 绕 包 装 图 4 物 流 包 装 示 列 技 术, 使 AGV 具 有 从 网 络 无 线 而 包 装 集 装 化 技 术 使 用 集 装 箱 或 红 外 接 收 上 位 机 客 户 指 令, 自 集 装 笼 集 装 袋 托 盘 集 装 架 动 导 引 自 动 行 驶 优 化 路 线 等 集 装 用 具 将 小 包 装 货 物 裸 货 自 动 作 业 交 通 管 理 车 辆 调 度 集 合 成 特 定 的 单 元 载 荷 后 再 运 安 全 避 碰 自 动 充 电 自 动 诊 断, 输 ( 见 图 4) 实 现 了 AGV 的 智 能 化 信 息 化 数 字 化 网 络 化 柔 性 化 敏 捷 化 节 能 化 绿 色 化 比 如 叉 车 流 通 加 工 环 节 主 要 存 在 以 AGV 能 自 动 导 引 编 程 停 车 ; 下 问 题 : 作 业 效 率 低 作 业 成 本 进 行 安 全 保 护 ; 沿 设 定 的 路 径 行 高 ; 环 境 废 弃 物 空 气 污 染 严 驶 ; 具 有 叉 具 对 物 品 进 行 升 降 重 等, 需 要 利 用 电 子 标 签 拣 货 技 移 动 装 卸 作 业 等 术 流 通 加 工 一 体 化 集 成 技 术 绿 色 流 通 加 工 技 术 等 物 流 智 能 技 术 来 解 决 包 装 环 节 主 要 存 在 以 下 问 电 子 标 签 拣 货 技 术 通 过 货 题 : 包 装 质 量 不 好 造 成 大 量 产 品 损 坏 和 散 失 ; 包 装 原 材 料 成 本 架 上 的 定 单 货 名 数 量 等 电 子 高 等, 需 要 利 用 缠 绕 包 装 技 术 标 签 显 示 器, 向 拣 选 货 物 的 作 包 装 集 装 化 技 术 等 物 流 智 能 技 业 人 员 及 时 明 确 地 下 达 向 货 术 来 解 决 架 内 补 货 ( 入 库 ) 和 去 货 ( 出 库 ) 指 示, 引 导 拣 货 人 员 到 达 正 确 缠 绕 包 装 技 术 采 用 特 定 配 的 位 置, 并 显 示 出 所 拣 的 确 切 方 与 工 艺 技 术 制 成 的 缠 绕 拉 伸 数 目, 使 拣 货 人 员 正 确 快 速 薄 膜, 通 过 应 用 先 进 电 子 技 术 和 轻 松 地 完 成 拣 货 工 作, 从 而 提 精 湛 的 机 械 制 造 工 艺 制 成 的 缠 高 拣 货 物 的 速 度, 同 时 大 幅 的 绕 包 装 机, 将 各 种 外 形 规 则 或 降 低 拣 货 的 出 错 率 不 规 则 的 产 品 包 裹 成 一 个 整 体, 使 货 物 能 受 到 保 护, 防 止 破 损 流 通 加 工 是 物 流 作 业 中 的 一 环, 不 能 与 其 他 作 业 形 式 相 分 离, 采 用 一 体 化 集 成 技 术, 无 需 设 置 独 立 的 流 通 加 工 中 间 环 节, 使 流 通 加 工 与 中 转 流 通 巧 妙 结 合 在 一 起, 提 高 作 业 效 率, 降 低 作 业 成 本 例 如 在 配 送 中 心 的 物 流 作 业 中 按 照 具 体 的 客 户 要 求, 将 流 通 加 工 置 于 分 货 拣 货 配 货 中, 合 理 地 选 择 作 业 形 式 绿 色 流 通 加 工 技 术 是 变 消 费 者 分 散 加 工 为 专 业 集 中 加 工, 以 规 模 作 业 方 式 提 高 资 源 利 用 率, 减 少 环 境 废 弃 物 和 空 气 污 染 或 集 中 处 理 消 费 品 加 工 中 产 生 的 边 角 废 料, 减 少 消 费 者 分 散 加 工 所 造 成 的 废 弃 物 污 染 配 送 环 节 主 要 存 在 以 下 问 题 : 不 能 快 速 高 效 地 制 定 配 送 计 划 ; 不 能 对 送 货 的 线 路 进 行 优 化 ; 配 送 工 作 效 率 较 低 送 货 成 本 增 加 客 户 响 应 时 间 延 误 等, 需 要 智 能 调 度 技 术 智 能 配 送 技 术 等 物 流 智 能 技 术 来 解 决 智 能 调 度 技 术 ( 见 图 5) 是 采 用 GIS 技 术 最 优 路 径 算 法 图 5 智 能 调 度 技 术 示 意 图 运 筹 学 和 数 据 库 等 先 进 技 术, 用 于 车 辆 调 度 和 服 务 路 线 规 划 ( 时 间 计 划 路 由 规 划 ), 有 效 快 捷 地 制 定 货 物 配 送 计 划, 使 调 度 及 时 准 确 方 便 快 捷 利 用 该 技 术 可 快 速 自 动 排 单 优 化 配 送 线 路 快 速 数 据 统 计 与 预 测 和 制 定 货 物 配 载 方 案 智 能 配 送 技 术 是 基 于 智 能 调 度 技 术 产 生 的 配 送 计 划, 采 用 GPS GIS 无 线 网 络 技 术, 目 的 是 降 低 物 流 配 送 的 管 理 成 本 提 高 配 送 过 程 中 的 服 务 质 量 保 障 车 辆 和 货 品 的 安 全, 可 实 现 自 主 导 航 送 货 预 约 车 辆 监 控 安 全 报 警 配 送 反 馈 信 息 采 集 和 送 货 控 制 图 6 条 形 码 技 术 射 频 技 术 利 用 示 意 图 条 形 码 技 术 射 频 技 术 ( 见 图 6) 利 用 RFID 读 写 器 扫 描 机 器 解 读 RFID 标 签 条 形 码 中 的 信 号, 获 得 存 储 在 芯 片 或 条 形 码 中 的 信 息, 并 实 现 对 信 息 的 操 作 处 理 利 用 条 形 码 射 频 技 术 能 在 物 料 搬 运 和 跟 踪 方 面 提 高 生 产 率, 减 少 出 错 ; 在 商 品 出 库 和 入 库 方 面 自 动 记 录 出 库 和 入 库 物 资 信 息 ; 在 存 储 与 库 存 盘 点 方 面 实 现 自 动 化 的 商 品 的 登 记 存 货 和 取 货 等 操 作, 在 物 流 配 送 方 面 实 现 产 品 库 存 控 制 物 流 EDI 是 指 货 主 承 运 信 息 处 理 环 节 主 要 存 在 以 业 主 收 货 业 主 以 及 其 他 相 关 的 下 问 题 : 物 流 信 息 获 取 不 利 物 单 位 之 间, 通 过 EDI 系 统 进 行 物 流 信 息 交 换 不 通 畅 物 流 信 息 管 流 数 据 交 换, 并 以 此 为 基 础 实 理 不 当 等, 施 物 流 作 业 活 动 的 方 法, 货 主 需 要 条 形 码 承 运 货 主 收 货 业 主 通 过 EDI 技 术 射 频 系 统 进 行 数 据 交 换, 完 成 运 送 技 术 物 流 业 务 信 息 EDI 技 术 集 成 化 的 物 集 成 化 的 物 流 规 划 设 计 仿 流 规 划 设 计 真 技 术 在 对 企 业 物 流 业 务 运 作 仿 真 技 术 等 机 制 和 流 程 具 体 分 析 和 解 读 的 物 流 智 能 技 基 础 上, 进 行 系 统 模 型 构 造, 并 术 来 解 决 在 计 算 机 平 台 上 进 行 相 关 软 件 37