机械制造业

机械制造业的发展前景

机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，

人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业

的机械制造业面临着严峻的挑战。

先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向。虽然这个名词没有确定的定义，但目前公

认的认识是：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、能源和现代管理等方面的

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、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有如下一些特点：

1．从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要。

2．从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥。

3．从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节。

4．从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量。

5．从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。

6．机械制造技术的发展趋势可以概括为：（1）机械制造自动化。（2）精密工程。（3）传统加工方法的改

进与非传统加工方法的发展。

下面对自动化技术给予论述和展望。

机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个研究领域。也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争

的主要手段。机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动

化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制

技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。

一、集成化

计算机集成制造（CIMS）被认为是21世纪制造企业的主要生产方式。CIMS作为一个由若干个相互联系的

部分（分系统）组成，通常可划分为5部分：

1．工程技术信息分系统

包括计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程分析（CAE），计算机辅助工艺过程设计（CAPP），计算机

辅助工装设计（CATD）数控程序编制（NCP）等。

2．管理信息分系统（MIS）

包括经营管理（BM），生产管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），财务管理（FM）等。

3．制造自动化分系统（MAS）

包括各种自动化设备和系统，如计算机数控（CNC），加工中心（MC），柔性制造单元（FMS），工业机器

人（Robot），自动装配（AA）等。

4．质量信息分系统

包括计算机辅助检测（CAI），计算机辅助测试（CAT），计算机辅助质量控制（CAQC），三坐标测量机（CMM）

等。

5．计算机网络和数据库分系统（Network&DB）

它是一个支持系统，用于将上述几个分系统联系起来，以实现各分系统的集成。

二、智能化

智能制造系统可被理解为由智能机械和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，该系统在制造过程中

能进行智能活动，如分析、推理、判断、构思、决策等。

在智能系统中，“智能”主要体现在系统具有极好的“软”特性（适应性和友好性）。在设计和制造过程中，采

用模块化方法，使之具有较大的柔性；对于人，智能制造强调安全性和友好性；对于环境，要求作到无污

染，省能源和资源充分回收；对于社会，提倡合理协作与竞争。

三、敏捷化

敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增

强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建

立是关键技术，其核心是虚拟制造技术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。敏捷制造是现代集成制

造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路，它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平，是现

代集成制造系统的发展方向。

实现敏捷制造的技术基础包括：

1．大范围的通讯基础结构，要求在全国范围内建立工厂信息网络和准时信息系统

（Just-In-Time-Information）。

2．柔性化、模块化的产品设计方法。

3．高柔性、模块化、可伸缩的制造系统。

4．为定单而设计、制造的生产方式。

5．基于任务的组织与管理。

6．基于信任的雇佣关系。

四、虚拟化

“虚拟制造”的概念于20世纪90年代初期提出。虚拟制造以系统建模和计算机仿真技术为基础，集现代

制造工艺、计算机图形学、信息技术、并行工程、人工智能、多媒体技术等高新技术为一体，是一项由多

学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造利用信息技术、仿真计算机技术对现实制造活动中的人、物、信

息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防的措施，从

而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。

五、清洁化

清洁生产是指：将综合预防的环境战略，持续应用于生产过程和产品中，以便减少对人类和环境的风险。

清洁生产的两个基本目标是资源的综合利用和环境保护。对生产过程而言，清洁生产要求渗透到从原材

料投入到产出成品的全过程，包括节约原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺资源，二次能源和再生资

源的利用，改进工艺及设备，并将一切排放物的数量与毒性削减在离开生产过程之前。对于产品而言，清

洁生产覆盖构成产品整个生命周期的各个阶段，即从原材料的提取到产品的最终处理，包括产品的设计、

生产、包装、运输、流通、销售及报废等，合理利用资源，并最大限度地减少对人类和环境的不利影响。

综上所述，机械制造业的发展方向是将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统

工程技术进行有机的结合，通过计算机技术是企业产品在全生命周期

中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、

集成优化达到产品上市快、服务好、质量优成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，是企

业在激烈的市场竞争中立于不败之地。

从目前国民经济发展的总体态势和机械工业的增长潜力看，机械工业发展既面临挑，又有许多机遇。据分

析，主要行业走势大体如下:

农机行业：由于国家继续加强对农业的投入和农产品收购的顺价政策实行，预计大型农机产品生产降幅将

明显降低，农业运输机械将保持适度增长，一些小型、专用农机具市场需求将保持平稳。但受农民收入增

长减慢和收入分流等因素的影响，预计农机生产低速增长的状态不可能扭转。

工程机械行业：预计随着国家对铁道、公路、机场、码头和城市公用基础设施等项目投资力度的加强，

国内市场对工程机械产品的市场需求会有所改善。虽然今年企业生产涨幅会比去年有所降低，但全年工程

机械行业仍将保持适度增长。

仪器仪表行业：从目前主要仪表产品的发展前景看，预计投资类仪表的市场需求会有所好转，受住房制度

改革的推动，预计各种水表、电表需求将逐渐趋稳，光学仪器和消费类仪表将能够继续保持目前的增长态

势，全年生产增长将在5%左右。

石化通用行业：由于石油化工通用设备行业的产品多系量大面广的辅机制造，尽管今年以来这个行业生产

增幅逐月回落，但与其它机械制造行业比仍是基本适度的。从主要产品情况看，受海上石油发展的影响，

石油钻采、炼油化工设备保持一定增长；气体压缩机、高中压阀门生产与化肥行业生产不景气有关，降幅

都较大。从目前相关行业发展前景看，今后石化通用行业情况会有转机，生产增长会有所恢复，尤其是国

家加大对年产30万吨及以上合成氨、48万吨及以上尿素、30万吨及以上乙烯成套设备等的技术改造会促

进需求的平稳增长。

电工电器行业：从目前电工行业经济运行状况看，行业经济形势将进一步趋好，尤其是国家决定新建电厂

和改造老厂所需的60万千瓦以下的火电机组将采用国产设备。加强中低压凝汽式机组、老机组和重点主力

机组，3年内停运和报废1000万千瓦中低压小火电机组。集中资金加快电网特别是城市电网和农村电网的

建设与改造等措施，无疑会促进电工行业的发展。同时，也应看到，由于电工行业一些大型主机厂资金供

应受三角债困扰特别严重，这对下一步电工企业的正常生产运行会造成不利影响

本文介绍了21世纪的先进制造模式，阐述了机械制造发展的精密化、自动化、信患化、柔性化、集成化

和智能化趋势，在分析了我国机械制造发展存在的差距的基础上，提出了我国机械制造发展发展策略。随

着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造食业开始将大量的人力、财力和物力投入剑

先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中。改革开放30年，我国制造科学技术有日新月异

的变化和发展，确立了社会主义市场经济体制，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接21世纪的挑

战，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上

水平。

1先进的制造模式机械制造业发展趋势表明，只有采用先进的制造技术并能实施在相匹配的制造模

式中才能符合上述的趋势。制造模式足指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作模式。

1.1敏捷制造与虚拟制造美国通用汽车公司与里海大学于1988年提出了敏捷制造(AM)，AM是在不可预

测的持续变化的竞争环境中取得繁荣成长，并具有能对客户需求的产品和服务驱动市场作出迅速响应的生

产模式。

AM的特征是：

①企业间联作集成。充分发挥各企业的长处，针对限定市场的目标要求共同合作完成任务。

②具有高度的制造柔性。制造柔性是指制造企业对市场要求迅速转产和能实现产品多品种变批量的快

速制造。

③充分发挥人的作用，不断提高企业职工素质和教育水平，优化人机功能分配。

虚拟制造(VM)是国际上提出的新概念。VM与AM联系密切。VM的特征是：

当市场新的机遇出现时，组织几个有关公司联作，把不同的公司，不同地点的工厂或车间重新组织协

调工作。在运行之前必须分析组合是否最优，能否协调运行，以及投产后的效益和风险进行评估，这种联

作公司称虚拟公司。虚拟公司通过虚拟制造系统运行。因此研究开发虚拟制造技术(VMT)和虚拟制造系统

(VMS)意义重大，美国称AM为2l世纪制造业发展战略。

1.2集成制造与智能制造

美国哈林顿博士在《计算机和集成制造》一书中提出计算机和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心

内容是：制造企业从市场预测、产品设计、加工制造、经营管理克至售后服务是一个不可分割的整体，需

要统筹考虑。整个制造过程的实质是信息采集、传递和加工过程，最终生产的产品可看作是信息的物质表

现。集成是CIM的核心，这种集成不仅是物的集成，更主要的是以信息集成为特征的技术集成和功能集成，

计算机是集成的工具，计算机和辅助各单元技术是集成的基础，信息交换是桥梁，信息共享是关键。集成

的目的在于制造企业组织结构和运行方式的合理化和最优化，以提高今业对市场变化的动态响应速度，并

追求最高整体效益和长期效益。

智能制造(IM)是美国出版研究IM和IMS书籍中首先提出的。它的特征是：在制造工业的各个环节的

高度柔性与高度集成的方式，通过计算机和模拟人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决

策，旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共

享、继承与发展。制造智能的目的是：通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉和机器人控制对制

造工人的技能与人类专家知识进行建模，以使智能机器能够在没有人干预的情况下进行小批量生产。

1.3绿色制造

(1)绿色制造的定义

绿色制造又称环境意识制造和面向环境的制造等。即综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式。

其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的全生命周期中，废弃物和有害排放物最

小，对环境的负面影响最小，对健康无害，资源利用率最高，使企业经济效益和社会效益更高。

(2)绿色制造的体系构造

包括两个目标，即资源优化利用和环境保护；三相基本内容，即绿色材料、绿色能源和绿色生产过程

中制造出绿色产品；两个层次的全过程控制，即指在物料转化过程和产品全生命周期过程(包括构思、设计、

制造、装配、包装、运输、销售、服务、报废、回收环节)中，充分考虑资源和环境问题，实现最大限度地

优化利用资源和减少环境污染。

2机械制造业的发展趋势

先进的制造业是将物料、能源、设备、资金、技术、信息和人力等制造资源通过先进的制造技术，先

进的管理技术和先进的制造过程转变成人类需求产品的行业。行业追求的目标是：高质量、高效率、高柔

性、低成本、低劳动力、低消耗、品种多和规格全的产品，因此，面向21世纪的机械制造技术的发展趋势

体现在以下几个方面：

2.1精密化

精密加工、超精密加工技术、微型机械是现代化机械制造技术发展的方向之一。精密和超精密加工技

术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加上(如机械化学研磨、超声磨削

和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米(1nm=0.001μm)技术发展。纳米技术己在纳米机械学、

纳米电子学和纳米材料技术得到了应用。因此，它促进了机械科学、光学科学、测最科学和电子科学的发

展。美国1997年首次制造出直径仅为60μm的静电微型电机，以及几十微米的微型齿轮、弹簧及微型机

构。武汉大学研制成纳米级超微电极，将其插入活体细胞后首次测出细胞内部神经递质的动态信息。只前

各国科学家正在进行微型机器人的研究，微型机器人可以潜入人体血管、脏器去疏通血管、诊治疾病。据

国外预测，21世纪将是微型机械电子技术和微型机器人的时代，因此有人将纳米技术与微型机械称为21

世纪的核心技术。

2.2自动化

自动化技术的成功应用，不但提高了效率，保证了产品质量，还可以代替人去完成危险场合的工作。

对于批量较大的生产自动化，可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。

小批量生产自动化可通过NC，MC，CAM，FMS，CIM，IMS等来完成。在末来的自动化技术实施过程中，

将更加重视人在自动化系统中的作用。同时自动化开始面向中小型企业，以经济实用为出发点，满足不断

发展的产品多样化和个性化需要。

2.3信息化

信息、物质和能源是制造系统的三要素。随着计算机、自动化与通讯网络技术红制造系统中的应用，

信息的作用越来越重要。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。制造过程的实质

是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程，最终形成的产品可看作是信息的物质表现，

因此可以把信息看作是一种产业，包括在制造之中。为此一些企业开始利用网络技术、计算机联网、信息

高速公路、卫星传递数据等实现异地生产。使生产分散网络化，以适应21世纪高柔性生产的需要。

机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人

们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的

机械制造业面临着严峻的挑战。

先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向。虽然这个名词没有确定的定义，但目前

公认的认识是：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、能源和现代管理等方面

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、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有如下一些特点：

1．从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要。

2．从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥。

3．从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节。

4．从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量。

5．从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。

6．机械制造技术的发展趋势可以概括为：

（1）机械制造自动化。

（2）精密工程。

（3）传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。

下面对自动化技术给予论述和展望。

机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个研究领域。也是制造企业提高生产率和赢得市场竞

争的主要手段。机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自

动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控

制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。

一、集成化

计算机集成制造（CIMS）被认为是21世纪制造企业的主要生产方式。CIMS作为一个由若干个相互联

系的部分（分系统）组成，通常可划分为5部分：

1．工程技术信息分系统

包括计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程分析（CAE），计算机辅助工艺过程设计（CAPP），计

算机辅助工装设计（CATD）数控程序编制（NCP）等。

2．管理信息分系统（MIS）

包括经营管理（BM），生产管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），财务管理（FM）等。

3．制造自动化分系统（MAS）

包括各种自动化设备和系统，如计算机数控（CNC），加工中心（MC），柔性制造单元（FMS），工业

机器人（Robot），自动装配（AA）等。

4．质量信息分系统

包括计算机辅助检测（CAI），计算机辅助测试（CAT），计算机辅助质量控制（CAQC），三坐标测量机

（CMM）等。

5．计算机网络和数据库分系统（Network?&?DB）

它是一个支持系统，用于将上述几个分系统联系起来，以实现各分系统的集成。

二、智能化

智能制造系统可被理解为由智能机械和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，该系统在制造过程中

能进行智能活动，如分析、推理、判断、构思、决策等。

在智能系统中，“智能”主要体现在系统具有极好的“软”特性（适应性和友好性）。在设计和制造过程中，

采用模块化方法，使之具有较大的柔性；对于人，智能制造强调安全性和友好性；对于环境，要求作到无

污染，省能源和资源充分回收；对于社会，提倡合理协作与竞争。

三、敏捷化

敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增

强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建

立是关键技术，其核心是虚拟制造技术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。敏捷制造是现代集成制

造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路，它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平，是现

代集成制造系统的发展方向。

实现敏捷制造的技术基础包括：

1．大范围的通讯基础结构，要求在全国范围内建立工厂信息网络和准时信息系统

（Just-In-Time-Information）。

2．柔性化、模块化的产品设计方法。

3．高柔性、模块化、可伸缩的制造系统。

4．为定单而设计、制造的生产方式。

5．基于任务的组织与管理。

6．基于信任的雇佣关系。

四、虚拟化

“虚拟制造”的概念于20世纪90年代初期提出。虚拟制造以系统建模和计算机仿真技术为基础，集现代

制造工艺、计算机图形学、信息技术、并行工程、人工智能、多媒体技术等高新技术为一体，是一项由多

学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造利用信息技术、仿真计算机技术对现实制造活动中的人、物、信

息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防的措施，从

而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。

五、清洁化

清洁生产是指：将综合预防的环境战略，持续应用于生产过程和产品中，以便减少对人类和环境的风险。

清洁生产的两个基本目标是资源的综合利用和环境保护。对生产过程而言，清洁生产要求渗透到从原材

料投入到产出成品的全过程，包括节约原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺资源，二次能源和再生资

源的利用，改进工艺及设备，并将一切排放物的数量与毒性削减在离开生产过程之前。对于产品而言，清

洁生产覆盖构成产品整个生命周期的各个阶段，即从原材料的提取到产品的最终处理，包括产品的设计、

生产、包装、运输、流通、销售及报废等，合理利用资源，并最大限度地减少对人类和环境的不利影响。

综上所述，机械制造业的发展方向是将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统

工程技术进行有机的结合，通过计算机技术是企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有

机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化达到产品上市快、服务好、

质量优成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，是企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。

机械行业2010发展前景展望

机械行业是典型的制造业，主要为国民经济发展提供所需的各种机械装备或设备。根据国家统计局口

径，其包括六个一级子行业：金属制品业、通用设备制造业、专用设备制造业、仪器仪表业、交运设备制

造业和电气机械制造业，典型的机械产品如汽车、船舶、发电机组、机床、工程机械、矿山机械、集装箱

等。

我国机械行业门类齐全，规模大，2008年整体销售收入接近9万亿元，仅次于日本居世界第二位，占

到全球机械销售额的15%左右;出口额达到2,425亿美元，跃居世界第四;工业增加值超过2万亿元，约占当

年我国GDP的8%;机械行业是对全国工业发展贡献最大的行业，经济总量占整个装备制造业2/3以上。因

此机械行业是装备制造业的最重要组成部分，堪称中国工业的“脊梁”。

经济的重化工化和人口的城镇化是驱动我国机械行业发展的内在因素：2008年我国工业增加值中重工

业占比超过60%，城镇化率达到46%，已连续多年保持上升趋势。在此过程中，我国工业结构将由加工组

装工业向技术密集型工业转变，从而拉动对机械产品的大量需求。

全球产业转移是驱动我国机械行业发展的外在因素：由于中国的机械行业拥有发展中国家中最完善的

设计和制造产业链，具有综合的人力和原材料成本比较优势，因此近年来海外的机械制造纷纷向国内转移，

体现在机械产品的进出口额快速增加，外贸顺差不断扩大。

因此，我们认为中国机械行业存在中长期投资机会，但在选择投资时机时，要把握好行业的周期性和

轮动特点。

周期性：多数机械产品属于投资品，其需求来自于下游行业的资本支出，进而取决于下游行业的盈利

水平或政府的投资力度;从而经济周期导致的下游行业盈利或政府投资的周期性波动，将引起机械产品需求

的周期波动。需要注意的是机械产品的周期性更多体现在需求量而非产品价格的变化，在周期的高点和低

点需求量往往差异巨大。例如受航运业景气下滑影响，2009年1-8月全球船舶新增订单仅约1,500万载重

吨，同比下滑90%左右。

轮动：由于不同机械产品的下游和生命周期也不同，因此在经济周期的不同阶段，各细分子行业并不

是表现一致，往往呈现不同的子周期特征，形成轮动。例如政府出台4万亿投资规划后，由于投资重点在

铁路、公路等基建领域，因此在经济复苏过程中，铁路设备和工程机械最先受益，然后是其它子行业，复

苏顺序有所不同，投资时机也就不同。

总体而言，我们的投资思路是先根据下游需求的景气度、产品的发展空间和市场的进入壁垒确定适合

投资的子行业，再选择行业内激励机制、研发实力、盈利水平和销售策略等方面表现出色的上市公司作为

投资标的，以期获得超额收益。