新技术成为全球制造业增长新动力

2012年10月至2013年9月的一年时间，美国制造业出口总额达到了12万亿美元。与2009年相比，增长了38％，并超过了国际金融危机前的峰值。

高端技术颠覆传统制造业

自动化技术使制造业工具和机器越来越先进复杂，对工人的技能要求也越来越高，一人一机的日子即将一去不复返。

今天，高端制造机器的目标是一次设置后能够同时执行多个任务，更棒的是，可以全天候无人监管地工作。

与新型增材制造（3D）相对的减材制造，目前依然是制造业的主流技术。金属、陶瓷和塑料等材料制造棱形部件和转轴等转动件时，材料外形加工的主要方法仍然是材料去除和材料成型。而创新技术3D打印即增材制造，虽然有些人认为最有可能带来制造业的下一次技术革命，但目前投入大规模生产尚未成熟。与传统的金属去除或金属成型工艺不同，3D打印是一种累加的工艺，通过逐层堆叠塑料和金属等制造工件，再用热源加固。

增材制造最初应用于快速原型、限量生产和固定件制造上，现正向小批量生产发展，特别用于制造内有空洞的小型复杂工件。3D打印金属零部件时的局限性，是最大只能打印信封大小，且扩展性差。一家机床制造商正在突破这种局限，把3D打印整合到标准加工中心平台上。有了这些发展，许多减材制造机器和辅助设备比以前更加高端了。

高端制造技术包括最新的高精度多功能机床、相关辅助设备、CAD/CAM和控制软件，控制软件可以提高生产率、改进工艺流程、完善产品、提高竞争力。高端机床包括多任务铣床/车床、五轴加工中心、高功率激光器和水射流机，还有自动化和相关类似于零部件的传感器。制造业工具和机器越来越先进复杂，对工人的技能要求也越来越高。

多任务机器上运行多功能操作，减少了机器从一种工艺（铣削）向另一种工艺（车削）和钻削等其他工艺转换时重新安装零部件的步骤。一次安装，大大减少了质量公差的累计，同时减少了成品与印刷尺寸之间的偏差。

柔性加工中心和全天候无人看管车削中心的发展仍在继续，如汽车行业的原始设备制造商和分级制造供应商正在使用能够设置多个加工单元的加工中心。每个单元由机器人监控，并配有带导轨的托盘系统。伴随产品模型设计和要求根据MTConnect标准和生产安排的变化，每个加工单元可以重新配置。

从大型公司到小型创新车间，自动化正在迅速应用。这既是为争取利润做出的努力，也是实际的必然要求，因为生产需求不断上升，而技工数量依然短缺。

另外，机床制造商和切割工具供应商正面临挑战，他们需要生产创新型工具处理铬镍铁合金、镍、钴基合金和复合材料等机器难以处理的金属和材料。

软件继续推动着制造业创新

最新的编程工具提高了工作效率，使旧有系统和流程重新焕发生机，软件继续推动着制造业创新。

最新的编程工具不仅使旧有系统和流程重新焕发生机，还领衔探索与应对制造业生产设计面临挑战的新方法，软件继续推动着制造业创新。

随着CAC/CAM/CAE和产品生命周期管理（PLM）等软件的出现，产品设计人员和制造专家从最初的设计理念到最终的工厂装配都可以设计出新方法，并生产出振奋人心的新产品。在CAD/CAM领域中，集成3D设计造型的普及应用成为新趋势，工程师可以使用CAD设计和创造新产品。CAM软件系统以制造为中心，可在Autodesk Inventor、达索系统公司的SolidWorks或者西门子公司的Solid Edge等建模软件中兼容运行。

现在的CAM软件为用户提供了更多选择，可以为越来越复杂的多任务加工机床（multitasking machines，MTM）和五轴联动加工的操作编程。多任务加工机床只需一次设置，减少了装夹次数和加工成本。随着价格下降，多任务加工机床越来越普及。这些复杂的机床编程需要模拟，CGTech公司的Vericut软件或CAM软件的内置模拟等高端数控模拟工具让编程人员在实际切割金属之前在虚拟世界中看到并验证产品设计。

除了多任务加工机床和模拟，很多新的CAM软件包增加了优化走刀路线的功能，可提高占大部分加工时间的粗车加工的速度。高速粗车加工技术中有的是用第三方软件，如Celeritive Technologies公司的老牌VoluMill刀路优化程序；有的则使用二次开发的系统，比如DP Technology公司的ProfitMilling或Delcam公司最近开发的旋风铣Vortex高效区域清除策略，这一策略已经集成到该公司的PowerMill和PartMaker两款CAM软件中，目前正在申请专利。

云端模型降低制造成本

高端软件是未来高端制造业的主要支撑，这些软件将越来越多地开发云版本，美国制造业向云端迁移的步伐在继续。

现在发布的产品生命周期管理软件和企业资源规划软件都有云版本，向云端迁移的步伐还在继续。云端模型降低了成本，成为对制造商越来越具有吸引力的选择。云应用节约了安装现场应用和企业内部应用的高昂成本，同时把与新软件安装和内部软件支持的成本外包了出去。

基于云的CAE模拟应用，如Autodesk的Sim 360系统中的有限元分析，为用户提供了使用基于网络的CAE应用，让用户有机会利用互联网上近乎无限的计算能力。另一新品Autodesk的CAM360，最近也把CAM软件放在了云端。Geometric Technologies和达索系统公司等其他开发商，也已经测试并向用户提供至少是有限的云端CAM。

高端软件是未来高端制造业的主要支撑，这些软件将越来越多地开发云版本。

云端企业资源规划软件现在可以让工厂管理人员轻松地在智能手机上查看厂区设备的状态，这些系统越来越紧密地与制造执行系统（MES）结合起来，几乎可以实时查看机器状态，并根据条件的改变进行调整。

在数字控制（CNC）方面，直接在车间数控编程的选择越来越多。另一项进展是直接通过车间的CNC控制器而不是机器人自身的控制器为机器人编程。西门子和库卡公司合作，直接通过西门子的控制系统控制库卡公司的机器人。Fanuc公司也在对自己的机器人产品做类似的尝试。

检查和测量方面，2013年为三坐标测量机（CMM）开发的触屏版DMIS软件上市，旨在降低CMM使用者的学习曲线。还有两款新型触屏软件包，即Hexagon公司的PC-DMIS Touch和Next Metrology Software公司的TouchDMIS系统。

在航空航天领域，计量软件工具必不可少。像Verisurf公司的X7 Model-Based Definition（MBD）这样的软件，能让航空航天工程师创造、建设、测量和分析复杂的飞机系统和机身零部件，这些应用对整个任务至关重要，因此对其精度有很高要求。