生物制造技术范文

一、技术、人造物与生活世界

人类历史上从来没有哪一个因素像今天的技术一样对整个人类社会发生如此具大的影响，人们所生活的世界中一切要素都深深地打上了技术的烙印。然而对于技术，人们一方面歌颂和赞美它给我们所带来的各种成果，如越来越丰富的物质产品，越来越快捷和方便的生活方式，越来越舒适的饮食起居；另一方面对它又深恶痛绝，认为环境污染，人口膨胀，能源短缺，战争威胁等等全球性问题最终都是由它所引起的。即使对于同一个技术现象（如基因工程、胚胎研究），有人把它看作是天使，有人则把它看作是恶魔。把技术看着是恶魔的人很容易在我们的生活中找到无数证明技术是恶魔的事例；把技术看着天使的人也能够轻而易举地在我们的世界中列出无数证明技术是天使的个案。对于技术的产生，有人认为纯粹是社会建构的结果，有人认为完全是由技术自身的内在逻辑决定的。对于技术的前途有人充满了信心，认为人类社会未来的一切问题包括技术自身的问题在内最终都可以通过技术的进一步发展得到解决，有人则认为听凭技术的发展人类将会走上一条不归之路。之所以如此，乃因为日常经验层面的技术对我们来说是一种“主观－相对”地显现的现象——“所有原本的显现者都具有一种主观－相对的特征……它的显现在于将自身展现给一个处于一种特定情况中的主体”【1】。各种技术现象在生活世界之中都是直接显现给特定情景之中的主体的，因而都具有一种主观－相对的特征。“公说公有理，婆说婆有理”，不同的人根据自己立场、观点和所处具体情景的不同提出不同的甚至完全对立的观点，并找到无数的事实来证明自己观点的正确性是完全正常的，也是完全可以理解的。因此，技术哲学最迫切的任务之一就是追问这些主观－相对、彼此不一致或相冲突的技术现象背后，在我们的生活世界之中“可经验、可体验、可认识”【2】的技术的实事本身，并把这些主观－相对的技术现象还原到技术的实事本身上去。

日常生活或日常世界的一大特点就是它的囊括万有、无所不包的整体性，相互对立或彼此冲突的技术现象和技术观点在生活世界之中可以相安无事地“和平共处”。虽然我们反对胡塞尔将一般对象还原到使这对象得以显现的人的意识的“现象学还原”，但这并不妨碍我们借用胡塞尔将意向体验和意向对象的事实特征还原到作为它们基础的本质规定性上去的“本质还原”，把各种主观－相对的技术现象还原到技术的“本质”规定性上去。当然我们的本质不是超验或先验意义上的本质，而是具有历史和现实维度的“本质”。

认识技术的本质必须从技术的“实事”而非各种主观－相对的技术现象入手，必须从技术在生活世界中原初或原本的真实显现入手。如果不从生活世界之中原初或原本地显现给我们的现象入手，如果没有对技术实事的“切身被给予性”的感知，技术哲学将会沦落为对各种主观－相对地显现的技术现象的没有“根基”的论证和推断。从技术的实事研究技术，首先必须判断的是什么是技术的实事本身，什么是对技术的流行看法和意见，并从流行看法和意见回到技术的实事本身上去。对技术的研究，需要理性地或者科学地对技术的实事做出判断，朝向技术的实事本身，在技术的实事的被给予性中探讨技术并且摆脱所有对技术的非实事的成见。摆脱对技术的非实事的成见首先必须“悬置”对技术的泛论或意见。不同语境和文本中的技术定义可以说是不胜枚举，其中不乏广为流传的观点和看法，但是这些观点大多是在具体情景和语境中提出的，具有明显的主观－相对的特征。如果直接从这些未经反思的、非实事的技术定义出发，对技术的哲学研究将会感到十分困惑而无从下手。

何谓技术的实事本身或原初知觉呢？“技术的第一个特点就是它总是一种事实上给出的现象。不能无视具体的经验证据，只根据对技术的逻辑的、不变的本质的思考，演绎出技术的现实特点。”【3】。技术最突出的特点在于它是一种在人们的日常生活中“事实上”给出（予）的现象，是一种在人们的日常生活世界中被切身地给予的现象。研究技术不能无视人类生活世界中原初的、具体的经验证据，而应该从人们原本的、感性的经验知觉出发，直接面对人类生活世界中切身地或亲自被给予的现象。世界上最常见的、切身地被给予我们的“可经验、可体验、可认识”的现象就是包裹着我们的各种各样的人造物或人造物品。“当提到‘技术’一词的时候，人造物——诸如工具、机器和消费品之类的物质对象——是最容易想到的。”【4】人们对技术的“原初知觉”就是对在生活世界中“最容易想到的”人造物的知觉，技术的“实事本身”就是作为人造物而表现出来的技术。

人造物之所以是我们对技术的原初知觉，之所以是技术的实事本身，不仅在于它是我们日常生活世界最常见、最一般的技术现象，更重要的在于它在我们对各种技术现象的感知中具有奠基性的地位。“应当把对空间事物的感知看作意向体验的原初例子和基础，因为它在所有体验类型中都被设为前提”。【5】对技术我们可以从多个角度或多个方面加以感知：它是我们生活世界之中的一个客观的、人造的物体或对象，是不同的工具、器皿、装置、器具或机器；它是我们的技术知识，是关于如何制造和使用技术人造物的技巧、格言、规律、规则或理论；它是我们的技术活动和过程，是我们具体地设计、制造、使用、操作或维修某个技术物体的活动或过程；它是我们的技术情感或技术意志，是我们制造和使用技术对象的意志、动机、渴望、意向或选择，等等。但是，在我们对技术的所有感知之中，对在空间上存在着的技术人造物的感知是我们感知的原初基地或基础，因为它在我们对其他技术现象的感知中都被设为前提和基础：技术知识是关于如何制造和使用人造物的知识，是有关人造物的技巧、格言、规律、规则或理论；技术活动是设计、制造、使用、操作人造物的活动；技术过程是制造或利用人造物的过程；技术情感或技术意志是制造或使用人造物的情感或意志。离开作为人造物的技术，一切其他方面的技术现象就失去了显现给我们的基础或基地。不管我们以什么方式对待或感知技术，我们首先都必须设定有一个技术人造物在空间上存在着。如果没有某种在空间上显现给我们的对人造物的原初的经验或本真的感知，对人造物的利用、认知或情感意志等等技术现象从始源性上讲是不可能产生，也不可能存在的。技术人造物在空间上的存在是我们获得对技术的一切感知的基础。“在感性感知和其他意向体验之间因而存在着一种单向的‘奠基’关系：其他的意向体验没有感知是不可能的，而反过来则是可能的。”【6】在对技术的感性感知和其他方面的感知之间因而存在着一种单向的“奠基”关系：我们可以把作为知识、活动、过程、方法、情感或意志的技术还原到作为人造物的技术上来，反过来则是不可能的。

技术的实事是作为人造物的技术，这就使我们的研究对象既不同于胡塞尔的先验意识及其本质和结构，也不同于海德格尔的在世的此在。我们面对和把握的是生活世界中直接呈现给我们，我们在每一天的生活或工作中无时无刻不与它们打交道的人造物。只有面向人造物这一实事，只有通过人造物的自我显现和展示，我们才能够让人造物显示出它们与它们“生”于斯、“长”于斯而又“老”于斯的那个世界的关系：它们显现或展示了生活世界哪些具体内容，也就是把生活世界哪些具体要素和它们之间的相互关系聚集、凝固或物化在自己身上。

人造物显现或聚集的是生活世界之中的各种要素和它们之间的关系，但人造物显现或聚集了生活世界哪些具体要素呢？海德格尔把这些要素描述为“天地神人”的“四重奏”。在海德格尔看来，物——海德格尔所提到的物，不论是农妇的“鞋子”、“壶”还是“桥”，实际上都是人造物而非自然物——是物所逗留的世界中“天地神人”各要素和它们之间的关系的聚集和反映。海德格尔“天地神人”“四重奏”的描述优点是简单、形象和生动，很有诗意，但缺点是过于笼统和抽象。生活世界丰富多彩的内容是难以用“天地神人”一词加以概括的，“天地神人”并没有详细表达出人们生活世界中的各种具体内容。人造物所聚集的生活世界中的具体内容，至少应该包括自然、社会、人、历史、科学、技术等要素，以及这些要素之间的相互关系。

人造物在生活世界中所聚集的各种要素，实际上就是限制人的技术活动的那些因素，是人们在制造和使用人造物时不得不考虑的那些因素。当代知名的德国技术哲学家拉普对此曾做过详细的分析，他认为人的技术活动中存在着七个限制性因素：（1）逻辑一致性（任何技术活动的最一般的约束条件）；（2）自然定律尤其是那些划定技术过程边界条件的定律的限制；（3）科学知识的状况；（4）技术知识和技术能力的状况；（5）物质资源如原材料、能源、机械和设备以及必要的人力；（6）市场的接受能力；（7）政治和法律的约束条件。【7】这七个约束条件可以说对应于海德格尔“天地神人”四个方面：“天”——物质世界的结构（逻辑和自然定律）；“人”——智力资源（科学知识和技术知识及能力的状况）；“地”——物质资源（原材料、能源、机械、人力）；“神”——社会条件（市场机制、政治和法律约束）。因此，人造物所聚集的生活世界诸要素就是人们所生活的世界中的自然（包括自然地理环境，自然规律、自然的物理、化学性质等等方面）、人（包括人的自然生理结构、需要与欲望、知识、情感意志等等方面）、社会（社会的文化、制度、风俗、习惯等等方面）、历史（我们没有经历过但又不得不继承的前人的传统与生活）、科学（各种理论化的知识，在今天是越来越多的来自于实验室的知识）、技术（生活世界之中已经存在的各种技术现象，尤其是已经在此的由前人所发明和使用的各种人造物）等各个方面。“人们的技术活动并不完全取决于自己的主观意志，技术活动的进行还必然遵循物质世界的结构（逻辑、自然定律）、智力资源、物质资源和社会条件等等方面的限制”【8】。只有聚集了物质世界的结构、智力资源、物质资源和社会条件各方面要素的人造物，才是现实的、活生生地存在于人们生活世界中的技术。人们的技术活动既是对这些限制性因素和条件的遵循，也是对这些限制性条件的聚集和反映。

技术总体上更像是一种“文化”现象而不仅仅是一种“工具”。技术可以成为一种工具，但它绝对不仅仅是一种工具，而是一个聚集了生活世界各要素的像文化一样的综合范畴。“没有所谓离开关系和相关性情境的单个技术或工具之类的事物……技术不能被看作是抽象的事物本身，而应看作是与它们的人类使用者相关和共生的。”【9】技术是一种“在……中”的存在，是一种在生活世界之中、在生活世界的具体情景之中的存在。任何技术人造物都处于生活世界的相关情景之中，都聚集或反映了我们所生活的世界之中某一情景的具体内容或组成要素。并不存在什么抽象的人造物或工具本身，人造物既与它们的人类使用者相关和共生，也与它们所聚集和反映的生活世界的其他因素相关和共生。“不管是知识、工具或设备，任何技术要素也唯有在进入到人的生活、实践，在设计—制造—使用的整个过程中才能获得其现实形态，展开和发展自身，显示出它的全部社会文化意义和后果。”【10】人造物——同样包括从其他角度理解的技术现象——只有进入人的生活、实践，进入人的始源性的生活世界，在人造物设计、制造和使用的整个过程中，通过对生活世界全面而又直接的聚集，才能获得其现实形态，才能显现和发展自身，进而显示出它的全部社会文化意义和后果。

对技术与人的生活世界的关系马克思也做过相关的论述，生活世界在马克思那里主要是人的直接的生产生活和它们所包含的各种社会、文化关系。马克思在《资本论》中曾经指出，技术展现了人对自然的能动的关系，展现了人的生活生产的直接过程，因而也展现了人的社会生活关系以及由它们而产生的文化表现。”马克思的“展现”就是揭示和显现，它在一定意义上也可以作“聚集”讲。技术“展现”对自然的能动的关系、“展现”生活生产的直接过程、“展现”社会生活关系以及由它们而产生的文化表现，就是技术“聚集”了自然、“聚集”了人的直接生产生活和各种社会、文化关系。技术不仅是一种展现或聚集，而且是一种“物化”或“具体化”，即通过一定的技术活动把人对自然的能动关系、人的生活生产的直接过程、人的社会生活关系以及由它们所产生的文化表现都“物化”或“具体化”在一定的人造物身上。从技术人造物的角度讲，技术是对自然、生活生产的直接过程、社会和文化关系等要素的“展现”或“聚集”；从生活世界的角度讲，是生活世界的各种要素和关系“物化”或“具体化”在技术人造物身上。技术哲学，既要研究人造物聚集、反映了生活世界之中的哪些要素，人造物聚集、反映这些要素的具体机制和过程，同时又要研究生活世界中的各种要素是如何物化、具体化在人造物身上的。

二、存在者层次上的技术与存在层次上的技术

哲学，根据亚里士多德的定义，是对所有存在之物的存在的探问。技术哲学是对技术或技术世界存在之物的存在的探问。对于技术哲学有两个相关问题：第一，技术的存在之物是什么？只有存在者层次上的东西才是“物”，存在层次上的只能是存在而非存在者层次上的物。技术世界的存在之物是什么，实际上是技术世界的存在者是什么。第二，技术的存在之物是如何“存在”的，或存在者层次上的技术是如何“是”或“在”起来的？存在者层次上的技术有一个存在的过程，有一个如何“是”的过程。哲学研究的是存在之物的存在而非存在之物本身，技术哲学研究的是技术存在之物之存在而非技术存在之物本身，即技术存在之物如何“是”的过程和“是”的具体内容。

哲学本应研究存在之物的存在，可传统哲学研究的是存在中的物而不是存在本身，这体现在技术哲学上就是只研究技术存在之物本身而放弃了对技术存在之物存在的研究，研究“在”起来或“是”之后的存在者层面上的技术或各种技术现象而放弃了“在”或“是”之中的存在层面的技术，也就是研究已有的或既成的技术（现象）而把技术生成或“原促创”【11】的过程排除在外。这是一种实体性的思维方式，这种思维方式研究的是日常生活世界之中物象化之后的技术人造物，并没有研究人造物“在”起来、“是”起来或“聚集”和“物象化”的具体过程。从发生学角度来看，任何人造物都有一个在生活世界之中生成或“原促创”的过程，实体性的、现成的人造物只是生活世界各种始源性、奠基性要素和它们之间的关系的物化。从历史上讲，生活世界对技术人造物具有始源性；从逻辑上讲，生活世界对技术人造物具有奠基性。这就要求我们把人造物还原到它们在生活世界中“原促创”的过程中去，把作为人造物的技术还原到它们所聚集的各种要素和关系上去。

对技术存在着两个层面的理解，或者说存在着两个层次的技术：一个是存在者层面上的技术，是以人造物的形式表现出来的技术，它是我们日常生活之中最常见、最一般、最原始的知觉；一个是存在层面上的技术，它把技术理解为一种在生活世界之中的“生成”的过程，是技术人造物对生活世界各要素和它们之间的关系的聚集，也是生活世界各要素和关系在人造物身上的物象化或具体化。海德格尔也把技术看作是存在而非存在者层面上的技术，在他看来人造物仅仅是存在者而非存在层面上的技术。对于技术的本质，海德格尔不想把它“概括成一个名词和类，作为某种既存之物。他认为它是一个动词，是某种正在形成的过程。”【12】在海德格尔看来，技术不是一个名词，而是一个动词；不是某种现成之物，而是一种正在产生的过程，是一个技术人造物聚集生活世界各要素或生活世界各要素物象化在人造物身上的过程。名词或存在者层面上的技术只有从动词或存在层面上的技术入手才是可以理解的。

“技术无所不在，却又无处可见”。【13】作为存在者层面的技术在生活世界之中是无处不在的，它是我们生活世界最本真、最常见的知觉，而存在层面的技术在我们的日常生活之中是无处可见的，它是隐藏在人造物的背后不能直接为我们的感觉所感知的东西。无处可见的存在层面的技术总是物象化、具体化为无处不在的存在者层面的技术。对技术的哲学研究就是要在无所不在的技术中寻找无处可见的技术，因为技术的本质无处可见，世上并没有一个对象现成地给我们显现出技术的本质，我们找不到一个可以给予我们技术本质的原初知觉。“技术不同于技术之本质”【14】，现成的技术东西并不等于技术的本质。技术总是物象化为人造物的技术，但是人造物本身并不等于技术，技术要到人造物的背后去寻找和追问。如果我们要寻找人造物的本质，我们必须确信，贯穿并支配每一个人造物之为人造物的那个东西本身并不是一个人造物。技术不是存在者层次上的存在，而是存在者层次上的技术的显示。技术不是某种自身展示之物，我们不能通过感性的直观直接感知它，相反，它是一种隐蔽着的东西，只有通过对自身显示的、物象化的技术的进一步追问才能得到揭示。技术是对人造物的一种“否定”，是对人造物的还原和悬置，是括去了人造物的那个剩余者——悬置了人造物的各种现存属性之后所剩余的生活世界的各种要素和它们之间的关系。

技术哲学既要研究“存在者”的技术，也要研究“存在”的技术。但这里存在着一个困难：就像传统把此在的历史性连根拔除一样，传统把技术人造物的历史性也连根拔除了。技术的物象化把技术生成和原促创的历史凝固在“现成”的、人们的感官能够直接感知的人造物身上。任何人造物都有在生活世界中原促创的过程和历史，可物象化的人造物却赋予它们“不言而喻”的性质，这种不言而喻堵塞了通达源头的道路。技术哲学的任务就是追问这种“不言而喻”的产生与由来。

三、技术哲学的两次还原

对技术的哲学研究最少有两方面的任务：一是寻找技术的实事本身即存在者层面上具有始源性和奠基性的技术，一是从技术的实事本身追问出作为“存在”的技术。具体说来就是：第一，从众多的技术现象或概念中还原出人们在生活世界中可以原本地和直接地感知的、在对各种技术现象的感知中具有奠基性的“人造物”这一实事本身。“面向实事本身”在技术的分析中就是“面向人造物本身”，技术哲学研究的实事是以人造物的形式而表现出来的技术。通过对目前众多技术概念的悬置，可以得到一个人们能够直接感知的、对其他技术现象具有奠基性的人造物的概念。事实上人们日常用语和一般学术探讨中所说的技术就是指作为人造物（如工具、器具、机器等等）的技术。然而，虽然人造物是技术研究的起点，但技术与人造物之间并不能画等号。技术“是”人造物，因为技术只有在人造物身上才能得以显现，得以“现身”；只有人造物才能给予我们对技术的原初感知，人造物是技术必要的载体或物质外衣。技术又不仅仅是人造物，因为人造物只是技术的载体而非技术“本身”。“技术的关键不在于操作行为，更不在于使用某个方法，而在于我们所说的去蔽。”【15】技术的本质不在于技术性行为，不在于技术性方法，而在于“去蔽”：让“不在场者”在场，把事物从隐蔽状态转变为非隐蔽状态，把我们所生活的世界之中隐蔽、分散的物质结构、智力资源、物质资源和各种社会条件聚集在某一感性的物质客体上。让“不在场者”显现出来，在海德格尔看是“去蔽”，在我们看就是聚集，是对物质世界的结构，智力资源（科学技术知识及技术能力），人力、物力、财力，社会经济、政治、道德、法律、心理以及生态环境等等诸多因素的聚集。

因此技术哲学还需要进一步的还原。从各种主观－相对的技术概念和技术现象中还原出技术的实事本身并不是我们的目的，它只是我们整个研究的起点或基地，我们需要在这一起点或基地上做进一步的还原，还原出在人造物的背后所隐藏着的生活世界，以及组成这一世界的各种要素和它们之间的相互关系。技术哲学的第二次还原不仅要悬置人造物身上各种现成的、无历史的属性和结构，而且还要悬置对人造物的各种自然而然的存在信仰。对技术人造物的自然而然的存在信仰无助于我们对技术本质的理解。对技术流行的或自然而然的解释把技术看作是现成的、孤立的和无历史的人造物，这种解释方式与依这种解释制定方向的技术哲学无法为我们提供阐释技术生成或原促创的生成论视野。

通过对人造物无历史的和现成的自然物理外衣的剥夺，通过对人造物各种自然而然的存在信仰的悬置，我们便可以将技术“还原”到生活世界，“还原”为生活世界中的各种因素和它们之间的生成性关系。对技术的原生性、原初性领域的追溯，只有达到了自明性的领域——即生活世界，我们才可以说达到了技术生成或原促创的始源性领域。技术的本质就是生活世界中的各种因素和它们之间的相互关系，人造物只不过是生活世界中的这些要素和它们之间的关系的物化或物象化。技术哲学跟实证科学不同的地方在于：它的目的不仅是要让人看到自身展示的人造物，而且还要让人看到在人造物之中的“隐蔽之物”、“非开启之物”。“让看”等于“去蔽”：去掉遮蔽在人造物身上的一切物化的外衣，【16】让我们看到隐藏在人造物背后的，人造物之所以得以生成的始源性世界和组成这一世界的各要素和关系。

参考文献

【1】【2】克劳斯－黑尔德编。现象学的方法【m】。倪梁康译。上海：上海译文出版社，1994。9，9。

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【5】【6】埃德蒙德－胡塞尔著。克劳斯－黑尔德编。生活世界现象学【m】。上海：上海译文出版社，2002。7，8。

【9】donihde.instrumentalrealism【m】.indianauniversitypress.bloomingandinianapolis.1991.76.

【10】朱葆伟。技术与价值的两个问题【j】。哲学研究，1995，5。

【11】“原促创”(urstiftung)是胡塞尔后期分析意向活动对意向相关项的构造时所用一词。它是指意向活动对意向相关项最初的、原始的构造。（参见《生活世界现象学》第32－33。）倪粱康在《胡塞尔现象学概念通释》（469）中又翻译为“原创造”。我们借用“原促创”表示人造物最初的、原始的创造或发明活动。

【12】e.舒尔曼。《科技文明与人类的未来》【m】。李小兵等译。北京：东方出版社，1995。93。

【13】让-伊夫-戈菲。《技术哲学》【m】。董茂永译。商务印书馆，2002年。2。

【14】孙周兴选编。海德格尔选集【m】。上海：上海三联书店，1996。924。

生物制造技术范文篇2

关键词：问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。

一、当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：

（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。

（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-RealSpace)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间(配置空间ConfigurationSpace)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(ScrewSpace)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

（3）在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。

（4）各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。

这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。

二、现代机械工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域，国内外已经做了大量的研究工作，但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究，但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此，与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2．1制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质，另一方面对制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息，这一领域有如下主要研究方向和内容：

(1)制造信息的获取、处理、存储、传递和应用，大量制造信息向知识和决策转化。

(2)非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物，构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2．2微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化，成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度，大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞；制造出3mm大小能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，具有许多传统传感器无法比拟的优点，因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想，1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样，在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来，微机械的发展令人瞩目。其特点如下：相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功，体现了其现实的和潜在的应用价值；多种微型制造技术的发展，特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术；微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。

目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

2．3材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2．4机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交"，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面：

2．4．1面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型，例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等；

2．4．2面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如：基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略；研究仿生制造的概念体系及其基础，例如：仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作，具有鲜明的基础研究的特点，如果抓住机遇研究下去，将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学，以及与生物工程相关的关键技术基础等。

三、现代制造技术的发展趋势

20世纪90年代以来，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面：

(1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式会获得不断发展。

(2)设计技术与手段更现代化。

(3)成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。

(4)新型特种加工方法的形成。

(5)开发新一代超精密、超高速制造装备。

(6)加工工艺由技艺发展为工程科学。

(7)实施无污染绿色制造。

生物制造技术范文

关键词：先进制造技术；煤炭加工工程；虚拟现实技术；绿色制造技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.063

0前言

国内消耗的主要能源之一就是煤炭资源，作为有限资源，煤炭资源受到国家重视，并成为实施可持续发展战略的重要内容。目前状态下的煤炭资源呈现出了市场需求不足的情况，而煤炭产品本身的结构不合理导致国内的煤炭加工产业存在发展方面的矛盾。现在，很多煤炭加工企业都存在产品单一并且竞争实力不足的问题，该种问题导致了其产品在销售的过程中销量不断下降，严重限制了企业的发展。为了更好的实行可持续发展战略，国家大力研究并推广先进制造技术，将其运用到煤炭加工当中，致力于提升煤炭产品质量。

1先进制造技术分类

先进制造技术建成AMT，其由微电子技术以及自动化技术等多种技术组成，在经过多种变化以后，形成机械集成的技术形式。虚拟现实技术以及绿色制造技术都属于AMT的范畴，该两种技术通常被运用到煤炭加工工程当中，让煤炭加工的错做更加方便快捷，产品加工的流程也更加优化。AMT主要面对的是制造行业，其属于工具群以及技术群方面，在计算机辅助下，煤炭加工工程能够在生产的过程中将生产所產生的废物减少到最低，并且实现保护环境的目的[1]。

2先进制造技术在煤炭加工工程中的应用实践

（1）虚拟现实技术应用。虚拟现实技术在煤炭加工当中的应用首先体现在设计方面，煤炭加工当中采用该种技术能够使技术人员明确的了解产品的生产过程以及设备的运行状态，而在三维动态的仿真状态下，技术人员能够更加熟练的操作生产，适应各种操作条件，将自身的生产状态调节到最佳，实现煤炭加工流程的优化。例如，煤炭资源加工当中利用了虚拟现实技术以后，其能够通过该种技术的模仿明确设备的运作过程、各个部件的运动状态、煤炭矿浆的运动轨迹。其次，该种技术的应用还体现在控制方面。现在的煤炭加工当中都会以自动化的控制作为核心技术，而自动控制也成为煤炭加工的核心环节。但直接的自动控制并没有办法得到校验，要想实现对自动控制的检验，需要花费大量的人力和无力，甚至在校验的过程中对机械设备造成损伤。但在虚拟现实技术的支持下，该技术能以虚拟的形式对自动控制程序进行检验，并且评价该自动控制是否符合生产的要求。最后，虚拟现实技术在煤炭加工的应用还体现在教学和培训方面[2]。现代化的技术具有较为高深的核心理念，很多煤炭加工的技术人员无法学些和理解这些高新技术。而对于一些技术不熟练的人员，其在生产的时候因为操作的不熟练以及对于事故判断能力较低，导致生产出来的产品质量存在偏差。将虚拟现实技术运用到教学方面，主要是通过虚拟模拟的形式来为员工呈现出生产系统当中可能会出现的事故，并且让员工在这种较为真实的场景当中模拟判断事故并解决事故。员工则能够在该种模拟操作当中得到实践能力的锻炼，了解书面当中都无法理解的知识内容，将自身所学习到的专业知识与实践操作结合在一起，避免造成实际工作当中的失误。

（2）敏捷生产技术应用。敏捷生产技术也是先进制造技术的一种形式，而该种技术也是煤炭加工当中比较常用的技术。现代煤炭加工行业的发展过程中，其最主要的问题就是市场需求不足的问题，不少煤炭加工企业所拥有的产品都属于结构不合理而产品的种类也相对单一。在该种产品状态下，企业的发展必然会陷入到困境当中，其缺乏在市场上的竞争力，也无法让自身的产品销量提升，整个企业的发展将会受到严重的限制。而敏捷生产的技术能够帮助煤炭企业进行产品结构的优化并且调整生产的流程，让煤炭企业重新制定自身的发展目标，利用先进制造技术来天黑时呢过产品的质量，促使自身的产品更加符合市场需求。

（3）绿色制造技术应用。煤炭企业存在的一个重要问题就是煤炭资源当中存在非常多的硫，该种物质对环境的污染危害非常大。在煤炭燃烧的时候，其会释放出浓度非常高的有害气体并且会伴有大量的尘埃，该种物质会对动植物产生一定的损伤，更加会对人体的健康造成影响。二氧化硫会对金属物质产生腐蚀作用，并且且抑制动植物的生长。而绿色制造技术能够让煤炭产品的加工建立在绿色化学的基础上。例如，企业选择绿色选煤技术，通过对生物体内的生物酶应用来抑制煤炭当中所产生的有害物质，也可以选择微生物的技术来直接抑制矿物质当中产生的有害物质。可以说，该种绿色制造技术能够在煤炭的洗选过程中产生作用，利用绿色的煤炭生物技术来对煤炭进行脱硫，从而使被加工出来的煤炭产品属于绿色状态，能够为生态环境的维护做出贡献[3]。绿色制造技术也可以被综合的运用到煤炭的伴生资源当中，其在生产煤炭的过程中对煤炭进行技术加工，从而使煤炭呈现出清洁燃烧的状态。而绿色化的加工技术能够对煤层气以及矿井水等方面的物质进行回收利用。该种利用形式减少了煤炭加工对于环境的污染，也提高了资源的利用效率，更加提升了煤炭企业的生产水平。

3结论

国家需要重视煤炭加工当中所采用的技术，积极支持先进制造技术的应用和推广。在煤炭加工企业当中需要发展清洁技术以及产品的深加工技术，利用该种高新技术来降低煤炭产品对于环境的污染，促使煤炭产业的发展更加符合国家可持续发展的原则，让煤炭资源的利用率不断提升，降低煤炭生产的成本。先进制造技术要求技术人员具有较高的专业知识，而管理人员也需要对煤炭加工进行集中化的管理。煤炭企业将会利用该种技术来提升自身的生产力和竞争力，让其在市场竞争当中占据主动地位。

参考文献：

[1]赵建辉，马永航.先进制造技术在煤炭加工工程中的应用研究[J].化工设计通讯，2017（05）：86+129.

[2]黄霞春.先进制造技术在煤炭加工工程中的应用[J].吉林广播电视大学学报，2015（02）：59-60.