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【关键词】机械制造 现状 发展趋势
机械制造业是国民经济的基础产业,是国民经济发展的支柱产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展。自20世纪80年代以来,以集成制造系统为标志的综合生产自动化,就已成为制造业的研究热点,即通过计算机网络及其数据库技术,将机械制造业企业全部生产活动有关信息集成起来,形成高效率、高柔性的先进制造技术和先进制造模式,以适应科技的发展和市场竞争对机械制造技术的需求。
一、机械制造技术的发展历程
制造技术是制造业为国民经济建设和人民生活生产各种必需物质所使用的一切生产技术的总称,通过将原材料和其它生产要素经济合理的转化为可直接使用的具有较高附加价值的成品、半成品或技术服务。在人类历史上,制造业的发展受到社会、政治、经济等各方面的影响,科学技术的每次革命都带动了制造技术的不断发展,同时人类的不断进步和人类需求不断变化也大大推进动了制造业的不断发展,促进了制造业的不断进步。近两百年来,由于市场经济需求的不断变化,直接驱动了制造业的生产规模从小批量、少品种发展到大批量、多品种。在高科技的带动下,制造业的资源配置也朝着“劳动密集、设备密集、信息密集、知识密集”的方向发展,而制造技术也从简单的手工发展到机械化最终发展到现在的柔性自动化和智能自动化。
二、现代机械制造技术的现状
自改革开放后,我国的机械制造技术的发展已经达到了日新月异的水平,机械制造整个行业的水平及其产品总量都在迅速提升。但是,我国拥有独立产权的机械制造技术的产品的品牌却是少数。随着计算机技术的发展,以前,我国仅有部分企业采用计算机辅助,还有很多中小企业仍然采用经验管理体系。近年来,我国企业多采用计算机进行设计管理,但仍然与发达国家的机械制造技术方面有着巨大的差距,发达国家大部分都采用机械制造自动化系统,各种全新的自动制造系统大大提高了准确性及生产效率。这些管理反差大大削弱了我们的竞争力。我国制造工艺的落后也放缓了机械制造技术的发展,发达的国家大都采用精细、高精密、微细、激光、纳米等技术和前沿加工方法,但在我国的使用率不高,我国仍处于发展中。近几年发达国家的尖端机械制造技术不断涌现,在这内忧外患的时期,我国的机械制造技术虽然发展迅速,但是却相对落后。由于我国制造技术的起步晚,技术更新换代较慢,尖端制造业人才流失等等原因,导致我国现有的制造业产品品种相对较少、技术含量不高、质量得不到保障、使用前期故障频发,这些现状使我们距离发达国家的机械制造技术的差距还很大,这些问题同样导致重大的技术设备只能依赖进口,内需达不到供应标准,让发达国家趁机倾销产品,占领市场。
(一)管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理, 重视组织和管理体制、生产模式的更新发展, 推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。
(二)制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高, 尚在开发、掌握之中。
(三)现代先进的机械制造技术和先进制造模式方面。在当代社会,先进机械制造技术是在传统制造技术的基础上结合了电子、信息等及现代管理高新技术的成果,并将其优化集成综合和应用于产品设计、制造、检验、管理、使用的制造全过程,并最终取得良好的经济和社会效益的总称。先进的机械制造技术能够带动企业实现良性的经济循环,对提高产品档次、发挥企业余力、降低生产成本起着关键的作用。在先进制造技术这个多学科体系当中包含了创新设计、工艺设计、生产过程组织、市场信息反馈等多种系统工程,为机械制造技术的系统化、集成化、智能化提供了一个良好的发展基础。
(四)我国机械制造技术与工业发达国家的差距还较大。随着科技的进步,我国的机械制造业不断的发展有了很大的提高,但与工业发达国家还存在很大的差距。中国的制造业虽然排名世界前列,但都是以轻工业为主,中国产量居世界第一的制造产品只是机械装备和交通行业中的“低档”产品,那些为高技术产业提供的装备以及重大成套装备仍是我们发展中的“瓶颈”问题,可以说机械装备制造业不发展,制造业的水平就上不去,就缺乏竞争优势。虽然近十年来我国大力推广应用 CIMS 技术,但大部分大型机械制造企业限于 CAD 和管理信息系统,因底层基础自动化还十分薄弱,数控机床由于编程复杂,还没有正真发挥作用,加工中心无论是数量还是利用率都很低。同时在管理、设计、制造工艺、自动化技术等各方面都存在差距,例如:工业发达国家早已广泛的采用计算机进行管理了,大胆的进行各种管理体制和生产模式的更新和改革,而我国只有少数大型企业局部采用计算机辅助管理,多数小型企业仍处于传统经验的管理阶段,限制了更进一步的发展。在设计方面工业发达国家不断更新设计数据和准则等采用了 CAD/CAM 等设计,大型企业开始无图纸设计和生产,而我国采用这些方法、技术的比例很低。所以,我们在看到与工业发达国家的差距时,要根据我国的实际情况扎扎实实地做好基础工作,方能为机械制造技术的飞跃发展奠定一个良好的基础。
三、结语
制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施, 才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之,在我国研究和发展先进制造技术势在必行。
关键词:现代制造技术;特征;趋势
摘要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。
随着高新技术和知识经济的迅猛发展,生命科学、材料科学、信息技术、微电子技术、航空航天等新兴的科学技术不断涌现。以计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合的先进制造技术应运而生,对传统的制造业产生了巨大的影响和冲击。目前,世界各国尤其是工业发达国家都非常重视制造技术的开发研究和应用,在这一领域的国际竞争日趋激烈,我们要想在新一轮的较量中立于不败之地,就必须大力发展制造技术。
一、现代制造技术的主要特征
随着通讯和网络的发展,全球性的贸易壁垒正在逐步消失,制造技术已发展成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科且高度复杂的集成技术。制造的概念和内涵得到大大扩展,它是一种涵盖面很广的广义制造概念,是“大过程”、“大制造”,包括光、机、电产品的制造,工艺流程设计,通用产品和高精尖产品的制造以及材料制备;不仅包括机械加工方法,而且还包括高能束加工方法、硅微加工方法、电化学加工方法等;它不但包括从毛坯到成品的加工制造过程,而且还涉及产品的市场信息收集与分析、产品的选型决策、产品的设计制造过程、产品的销售和售后服务、报废产品的处理以及产品的疲劳强度和全寿命过程的预估等产品整个生命周期的全过程。
经济的发展和社会的进步对制造科学提出了新的要求与期望,它与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学等不同学科之间的交叉融合更为紧密,形成了多学科交叉、多方位立体发展的模式。一方面,制造技术为信息科学、生物科学和材料科学提供观察、实验、检测、制造的装备和技术支持;另一方面,信息科学、生物科学、材料科学的最新成果也会应用于制造业,进一步丰富制造科学的内容,同时,它们的发展也给制造业不断提出新的使命和挑战,从而促进制造科学的进一步提高。制造生产模式对制造过程、制造系统和产品的优质将起着关键的作用,而制造生产模式是管理科学、社会人文科学与制造科学的交叉、融汇和发展而成的结果,有着统率生产过程、加速高新技术的发展、决定产品质量和市场竞争能力的作用。
先进制造技术的发展与信息技术的发展密不可分。信息技术,特别是计算机技术,极大地改变着制造的面貌,是先进制造技术的发展与制造科学形成的客观条件。信息这一要素已成为现代制造业中最重要的资源和最宝贵的竞争要素。制造技术不仅加工、处理信息,而且将制造信息录制、物化在原材料上,提高其信息含量,使之转化为产品。现代制造业,尤其高科技、深加工企业,其主要投入已不再是材料和能源,而是信息和知识;其所创造的社会财富实际上也是某种形式的信息,即产品信息和制造信息。未来的产品一般应是基于信息或知识的产品。未来的制造技术将向数字化、智能化、网络化发展,信息技术将贯穿整个制造业。
二、制造技术的发展趋势
21世纪,制造业日趋全球化,先进制造技术向着自动化、柔性化、集成化和智能化方向发展。总的来看,纳米技术、超精密加工技术和可持续制造技术是今后发展的关键。
扫描隧道显微镜的发明与应用使人们对世界的认识进入纳米尺度,从宏观转向微观扩展。纳米技术和纳米制造技术是当前竞相研究的最前沿领域,它将使人们在生产方式和生活方式上有更大的改观。纳米技术包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米装配技术、纳米测量技术和纳米机械学等。纳米技术对制造业已经产生了很大的影响,对传统制造方法、制造工艺与手段带来了巨大冲击;同时,纳米技术的发展带动了微型系统制造技术的发展。微型系统是机械技术和电子技术在微/纳米尺度上相融合的产物,发展极其迅速,有可能对世界各国的科技、经济发展和国防建设产生重大影响。其覆盖领域十分广泛,从1959年科学家提出微型机械的设想,到第一个硅微型压力传感器问世,以及微型齿轮、微型齿轮泵、微型气动涡轮及联接件、硅微型静电电机、微型加速度计,直至2000年重仅200多克的微卫星上天,微型系统受到了世界各国越来越多的青睐,其应用领域将不断扩大。
制造技术的全球化和中国加入WTO给我国的制造业带来了前所未有的发展机遇,同时也面临着巨大的挑战。当前,人类社会已进入信息时代和知识经济时代,国际经济合作与交往日益紧密,全球产业结构进入大调整的重要时期,世界正在形成一个统一的大市场。世界范围内制造业的竞争变得越来越严酷,人们对于产品的个性化和服务的要求越来越强烈,产品的生命周期越来越短,只有采取积极的应对措施,才能逐步缩短我国在制造领域与工业发达国家的差距。
进入21世纪,用户的消费观念有了很大改变,对企业和产品提出了更新、更高的要求,产品的交货时间、新产品的开发时间和上市时间,甚至产品的整个生命周期都显著缩短 产品的开发周期缩短,对市场的响应已经成为企业竞争力的关键所在。谁能在最短的时间内交货,开发出新产品并打入市场,并在产品整个生命周期之内提供最好的服务,谁就能够占领市场。同时,原来对于产品质量、成本要求的内涵也有所改变,质量除了指对产品本身的性能、功能、外观、可靠性和使用寿命等方面的要求外,更重要的是指如何在产品整个生命周期之内全面地满足客户的要求,包括各种服务,顾客对产品及其服务的满意程度是衡量产品质量和企业竞争力的重要指标。成本也不是指单一的产品制造和销售成本,而且是指包括产品的运行成本、维护成本及报废后的处理成本在内的全部成本。为了降低成本,要求企业的产品和制造系统均具有高度的柔性,以响应快速变化的市场,增强企业竞争力。
一、先进制造技术的特点
1.面向工业应用的技术。先进制造技术并不限于制造过程本身,它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果,其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。
2.驾驭生产过程的系统工程。先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合,使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
3.面向全球竞争的技术。随着全球市场的形成,使得市场竞争变得越来越激烈,先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此,一个国家的先进制造技术,它的主体应该具有世界先进水平,应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。
二、先进机械制造技术的发展现状
近年来,我国的制造业不断采用先进的制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
1.管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。
2.设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术(CAD/CAM),大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。
3.制造工艺方面。工业发达国家较广泛地采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。
4.自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS),实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。
三、我国先进机械制造技术的发展趋势
1.全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术使制造的全球化得以实现。
2.网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。
3.自动化。自动化是一个动态概念,目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现代化生产模式的制造环境等方面。
关键词:机械制造;自动化技术;发展趋势
前言
经济的发展带动着社会不断进步,社会的发展也推动者机械化广泛应用于各个领域和行业。科学技术转化为生产力已经成为机械制造业未来发展的必然趋势。对机械制造自动化技术特点进行研究能够有效提升机械制造自动化的推进,实现其对社会的优势,加大对社会的贡献,也是一个企业想要在市场竞争中获得生存与发展空间的最佳途径。机械制造行业必须要对其自动化技术进行深入分析,在此基础上对其未来发展趋势进行预测与评估,从而决定自身企业的走向与发展重点,不断提升产品的质量。
一、机械制造自动化技术特点
机械制造自动化技术是在之前的传统技术基础上发展而来的,但是,其与传统技术也不尽相同,具有比传统技术更具优势的特点,也具有自身的特色。其自动化技术的特点表现如下。
(一)具有综合化特点
机械制造自动化技术相比较传统技术,综合化特点更为显著。其不仅在提高产品的使用率方面得到了提升,同时在运用机械进行产品加工之前的调查、产品加工之后的服务方面得到了提升,其自动化已经贯穿于产品生产的全过程,达到调查、生产、供销、服务一体化的水平,为企业的发展提供了更为广阔的空间。
(二)具有系统化的特点
机械制造自动化建立在计算机信息网络的应用基础上而产生的,其将计算机技术、感应技术、自动化技术相融合,让各项技术均结合在一个系统中,从而通过系统的控制达到所需要完成的目标,其系统化的特点非常明显。机械制造自动化需要高科技信息技术为支撑点,同时结合传统生产制造技术,将两者在系统中进行优化,提高其在实践操作中的性能。
(三)具有一体化的特点
企业在面临市场激烈的竞争的情况下,想要获得更大的生存和发展优势,仅仅提高自身的生产效率只是一个方面,其同样要对自身的业务空间进行拓展,形成产、供、销、售后一体化的经营模式。机械制造自动化则可以对此问题进行有效解决,让企业所涉及的经营范围更加广泛。同时,机械制造自动化还能够对产品质量进行自我监督与控制,在系统应用的范围内进行综合管理,保证了企业时间成本的节约,产品质量的有效控制,资金成本的压缩三方面的有机结合。
二、机械制造自动化技术的发展趋势
企业要进行发展,对于新技术的应用必不可少,同样对于技术的未来发展方向需要进行准确掌控,从而决定自身企业的发展沿着市场的需求前进,保证企业的发展适应人们的需要。因此,对机械制造自动化技术的发展趋势进行有效评估就成为必须。只有对其发展趋势进行正确的分析,才能让企业获得更为有利的发展地位。
(一)智能化与自动化相融合
智能化与自动化已经成为很多行业的未来发展方向,对于机械自动化方面也同样如此,其也是机械自动化的未来发展趋势之一。目前,机械制造行业也在系统中不断融入更加智能的操作,更加方便快捷的运行方式,使其操作更加自动化,能够极大的节约人力成本的投入。比如,建立人机之间的互动模式,增加人机之间的对话操作,在系统可操作的基础上,建立人类思想指令操作模式,让机械能够依照人的意志进行设备运行。并且,机械自动化还建立了自检模式,在出现问题的时候,能够自动停止运行或者自动进入检修系统。随着科技学技术的进步,多核CPU、高频CPU以及RICS芯片也被应用到系统中,将智能化操作上升到一个更高的层次,让其为人类提供更好的服务。
(二)多媒体的综合运用
多媒体与机械制造自动化的结合也将会成为其未来发展的重要趋势。当前情况下,多媒体的应用已经越来越广泛,甚至成为很多企业发展的重要技术手段,将多媒体应用到机械制造自动化中,能够让人们更加形象、直观地看到机械操作的全过程,对于产品质量的控制能够起到很大的帮助作用。多媒体与机械制造的结合是将通信技术、计算机技术以及声像技术有机结合在一起,通过显示屏幕将技术操作的过程进行展示,并配以相应的声音、图像的内容信息,让整个产品制造过程更加具有可控性。多媒体与机械制造自动化的结合能够极大的节省人力成本的支出,给企业的发展创造更加低的成本条件,实现企业的效率最大化,这不仅是各个企业所希望看到的,同样也是各个企业所必然需要的,将会受到企业极大的欢迎。
(三)低碳节能发展趋势
随着国家所提倡的低碳节能概念的提出,各行各业都在寻找积极有效的方法促进低碳节能社会的实现。机械制造行业同样需要对低碳节能社会的发展贡献一份力量,促进我国自然环境的可持续发展,保证我国经济环境与自然环境的和谐共处。机械制造自动化强调运用更加低消耗的材料进行生产,强调在技术应用的基础上追求低损耗高产出,建立绿色的发展环境。同时,机械制造自动化对生产工艺也提出了新的要求,建立从产品生产、包装以及销售、服务等各个环节的绿色发展,建立一系列的绿色发展模式,为构建和谐的生态环境提供基础,进行创新研究。并且,机械制造自动化还对产品的回收利用寻找新出路,增加废旧产品回收力度,从最大程度上实现资源利用的最大化,实现资源的最优配置。
三、结语
经济的快速发展需要机械制造行业的推动,机械制造行业的推动需要自动化的应用,这是经济迅速发展的需求,也是进行机械制造行业改革的关键,更是企业得以生存发展的基础和技术要求。只有加大对机械制造自动化的研究力度,不断推进其精密化与自动化的发展进程,才能让其与世界先进技术接轨,才能让我国的机械制造产业做到高效,让我国的机械产品质量得到提升,保证我国处于世界先进水平的行列。
参考文献
[1]郭雄.机械制造自动化技术特点及发展前景展望[J].山东工业技术,2015,05:52.
[2]于世光,陈伟,臧传尚.机械自动化在机械制造中的应用探讨[J].科技创新与应用,2015,29:139.
关键词:先进的制造技术;现状;发展的趋势
制造业是我国国民经济和综合国力的重要组成部分,其生产总值一般占我国国内生产总值的20%~54%。大多数专家认为,世界上各国经济的竞争力,主要是靠制造技术的竞争,竞争能力最终体现在国家生产的产品的国际市场占有率上。
随着世界经济、技术的高速迅猛发展以及客户需求和市场竞争环境的不断变化。这种竞争日趋激烈的现状,导致各国政府都非常重视制造技术的研究与发展。中国这样一个制造大国更需要注意制造技术的发展。
1先进制造技术及其特点
先进制造技术是制造业不断汲取机械、电子、信息(计算机与电子通信、人工智能等)、新能源及系统管理等方面的研究成果,将其综合应用于产品设计制造、檢测、管理、组装、销售、服务等全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁的生产,提高对日益变化的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。综合体现了现代科学技术和新能源产业创新的成果,充分利用了信息技术,促使制造技术提高到了新的高度。先进制造技术是发展我国国民经济的重要技术之一,对我国的制造业发展有着不可估量的作用。先进制造技术更是重视制造过程组成和管理的合理化革新,它是硬件、软件、脑件(人)与组织的系统集成。
2我国先进制造技术的现状
随着社会的不断发展,人类对产成品的要求也发生了很大变化,要求产品品种多样、更新快捷、质量稳定、使用方便、价格合理、外形美观、自动化程度高、售后服务好、能满足人类越来越高的经济、技术要求,就需要采用先进的机械制造技术。我国经过30年改革开放完成经济快速增长,取得了令世界瞩目的傲人成绩,综合国力和经济总量位列世界前茅。1980年以来,我国制造航业取得了阶段性的发展。
随着我国经济技术的高速发展以及需方市场环境的日益变化,这种竞争发展的日益激烈,所以近年来我国非常重视先进制造技术的研究与科研开发。制造业是我国国民经济的支柱产业,先进生产所产生的过敏生产总值占我国国民生产总值(GDP)的40%左右。尤其是中国近几年来各地房地产业的新兴崛起,带动了中国机械工业集团有限公司、天津百利等一批重工业机械企业的快速发展,而这些龙头企业的快速发展又带动了先进制造技术的稳步发展,然而虽然我国在先进制造技术方面取得了骄人的成绩,但与发达国家相比,仍然存在不小的整体上的差距。
其中差异主要体现在以下5个方面:
(1)管理制度方面。发达国家广泛采用新型管理方式,高度重视管理体制的更新、生产产品的模式不断更新发展,推出了精细化生产、TPM改善提案,Q-COST以及6sigma等新的管理理念。而我国制造业只有少数大中型企业采用了计算机以及管理系统的辅助管理,而多数小型、微型企业仍处于传统管理模式。
(2)制造工艺方面。发达国家比较广泛的采用国际先进的管理技术,以少人化、高薪化、自动化为生产管理理念以及多元加工技术等先进加工方法。我国在此方面的研究以及利用率普遍低于世界平均水平,尚在开发之中。
(3)设计方面。发达国家不断更新大数据库,采用最新的设计方法,广泛采用计算机辅助流程,大型企业无图纸化生产流程已经日趋完善。而目前我国的现状是上大中型企业可以基本实现无纸化办公,但是生产流程,各种程序文件,还是没有全部信息化。
(4)自动化技术方面。发达国家普遍采用先进数控机床、高度集成的流水线作业,全部实现无纸化产线,而我国制造行业的现状,在此方面并没有太大的提升,纸质化办公情况严重,无管理化情况严重。
(5)产品结构方面。中国制造造业的快速发展,主要是依靠引进技术先进国家的核心技术,缺少自身的核心创新,加之中国劳动力资源丰富,粗放型生产方式聚集,导致中国制造业的研发水平较世界先进水平明显滞后。虽然中国制造业的产量已位居世界前列,但是主要为劳动密集型产品,具有自主知识产权的产品比较少。例如,挖掘机生产的核心技术,计算机产业的CPU集成发展等等。
另外,我国在先进制造技术方面存在着基础薄弱、创新能力差、产品的研发与实际生产过程脱节等问题。许多关键领域技术,如航空航天、炼油、炼钢等方面的自主创新虽有了一定成绩,但与世界领先水平相比仍有较大差距。计算机核心技术、科学医疗设备主要还是依赖进口。长期以来,产品品种单调,品牌单一,竞争力水平薄弱,特别是客户需求与企业自身技术创新上的突出矛盾。
3先进制造技术的发展趋势
先进制造技术是当今国际间科技竞争的重中之重,随着社会科技的不断发展,需方市场的多元化变革,人们对产品质量的要求也日趋多元化,市场竞争日益激烈,企业要在激烈的市场竞争中求得生存发展,就必须采用先进的制造技术。进入21世纪,随着中国加入WTO,与世界的关系越来越紧密,先进的制造技术必然会向着全球化、集成化、系统化、网络化、自动化、绿色化、智能化、精密化、快速化的趋势不断发展。
(1)全球化。首先,由于国际和国内市场上的激烈竞争,不少暂时还在国内市场上占有一定份额的企业,不得不想方设法扩展新的市场;其次,计算机网络通讯技术的迅猛发展,推动企业向着既要竞争又要合作的方向发展,这种发展又进一步激化了国际市场的竞争环境。这两个原因相互作用,已成为全球化制造业的发展动力,全球化制造的首要技术基础是网络,网络通讯技术也使制造的全球化得以全方位的实现。
(2)网络化。计算机网络通讯技术的快速发展和不断普及,给企业的生产环境和经营活动带来了不小的变革。从产品设计、物料选择、到零件制造、市场开拓、产品销售都可以在网络上进行。此外,计算机网络通讯技术的高速发展,加速了各企业技术信息交流、也加强了产品开发的合作和经营理念的学习,也在不断推动企业向既竞争又合作的方向快步发展。
(3)虚拟化。在制造过程中的虚拟技术是指面向各种产品生产过程的模拟实验和检验。检验产成品的可加工性、加工工艺方法和工艺流程的合理性,以优化制造产品的制造工艺、保证制造产品的质量、调整生产周期和降低生产成本为目标,进行生产过程PDCA循环的建模和仿真。
(4)自动化。自动化是一个动态的概念,目前的研究主要体现在制造系统中的合成技术和系统终端技术、人机一体化的制造领域系统、制造单元技术、制造过程的计划、调度、制造技术和适应现代化生产规模化模式的环境等方面。
(5)绿色化。绿色制(下转第页)(上接第页)造是通过绿色生产流程、绿色过程设计、绿色材料选用、绿色设备使用、绿色工艺流程、绿色包装的使用、绿色理念的贯彻等一系列的过程累加生产出来的绿色产品,产品使用完毕后再通过绿色无公害的处理加以回收利用。采用绿色制造流程能最大限度的减少制造业对环境的不良影响,同时也能使原材料和能源的利用效率大大提高。
(6)精密化。现代化高新技术产品需要高精尖的制造技术,全社会的发展对产品的质量提出了越来越完善的要求。这就决定了发展精密仪器加工、超精密仪器加工技术是制造业未来发展的一个重点。
(7)智能化。智能化制造是综合利用各个相关学科、各种先进的技术和方法,解决和处理制造系统中出现的问题。系统能高度领会设计人员的设计意图,检测常规失误,回答提出的问题,提出改善建议方案。
(8)快速化。快速化是对市场需求的快速有效的响应,对生产的快速重组调整。要求生产规模、模式有高度的可调节性与高度敏捷性。快速化可以强有力地推动制造技术的进步与高速发展,是先进制造技术发展的不竭“动力”。
(9)集成化。现代化制造业的发展方向并不只是计算机技术的高度集成,而是人、机、料的整体集成,包括各种功能的集成、组织的集成、各种信息的集成、制造过程的集成、储备知识的集成和企业间合作的集成。
4結束语
先进制造技术是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面最新的成果,并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程,实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造,并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。从本质上可以说,先进制造技术是传统制造技术、信息技术、自动化技术和现代管理技术等的有机融合。
先进制造技术是制造业21世纪发展的方向。先进制造技术的特点如下:
(1)先进制造技术贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修等全过程,成为“市场一产品设计一制造一市场”的大系统。而传统制造工程一般单指加工过程。
(2)先进制造技术充分应用计算机技术、传感技术、自动化技术、新材料技术、管理技术等的最新成果,各专业、学科间不断交叉、融合,其界限逐渐淡化甚至消失。
(3)先进制造技术是技术、组织与管理的有机集成,特别重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。先进制造技术又可看作是硬件、软件、人件和支持网络(技术的与社会的)综合与统一。
(4)先进制造技术并不追求高度自动化或计算机化,而是通过强调以人为中心,实现自主和自律的统一,最大限度地发挥人的积极性、创造性和相互协调性。
(5)先进制造技术是一个高度开放、具有高度自组织能力的系统,通过大力协作,充分、合理地利用全球资源,不断生产出最具竞争力的产品。
(6)先进制造技术的目的在于能够以最低的成本、最快的速度提供用户所希望的产品,实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,并取得理想的技术经济效果。
美国从90年代初相继提出了先进制造技术计划、TEAM计划、下一代制造(NGM)技术计划、美国国家关键技术等,德国提出了“生产2000”计划、“生产2000+”计划、“微系统2000”计划等、日本提出了智能制造系统计划、韩国提出了高级先进技术国家计划(G-7计划)等。
图1为先进制造技术的体系结构。
美国乔治?华盛顿大学于90年代初成立了由45位著名的未来学家和技术专家组成的新兴技术预测委员会,在1996年的预测中,从可以预见到的最重要的技术进步中挑选85项将要出现的技术。共分为12个大类。其中在第类:制造业与机器人中有如下技术:
(1)计算机集成制造系统。在2012年,80%的工厂生产将实现计算机集成化;(2)生产自动化。到2015年,由于实现了生产自动化,工厂的就业人数在劳动力总人数中所占的比例将下降到10%以下;(3)大批量定制。到2011年,汽车、电器等30%以上的产品将广泛实现大批量定制生产;(4)先进的机器人。到2016年,带有传感输人、具有决策和学习功能、可移动的机器人将投放市场;(5)纳米技术。到2016年,微型机器和纳米技术将投人商业应用。
可以认为,这五种技术是最重要的先进制造技术。限于篇幅,这里仅对计算机集成制造系统和大批量定制作一简单的介绍。这两种技术对企业的影响范围较大,有较大的适用性。
先进制造技术的发展趋势可以概括为:
(1)数字化。在这方面,人们提出了CIMS、数字化工厂等概念。通过CAX(CAD,CAPP,CAE,CAM)系统和PDM系统,进行产品的数字化设计、仿真,并结合数字化制造设备,进行自动加工。并采用MRPII/ERP系统,对整个企业的物流、资金流、管理信息流和人力资源进行数字化管理。进一步的发展是,通过数字化的供应链管理(SCM)系统和客户关系管理(CRM)系统,支持企业与供应商和客户的合作。网络技术的发展使企业内部和外部的数字化运作更加方便。
(2)知识化。知识将成为企业的最重要的生产要素,技术创新将是企业最重要的生存和竞争能力。知识管理技术、学习型组织等将受到越来越大的重视。
(3)模块化。产品的模块化和企业的模块化将使企业能快速地、低成本地生产出顾客所需要的个性化产品。
(4)微小化。微机械及制造技术正在迅速发展,这将导致一大类全新的产品,深刻改变人们的生活。
(5)绿色化。强调产品和制造过程对环境的友好性。 2计算机集成制造系统(CIMS)
自从美国的Harringtong博士在1973年提出CIMS概念以来,CIMS在世界上走过了曲折的道路,人们对C1MS的本质认识有了巨大的变化,主要是:现代制造业的方向并不只是计算机的集成,信息的集成,而是人、技术、组织的整体集成,包括功能集成、组织集成、信息集成、过程集成、知识集成和企业间的集成⑷。由于计算机集成制造系统这一词容易使人误解,以为只要将计算机集成在一起就能构造成一个先进的制造系统。为此,我国的一些学者提出了现代集成制造系统(CIMS,ContemporaryInte?gratedManufacturingSystems)的概念。当前,CIMS的发展有以下特点。
2.1集成化
CIMS中有以下几个关键的信息集成系统。CIMS在这些系统的基础上进一步实现企业的总体集成。
(1)ERP(企业资源计划)系统:国外有名的系统是SAP,Oracle,Baan,IBM等,国内有金蝶、用友、开思等。ERP系统集成了企业中的生产管理、财务、人事、采购、销售等子系统。系统涉及面广,十分庞大,对人员素质、数据和流程规范性要求髙,因此实施难度大,成功率不高。
(2)CAD/CAPP/CAM一体化:目前虽然有些CAD系统可以支持CAD/CAPP/CAM-体化,但主要针对基本上都采用数控加工的零件,如PRO/E软件。由于不同产品中的零件差别很大,每个企业的加工条件和水平也不相同,因此复杂零件的CAD/CAPP/CAM-体化还没有通用的系统。
(3)PDM(产品数据管理)系统:被用于管理和控制由CAX(CAD、CAPP、CAE、CAM等的统称)系统所形成的大量的信息,避免花费很多时间去寻找本应该垂手可得的信息。PDM是设计自动化技术系统的核心,在产品的整个生命周期内管理全部的产品知识和信息,并为产品开发过程中的各个应用系统提供所需的数据,为不同应用系统提供集成平台。PDM系统以产品数据库为底层支持,以B〇M为组织核心,把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来,实现产品数据的组织、控制和管理。PDM系统一般是由CAD软件开发商所开发的。因此,同一软件公司的CAD系统和PDM系统能很好的无缝集成,而来自不同软件公司的CAD系统和PDM系统间的集成性就差多了。PDM系统的实施难度比CAD系统要大,因为前者涉及管理、组织等问题。
(4)工作流管理系统:主要用于办公自动化,是企业管理层的信息集成系统。目前工作流管理系统与知识管理系统紧密结合起来,使企业的知识得以共享和保存。
2.2网络化
以因特网为代表的网络技术正在制造业中产生越来越大的影响。人类正在进入一个新的时代--网络经济时代,在制造业中,也正在出现一种新的模式--网络化制造模式。在网络化制造中,新的网络空间与传统的物理空间紧密结合,产生出各种新思想、新观点、新方法和新系统。制造企业将利用因特网进行产品的协同设计和制造;通过因特网,企业将与顾客直接联系,顾客将参与产品设计,或直接下订单给企业进行定制生产,企业将产品直接销售给顾客;由于因特网无所不到,市场全球化和制造全球化将是企业发展战略的重要组成部分;由于在因特网上信息传递的快捷性,并由于制造环境变化的激烈性,企业间的合作越来越频繁,企业的资源将得到更加充分和合理的利用。企业内联网(Intranet)/外联网(Extranet)也将极大地改变企业内的组织和管理模式,将有效地促进企业员工的信息和知识的交流和共享〔5〕。
2.3敏捷化
进人21世纪,企业将面对日益激烈的国际化竞争的挑战,另一方面,企业可以利用制造全球化的机遇,专注发展自己有优势的核心能力及业务,而将其它任务外包和外协。企业将变得更加敏捷,对市场的变化将有更快的反应能力。但这些需要新的信息技术的支持,如供应链管理系统,促进企业供应链反应敏捷、运行髙效,因为企业间的竞争将变成企业供应链间的竞争;又如客户关系管理系统,使企业为客户提供更好的服务,对客户的需求作出更快的响应。2.4虚拟化虚拟制造可以简单地理解为“在计算机内制造”,通过应用集成的、用户友好的软件系统生成“软样机”,对产品、工艺和整个企业的性能进行仿真、建模和分析。虚拟制造包括:虚拟设计、虚拟装配和虚拟加工过程。新产品的开发需要考虑很多因素。例如在开发一种新车型时,其美学的创造性要受到安全性、人机工程学、可制造性及可维护性等多方面的制约。在虚拟设计中,利用虚拟原型在可视化方面的强大优势以及可交互地探索虚拟物体的功能,对产品进行几何、制造和功能等方面的交互建模与分析,快速评价不同的设计方案,可以从人机工程学角度检查设计效果,设计师可直接参与操作模拟,移动部件和进行各种试验,以确保设计的准确性。这种技术的特点是:①及早看到新产品的外形,以便从多方面观察和评审所设计的产品;②及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题;③及早对产品的可制造性有清楚的了解。美国波音飞机公司在设计波音777飞机中采用了虚拟制造技术。采用飞行仿真器及虚拟原型技术在各种模拟的条件下,对飞机进行飞行试验。
2.5智能化
例如,随着CAD系统中知识的积累,CAD系统的智能化程度将大幅度提髙。这种智能化具体表现为:①智能地支持设计者的工作,而且人机接口也是智能的。系统能领会设计人员的意图,能够检测失误,回答问题,提出建议方案等;②具有推理能力,使不熟练的设计者也能做出好的设计来。
2.6绿色化
包括绿色产品和绿色制造。要求产品的零部件易回收、可重复使用、尽量少用污染材料、在整个产品的制造和使用过程中排废少、对环境的污染要尽可能的小、所消耗的能量也尽可能的少。要求制造和使用具有洁净性。产品和制造过程的绿色化,不仅要求企业把环境保护当作自己的重要使命,同时也是企业未来生存和发展的战略。因为不注意环境保护的企业将被市场所淘汰。
3大批量定制
当前我国已进人买方市场,一般产品和一般的制造能力严重过剩;随着市场竞争的国际化,用户可以在更广泛的范围内选择自己需要的产品,用户对产品的质量、价格和新颖性的要求越来越高。许多企业都在探索如何在这种新环境中生存和发展。大批量定制(MC,MassCustomization)就是一种很有前途的生产模式。大批量定制又称大规模定制、大规模客户化生产、批量定制、批量客户化等。
从理论上讲,大批量定制要实现以大批量的低成本和短交货期生产用户定制的单件产品,但实际上,大批量定制可以看作是一种低成本、快速满足用户个性化需求的产品设计、制造和营销的新概念、新模式和新实践。大批量生产和单件产品的定制生产一直是两种水火不相容的生产方式。实现大批量定制不仅仅是技术问题,还涉及到组织、管理和技术的全面变革。真正实现大批量定制也并非是一个企业的事情,需要全行业、全社会的共同努力。因此,大讲:量定制是一个大系统工程。
大批量定制从产品和过程两个方面对制造系统及产品进行了优化,或者说产品维(空间维)和过程维(时间维)的优化。其中,产品维优化的主要内容是:
(1)正确区分用户的共性和个性需求;
(2)正确区分产品结构中的共性和个性部分;
(3)将产品维的共性部分归并处理;
(4)减少产品中的定制部分。
过程维优化的主要内容是:
(1)正确区分生产过程中的大批量生产过程环节和定制过程环节;(2)减少定制过程环节,增加大批量生产过程环节。
图2描述了大批量定制中的产品维和过程维优化的基本原理。这里将企业产品中的各种零部件分为两大类,一类是通用零部件,另一类是定制零部件。产品维优化方向是减少定制零部件数。这里还将产品的生产环节分成两部分,一部分是大批量生产环节,另一部分是定制环节,过程维优化方向是减少定制环节数。大批量定制的实质是要减少图2中的小矩形面积,理想的情况是该面积为零,但这实际上是不可能的。
图2大批量定制中的产品维和过程维优化的基本原理大批量定制的典型案例有:
(1)美国莱维?斯特劳斯(LeviStrauss)服装公司:该公司可以向用户提供多达近千种不同的款式、花色,加上量体裁衣的服务,以保证用户获得称心如意的牛仔裤。用户只需多付10美元即可根据腰围等个人尺寸在流水线上定制。公司的营业额上升了三成,库存急剧减少,经营成本大幅降低。
(2)宝洁公司(P&G):把洗发剂的配方增加到5万多种,只要顾客能拿出头发的油性酸性指标,就可以按通常价格给顾客定制专用洗发剂。
(3)日本松下自行车工业公司:每辆车都是根据用户的身体重量和爱好特制的,价格仅比现成的型号高10%,两星期内交货。不同定制的自行车中,大量零部件则是采用标准化战略进行设计和制造的。
(4)福特公司:发动机的模块化设计,即对6缸、8缸、10缸和12缸等不同规格的发动机结构进行调整,使其绝大部分组件都能通用,以尽可能少的规格部件实现最大的灵活组合。不同规格的发动机可在一条生产线上加工。每年节约数亿美元。
(5)海尔集团:以58大门类9200个规格品种为素材,再加上提供的上千种“佐料”--2万多个基本功能模块,经销商和消费者可自由地将这些“素材”和“佐料”组合,形成独具个性的产品。目前可以提供适合B2B2C的模块化网络家电9万种以上。
(6)波音公司:面对结构复杂、品种繁多、零件数以百万计的大型民用客机,将飞机中的零部件分为三类:第一类是基本的、稳定的无个性特性件、第二类是用户的可选件、第三类是用户特定的零部件。由于前两类的数量占了一架飞机的工作量90%左右,这样接到订单90%的工作量已经完成或接近完成,这就大大缩短了生产周期,库存量也不高,生产成本也降低了。并且波音公司在飞机模块化设计的基础上,开发了一个飞机配置设计及制造资源管理系统。波音的销售代表在与用户谈判时,可以利用便携式计算机上的这个软件系统与用户协同配置飞机。这一软件能直接从构型库中存取数据。销售人员能向用户展示各种选项将如何影响飞机的价格和重量。这些信息有助于用户作出考虑周全的经营决策。
[关键词]先进制造技术 机械制造业 发展方向
机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年,积累了许多理论和实践经验,但随着当今社会的发展,人们的生活水平不断提高,各个方面的个性化需求越来越强烈。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,但目前被公认的认识是: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.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。
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,对用户需求做出快速反应,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。
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、绿色制造技术的应用及绿色设计
若从节能、降耗、缩短产品开发周期的角度出发,诸如快速成形技术、并行工程及敏捷制造、虚拟制造、智能制造和网络制造等先进制造技术都可纳入绿色制造技术的应用范畴。不过目前能将绿色制造技术真正应用于企业生产的,也是较为成功的应用,只要集中在汽车、家电等支柱产业上。如绿色制造技术在汽车行业上的应用。
(1)节约资源方面:将“绿色燃料”天然气作为汽车的能源,它的燃料同汽油相比,CO降低70%,非甲烷类降低80%等,同时也消除了铅、苯等有害物质的产生。
(2)采用新设计的加工工艺方面:2000年3月,博世、康明斯、卡特彼勒等国外著名的汽车发动机公司,发动了“绿色柴油机行动”,在技术上作了较大的改进,大大降低了汽车尾气的排放。
(3)适用于环境友好的材料方面:世界上著名的汽车生产企业,使用新材料来替代以前使用的石棉、汞、铅等有害物质,采用轻型材料――铝材制造车身,使汽车重量减少40%,能耗也降低了。
(4)部件回收在制造方面:从1990年中期,美国仅汽车零件回收、拆卸、翻新、出售一项,每年就可获利数十亿美元。
六、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,使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。
参考文献:
[1]张世昌.机械制造技术基础.天津大学出版社.
·是面向21世纪的技术
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是由传统的制造技术发展起来的,既保持了过去制造技术中的有效要素,又要不断吸收各种高新技术成果,并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群,它是具有明确范畴的新的技术领域,是面向21世纪的技术。
·是面向工业应用的技术
先进制造技术并不限于制造过程本身,它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果,其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。
·是驾驭生产过程的系统工程
先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合,使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
·是面向全球竞争的技术
20世纪 80年代以来,市场的全球化有了进一步的发展, 发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本。随着全球市场的形成,使得市场竞争变得越来越激烈,先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此,一个国家的先进制造技术,它的主体应该具有世界先进水平,应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。
先进机械制造技术的发展现状
近年来,我国的制造业不断采用先进制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
·管理方面
工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。
·设计方面
工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术(CAD/CAM),大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。
·制造工艺方面
工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。
·自动化技术方面
工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS),实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。
我国先进机械制造技术的发展趋势
·全球化
一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争中纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术使制造的全球化得以实现。
·网络化
网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。
·虚拟化
制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性,以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真,通过仿真软件来模拟真实系统,以保证产品设计和产品工艺的合理性,保证产品制造的成功和生产周期,发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。
·自动化
自动化是一个动态概念,目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
结语
关键词 数控技术 发展 自动化 机械制造
中图分类号:TG659 文献标识码:A
随着经济的飞速发展以及科技的不断进步,机械制造行业对数控技术也提出了更高的要求。我国经济发展过程中需要的各种技术设备都离不开机械制造的大力支持,机械制造水平的不断提高要靠数控技术来提供技术保障,数控技术是提高机械制造自动化水平的关键。因此,要加强对数控技术与自动化机械制造的研究,并将数控技术科学、合理、有效地运用到机械制造中,从而促进我国机械制造以及国民经济快速、有序的发展。
1数控技术
数控技术指的是数字、符号以及文字等数字信息对机械运动以及制造的过程实施有效控制的一种技术。数控技术能够对机械制造、传感检测以及计算机等相关技术进行科学合理的结合,从而为自动化机械制造提供强大的技术支撑,从而促进其制造高效率、高质量的完成。
1.1数控技术的主要特点
首先,数控技术具有较强的便利性。数控技术的合理运用可以有效减少机械制造原有的机械制造工艺,从而缩短其制造流程,提高制造的效率。在进行自动化机械制造的过程中对数控技术进行合理使用还能改变其工艺参数,从而使机械制造更加便捷。
其次,数控技术具有较高的制造效率。数控技术在自动化机械制造中的应用能够使相关机床高效的完成复杂零件的加工,取得普通机床难以取得的加工效果,使用一次的装夹工件就能够精准地完成对多道工序的深加工,极大地缩短了加工的时间,提高了加工的精确度。
最后,数控技术的信息化水平较高。数控技术对计算机、自动化、网络通信以及制造技术等进行了有效的运用,使得自动化机械制造的信息化水平得到了较大的提高。
1.2数控技术的关键性原理
数控技术对计算机、电气传动以及机械制造等技术进行有效的综合运用。数控技术系统主要是通过相应的存储程序来完成对不同机床的不同控制,整个数控技术系统主要由控制程序、数控装置以及输入设备、输出设备等构成要素组成。数控技术系统自动完成对预先设置好的程序的加载,然后借助输入设备将各种相关的数据信息输入到机床当中,之后机床通过译码以及计算机的运算处理,再将各个坐标轴的准确移动分量传送到驱动电路之中,从而使机床加工出满足不同需要的各类零件。
2 自动化机械制造
2.1自动化机械制造的现状
近年来,随着我国经济发展速度的加快,带动了自动化机械制造行业的发展,其生产规模日趋扩大,生产能力也日渐提高,但在自动化机械制造技术方面,我国的自动化机械制造整体技术水平还比较低,与国外此类技术相比还存在较大的差距,产品的技术含量还不够高,自动化机械制造的核心技术也主要从发达国家引进,因而对发达国家的依赖性较强。所以加强对国内自动化机械制造技术的研发,以使其自主研发的水平得到较大提高已成为当前我国面临的主要问题。
2.2机械制造过程进行自动化机械制造的重要作用
第一,自动化机械制造能够极大的降低制造成本。在进行机械制造的过程中,提高其制造的自动化水平,能够有效的提高产品制造的效率,缩短单件产品制造的时间,从而在单位时间内制造出更多的产品,并使产品的质量得到较大的提高。此外,实现自动化机械制造还能有效的减少人力、物力的浪费,实现某些环节的自动化操作,从而达到降低生产成本的目的。
第二,使用自动化进行机械制造能使企业的竞争力得到较大的提升。实现自动化机械制造对我国机械制造行业整体机械制造水平的提高具有不可忽视的巨大作用。自动化技术的有效运用能够使制造企业的经济效益得到大幅度的提升,使得制造出来的产品更符合客户的需要,从而扩大企业的市场,占有更多的市场份额,进而提高企业的竞争能力。
3 数控技术在自动化机械制造的有效运用
3.1机床设备运行中数控技术的有效运用
机床设备对机械制造具有十分重要的作用,其是机械制造的基础条件。数控技术在机械制造中的使用为机床控制力的不断提高提供了前提保障,数控机床是一种以代码的形式来对机床实施控制的机电产品,其将刀具的有效选择以及主轴的变速等的相关操作、动作顺序的数字码准确的、详细的记录在相应的控制介质之上,从而通过控制指令的发出来完成对机床的控制,进而使机床自动有序地加工出一定标准的机械零件。
3.2工业生产发展过程中数控技术的有效运用
执行系统、控制系统以及驱动系统是工业机器最重要的组成部分。在进行工业生产的时候,由于受到各种因素如生产条件等的影响,许多生产环节都无法由人工完成其操作,或者由人工完成的话会极大的影响产品质量,甚至还会威胁操作人员的生命安全,而数控技术则使这一现象得到了较好的改善。在工业生产过程中,数控技术不仅能对进行机械制造的机床进行合理控制,而且还具备一定的监督作用,只要机床出现操作错误的情况,错误信息就会通过传感器反馈给控制单元,并采取相应的应对措施。此外,数控技术的使用能够为操作人员提供更多的安全保障,并且借助计算机相关系统进行远程操作,有效节省了人力。
3.3汽车工业发展过程中数控技术的有效运用
随着交通行业的发展,汽车作为人们的主要出行工具也获得较快的发展,因而数控技术在汽车工业的运用也就成了必然选择。数控技术对汽车相关零部件的生产制造发挥着日益重要的作用,它使相关部件的质量得到了较好的保证。在传统的汽车相关零部件生产制造过程中,主要关注的是产生的规模及效益,而引入了数控技术进行生产以后,零部件的质量、生产效率以及生产成本等也纳入了数控技术的考虑范围,使整个汽车制造行业的总体生产水平都获得了较大的提升。
3.4煤炭工业发展过程中数控技术的运用