先进制造理念（精选7篇）
先进制造理念 篇1
随着世界汽车与中国市场的进一步融合, 国际上几乎所有的跨国制造商都不约而同地加大对中国市场的投入。这种投入, 既有来自技术层面的力度, 又有来自发展意识上的倾斜, 都对国内市场产生前所未有的影响。而在中国市场越来越认清创新技术以及制造风格重要性的同时, 可以想象汽车制造层面的它山之石, 将会对中国市场有怎样的互动与联系效应。这就需要中国制造要清醒认意识到世界汽车制造的优势并为我所用, 才不失为真正的希望所在。
法系车与中国汽车制造的渊源, 几乎可以贯通改革开放的全程。而每一个特定阶段, 都是与国内汽车快速发展息息相关的。尤其是PSA标致雪铁龙, 在中国汽车一年一层楼的合作发展中所起到的和谐融入作用, 足以丰富中国汽车市场以及企业制造多元化的本质。无论是早已家喻户晓的“老三样”之一的雪铁龙“富康”轿车, 还是被公认的浪漫气质的代名词, 法系车都已经成为中国消费者了解汽车世界的一个巨大窗口。特别是在新能源浪潮席卷世界的时候, 法系车稳定、求实的新能源发展理念, 更应引起中国汽车业的重视。
在传统能源制造向新能源制造转变的过渡时期, PSA标致雪铁龙对新时期制造的认识, 也是有很强说服力的。可以说既独树一帜又稳妥合理, 尤其是他们所推出的应对中国市场策略, 更体现了其新战略中的中国化亮点。PSA所推出的新能源概念与中国市场理念, 更是从法系车制造的和谐程度、制造的统一性程度以及制造的丰富性上, 进一步强化了法系车先进理念在中国的释放。所以, 在国际竞争越发激烈的情况下, 如何更好的借鉴法系车制造的先进意识, 将是中国汽车良性发展的关键所在。
和谐制造对中国新阶段的影响不可或缺
众所周知, 法系车在世界汽车制造的重要性, 即以综合打造能力为主导的整体制造理念已经成为国际汽车制造风格中的主流特色。一方面, 法系车更加注重汽车内容与形式的高度结合, 力争在汽车制造的每一个环节中, 能够最大程度地进行完善;另一方面, 法系车更大程度地植根于普通消费者需求层面, 无论是20世纪中叶欧洲推行的“人民汽车”推广, 还是在国际上畅销不衰的标致307业绩等等, 都在很大程度上使法系车的亲民制造特点, 更多地融入市场的最深层面。所以, 这样的制造所成就的和谐制造理念, 恰恰体现了汽车长远发展的真正内涵。
而涉及到具体的技术层面, 法系车无论是从前沿科技到设计的研发, 还是后期的零部件及配套设施的发展, 都给世界汽车发展注入了更多的多元化理念。细心的消费者可以从PSA标致雪铁龙在研发上的努力中体会到企业在亲民制造上的人性化作为。以每年、每季的国际车展为例, 当许多汽车厂商将每款新车推出亮相的时候, 大多都以单一车型进行展现, 而PSA的研发传统是以多车型打造来丰富新车型的设计外延。这样, 企业不但可以在新车的丰富性上给人更多的新鲜感, 还能够更好地在与市场及消费者的感知互动中得到新产品最合理的定位。这样, 法系车长期以来所形成的和谐制造理念, 在中国汽车制造的高速发展时期, 就是最值得借鉴的整体理念。
法系车技术的统一性输出将更有益于合作的深入
法系车从中国汽车发展之初的单企业、单车型与中方合作, 到现在的全面深入融合, 可以说已经走过中国汽车发展的全过程。当有些国际企业用双重标准或者不同版车型面对中国市场以及消费者的时候, 以PSA标致雪铁龙为主的法系车, 给中国消费者留下的印象就已经开始以崭新并同步的技术与中国合作了。而这个时候, 其他国际车企还处在以单一车型面对市场的时期。当许多汽车长期依赖于一种老造型的时候, 以雪铁龙“塞纳”、“凯旋”为突破的新车型已经第一时间进入到中国消费者的生活中……而其他方面的新技术融入, 更是法系车面对国内市场全方位结合的积累。
相比较法系车与其他国际企业的合作方式来说, 如果从需求发展速度的角度上讲, 其他技术的单一技术特性确实是引人瞩目的。而如果从整体技术提升的角度上看, 法系车整体的统一性, 现在就是必不可少的决定因素。所以, 法系车具有的统一性技术制造理念, 越是到中国制造由大变强的今天, 就越显得非常重要了。特别是在一些国际企业愿意留一手, 对中国汽车技术进行软性封锁的前提下, 法系车企能以统一的技术来对待发展中的中国制造, 足以反映了法系车长远的汽车发展意识。
法系车新时期制造理念为何更重要
从国际关注的哥本哈根环保会议到现在, 新能源问题可以说一刻也没能脱离开汽车界的视野。虽然在这次关于新能源的世界性会议上, 各国之间的意见出现了前所未有的巨大矛盾, 但对于世界关注新能源与节能环保问题上, 确实已经有了不同于“京都意向书”时不温不火的局面。因为, 世界正处在制造与环保、消费与节能的关键时期, 如果不能用切实有效的方法影响制造技术, 不能以合理与有成效的实践逐步转变汽车制造的话, 任何形式上的重视都不利于汽车制造转型期的新需求。
针对P S A标致雪铁龙在新的发展思路中, 就已经有了切实的循序渐进发展规划。其中, 针对中国市场, 既有宏观上10年的长远规划, 又有细致入微的技术层次提升, 都体现了P S A标致雪铁龙一步一个脚印的技术发展特点。在P S A相应的10年规划中, 其目的就是使中国汽车市场的技术在2020年逐步减少50%的C O2排放量以及达到欧洲相同的排放标准。这就给消费者务实、求实的期待值增添了巨大的诚信保障。同时, 在相应的细节技术层面, 相应的新发动机技术、新式环保适应技术的运用, 不但会进一步减轻相应的能耗, 还会在具体的落实中, 将一代又一代新车技术先期印在消费者的心中, 这恐怕就是法系车整体、多样性面对新能源技术的制造远景特色了。
汲取法系车制造养分是当务之急
对于中国汽车制造业的发展而言, 没有什么比由汽车制造大国向制造强国转型的任务更加艰巨了。从这个意义上来看, 广纳世界制造技术之优势以及运用好自身的优势特点, 才是现阶段国内汽车发展的真正需求所在。
法系车相应的再创新理念、多元化意识以及细化整合技术而言, 正是中国汽车当下要亟待学习深化技术的关键。如在整体技术细节打造程度上的能力, 在世界通行技术为我所用的作为方面, 以及在讲求节奏、步调的深化技术细节上的功力等等, 都应该是中国汽车企业在高速发展过程中的稳定性保障。所以, 中国汽车制造在兼容德国工艺技术、日韩经济性特点以及意大利丰富设计的今天, 更需要将法系车整合技术优势融入到中国企业制造者的心里, 并使之进一步体现在实践之中, 这才是国内制造业进步的真正捷径!
结语
应该说, 在过去一个时期, 法系车留给人们的印象往往是被国内市场低估的。曾经有一段时间, 这种“好车不好卖”低估现象, 一时间成为行业内探讨的焦点主题。难怪, 当时神龙的主要负责人还经常会道出“自己企业诚信制造得不到应有回报”的苦衷呢!现在想来, 这种过程, 尤其是在汽车市场发展的初级阶段, 是很容易被不理性的市场观念所曲解的。因为, 当世界汽车聚集在中国市场的时候, 人们更愿意以跳跃式的比较和认知方式来对待车型。由此, 自然也就容易忽视以打造内涵丰富性、突出技术综合理念的法系车优势了。
而现在, 随着市场与制造业的高速进步以及消费者理性意识的不断提升, 深刻挖掘法系车潜在的制造思想性, 必将会对潜心于汽车制造飞跃的中国汽车, 有着非常大的影响作用。这就是我们为什么需要重新了解法系车内在特性、挖掘法系车对中国制造深层次影响的主要原因。
先进制造理念 篇2
飞机是现代化强国的重要标志, 研制现代军用、民用飞机对于提高我国的自主创新能力, 增强国防实力, 增强国家核心竞争力, 促进经济转型与发展, 提高科学技术水平等都具有重要意义。航空工业被誉为“工业的皇冠”, 航空发动机更被誉为“工业皇冠上的明珠”, 可见航空产品之宝贵、精致, 研制航空产品之艰难、高超[1,2,3,4,5]。
世界各工业强国在研制现代军机、民机时, 都是从本国的实情和需求出发, 在下述6 方面均衡利弊、反复研讨, 以具体的数据指标为研制的目标作出优选决策的。
1) 先进性。即飞机的性能。主要技术指标有 ( 军机、民机有所不同) : 飞机整体尺寸, 最大 ( 巡航) 航速、最大 ( 满载) 航程、起飞质量、最大载重、载客数、升限、爬升率、机动性等。
2) 安全性。以飞机的故障率为指标。发达国家的适航条例规定, 现代军机零部件在单位工作时间内 ( 1 000h) 发生故障的概率为1 / 10[5,6], 民机的这一概率也为1/10[6,7]。可见故障概率是非常非常小的。
3) 经济性。以研制成本、单位航行公里的油耗及启用至首修间的有效工作时间为指标。
4) 环保性。以飞机噪声和有害排放为指标。
5) 舒适性。以人机工效学为依据, 目前还无统一指标。
6) 工艺性。即可制造性, 目前还无统一指标。
必须指出的是, 研制军机和民机的指导思想是不同的。军机要满足实战的需求, 总是首先考虑先进性, 而民机则首先考虑安全性和经济性。此外, 在概念设计阶段, 目前还无可靠的计算方法用来科学地决定优选指标 ( 有这方面的研究, 但还不适用) 。飞机设计师主要还是依据长期的可靠经验积累和对在役飞机进行各项指标对比, 从而确定优选指标。对于我国首次研制的大型客机C919 而言, 我国飞机设计师采用了在性能方面与A320- 200 和B737-800 相近, 安全性、经济性略高于A320- 200 和B737-800 的研发方案。这无疑是一个有所创新又切实可行的方案[8]。即便如此, C919 的研制还是非常艰难的。C919于2006 年1 月列为国家中长期科技规划的16 个重大专项之一, 直到2015 年11 月2 日才宣布下线 ( 图1) , 历时9年多。该机原定2014 年首飞, 2016 年入市, 现在看来至少要推迟2-4 年。
2 研发我国航空制造技术的重要思想理念
与飞机设计相比, 飞机制造要困难得多 ( 图2) 。俗话说: “飞机是制造出来的, 不是设计出来的”。对于飞行原理、飞机特性、飞机结构等设计要素, 国外并不保密, 在用户订购飞机时, 外国企业会详尽地向用户解释。但对于飞机和发动机制造的核心技术, 国外是绝对保密的。我们研制飞机及航空发动机的经历和经验也表明, 航空制造工艺的核心技术是买不来的, 唯有自力更生、勇于创新才能走出发展我国航空工业的康庄大道。
2.1根据国家重大发展战略, 制定我国航空制造技术具体的研究发展规划
目前提出的与航空制造有关的国家重大发展战略有:“一带一路”战略、“大众创业、万众创新”战略、“中国制造2025”战略、“互联网+”战略等。要依据这些战略, 制定我国航空制造的具体研究发展规划[8,9]。
2.2 积极应对世界工业强国近年提出的制造领域重大发展战略规划 (计划)
目前世界工业强国提出的重大发展战略规划 ( 计划) 有: 美国的“再工业化战略” ( 包括“振兴美国制造业及创新法案”、“国家制造创新网络 ( NNMI) 计划”, “先进运载器制造 ( AVM) 计划”等) , 德国的“工业4.0 计划” ( 包括智能制造、赛博物理系统 ( CPS) 、数字偶模型 ( Digital Twins) 、工业互联网等计划) , 欧盟的“IMC - AESOP ( 智能监测与控制—面向服务的过程监测与控制架构) 计划”等。我们要主动积极地参与航空制造国际竞争与合作, 以我国特有的创新技术来应对世界工业强国的发展战略。
2.3 保证实现我国军民用飞机研制的技术指导思想[10,11,12,13,14,15]
制造技术要保证飞机和发动机设计思想的实现。例如所制造的航空零件的精度与表面质量要保证零件的工作性能、效率与寿命。所编制的工艺规范和应用的加工方法要保证满足飞机降噪和减排的环保性要求。
2.4 极端重视并及早准备通过国内外严格的适航审定
飞机适航审定有非常周密、繁杂、严格的规定, 飞机试飞成功后, 往往要经过好几年的时间来通过适航审定。制造环节是适航审定的一个重要环节, 这是航空制造不同于其他制造的特点。我们要加强学习有关的适航审定条例, 及早准备通过适航审定的各种检查、试验和取证[16]。
2.5 首先要创新地研发航空制造的工艺装备和工具[16]
俗话说: “工欲善其事必先利其器”。飞机和航空发动机的零部件大多有特殊的技术要求, 只有依靠现代化的装备和工具才能加工出高质量的合格航空产品。我国的几个发展战略计划, 把创新摆在国家发展全局的核心位置。我们要创新地研发自己的航空产品, 首先就必须创新地研发航空制造的工艺装备和工具。例如巨型模锻液压机是制造战斗机的钛/铝合金机身框架、起落架、发动机涡轮盘的关键设备。凡是拥有巨型模锻液压机的国家, 无一不是航空工业强国。我们过去没有这样的设备, 航空制造往往受制于人, 这种情况严重制约了中国航空工业发展。四川德阳中国第二重型机械集团于2013 年4 月研制并投产了8 万吨模锻液压机, 一举打破了前苏联保持了52 年的7.5 万吨级巨型模锻液压机的世界纪录, 为我国工业 ( 特别是航空工业) 的发展作出了重大贡献 ( 图3) 。
3 研发我国航空制造的创新技术
我国航空制造技术与先进国家的差距很大。在飞机制造方面, 主要是飞机大型金属结构件制造技术、飞机大型复合材结构件成型技术和飞机铆接装配技术还很落后;在航空发动机制造方面, 主要是先进航空精密毛坯制造技术、整体叶盘制造技术、叶片制造技术、复合材料制造技术和特种加工技术还很落后。近年来, 我国航空工业已有飞速发展, 在航空制造技术方面已取得许多突破, 但从研发现代高端航空产品的角度看, 目前我国的航空制造技术尚难以适应, 有待继续大力加强航空制造高新技术的研究和开发。以下简要介绍目前热点研究的关键航空制造技术。
a) 飞机制造方面
1) 飞机大型金属结构件制造技术 ( 图4)
主要有: 大型轻合金结构件铸造技术, 大型整体框架锻造技术, 大型机翼整体壁板成形技术, 起落架“冷、热”加工装备与技术, 多坐标、高速、高刚性、大功率的数控龙门铣床及加工技术, 专用高速蜂窝铣床及加工技术, 数控长桁缘条铣床及加工技术, 高速及超高速切削技术, 先进CNC蒙皮拉伸成形机及加工技术, 整体壁板数控喷丸成形/强化技术, 蠕变时效成形技术, 高压橡皮囊液压成形技术, 激光热应力塑性成形技术等。
2) 大型复合材结构件成型技术[17,18]
成型前的准备技术主要有: 预浸料数控下料及自动剪裁技术, 先进的自动化铺带机 ( ATL) 和纤维铺放技术, 激光定位技术。主要成型工艺有: 真空袋压、真空成型工艺, 热压罐成型工艺, 模压成型工艺, 热压/冷压模塑成型工艺, 注射模塑成型工艺, 多轴联动数控缠绕机及成型工艺, 拉挤成型工艺, 复合材料液体成型工艺等。近年来发展的GLARE结构 ( 基于玻璃纤维的复合层板) 的制造技术尤其值得关注 ( 图5) 。
3) 飞机铆接装配技术
主要有: 装配信息三维紧固件系统 ( CAF) 技术, 数控钻铆机及干涉铆接技术, 高压水制孔及激光辅助定位钻孔系统, 计算机辅助电子经纬仪 ( CAT) 精准对接系统, 计算机辅助大型壁板自动钻铆系统 ( 图6) , 电磁铆接新型连接工艺, 柔性自动化装配系统, 大型飞机数字化装配线等。
b) 航空发动机制造方面
1) 先进航空精密毛坯制造技术
主要有: 钛合金件等温模锻技术[19], 超塑成形与扩散连接技术, 3D打印喷射成型技术, 压气机叶片精锻, 定向凝固空心无余量精铸叶片, 单晶合金精铸涡轮叶片 ( 图7) , 多联空心叶片整体铸造, 双层壁冷单晶叶片 ( 高效发散气冷单晶叶片) 精密铸造, 高温合金薄壁大型复杂机匣精铸 ( 外形尺寸可大于1 000 mm, 壁厚减薄至0. 8 ~1.25 mm) , 整体铸造钛合金机匣、涡轮盘、环形件, 精密轧制高温合金、钛合金环形件等。
2) 整体叶盘制造技术
主要有: 失蜡精密铸造整体叶盘, 五坐标数控铣削加工技术, 电子束焊接技术, 超塑成形与扩散连接技术, 线性摩擦焊接技术, 数控电解加工技术 ( 图8) , 采用热等静压技术将粉末高温合金盘和精铸叶片扩散连接为整体叶盘, 采用不同部位施加不同变形量的形变热处理方法获得双重组织和性能的盘件, 锻接法制造整体涡轮盘后将单晶精铸叶片直接连接到锻造涡轮盘轮缘上的技术, 钛合金薄壁大型复杂机匣精铸及热等静压处理技术; 高温合金整体叶盘的无损检测技术等。
3) 叶片制造技术[20]
压气机叶片和涡轮叶片是航空发动机的核心零件, 也是制造技术最高超、制造工作量最大的零件。叶片制造除了应用上述各种热加工制造技术外, 还采用各种先进的切削加工和特种加工方法, 主要有: 多轴联动数控机床及加工技术, 高速、超高速切削机床及加工技术, 高效精密砂带磨削加工技术 ( 图9) , 超精磨削加工技术, 超精抛光、研磨技术, 精密电火花加工技术, 电解加工技术, 精密机-电复合加工技术, 激光打细微孔技术等。
特别要指出的是, 目前常采用各种“冷、热”组合加工技术来制造宽弦风扇叶片。例如美国企业制造F119 发动机的钛合金风扇叶片时, 是先用切削加工方法把钛合金毛坯加工成两个半叶片, 再用真空扩散焊连接成一个整体空心平板叶身, 最后用超塑成形法加工成最终叶型。
4) 复合材料制造技术[17,18]
减轻飞机和发动机的质量对于提高飞机性能有非常重要的意义, 目前在第四代战斗机和大型客机的航空动力装置上越来越多地采用各种复合材料。例如在推重比15~ 20 高性能发动机上的压气机采用整体叶环, 由于采用复合材料, 叶片减轻, 可以直接固定在承力环上, 从而取消了轮盘, 使结构质量减轻70%。
树脂基复合材料构件的制造技术有自动铺带技术 ( ATL) 、自动纤维铺放技术 ( AFP) 、激光定位、自动剪裁技术、模压成形、树脂传递模塑成形 ( RTM) 、树脂膜浸渍成形 ( RFI) 、热压罐固化成形等技术 ( 图10) 。
制造复合材料零件与制造金属材料零件相似, 也常采用各种“冷、”组合加工技术。例如制造GE90发动机的复合材料风扇叶片, 采用石墨纤维/增韧环氧树脂预浸带, 用七轴CNC自动缠绕机缠绕成叶片。又如对于推重比15~20高性能发动机的金属基复合材料风扇叶片, 美国的企业拟用连续碳化硅纤维增强的钛基复合材料 (Ti MMC) 来制造, 将采用超塑成形/扩散连接工艺制出空心风扇叶片。
5) 特种加工技术[21]
航空发动机制造中大量应用各种特种加工技术。以高能束流加工为代表的特种加工技术是航空发动机制造常应用的主要特种加工技术, 主要方法有: 电火花加工、电解加工, 电铸成型, 电解磨, 电化学抛光, 电子束加工, 离子束加工, 等离子加工, 超声波加工, 磨料流加工, 高压水射流切割, 超高速切削 ( 磨削) , 金刚石超精密车削 ( 磨削) , 喷丸加工, 爆炸成型, 激光打孔, 激光加工, 激光表面强化等。
特种焊接技术在航空发动机焊接结构件上的应用越来越广泛。特种焊接技术主要包括: 钨极惰性气体保护弧焊 ( GTAW) , 活性焊剂焊接技术, 自蔓延高温合成焊接法, 等离子弧焊 ( PAW) , 电子束焊 ( EBW) , 激光焊 ( LBW) , 真空钎焊 ( VB) , 扩散焊 ( DB) , 惯性摩擦焊, 线性摩擦焊等。
涂层技术在航空发动机关键零部件的耐磨、高温防护、隔热、封严以及钛合金零件的防微动磨损、阻燃等方面起了显著的作用, 应用越来越广泛。先进的涂层方法主要包括: 真空等离子喷涂, 层流等离子喷涂, 超音速火焰喷涂, 电子束物理气相沉积, 化学气相沉积, 真空离子溅射涂层等。
先进制造技术与先进制造模式 篇3
1 先进制造技术的发展趋势
先进制造技术是美国在20世纪80年代末,根据制造业面临日本的挑战,为增强制造业的竞争能力和振兴美国经济提出的,它是以信息技术为支撑,研究并改造作用于产品整个生命周期的所有技术的总称,它综合了机械、电子、信息生物、光学、材料、能源、环保、管理等领域的最新成果,目的是获得优质、高效、低耗、清洁的产品。21世纪先进制造技术的发展趋势体现在以下几个方面:
a) 精密化:20世纪60年代,一般加工精度为100μm,精密加工精度为1μm,超精密加工精度为0.1μm;到20世纪末,一般加工精度1μm,精密加工精度为0.01μm,超精密加工精度为0.001μm。在现代超精密机械中,对精度要求极高,如人造卫星的仪表轴承,其圆度、圆柱度、表面粗糙度等均达纳米级。譬如,电子制造中所要求的控制精度趋于纳米级、加工精度趋于亚纳米级。
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工(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术已向纳米技术发展,近年来纳米技术的出现,促使超精密加工向其极限加工精度—原子级加工进行挑战。纳米技术促进了机械科学、材料科学、光学科学、测量科学和电子科学的发展。
b) 自动化:自动化技术自20世纪初出现以后,经历了由适合于单一品种大批量生产的刚性自动化、到多品种小批量的柔性自动化、多品种变批量的综合自动化的发展过程,自动化技术的成功应用,极大地提高了产品的生产率,有效地向用户提供优质产品,同时还可以完成高危工作环境的任务。对于像汽车、发动机这样生产批量较大的行业的自动化,可通过机床自动化改造、使用自动机床、组合机床、自动生产线来完成。小批量生产自动化可通过NC, IMS, MC, CAM, FMS, CIM, IMS等来完成。未来的自动化将更多的考虑“人-机-环境”等的协调关系。
c) 网络化:制造过程中的市场开发、原料采购、产品设计、零件加工、机器装配、成品销售等环节,已不局限于一个企业、一个集团或者是一个国家,借助网络技术,特别是Internet,跨越不同的企业之间存在的空间差距,组织、管理和利用分散在各地的制造资源,建立灵活有效、互惠互利的异地、跨国界动态企业联盟,通过企业之间的信息集成、业务过程集成、资源共享,对企业开展异地协同的设计制造,网络营销、供应链管理等提供技术支撑环境和手段,实现产品商务的协同、产品设计的协同、产品制造的和供应链的协同,极大地缩短了产品的研制周期,降低了研制费用,提高整个产业链和制造群体的竞争力。
d) 集成化:随着时间的推移,在传统制造工艺技术不断发展的基础上,将计算机技术、信息技术、新材料技术和管理技术等有机融合于产品生命周期中去,形成多专业学科的交叉渗透的技术综合体,先进制造技术其内涵跨越了传统制造技术和企业及加工车间的边界,它是一个包含从市场需求、创新设计、工艺技术到生产过程组织与监控、市场信息反馈、企业文化在内的工程系统;是以先进制造工艺、计算机应用技术为核心的信息、设计方法、工艺技术、能源工程及相应的工程管理技术集成的现代制造工程[1]。
e) 智能化:信息时代借助机器实现人的脑力劳动部分机械化和自动化,使人摆脱繁琐的计算和分析,有更多的精力从事创造性劳动。智能化是制造技术的发展趋势之一,智能化促进了制造系统的柔性化,使它具有更为完善的判断与适应能力,保证制造系统以最佳的状态在运行过程。
f) 绿色化:绿色制造是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现,绿色织造主要涉及到资源的优化利用、清洁生产和废弃物的最少化和利用,对产品而言,绿色制造覆盖产品的设计、生产、包装、运输、流通、消费及报废等整个产品生命周期。
在绿色设计方面,选择绿色无毒、无污染、易回收、可再用或易降解的材料;提高产品的可拆卸性能,产品只有通过拆卸和分类才能较彻底地进行材料的回收和零部件的再循环利用;设计时充分考虑产品的各种材料组分的回收利用的可能性、回收处理方法及工艺、回收费用等与产品有关的一系列问题,从而达到简化回收处理过程、减少资源浪费、对环境无污染或少污染的目的。
海湾战争期间,美国陆军支援大队在短短3个月时间内,利用再制造技术恢复了战区70%的损坏装备,日本富士施乐公司对可再利用的零部件进行修复和处理后循环再使用,利用率达到50%以上,拥有旧零部件的复印机产量达到总产量的25%。美国对钢铁材料报废产品的再制造已经取得显著效果;节省能源47%～74%,减少大气污染86%,减少水污染76%,减少固体废料97%,节省水量40%。
为减少切削加工过程中切削液对环境的污染,出现了最小量润滑切削、干切削、低温喷射液氮磨削、气体射流冷却切削等绿色切削和磨削加工技术,切削加工过程中没有或只有微量的切削液。与传统的湿切削相比,降低了加工成本,避免了废液的处理。
2 先进生产制造模式
在社会经济快速发展和市场竞争日益激烈的今天,制造企业仅仅依靠改进工艺、提高装备水平是满足不了上述要求的,必须从总体策略、组织结构、管理模式等方面适应市场的要求,制造模式是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作模式。
a) 精益生产(LP):1990年美国麻省理工学院詹姆斯等花了5年时间考察全球近百家汽车制造厂,在《The Machine That Changed the World》一书中提出精益生产概念。并依此来描述日本丰田汽车公司生产方式,认为日本20世纪80年代成功的原因在于采用了新型的生产模式。
精益生产的的特点是:1)以人为本,调动所有员工的积极性和创造性;2)重视顾客需要,按顾客的需要提供适销对路的产品,并提供优质服务;3)精打细算,消除制造过程中一切冗余的人、物、活动、岗位、时间、空间,要求工人一专多能,实现完美生产;4)精益求精,追求制造过程中各个环节和全过程的不断完善,及时解决问题,实现零废品、零库存和产品的多样化。
b) 敏捷制造(AM)与虚拟企业(VE):20世纪80年代,为了恢复美国制造业在全球的领导地位,由美国国防部组织了里海大学和通用汽车公司等13家大公司为核心的有100多家公司参与的联合研究组,最终于1991年完成了《21世纪制造业发展战略》报告并提交美国国会,此报告提出了“敏捷制造”的概念。
敏捷制造的特点:1)需求响应的快捷性,快速响应市场当前和未来可预知需求,开发、生产符合用户设计或订货要求的产品;2)制造资源的集成性,不仅是企业内部的资源共享与信息集成,还包括企业间的各种资源集成起来,实现技术、管理和人的集成,从而在产品的生命周期内,最大限度地满足用户的需要;3)组织形式的动态性,为赢得机遇性市场竞争,利用信息技术和网络技术,实现不同组织和企业间的动态组织,它随任务的产生而产生,并随任务的结束而结束,这种超越空间的互利互惠、协同作战、资源互补的联合组织,被称为虚拟企业,又称为动态联盟。
1993年,美国圣地亚国家实验室、联合信号公司联合实施了遥测装置敏捷制造示范项目,在13个月内设计和制造了新型集成遥测处理器,项目成本比预算降低了30%多,生产时间比以前的生产方式减少50%,生产效益提高好几倍。
2000年2月,通用汽车公司、福特汽车和戴姆勒—克莱斯勒终止各自的零部件采购计划,转向共同建立零部件采购的电子商务市场(采购环节的动态联盟),同年4月,雷诺—日产公司决定加盟该电子商务市场,交易处理成本由原来的每笔100～150美元降低到5美元,每台汽车的制造成本至少可以降低1200美元。
c) 集成制造(CIM)与智能制造(IM):1974年,美国的哈林顿博士在《Computer Integrated Manufacturing》一书中提出计算机集成制造(CIM)的概念。集成制造的两个基本观点是:1)系统观,企业的各个经营环节,从市场、产品的开发、加工制造、管理、销售及服务都是一个不可分割的整体,需要统筹考虑;2)制造信息观,企业整个生产经营过程,实际上是信息采集、传递和加工处理的过程。
CIM是企业组织、管理和实现现代化生产的新模式,它将企业的人、技术、管理三要素以及信息流、物料流、价值流有机地集成在一起,逐步实现企业全过程的计算机化综合,它能使企业在总体优化的前提下,寻求局部优化并达到全局优化运行,以获得最大效益。
IM是在20世纪80年代人工智能技术广泛应用的基础上产生的,它的特点是:制造的各个环节的高度柔性化、高度集成化和智能化,通过计算机来模拟人类专家的智能活动,对制造问题进行分析、判断、推理、构思和决策,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。
3 结语
近年来,中国先进制造技术在政府的引导和扶持下,得到快速的发展和重大突破。计算机辅助设计技术(CAD)在制造业普遍应用,我国开发了一批性能优异的三维CAD, CAPP和CAM系统,数控机床和柔性制造系统也取得了丰硕的成果。基础技术和系统技术方面的发展,极大地推动了制造业的现代化。发展和推广先进的制造技术要站在信息技术科技革命、纳米科技革命和生物科技革命的高度,充分认识先进制造技术需要的是创新型人才,实施先进制造模式的人才建设是关键。
摘要：阐述了先进制造技术内涵和技术特点、先进制造技术应用现状、发展趋势和先进制造模式。
关键词：先进制造技术,先进制造模式,制造业,自动化技术
参考文献
[1]张永伟.先进机械制造技术及发展模式[J].山东电大学报,2001(1):57-58.
[2]杨叔子,吴波,李斌.再论先进制造技术及其发展趋势[J].机械工程学报,2006,42(1):1-5.
[3]王太隆.先进制造技术[M].北京:机械工业出版社,2006.
基于绿色制造理念的机械制造工艺 篇4
机械制造产业是我国社会发展的支柱产业, 发挥着重要作用。但其在发展过程中出现了与可持续发展相违背的问题, 能否有效解决这些问题, 将直接影响到机械制造的未来发展。
1 绿色制造理念概念
所谓绿色制造工艺是指利用当前的先进技术对产品进行制造, 在制造的过程中要有绿色的制造理念, 绿色的制造理念要贯穿于设计、选材、加工等各个过程。使机械制造的过程中最大限度的减少对环境的污染, 同时还要减少机械设备在使用过程中对环境的影响。绿色制造是时代发展的要求, 也是我们最终的奋斗目标。在机械制造工艺的制造理念中要遵循以下几点。
1.1 节省原材料
在机械制造的过程中首先就需要在使用材料上进行节约, 在制造的过程中我们可以采用比较先进的工艺技术来降低在制造过程中的材料浪费, 在机械制造设计的过程中我们要采用先进的材料来提高机械设备的使用寿面和年限, 这样从另一个方面也是减少材料的浪费, 在制造的过程中采用先进的工艺, 提高制造过程中的合格率, 从而减少材料的浪费, 实现原材料的节约, 降低机械制造过程的成本。
1.2 减低能源消耗
绿色制造就要求我们在进行机械制造过程中减少能源的浪费, 能源是不可再生的资源, 储存量有限的资源随着使用量的增加在逐渐的减少, 在我们的日常生活中一时一刻也离不开能源的消耗, 为了减少能源的浪费, 我们尽量采用新工艺和新技术使用和开发新能源或再生资源, 在对机械设备进行设计的过程中要考虑对能源的使用和消耗, 争取使用最少的能源发挥最大的效率, 这样就能减少对能源的消耗。
1.3 减少三废, 保护环境
绿色制造的理念还在于减少对环境的污染, 减少在使用过程中废水、废气的排放, 通过技术创新和制造工艺的优化来降低各种染料的浪费, 提高染料的利用率。在使用过程中可以对有污染的废弃物进行过滤或循环使用, 这样就能在一定能够程度上降低机械在运行过程中产生的废气、废水、废料的排放, 减少对环境的污染, 实现绿色生产。
2 绿色制造技术的主要内容
2.1 绿色制造理念首先需要在设计上开始, 从源头上就要对整个制造过程贯穿绿色设计理念, 这样就能从全面的进行绿色制造, 使整个过程进行绿色制造, 设计过程对整个绿色制造过程都有重要的影响。
2.2 传统的设计和绿色设计有着本质的区别, 绿色设计主要以环境和资源作为主要的内容进行考虑和设计, 传统的设计主要是以产品的制造成本和性能为主要目标, 因此, 在设计的初期就有着一定的理念区别, 这就造成在设计的过程中侧重点会有所不同。
2.3 机械制造绿色理念在满足产品的使用要求外还要考虑产品的废旧回收利用情况。这就需要我们在设计阶段就要产品进行综合的考虑, 在设计制造的过程中要满足绿色制造的要求。在设计制造的过程中还需要满足部分客户的特殊性能要求, 建立产品的绿色开发平台, 为绿色产品制造创造有力的条件, 促进绿色制造的进一步发展。
2.4 在机械制造过程中对使用材料的选择也十分的关键, 是绿色制造的主要条件之一, 我们要选用能回收或对环境污染比较小的绿色材料, 这样就能减少报废后对环境造成污染, 对资源进行重新利用。这就要求对材料在选用的过程要经过完整的试验, 保证所使用的材料能符合绿色制造理念的要求。
2.5 在机械设备制造完成后, 不可避免的会进行包装, 一方面便于机械设备的运输, 另一方面是减少机械设备在运输过程中产生的碰撞和损坏。在对机械设备包装的过程中尽量使用环保的材料或使用可回收的材料进行包装, 这样就能减少浪费。在对机械设备进行包装的过程中, 可以根据设备的特性有选择性的进行包装, 对于不怕磕碰的尽量减少包装的层数, 降低产品的包装过程的成本, 实现优化包装。因此, 绿色设计具有系统性、并行性、集成性、空间性、时间性等特点。
3 绿色制造在机械制造工艺中的运用
3.1 立柱组装线的应用
在对机械设备组装的过程中为了降低人工的劳动强度, 提高组装的质量可以采用立柱组装线进行组装, 立柱组装线的构成部分有:清洗设备、上料机构、导向环装配、控制系统和活柱流水线等。通过使用立柱组装线组装系统大大提高了组装的效率和质量。
3.2 豪克能金属表面加工技术在机械制造领域的应用
在目前的机械制造过程中, 液压缸的杆类外表面加技术存在着耗时、费力、使用寿命低等一系列问题, 这就造成杆类外表在加工的过程中不能满足生产使用的需要。而豪克能金属表面加工技术的出现则为这些问题提供了有效的解决方法。豪克能金属表面加工技术的工作原理是利用豪克能其在常温的状态下冷塑性的特点, 对金属的表面进行研磨, 对其表面进行一些微小的处理, 使其达到最符合生产所需要的状态。由此可见液压缸活塞杆、活柱类外圆精加工方面发挥着重要的重要。而豪克能金属因为具有聚焦性好、密度大的特点, 其可靠性比较强, 所以在机械制造领域的应用范围比较广。
3.3 振动消除应力法在机械制造领域的应用
在当前机械制造的过程中, 为了降低材料对设备机械性能的影响, 一般需要对材质进行特殊的处理, 通过处理, 一方面能减少本身应力的影响, 另一方面提高材料的综合性能。在当前处理的过程中有两种方法可以采用, 一种是自然时效法, 另一种是热时效法。在机械制造过程中根基设备的性能要求采用不同的处理方式。自然时效法所使用的时间较长;热时效法在增加成本投入的情况下, 还会对材料的整体性能造成破坏。现阶段, 在机械制造领域出现比较理想的处理方法, 那就是振动消除应力法, 俗称振动时效。这种交变应力会使金属结构件某些点产生晶格滑移, 从而发生塑性形变, 而当这种变形力量在金属结构内部残余应力最大的点上进行释放时, 就会使金属构件内部残余应力降低和均化。
3.4 再制造技术在机械制造领域的应用
再制造是指同相应的工艺对使用到寿命的备件进行重新的处理, 使其达到相应的使用要求, 这就在一定程度上减少了设备的浪费, 提高了设备的使用寿命。其中最重要的一点是, 再制造技术所再制造的产品性能达到与原本产品的性能, 或者是超过原本产品的性能才可以。
4 结束语
综上所述, 为了适应时代发展的需要, 我们要不断的加大绿色制造理念, 提高绿色制造的技术水平, 节约社会资源, 减少对环境的污染, 保护环境, 实现人类与自然和谐发展。
摘要：为了有效解决机械制造业的能源浪费等系列问题, 应运而生了绿色制造理念。本文围绕绿色制造理念的概念、内容、在机械制造工艺中的运用这几个方面问题进行分析, 供参考。
关键词：绿色制造,概念,内容,机械制造,应用
参考文献
[1]肖寿仁, 谢永悫.浅析绿色制造理念在机械制造中的应用, [J]中国机械制造, 2010, (12)
先进制造理念 篇5
随着国民经济和科学技术的不断发展, 让我国的机械制造行业融入了许多现代化的技术, 在技术上不断进步的同时也对生态环境产生了严重的威胁, 而绿色制造的理念就是在环境恶化后衍生的。如何在机械制造行业中实行绿色制造理念, 并让机械制造的工艺绿色化, 成为了相关人员研究的重要课题。
1 绿色制造理念在机械制造中的内涵
1.1 原材料的节约
绿色制造理念在制造业当中有着重要的意义和作用, 想要在制造中有效的实行绿色制造的理念, 首先就是应该节约制造的原材料。在这一方面绿色理念要求制造业中应该利用先进的工艺技术来有效的减少制造过程中的原材料浪费问题。并且还要在生产的过程中提升产品的合格率, 减少原材料在制造中的投入[1]。
1.2 减少能源的消耗
绿色制造理念中还要求了在制造中要充分的减少能源的消耗。由于很多种类的能源是不可再生的, 并且很多能源正在呈减少的趋势。因此绿色理念要求制造中应该尽量使用可再生资源, 减少使用不可再生的能源, 利用先进的技术开发更多的新型能源投入到制造工艺当中。
1.3 减少制造中的“三废”
三废指的是废水、废气和废料, 绿色制造理念中要求机械制造业中应该对有污染的水、气和材料进行处理之后排放或者进行回收再利用, 这样就能够有效的减少环境污染的程度, 实现机械制造行业的绿色化[2]。
2 绿色制造理念在机械制造工艺中的应用措施
2.1 选用绿色原材料
实现绿色制造理念, 应该在制造中使用比较绿色环保的原材料进行制造, 同时选择的环保材料还应该符合机械制造工艺的要求, 还要具备非常良好的使用性能。具体来讲, 在原材料的选择上, 首先应该注意环境和材料的兼容性, 不可以使用有毒、有害、有辐射性的材料。使用这样的原材料能够在使用完成之后再利用, 减少资源的浪费[3]。
其次, 应该选用原料丰富、低成本、低污染的原材料, 避免使用价格昂贵、污染大的材料。最后, 在制造的时候最好要使用一些能够回收的原材料, 或者已经经过回收的原材料, 实现资源的循环使用, 减少制造中的浪费现象。
2.2 选用先进的技术
想要保证机械制造工艺中绿色理念的融入, 应该将一些先进的技术加入到机械制造当中。例如可以在机械制造中使用快速成型制造技术。这一技术所使用的仪器为快速成型机, 这一设备在进行使用的时候, 首先是使用CAD中的数据来进行模型的设立, 将层层的模型进行堆积。这种仪器使用的先进性在于它在使用的时候没有使用任何的刀具、模具和工装夹具, 并且能在很短的时间内形成复杂形状的实体或者三维零件。因此这种技术不仅能够有效的节约资源, 还能够让制造成本得到有效的减少, 与此同时, 还能够生产出很多新型的机械设备。
在机械制造工艺中还可以使用少无切削加工技术, 这一技术是新技术、新工艺中衍生的新型技术类型。在使用的时候是利用精密铸造、冷挤压、沉积等成型技术和工程材料应用到机械制造当中, 也是将机械零件的形状向着精密成型的方向发展。通过这种自由成型的加工技术, 能够让产品的生产费用有效的减少, 也能够减少机械产品生产中的能源浪费和资源浪费[4]。
2.3 绿色切削加工技术的应用
绿色切削技术在机械制造工艺中也能够达到节能减排的要求。由于在机械产品切割的时候使用的切削液具有一定的污染成分, 所以使用绿色切削技术就能有效的解决污染的问题。这一技术在使用的时候, 主要是会进行干式切割、低温切割、绿色温式切割等几个方式。但是这一技术在使用的时候的净化处理、切削液的研制等方面还存在着一定的问题, 因此还没有得到全面的利用。所以相关的技术人员应该加强对这一技术的开发力度, 从而更好的投入到机械生产当中。
2.4 振动消除应力法的应用
在机械制造的生产过程中, 一般情况下都是要对原材料进行特殊的处理, 这一过程不仅能够让材料的应力有效的减弱, 还能让机械产品的性能大大增强。处理中使用热时效法的时候, 会让材料本身的性能得到破坏, 还会让制造的成本大大增加。所以在处理的时候可以使用振动消除应力法, 这种方法能够让材料中的金属构件实现晶格滑移, 从而就能让金属的塑性发生改变, 从而让材料的应力得到有效的减弱, 实现减少成本、避免浪费的目的。
2.5 再制造技术的应用
再制造技术主要是将已经不能使用的或者已经到了使用寿命的零件进行一定的处理, 再将这些处理过的零件加入到机械的生产当中, 从而有效的减少资源的浪费, 也让机械的使用寿命得到延长。但是在使用这一技术的时候, 必须要保证机械产品的使用性能, 不能将处理不合格的零件应用在机械制造当中。
3 结论
综上所述, 目前的生态环境恶化现象想要得到有效的遏制, 就应该不断的在机械制造行业中推行绿色制造理念, 减少资源浪费的同时, 也能够让环境污染的现象得到有效的缓解, 从而才能让机械制造行业达成可持续发展的目标。
摘要：随着我国机械制造业的不断进步, 为人们带来极大的便利的同时, 也带来了很大的污染。绿色制造理念的出现为我国的机械制造业提供了一条新的发展道路, 大力的实行这一制造理念能够让现代的制造行业向着更加环保的方向发展。所以本文对基于绿色制造理念的机械制造工艺进行分析, 并且提出一些推进绿色制造工艺应当采取的措施。
关键词：绿色制造理念,机械制造,工艺分析
参考文献
[1]鹿革.绿色制造理念下的机械制造工艺[J].现代制造技术与装备, 2010 (04) :59-60.
[2]王顶言.“绿色制造理念”在机械制造工艺教学中的渗透[J].神州, 2013 (21) :102-103.
[3]高鹏飞, 胡亚军.基于绿色制造理念的新型机械制造工艺[J].河南科技, 2011 (10) :43.
先进制造理念 篇6
如今, 先进制造技术在机械制造业中的应用越来越广泛, 越来越深入, 并取得了很大的成绩。然而, 如何看待先进制造技术对机械制造业发展所产生的深远影响、如何顺应先进制造技术变革带来的挑战, 促进我国机械制造业快速健康发展, 这是从事机械工程设计与研究行业必须认真思考的一个重要课题。
1 先进制造技术
到目前为止, 对先进制造技术的概念还没有一个明确一致的界定。但普遍公认的含义是:先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果, 并将其综合应用于产品设计、加工、检测、生产管理、产品销售、使用、回收等制造全过程的制造技术的总称。
纵观历史, 现代制造技术与制造业的形成和发展至今也只有200年, 而先进制造技术的提出只是近10年间的事。20世纪70年代, 美国的一批学者不断鼓吹美国已进入“后工业化社会”, 力图将经济发展的重点由制造业转向服务业等第三产业, 甚至有人把传统的制造业视为“夕阳工业”, 因而制造技术的发展受到极大的阻碍。从那时起, 美国根据本国面临的挑战与机遇, 对其制造业存在的问题进行了深刻反省, 重新认识到制造业在国民经济中的地位和作用。同时, 以计算机为中心的新一代信息技术的发展, 也全面推动了制造技术的飞跃发展。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, 纷纷制定多种发展计划, 以支持发展先进制造技术。先进制造技术的概念正是在这种背景下提出来的。
2 先进制造技术在机械制造业中的应用
机械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, 机械制造技术的作用一般占60%左右。世界上各个国家经济实力的竞争, 主要是先进制造技术的竞争, 其竞争能力最终体现在所生产产品的市场占有率上。
现如今, 先进制造技术发展已经成为一个庞大的技术群。在机械制造的整个过程中, 无论是在产品的设计开发, 还是在产品生产制造或是经营管理中, 都能充分利用先进制造技术。也正是先进制造技术的快速发展, 促进了机械制造业产生了根本性的变化, 主要表现在以下几个方面。
a) 企业生产方式发生重大变革
由于先进制造技术的应用, 现代机械制造企业逐步改变了传统观念, 在生产组织方式上发生了5个转变:从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变;从金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变;从按功能划分部门的固定组织形式向动态、自主管理的小组工作组织形式转变;从质量第一的竞争策略向快速响应市场的竞争策略转变;从以技术为中心向以人为中心转变。
b) 产品设计开发应用了现代设计技术的最新成果
现代设计的方法和技术主要有:
1) 绿色设计。绿色技术就是为了减轻环境污染或减少原材料、自然资源使用的技术、工艺或产品的总称。绿色设计的目的是克服传统设计的不足, 使产品满足环保的要求。它包括产品从概念形成到生产制造、使用乃至废弃后的回收、重用及处理等各个阶段。绿色设计从根本上防止了污染, 节约了资源和能源。因此, 绿色设计也是现代机械制造业进行产品设计开发的一个重要原则。
2) 并行工程。并行工程是现代设计的一个重要方法。传统的顺序工程设计, 是先进性需求分析, 然后进行产品设计, 再进行生产制造, 最后是产品上市。这种设计方法, 信息是单向依次地传递。采用并行工程方法, 则将各个工程设计过程与其后续过程并行进行设计, 而且上下过程之间的信息交流是双向的, 并据此作出决策。这意味着, 采用并行工程方法, 从一开始就要考虑产品整个生命周期中的所有因素, 如用户要求概念形成、成本质量、报废处理等。这就有利于提高产品质量、降低成本、缩短研制周期。
3) 计算机辅助设计。计算机辅助设计是以计算机为工具, 帮助设计人员进行设计的适用技术的总称。在设计过程中, 人们可以进行创造性思维活动, 完成设计方案构思、工作原理拟定, 并将设计思想和设计方法经过综合、分析, 转换成计算机可以处理的数学模型和解析这些模型的程序。在程序运行过程中, 人们可以评价设计结果, 控制设计过程, 计算机则可以发挥其分析和存储信息的能力, 完成信息管理、绘图、模拟、优化和其他数值分析任务。计算机辅助设计包括的内容很多, 如概念设计、优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机绘图等。
4) 虚拟技术得到广泛应用。虚拟技术是以计算机支持的仿真技术为前提, 对设计、加工、装配等工序统一建模, 形成虚拟的环境、虚拟的过程、虚拟的产品以及虚拟的企业。面对新的挑战和竞争, 过去那种大而全的企业已越来越没有优势, 各种开放式的合作开发、生产与销售与日俱增。用户订货、产品创意设计、零部件生产、总成装配、销售及售后服务等各个环节都可分别由不同地域的企业按某种契约进行互利合作。通过国际互联网、区域网和企业网, 世界上任何地方的用户都可订货, 还能进行异地设计、异地制造, 然后在最接近用户的地方交货。
c) 先进制造工艺以及自动化技术
在整个机械制造的过程中, 工艺过程是最主要的过程。由于机械制造业本身的需要, 形成和发展了许多先进的制造工艺及自动化技术, 从而充实、发展了整个先进制造技术群, 带动了其他制造业的发展。这些先进制造工艺及自动化技术主要包括以下几个方面。
1) 毛坯制造工艺。
毛坯制造是机械制造工艺的基础和前提。近几年, 出现了许多先进的制造工艺及技术。铸造方面出现了一套精密洁净铸造成形工艺, 例如, 外热风冲天炉熔炼、处理、保护成套技术;钢液精炼与保护技术;高效金属型铸造工艺及设备;气化模铸造工艺与设备等。锻压方面出现了精确高效塑性成型技术, 主要有热精锻生产线成套技术;冷温成型成套技术;辊锻和楔横轧成形技术;精密冲裁工艺及设备等。焊接与切割方面出现了新型焊接电源及控制技术;激光焊接技术;微连接技术;数控切割技术等。
2) 机械加工工艺。
机械加工是机械制造工艺过程的主要组成部分, 在这方面的趋势是向高效、高精度方向发展。主要有精密加工和超精密加工;高速切削与高速磨削;复杂型面的数控加工;游离磨料的高效加工等。
3) 表面处理。
随着机械产品表面质量的要求越来越高, 出现了许多表面处理工程新技术, 包括化学镀非晶态合金技术;新型节能表面涂装技术;高速燃气喷涂技术;等离子体化学气相沉积技术;离子束辅助镀膜技术等。
4) 热处理。
热处理工艺近几年出现了可控气氛热处理、真空热处理、离子化学热处理、激光表面合金化等先进技术。
5) 自动化技术。
在机械制造过程中, 除了发展应用先进制造工艺以外, 自动化技术的发展与应用是另一大特征。这些自动化技术包括机床数控技术、工业机器人、柔性制造技术、传感技术、集成制造技术、自动检测及信号识别技术等。
3 我国机械制造业现状和发展先进制造技术的应对策略
我国机械制造业在国民经济中占有较大比重。尽管近10年来, 我国机械制造业不断引进国外的先进制造技术, 但与发达国家相比仍有较大的差距。主要表现为:技改投入相对不足, 技术装备、生产工艺、生产管理、市场观念、人员素质相对落后。
面对新时期国际机械制造业的竞争和先进制造技术发展的挑战, 加强先进制造技术在我国机械制造业的应用, 提高我国机械业产品国际竞争力显得尤为迫切和重要, 为此应对的策略可以从以下几个方面进行。
a) 加强先进制造技术的应用与自身制造技术的开发相结合
一方面我们要意识到加强先进制造技术在机械制造业的应用, 对发展机械制造业、增强机械制造业的生命力十分必要;另一方面我们也应注重机械制造技术自身的开发, 这对于丰富先进制造技术、促进其他制造业的发展至关重要。
b) 发挥企业主体作用与政府引导、扶助相结合
机械制造企业是应用先进制造技术的主体, 也是技术开发、投资的主体。因此, 企业应改变观念, 眼光放远, 在这两方面舍得花人力、物力和财力。与此同时, 政府也应承担相应的责任, 特别是在当前我国企业技术开发能力薄弱、资金投入严重不足的情况下, 政府应更好地发挥其宏观管理职能, 制订、运用政策积极引导、扶持技术较强的企业, 加大投资力度。
c) 立足实际先行试点, 然后推广应用
先进制造技术在机械制造业的应用与推广要立足于实际, 循序渐进, 要结合中国实际, 因地制宜, 滚动式发展。应选择一些重点行业、重点地区、重点企业进行试点, 待成熟后再广泛推广, 切不可采取“划整为零”的策略。
d) 加强人才培训人才是技术发展的关键
要加强先进制造技术的应用和开发, 必须提高人员素质, 加强人才培训。应培养一批德才兼备、既懂科学技术, 又懂管理的优秀企业家, 还要造就一支具有较高职业素质的技术工人队伍。
e) 加强国际交流与合作与先进技术的自主开发
世界各国的机械制造技术的发展都有自己的特色和侧重点。通过加强国际交流与合作, 可迅速吸收应用先进制造技术。要把先进制造技术的引进和我国机械制造技术的自主开发结合起来, 使我国的机械制造业能够在更高的技术层次上与发达国家展开竞争。不仅要推动企业依靠自主创新提高技术能力, 也要在产业层面上转变思想观念, 推动自主创新战略的实施, 共同促进我国机械制造技术的快速发展。
参考文献
[1]盛晓敏, 邓朝晖.先进制造技术[M].北京:机械工业出版社, 2006.
先进制造技术及发展趋势 篇7
世界各国间的经济竞争, 主要体现在机械制造技术为代表的竞争上。面对激烈的市场变化和技术竞争, 经济发达国家都把制造业作为本国的经济支柱, 不断调整其发展战略和政策方针。先进制造技术正是制造业适应时代要求提高竞争力, 对制造技术不断优化推陈出新形成的。
二、先进制造技术及其内涵
先进制造技术 (ATM) 这一概念是美国上世纪80年代末期提出来的, 很快日本、西欧各国及亚洲新兴工业国家就相继做出响应, 纷纷将先进制造技术的研究和开发作为国家的高新技术和优先发展项目。
1. 先进制造技术定义
先进制造技术是制造业不断吸取机械、电子、信息、材料、能源, 以及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、服务等生产制造的全过程, 实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产, 以及取得理想技术经济效果的制造技术的总称。
在不同的国家、不同的发展阶段, 先进制造技术有不同的内容及组成。我国目前属于先进制造技术范畴的技术是一个三层次的技术群 (见下图) , 三层次都是先进制造技术组成部分, 但其中每一个层次都不等于先进制造技术全部。
2. 先进制造技术的分类
根据先进制造技术的功能和研究对象, 可将其技术归纳为以下五个大类。
(1) 现代设计技术
现代设计技术包含: (1) 现代设计方法。包括有模块化设计、系统化设计、价值工程、模糊设计、面向对象的设计、反求工程、并行设计、绿色设计、工业设计等。 (2) 产品可信性设计。可信性设计包括可靠性设计、安全性设计、动态分析与设计、防断裂设计、防疲劳设计、耐环境设计、健壮设计、维修设计和维修保障设计等。 (3) 设计自动化技术。包括产品的造型设计、工艺设计、工程图生成、有限元分析、优化设计、模拟仿真、虚拟设计、工程数据库等内容。
(2) 先进制造工艺
先进制造工艺是先进制造技术的核心和基础, 是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程。先进制造工艺包括高效精密成形技术、高精度切削加工工艺、特种加工, 以及表面改性技术等内容。
(3) 加工自动化技术
加工自动化是用机电设备工具取代或放大人的体力, 甚至取代和延伸人的部分智力, 自动完成特定的作业, 包括物料的存储、运输、加工、装配和检验等各个生产环节的自动化。加工过程自动化技术涉及到数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、传感技术、自动检测技术、信号处理和识别技术等内容。
(4) 现代生产管理技术
现代生产管理技术是指制造型企业在从市场开发、产品设计、生产制造、质量控制到销售服务等一系列的生产经营活动中, 为了使制造资源得到总体配置优化和充分利用, 使企业的综合效益得到提高而采取的各种计划、组织、控制及协调的方法和技术的总称。包括现代管理信息系统、物流系统管理、工作流管理、产品数据管理、质量保障体系等。
(5) 先进制造生产模式及系统
先进制造生产模式及系统是面向企业生产全过程, 将先进的信息技术与生产技术相结合的一种新思想和新哲理, 其功能覆盖企业的生产预测、产品设计开发、加工装配、信息与资源管理直至产品营销和售后服务的各项生产活动, 是制造业的综合自动化的新模式。它包括计算机集成制造 (CIM) 、并行工程 (CE) 、敏捷制造 (AM) 、智能制造 (IM) 、精良生产 (LP) 等先进的生产组织管理模式和控制方法。
三、先进制造技术的发展趋势
随着以信息技术为代表的高新技术的不断发展和市场需求的个性化与多样化, 未来制造业发展的重要特征是全球化、网络化、虚拟化, 未来先进制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、虚拟化、网络化、智能化、敏捷化、清洁化、集成化及管理创新的方向发展。当前先进制造技术的发展趋势大致有以下几个方面:
第一, 信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用。信息技术促进着设计技术的现代化, 成形与加工制造的精密化、快速化、数字化, 自动化技术的柔性化、集成化、智能化, 整个制造过程的虚拟化、网络化、全球化。
第二, 设计技术不断现代化。一是设计方法和手段的现代化。二是新的设计思想和方法不断出现。如并行设计, 面向“X”的设计DFX, 健壮设计, 反求工程技术等。三是向全寿命周期设计发展。四是设计过程、快速造型和设计验证, 由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济和社会因素。
第三, 成形技术向精密成形的方向发展。制造工件的毛坯正在从接近零件形状向直接制成工件即精密成形的方向发展。精密铸造技术、精密塑性成形技术、精密连接技术等精密成形技术将获飞速发展。
第四, 加工技术向着超精密、超高速, 以及发展新一代制造装备的方向发展。目前, 超精加工已实现亚微米级加工, 并正在向纳米加工时代迈进, 加工材料由金属扩大到非金属;超高速切削用于铝合金的切削速度已超过1600m/min, 铸铁为1500m/min等。
第五, 为满足个性化需求, 制造工艺、设备和工厂的柔性和可重构性将成为企业装备的显著特点。先进的制造工艺、智能化的软件和柔性的自动化设备、企业的柔性发展战略, 构成未来企业竞争的软、硬件资源。
第六, 虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用。虚拟制造技术以计算机支持的仿真技术为前提, 形成虚拟的环境、虚拟的制造过程、虚拟的产品、虚拟的企业, 从而大大缩短产品开发周期, 提高一次成功率。在国际互联网、局域网和内部网上, 企业可以实现对世界上任何一地的用户订单而组建动态联盟企业, 进行异地设计、异地制造, 然后在最接近用户的生产基地制造成产品。
第七, 智能化、数字化是先进制造技术和机电产品的发展方向。将智能技术注入先进制造技术和产品, 可使之具有“智慧”, 能部分代替人的脑力劳动。将数字技术用于制造过程, 可大大提高制造过程的柔性和加工过程的集成性, 从而提高制造过程的质量和效率, 增强产品的市场竞争力。
第八, 以提高市场快速反应能力为目标的制造技术将得到迅速发展和应用。瞬息万变的市场促使交货期成为竞争力诸因素中的首要因素。为此, 许多与此有关的新观念、新技术在21世纪将得到迅速的发展和应用。其中有代表性的是:并行工程技术、模块化设计技术、快速原型成形技术、快速资源重组技术、客户化生产方式。
第九, 绿色制造已成为21世纪制造业的重要特征。日趋严格的环境与资源约束, 使绿色制造越来越被重视。中国的制造业不仅要解决自身生产过程中的污染和资源浪费问题, 更重要的是要为社会提供全寿命周期内没有污染, 节约资源的各类产品及环保装备。
第十, 21世纪的企业面临管理创新。面对高速发展的信息化和经济全球化及激烈的市场竞争环境, 改变制造业的传统观念和生产组织方式, 加速了现代管理理论的发展和创新。因此, 全球正在兴起“管理革命”。
参考文献
[1]孙大涌:先进制造技术.北京:机械工业出版社, 2002.7