机床制造企业

机床制造企业（精选10篇）

机床制造企业 篇1

“机床再制造”在制造业中是一个既陌生、又似曾相识的热点词组,“再制造”在如今步履艰难的市场调整过程中,被赋予了较高的关注和期待。不论是来自全球减排呼声,还是我国政府倡导的循环经济、绿色制造、自动化升级改造的大背景,似乎“再制造”应该正蓬蓬勃勃地发展壮大。然而作为一个机床再制造的从业者,在此仅从近年来的一些从业体会,谈谈再制造企业面临的实际境遇。

1政策支持

从政府重视层面上看:近年来,再制造不断得到国家政策支持,国家循环经济促进法提出,支持企业开展机动车零部件、工程机械和机床等产品的再制造和轮胎翻新。2009年12月,工信部公布首批机电产品再制造试点单位,其中包括5家机床再制造试点企业。2010年5月,发改委、科技部等11部门将机床等列为推进再制造产业发展的重点领域。有关政府部门希望通过组织再制造产品认定、建立行业准入制度、制订再制造验收标准及出台税收优惠政策等一系列措施规范再制造市场,并鼓励机床用户单位和机床再制造专业化企业相互合作,共同推进机床再制造产业化发展。

2014年8月12日和同年11月底,《中国机电装备维修与改造技术协会》和《机床再制造产业技术创新战略联盟》分别在重庆和成都召开了联盟单位的会议,梳理了近两年来机床再制造的工作情况,从《绿色制造金属切削机床再制造技术导则》的落地,到试点单位的工作实施,做了认真的总结。特别是再制造标准,即《绿色制造金属切削机床再制造技术导则》获批为国家标准,为再制造企业生产实施提出了具体的规范性要求。

另外,再制造机床对再制造的定义更宽泛,将传统的机床大修、系统改造升级规范后,纳入了再制造的范畴。

2潜在市场大

经机械工业联合会及中机维协不完全统计,目前,我国机床保有量超800万台。若保守估计,按3%的年机床报废淘汰率计算,每年将有20多万台机床报废、闲置、技术性或功能性淘汰,约占每年我国新机床产量(40万~50万台)的一半左右。在“十二五”期间,将有100多万台机床面临各种形式的报废。这些机床都可以通过再制造进行重新循环再利用,从而形成了巨大的再制造市场需求。另外,20世纪计划经济时期,我国大型国有企业和特殊制造领域进口了一批来自瑞士、德国和美国的高精尖设备,如瑞士肖柏林的数控机床、瑞士HAUSER的坐标磨床、美国摩尔的坐标磨床、美国格里森的齿轮磨床、德国奥林康的齿轮磨床、瑞士STUDIO的内外圆磨床、德国勇克的凸轮磨床和曲轴磨床等,这些设备的机械基础、机械结构设计、机床刚性都非常好,至今都是难得的好设备,所以通过更换传动链环节的磨损部件,更换数控系统等再制造措施,具有非常高的再制造价值。自从2008年金融危机后,欧美制造业疲软,一批制造企业已迁到中国和东南亚,加之中国一些懂行的二手设备商到欧美“淘”这些高精度二手设备,而这些二手生产线和二手设备进入我国后的第一件事情就是做再制造。

上述这些设备的原值均在500万元/台以上,并且我国现有的制造技术还难以做到如此的精度,特别是精度保持性。这些机床出厂的定位精度可达0.003mm以内,使用10年以上的定位精度基本可以保持到0.005mm左右,比我国目前生产的新机床精度还要高,所以这部分机床的再制造价值非常高。

3制造业与再制造划分清晰

在我国,对于再制造市场,原制造厂商不愿参与,2014年,绿色产业联盟有关领导,曾试图与我国一家量产非常大的知名机床制造企业洽谈回收CKA6150系列数控车床进行再制造事宜。因为这一型号机床具有部件标准化、图样及工艺标准均一等特征,可以借鉴“内燃机”再制造的成功经验。该制造企业对回购模式非常感兴趣,但是制造厂商只愿意采用以新机床“置换”旧机床的方式回购旧机床,而旧机床再以更低的价格直接销售、流入到更低端市场,这样做最大的收益是拉动了新机床的销售,符合机床制造商最基本、最原始的商业利益需求。

对于再制造企业,这一部分市场空间也是非常大的。目前,欧美发达国家机床再制造已成为再制造产业的重要组成部分,具有一定的规模和市场,形成了较完善的旧件物流体系。再制造商通过各种渠道回收废旧机床,评估价值、重新设计、制造完成后打上“再制造”标签,重新进入市场销售。所以我们对再制造市场应该有足够的信心。

再制造遇到的挑战——制造业市场预经济调整期,配套政策尚待完善。我国经济经过30年的高速发展,特别是2000年后的十余年发展,我国必将要从一个粗放式的、追求高GDP业态,转向更健康、高效、绿色和合理的经济发展模式。

印度国际机床展借力“印度制造” 篇2

“印度制造”充满潜力

2016年7月，中国与印度就“一带一路”重要合作项目——“印度中国工业园”在北京正式举行了启动仪式。中国中小企业协会会长李子彬在启动仪式上鼓励中国中小企业充分把握“一带一路”战略机遇，积极开拓印度市场，实现中国外贸新增长。此工业园区正式落户印度古吉拉特邦艾哈迈达巴德市。同时，古吉拉特邦政府专门制定了一系列税收优惠、招商引资及其他配套支持等政策。

据了解，“印度中国工业园”规划包括生产加工、商品展示交易、仓储物流和综合配套服务四大板块。其中，生产加工板块占地面积为310万平方米，以建材、汽车配件、数码电子、装备制造、纺织服装和家用电器行业为核心。

借力“印度制造”

2014年以来，中国已成为印度最大的贸易伙伴，印度则是中国在南亚最大的贸易伙伴。2014年9月，国家主席习近平访问印度期间，两国签署了《经贸合作五年发展计划》，中方承诺将帮助印度制造改造升级老化的铁路系统，投资建设两国工业园，并争取在未来5年内向印度工业和基础设施建设发展项目投资200亿美元。

2014年9月26日，莫迪政府向世界宣布了有关“印度制造”的一系列新政策。据了解，新政策致力于增强印度投资兴业方面的吸引力，为在印度投资的企业提供一站式服务。此外，莫迪政府改革劳动法律、调节税收及简化审批程序等行动也吸引了各国企业在印度投资设厂。

在这一大背景下，第11届印度国际机床展（以下简称“Amtex”）借力“印度制造”，于2016年7月8～11日在印度首府新德里举办。本届展会共吸引了来自17个国家和地区的约400家企业前来参展，其中中国企业43家。作为印度第二大机床工具专业展，本届Amtex的展出面积达到2万平方米。

下一届展会将于2017年4月12～15日在印度孟买举办。

机床制造企业 篇3

台中精机厂股份有限公司 (简称台中精机公司) 是台中地区最老的机床生产企业之一。创办人黄奇煌曾在中寮制糖会社与父亲一起学做木模, 后到台中日本人所开办的东洋兵工所当铁工学徒, 因技术精湛, 被台湾第一家机械制造厂——振英铁工厂聘为机修师傅, 1954年与李道东、黄德金自行创业, 在台中“草尾仔埕”向人承租13平方米大的屋檐作为厂房, 以组装生产牛头刨床起家。

1960年, 迁厂至台中市西屯区长春公园现址附近, 人员增至30余人, 增制皮带式车床, 并正式登记厂名为“台中精机厂”。1964年在台中市永和街建新厂, 改为股份有限公司, 员工一跃为80余人, 并开发完成皮带式普通车床及直结式牛头刨床。1973年迁入建地中港路现址, 并开发成功高速精密车床, 引进海外加工技术, 生产大型立式镗铣床, 月产机床百余台, 1976年以自创品牌“VICTOR”积极开拓外销市场。

随着上世纪七八十年年代全球精密机械产业发展的浪潮, 台中精机公司陆续开发出数控车床、数控铣床、计算机数控综合加工中心与塑料射出成型机等诸多产品, 逐渐发展成为台湾岛内机床业的龙头老大。

1990年, 学财务出身的黄家第二代黄明和接掌总经理职务后, 开始多元化布局, 将经营触角伸向半导体、光电科技, 甚至生物与医疗设备领域, 为公司营收大幅扩张全力做准备。1990年在黄明和主导下, 台中精机顺利挂牌上市, 取得大众资金的挹注, 让公司营运得以快速成长, 被当时岛内机械业界看好是最有机会代表台湾业界与日、德机床大厂一决高下的厂商。但因过度操作财务杠杆及在集团企业间进行交叉持股、股票质押借贷, 在1998年东南亚金融风暴爆发后受到波及, 背负高达78亿元新台币的沉重负债压力, 导致公司财务周转失灵, 恐慌下民众拚命抛售股票, 导致股价狂泄, 再加上银行抽紧银根, 造成违约交割, 最终下市重整……, 与台中精机长期有供货关系的200余家的协作厂商, 其订单瞬间要化为乌有, 近乎1万个人的生计即将没有着落。

对于一路走来都是荣耀的台中精机而言, 这样的处境是很难熬的。“那时候失败是很彻底”黄明和检讨说, “因资金取得太容易, 而过度扩充才铸下大错。”

在股价狂泻之下, 台中精机的营运却一刻也没有停过。黄明和选择将手上仅剩的2亿余元新台币现金保留下来, 用来支付部分协作厂商的货款与员工薪资, 只为了不让公司停工。黄明和强调:“公司脚步可以慢下来, 但绝对不可以停下来, 一停下来就没有希望了, 我一定要撑下去。”

黄明和痛定思痛, 锐意改革, 先争取台当局“财政部”同意其纾困, 再寻求银行团与法院支持其企业重整计划。2004年台湾法院宣布准予重整后, 黄明和进行机构整并, 将公司员工数由最高时的1100人减至680人, 经营核心项目也回归到机床、塑料射出成型机、汽车轮圈加工生产线及薄膜制程设备等高毛利产品上。不过短短数年的时间, 台中精机先前积欠银行的高额负债已清偿完毕。2011年, 台中精机集团 (包括位于台中市中港路一厂、台中市工业区二厂、后里三厂及2009年10月落成的彰滨工业区鹿港新厂) 营收达到86亿元新台币, 2012年集团营收冲刺至103亿元, 冠居台湾同业, 平均毛利率达20%、30%, 重拾昔日机床业“获利王”的光彩。

新营运策略, 营收冠居同业

一朝被蛇咬, 十年怕井绳。黄明和检讨以往失败的原因, 认清过去盲目扩充规模、冲高营收的误区, 作风转趋保守, 不再迷恋财务操作, 而是强化技术核心, 同时慎选客户, 挑战获利程度更大的高端机床订单, 替公司争取更高的利润。

当台湾机床同业近几年来因产业景气复苏, 接单都大幅成长之际, 黄明和却要求该公司每位业务人员应更仔细筛选订单, 淘汰毛利率偏低的订单, 并坚守价格底限, 让台中精机因而有更多的盈余。

例如台中精机新研发的300吨级全电式塑料射出机为台湾岛内业界最大型的机种, 由于其伺服马达、驱动器与导螺杆等零组件都是台湾自产, 连最关键的电脑控制器零组件都是自行研发, 使其整机自制率已达到100%, 生产成本比日本机器便宜20%至30%, 具备较强的市场竞争力。

台中精机也是岛内生产全电式塑料机械机种产品最齐全的厂商, 近年因宏棋、华硕等厂商开发的微型笔记本电脑相当盛行, 让台中精机陆续接获鸿海、台达电、光宝、达方、神达等多家代工大厂订单。

“以终为始”是台中精机总经理黄明和常挂在嘴边的4个字, 意思是了解客户的需求, 以此为开始, 创造价值。

1992年开始, 台中精机公司开拓大陆市场, 初期以销售服务及教育训练为主要业务。其后, 随着需求量大增, 配合业务缩短交货期的需求, 陆续在天津、上海、广州、天津、重庆、东莞等地经济技术开发区购地建厂, 积极落实本土化生产, 建立装配生产线, 达到从营业接单、装配生产、顾客服务、教育训练一条龙的作业模式。配合大陆积极发展交通及运输工业的发展计划, 由于服务体系完整, 品质稳定, 销售对象从台商延伸至大陆国营厂渐次拓展至个体户, 目前已成销售排名第一的台湾机床品牌。

2011年初, 台中精机成立一家“顾客创值应用中心”。就像是纺织业的衣服打样中心, 由客户提供图面, 台中精机试产机床。客户再当场与技术、研发人员共同反复测试、调整参数。

除了让客户参与机器研发, 机床业者还必须帮客户规划整条生产线。前不久, 大陆山东省一家生产汽车刹车盘的企业, 请台中精机帮助规划自动化生产线。台中精机必须从机器、零件的整合, 到整条生产线的资金都帮客户规划并估价。由于是整组议价, 让客户可以优先采用台中精机的机床设备, 一次订单金额就达到上千万元新台币。

黄明和说:“现在讲附加值, 就是在帮客户做整体解决方案, 不只是卖机器。”

台中精机研发的机床新产品, 平均需经过两到三年才能量产。首先要根据客户的需求, 向台湾中钢公司提出所需的冶金新材料, 做出样品后再经过耐久、噪音、机能等测试, 先是小量生产, 当一切都通过客户的考验后才能正式量产。

高精度生产高价订单回流

黄明和至今仍时常拜访下游客户。近几年, 他发现台湾下游客户有很明显的改变, 过去台中精机出售到台湾业者的机械中, 有70%被出口到中国大陆的工厂使用, 仅30%留在台湾岛内。但自从2010年后, 比例对调, 有70%的机械留在台湾厂使用。

黄明和说:“他们在大陆面临到压力, 必须回到台湾做转型。”过去台中精机只占营收10%的高端机床, 现在比重已提高到30%。

这些高端机床将多种功能结合在一起, 成为多轴加工中心, 像是五轴、九轴等。例如, 船舶使用的螺旋桨, 以往用三轴加工中心加工后还必须经过一道程序, 拆下来另外装在旋转台上, 才能形成弯曲的桨面。现在只需要一台五轴加工中心就可以一次完成, 节省了加工时间。

台中精机机床内销服务处协理胡鸿森说:“台湾下游零组件客户越来越要求精度。”这两年, 台湾客户愿意购买价格更贵的机床, 将产品的精度提高一倍半。使用高端机床, 可以提高汽车的引擎零件精度, 燃烧汽油的效率也会跟着提高, 达到省油的效益。

这几年, 台湾生产汽车零部件模具的业者发现在岛内生产更有竞争力, 于是台中精机制造的高端机床售量也跟着提高。目前一台低端加工中心, 售价在300万元新台币以内, 但五轴以上的加工中心, 每台售价平均400万元到1000万元新台币不等, 毛利率大约近20%。

机床制造企业 篇4

【摘 要】自从进入21世纪以后，我国的制造业在不断的发展。科学技术的进步推动绿色制造在我国机床行业的影响逐渐上升。随着可持续发展的口号被提出，低碳制造、绿色环保的理念逐步纳入到各企业的未来发展规划之中，从而能够使得机床行业的制造模式向着绿色制造的模式发展。这就要求企业引进先进的技术，发展高新的机床制造技术以及先进的加工工艺。本文主要介绍了机床行业绿色制造模式以及相关的技术，以提高行业自主创新能力，实现资源循环利用，最终能够振兴我国机床制造业。

【关键词】机床绿色制造；模式；技术

0.前言

绿色制造主要是以产品的功能、质量以及成本为基础，并且要充分考虑环境和资源效率而形成的一种制造模式。历经几十年的努力，机床工业的快速发展使得我国成为世界机床的第一生产大国。为了提高行业内外的市场竞争优势，机床工业必须要不断调整自身的产业结构，转变自身的增长方式，以促进我国机床工业向着绿色、安全化的方向发展。机床从制造到报废的整个过程中，要节约资源和能源，从而能够使得资源得到最大的利用，最终实现机床绿色制造的目标。

1.机床行业绿色制造的相关技术

1.1绿色化的机床设计

在机床绿色制造中，机床设计是基础。在机床设计的阶段，为了能够达到一定的节能，这就要求在该阶段不仅要充分考虑到环境的影响，而且要考虑到机床在使用过程中的能源消耗情况和废物的排放情况等。在这些问题的基础上，绿色化的机床设计要采用新型的技术，从而能够设计一个适应可持续发展的机床，以提高资源的利用率，最终实现循环经济的发展。同时要充分考虑废弃物的排放，让废弃物得到再利用，这样也节省了一定的资源。除此之外，在机床设计的阶段，要对产品的可扩展性和升级性加以注意，从而使得产品具有可利用性。同时要以绿色制造观念为基础，最大限度地减少对环境的不良影响和充分地对原材料和能源进行利用，从而使机床行业的绿色制造得到快速的发展。

1.2绿色化的材料选择

在进行机床制造的时候，要充分考虑材料的选择。而在选择材料的时候，要全面考虑材料的绿色性。绿色材料不仅能够降低资源的消耗，而且对环境有一定的保护作用。在机床材料的选择上，要选择无毒、可回收、可再生材料、可降解的材料。除此之外，在材料的选择上，要尽量使用较少的材料，这样不仅可以使得产品的结构得到简化，而且使得材料的标识和分类更加方便。在机床制造的过程中，通过使用可回收的材料，不仅可以减少资源的消耗，而且能够减少对环境的污染。在选择机床零件的时候，要选择进货周期性短而又能够满足相关功能的零部件。绿色材料的选择，不仅可以减少对环境的污染，而且有利于整个机床制造行业的绿色化发展。

1.3绿色化的机床工艺

随着科学技术的不断发展，这就使得绿色制造的工艺快速发展起来。在机床制造行业发展中，绿色制造将成为一个主流的趋势。绿色化的机床工艺要求机床制造行业要严格按照以下的标准进行。第一，制定一个科学的、合理的节能减排工艺标准。在生产的过程中，要使得每一个工序做到节能和减排，从而使整个机床制造业健康发展。第二，要不断改善和优化机床工艺的流程。在机床制造的过程中，要不断引进先进的技术，从而能够改善机床的工艺，这样就可以减少在生产过程中的资源的消耗。第三，要对工艺技术进行创新。通过对工艺技术进行创新，这样可以提高材料的利用率，从而能够实现节能减排的目标。要持续改进机床的加工和装配工艺，使机床在制造过程中能够更好的实现节能和降耗，进一步促进机床的绿色化。

1.4绿色化的机床再制造

在机床制造的过程中，同时要考虑机床的再制造。机床再制造的过程主要包括废旧机床回收、拆卸、清洗、检测分类、机床以及零部件的再设计、再制造生产加工等。在对机床进行再制造的过程中，要对原机床的床身、导轨、工作台、立柱和底座等零部件进行最大程度的利用，这样不仅能够节约一定的资源和能源，而且能够减少在一些环节上对环境的污染，并且能够节约一定的资金。机床的再制造能够使得原有的零部件得到二次利用，这样使得机床行业的经济效益和社会效益得到了提高。

1.5机床制造中间环节的绿色化

在机床制造的中间环节中，要十分注重机床包装的环节、产品运输的环节、仓储的环节以及维修程序这一环节。在机床包装的环节中，要不断优化包装的方案，从而能够降低材料的消耗，最终节约包装的成本。在产品运输的环节中，要选择一个简单的运输方式，这样可以减少部分零部件的损坏。在仓储的环节中，要尽量缩短存储的时间，这样不仅可以节约仓储的空间，而且可以使机床的成本得以降低。在维修的过程中，相关的工作人员首先要分析故障，然后安排相关的技术人员来解决这一问题，从而能够减少不必要的麻烦。

2.结束语

随着社会主义经济的不断发展，环境污染和资源的日益减少成为当今世界主要的问题。为了能够很好的解决这些问题，可持续发展战略被提出。在机床制造业为了能够提高资源的利用率、减少对环境的污染，提出了绿色制造的模式，从而使得机床制造业向着健康的方向发展。机床制造的绿色模式适应了时代的发展，并且能够推动我国机床制造行业的快速发展。通过机床行业绿色制造模式，不仅可以提高机床行业的资源利用率，而且能够推动机床行业引进先进的技术，同时还能够使机床制造行业能够合理的使用有限的资源，最终使我国机床制造行业在世界市场中立于不败之地。

【参考文献】

[1]周鹏.我国机床行业的绿色制造关键技术存在问题及建议[J].机电产品开发与创新，2012，7（3）：56-58.

[2]雍春娥.绿色制造在数控机床行业的现状及发展趋势[J].制造技术与机床，2011，8（12）：127-129.

[3]陈亚宁.机床制造业的节能减排[J].机械制造与自动化，2011，2（3）：29-31.

机床制造企业 篇5

关键词：机床制造企业,产业集群,竞争力

一、产业集群及其优势的形成

产业集群是指在某一特定领域中, 大量产业联系的企业以及相关支撑机构在空间上集聚, 并形成强劲、持续竞争优势的现象 (迈克尔·波特, 1 9 8 5) 。产业集群发展是现代经济发展的趋势, 发展和壮大产业集群是提升区域经济综合竞争力的有效途径。

产业集群拥有的竞争优势主要来源于两个方面:一是通过集群内企业的合作与竞争以及群体的协同效应, 获得成本、区域营销和市场等方面的竞争优势;二是通过支撑机构和企业间的相互作用, 形成区域创新体系, 从而提升了整个集群的创新能力。具体而言:

首先, 产业集群在地理上的集中, 能产生广泛的集聚经济效益, 如:可以共享基础设施、信息资源和市场网络等资源;共享辅助企业提供的生产性服务的便利;节约生产和运输成本;增进相互间的了解和信任, 并互通情报, 减少信息搜寻和交易成本;可以促进技术创新, 加快观念、思想和知识的传播等等。这种集聚效应是集群营造和保持竞争优势的重要原因。

其次, 大量企业集中在一起利于企业间实现纵向合作, 通过建立共同的社区文化、培养友谊、分享信息, 可以在新品开发、市场开拓以及培训、金融、技术交流等各方面实现高效的互动和合作, 从而可以抗衡比自己强大的竞争对手。当一个强有力的新竞争者出现时, 模仿效应又会令其新思想、新方式迅速传开, 从而使整个群内的企业都受益。

再次, 集群内企业的联合需求可形成规模化的专业生产和服务, 这就为每一个企业提供了外部规模经济。而且, 在这里企业与各种服务机构和政府部门群聚在一起, 构成一个机构完善、功能齐全的生产、销售、服务和信息网络——社会化的市场组织网络, 通过这样的网络, 企业能及时、便捷地获得所需的原料和零部件, 并及时将自己的产品提供给客户。

此外, 在产业集群中由于地理接近, 有利于各种新思想、新观念、新技术和新知识的传播, 由此产生知识的溢出效应, 形成“学习经济”, 从而增强了企业的研发和创新能力。

二、产业集群对机床制造企业竞争力的影响

综上所述, 培育和发展机床产业集群, 有利于增强群内企业的竞争力, 其作用主要表现在以下几方面:

1. 有利于降低企业经营成本

由产业集群形成的外部经济可以降低机床制造企业的生产成本和交易费用。产业集群内各相关企业聚集在一起, 通过灵活的专业化分工, 不仅可以节约生产时间、降低原材料和产品的运输成本, 还能通过有效利用各种再生资源, 减少资源的投入和对环境保护治理的费用, 从而降低企业的生产成本;而专业供应商、熟练劳动力市场以及社会化市场网络组织的存在, 以及信息的溢出效应, 又降低企业的交易成本和信息搜寻成本。此外, 企业在地理上的集中以及建立在信任和规范基础上的分工合作关系, 还能降低企业间的合作成本。

2. 有利于提高企业的生产率

机床是典型的机械类产品, 因此机床制造企业的生产具有“生产离散型、装配是重点、物料组织是关键”的特点。这一特点决定了其单个企业制造资源的协调相对比较困难。而产业集群可形成规模化的专业生产和服务, 这就为集群内的企业提供了一个外部规模经济, 它不但可以降低企业的营运成本, 还能让企业享受到专业生产带来的高效率。此外, 由于这种灵活专业化的存在, 集群内的各种服务结构与企业和政府部门群聚在一起, 共同构筑成一个机构完善、功能齐全的生产、销售、服务、信息网络——社会化的市场组织网络。通过这个网络, 企业能及时、便捷地获得所需的零部件和原材料, 并及时将自己的产品提供给客户, 形成一个完善的产业配套体系, 这对提高企业生产效率、减少不确定性有重要作用。

3. 有利于企业借助区位品牌带动自主品牌

企业的地理集聚是区位品牌得于形成的基础。随着产业集群的成功, 集群所依托的产业和产品逐渐得到市场的认可, 自然就形成了一种区位品牌。如法国香水、瑞士手表、西湖龙井茶等。它是一种珍贵的无形资产, 一旦形成就为区内所有企业所享有, 使每个企业都受益:一方面它改变了单个企业广告费用过大而不愿积极参与和投入的状况, 另一方面, 它与单个企业品牌相比, 更具广泛的、持续的品牌效应。机床产品在营销活动中有着明显的品牌优势, 这对中小企业特别是新企业很不利的, 依托区位品牌就能为这些企业找到通往市场的捷径, 并能帮助它们逐步培育起各自的自主品牌。

4. 有利于刺激企业创新

集群对企业创新的影响主要集中在三个方面:一是为企业提供一种良好的创新氛围。机床生产的同质性决定了行业内竞争的激烈, 而地理位置的集中又进一步加剧了激烈的程度, 鉴于这种竞争压力, 群内企业需要在产品设计、开发、包装、技术、管理和服务等诸方面, 不断进行创新和改进, 才能立足市场;二是能促进知识和技术的转移和扩散。各类相关企业的空间集聚以及顺畅的市场组织网络的形成, 十分有利于信息和知识尤其是隐含类知识的传播, 从而产生知识的“溢出”效应, 为企业提供学习的机会和创新的条件;三是降低企业创新的成本。由于存在“学习曲线”, 使集群内的专业化小企业学习新技术变得更容易、成本更低。此外, 建立在相互信任基础上的竞争合作机制, 也有助于加强企业间的合作创新, 从而能降低企业新产品开发的风险和成本。

可见, 机床制造业的行业特征决定了其显著的行业集聚效应, 这种集聚效应对提升集群内企业的竞争力和区域经济综合实力有着重要的意义。

三、对营造机床产业集群的几点认识

培育和发展产业集群有助于提升机床制造企业的竞争力, 有助于提升区域经济的综合实力, 然而, 对机床产业集群的营造需要政府、行业协会和企业三方的共同努力, 三方在促进产业集群健康发展的进程中应充分发挥各自的作用。

中央政府要创造一个有利于中小企业发展的稳定的宏观经济环境, 提供必要的法律和制度保证;地方政府要为企业集群建设一个高效率的中小企业支持和服务体系, 为企业集群提供良好的硬件和软件环境。具体而言, 政府应在以下几方面发挥作用: (1) 完善法律法规体系, 加强执法力度, 建立和完善适应社会主义市场经济体制的法律法规体系; (2) 建立完善资本市场, 适度增加财政投入, 建立专项资金, 加大对改造提升传统产业支持力度; (3) 建立完善技术中介、咨询服务机构体系和情报信息网络; (4) 制定优惠税收政策, 加强技术引进的宏观管理和政策引导; (5) 调整人才培养体制, 大力培养复合型人才加大人才培养的投入, 调整人才培养体系, 吸引社会资金进入; (6) 完善中小企业集群国际化经营的支持体系。

行业协会是产生于集群成员的一个自律组织, 其功能主要表现在促进成员合作、减少摩擦, 提供专业化服务降低集群内部的交易成本和维护集群内部的正常秩序三个方面。因此, 行业协会要在以下几方面发挥作用: (1) 协助政府部门做好产业集群的发展规划, 争取更大的协同效应; (2) 推进集群内部的结构优化, 引导中小型企业向“专、精、特、新”方向发展; (3) 联络群内企业加强分销渠道合作, 实施区域营销战略, 集体应对反倾销等诉讼; (4) 积极引导并参与实施品牌战略, 创建“区位品牌”; (5) 促进集群内外的技术交流与合作, 促成企业与大学、科研机构的横向联系, 支持企业的技改工作, 鼓励创新, 促进产业升级和集群发展; (6) 有选择地为群内企业提供金融支持, 提高资金配置效率, 预防和化解产业集群的系统性风险; (7) 行使管理职能, 对成员企业实施奖惩, 维护集群内部的正常秩序; (8) 推进行业标准化工作, 实现与国际接轨的标准化管理。

企业在营造产业集群的进程中, 应积极配合政府部门和行业协会的工作, 不断加强相互间的合作与交流, 努力改善企业文化中封闭性、保守性的缺陷, 不断调整自身的发展模式和组织结构, 应用科学管理手段, 提升企业的综合实力。集群内的核心企业应发挥“龙头”作用, 积极参与行业协会的工作, 利用市场机制, 促进群内的专业分工和特色建设, 引导产业集群的健康发展;必要时还要勇于牺牲自己的局部利益来维系集群的整体利益, 建立自己在集群内的声誉。中小企业应以市场为导向, 加强横向的技术交流合作和纵向的研发工作, 提高技术创新的成功率, 培育企业的资源优势和核心能力, 充分发挥专业化的优势, 走“专、精、特”的发展道路;同时还应重视人才的培养, 为企业的长远发展储备人才。

参考文献

[1]蔡 宁 吴结兵:产业集群与区域经济发展——基于“资源—结构”观的分析 [M].北京:科学出版社, 113～117

[2]符正平:论企业集群的产生条件与形成机制[J].中国工业经济, 2002 (10)

[3]迈克尔·波特:竞争优势[M].华夏出版社, 2001

机床制造企业 篇6

机床产品结构复杂、零部件众多, 生产过程具有加工-装配性质、工艺复杂、配套性强、制造周期长等特点。物料供应的准时性和配套性是企业日常生产有序进行的重要保障, 而物料供应工作的质量, 不仅直接影响企业的运作成本, 而且决定了企业运作过程的执行情况。由此可见, 科学合理地选择供应商和分配采购量, 对企业具有极为重要的现实意义[1]。物料采购问题历来受到企业经营者的重视和学术界的关注, 并取得了一定的研究成果。Gurnani等 (2000) 考虑了供应商产出随机下装配系统的协调问题, 以最终装配数量和订货批量为决策变量, 总成本最小为目标, 提出了两种启发式求解策略并比较了两者对最优决策的影响[2]。Zimmer (2002) 研究了生产商和供应商之间具有不确定JIT交货下的订货问题, 分析了完全信息共享和信息封闭两种情形下的联合订货策略, 建立了惩罚和奖励两种协同机制, 实现了成本在协同企业间的柔性分配[3]。关志民, 周宝刚等 (2005) 考虑了随机需求和折扣并存条件下的多产品采购供应商选择问题, 建立了相应的多目标混合整数随机规划模型, 采用最大满意度法, 将体现决策者偏好和目标模糊性的加权模糊多目标混合整数规划模型转化为求解等价的单目标混合整数规划模型并进行了求解[4]。Erdem等 (2006) 考虑了一个供应能力不确定下单产品、 多供应商的经济订货批量模型, 在假设供应商能力大于和小于制造商订货批量两种情形下, 分析了供应能力分别服从均匀分布和指数分布情况下的经济订货批量最优决策[5]。王雪莲, 钟石泉等 (2010) 提出了多物料分批次采购的供应商选择模型, 将模型的四维决策变量转化为一维的开放式车辆路径问题的解, 并改进了禁忌算法对算例进行优化求解[6]。HARESH, TRIDIP等 (2012) 考虑了供应价格低但供应不稳定以及供应价格高但是供应稳定两种类型的供应商, 建立了纳什博弈模型, 并考虑了信息对称性对该模型的影响[7]。然而, 他们或是只考虑了供应商交货确定性的情况[2,4,6], 或是考虑了供应商交货的不确定性, 但只考虑了单供应商、单物料的情况[3,5,7]。

从供应不确定性出发, 探讨不确定交货条件下的订货优化问题, 是目前学术界和企业界亟待解决的一个重要问题。在现实的采购和供应过程中, 制造商所组装的物料零部件往往是由多个零部件供应商按比例匹配供应[8]。本文针对多供应商交货数量不确定条件下的多物料、多供应商-单制造商的配套订货优化问题, 建立了相应的混合整数随机规划模型, 提出了使用基于随机模拟的遗传算法进行求解的思路, 分析了物料单价、供应商最大供应能力以及单位拖期成本等参数对最优订货策略及其总成本的影响。

1问题描述与建模

1.1问题描述

某制造商需要在计划期完成N种物料的采购工作, 以完成下一生产阶段QD (套) 的生产任务。 用QjD表示要完成的对物料j (j1, 2, ..., N1, N) 的采购量, 为保证物料齐套性, 采购数量均按套数来计量, 那么所有物料的需求量都可用QjD来表示。 每种物料的供应商数量为Mj (Mj∈ [1, 4]) 。不同供应商供应同种物料的价格可能不同, 用pij表示供应商i ( i1, 2, ..., Mj) 供应物料j的单位费用。由于宏观经济环境或是企业经营战略、生产能力、技术限制的影响, 各供应商供应能力具有一定的随机性, 用USij表示供应商i可以供应物料j最大数量, θij (θij∈ [0, 1]) 表示相应的随机因子, 并假设各供应商在信息封闭模式下供货, 不会受其他供应商的影响[9]。供应商供应数量的不确定性, 可能造成供应量小于企业的需求量。从实际情况出发, 假设当物料齐套率超过εj ( εj∈[0.5, 1]) 时, 制造商可正常组织生产;而当实际齐套率低于 j时, 该种物料将延期加工, 从而发生库存成本, 用hj表示单位物料j单位时间的库存持有成本。此外, 制造商因物料的拖期会发生赶工成本, 用lj表示单位物料j单位时间的赶工成本。制造商需要做出决策, 确定每种物料的供应商并分配相应物料的采购量, 使得企业的总费用最小。

1.2模型建立

制造商订货总成本由采购成本、库存成本、 拖期赶工成本组成[10]。其中, 采购成本只考虑物料本身价值, 不考虑订货费用、运输费用等其他费用, 用qDij表示向供应商i下达的采购物料j的数量, 采购费用可以表示为:;用qSij表示供应商的实际交货量, 当物料供应不足时, 采取拖期回补策略, 而不考虑不足物料的二次采购费用[11], 用QjH表示物料j的库存数量, tjh表示相应的库存持有时间, 所以库存费用可以表示为:;当物料没有在规定时间内完全到货时, 因剩余部分物料拖期发生赶工成本, 用QLj表示物料j的拖期赶工数量, tlj表示相应的赶工时间, 所以赶工成本可以表示为:, 值得注意的是, 若物料齐套率超过εj, 那么不会发生库存费用和赶工费用。综上, 用Z表示物料采购的总费用, 优化模型可以表示为:

对于任意的物料j, 有的大小与延期到货的数量有关, 假定不足物料会由相应供应商在一定时间内送达, 令计划期长度为T0, 那么thj和tlj可以分别表示为:, 其中表示取整操作。

对于上述优化模型, 式 (1) 表示制造商订货成本的最小化, 包括物料采购成本、库存成本和拖期赶工成本;式 (2) 表示物料采购的预算约束;式 (3) 表示向各供应商分配的总量等于对该物料的需求量;式 (4) 表示每种物料的需求量约束, 该数值不大于供应商的最大供应能力也不小于实际该种物料供应可达能力[12];式 (5) 表示供应商满足某种物料需求的机会约束, Pr{·} 表示{ ·}中事件以置信水平α成立的概率;式 (6) 表示物料采购、库存、赶工的单位费用约束;式 (7) 表示置信水平α的取值范围约束;式 (8) 是非负采购量约束。

1.3模型变形

在上述的模型中, 机会约束式 (5) 中含有随机因子θij (qSij=min{USijθij, qijD}) , 假定其取值服从正态分布:N (μij, σij2) 。传统的处理机会约束规划的方法是把机会约束规划转化为它们各自的等价类[13]。 采用这种方法可将上述模型中的机会约束转化成确定性等价类。首先, 式 (5) 可以变形为:

其中, βij服从正态分布:N (μi'j, σ2ij') , E (·) 和V (·) 分别为期望值和方差。是其反函数。经过式 (10) 的变形, 上述单目标混合整数随机规划模型转化为确定约束的单目标混合整数规划模型。

2模型求解

2.1基于随机模拟的遗传算法

遗传算法 (Genetic Algorithm, GA) 是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程而形成的一种自适应全局优化概率搜索算法。生物的进化是以集团为主体的。与此相对应, 遗传算法的运算对象是由一组个体所组成的群体。通过“染色体”群不断地经过遗传和进化操作, 包括复制、 交叉和变异等, 并且每次都按照优胜劣汰的规则将适应度较高的个体更多地遗传到下一代, 最终收敛到“最适应环境”的个体, 从而求得问题的最优解或满意条件的约束。

处理机会约束规划的传统方法是根据事先给定的置信水平, 把随机约束转化为它们各自的确定性等价类。Iwanura和Liu[14]建议使用基于随机模拟的遗传算法求解一般的机会约束模型。基于随机模拟的遗传算法, 在计算目标值和处理目标约束以外, 诸如初始化过程、选择过程、交叉操作、变异操作与标准遗传算法基本相同。基于随机模拟的遗传算法的基本过程可以描述如下:

步骤1:初始化, 令进化代数计数器g0; 设置最大进化代数G;随机产生M个个体作为初始群体P (0) , 使用随机模拟技术检验染色体的可行性;

步骤2:个体评价。使用随机模拟技术计算群体P (g) 中各个个体的适应度值;

步骤3:选择运算。将选择算子作用于群体;

步骤4:交叉、变异运算。对染色体进行交叉和变异操作, 其中可能使用随机模拟技术检验后代的可行性;

步骤5 : 终止条件判断。 若g≤G, 则g=g+1, 转到步骤2;若, 则以进化过程中所得到的具有最大适应度的个体作为最优解输出, 终止计算。

2.2基于随机模拟的遗传算法示例

为了说明基于随机模拟的遗传算法求解思路, 考虑某计划期的物料订货过程。假设该计划期要采购的物料种类数为N=2 , 对于物料1, 供应商数M1=3 , 制造商的需求QD1=120 (套) 。 各供应商提供物料的单价分别为p11= 1.6, p21=1.5, p31=1.4, 各供应商的最大供应能力分别为US11=60 , US21=50, US31=40, 各供应商供应的物料可达比例ai1服从正态分布N: (m=0.8, s2=0.2) , 若αi1>1, 则令αi1 1 。假设三个供应商的供应可达比例分别为 α11= 0.8, α21=0.6, α31=0.7, 那么供应商准时到货的数量为qS11=4 8, qS21=30, qS31=28。令11 , 即如果物料1没有完全到位, 不会开始下一时段的生产过程 (加工或组装) 。对于物料2, 假设其供应商只有一个, 即此处不需要考虑物料2的采购过程。

此外, 设定遗传算法的各参数取值分别为: 群体大小M=60、终止代数G200 、交叉概率Pc0 .6、变异概率Pm0 .6。设制造商向物料1的三个供应商的订购量分别为qD11, qD21, qD31。qDij用6位长的二进制编码表示, 再将其串连接在一起, 组成一个18位长的二进制编码串, 它就构成了这个函数优化问题的染色体编码方法。使用这种编码方法, 解空间和遗传算法的搜索空间具有一一对应的关系。

在上述设定参数下, 按2.1提供的算法步骤进行求解, 可得最优解为 ( q1D1, qD21, qD31) = (48, 32, 40) , 此时成本最小。

由于篇幅有限, 有关算例的混合整数随机规划模型以及清晰化后的单目标混合整数规划模型的具体表达式没有详细给出, 只列出了相应的参数及最后结果, 意在为该模型提供一种求解思路。

3制造商订货策略分析

2.1节只是提供了一种求解思路, 2.2节求得的结果也只是在特定的参数设定下所求得订货策略, 并未揭示各参数的大小对最优订货策略的影响。本章主要通过数值实验来探究供应物料价格、最大供应能力约束、单位拖期成本对最优订货策略的影响, 当不发生库存费用和拖期赶工费用时, 订货策略主要取决于物料的价格, 应优先选择提供价格低的供应商。所以在以下的数值实验中, 主要考虑发生库存费用和拖期赶工费用时的情形, 即时的最优订货策略分析。

3.1供应物料价格的影响

假定机床生产某种物料的需求量D120, 该种物料有三个供应商, 且最大供应能力分别为U1=60 , U2=50, U3=40, 初始供应价格相等, 且p1p2p3 1.5, 物料可达系数为 1 0.8, 20.5, 31.0, 调整供应物料价格, 记录相应价格下的最优订货量, 如表1所示。

表1中的第一列是记录的六组数据序号, 第二至第四列表示各供应商供应物料的价格, 第五列至第七列表示向各供应商发出的最优订购量, 最后一列表示最优订购策略下的最小成本。例如, 表1中的第一行表示, 在各供应价格相等时, 存在多组最优订购策略, 使得总成本最小, 其中x1的取值范围为[48, 50], 用“48-50”表示, x2的取值范围是[32-30], 用“32-30”表示, x3的最优订购量恒为40。提取表1中的价格列、最小成本列数据, 并用matlab进行绘制, 如图1所示。从图1可以看出, 在其他参数不变的条件下, 发生库存时的最优采购量与物料的单价有关, 对于价格-成本函数f, 令Dif (p1, p2, p3) =f (pi+t) -f (pi) , 表示供应商i供应物料价格上涨t所引起的总成本的变化;Δijf ( p1, p2, p3) =f (pi+ τ) -f (pj+τ) , 表示供应商i和j供应的物料价格同时上涨 t所引起成本变化的差异; 对于价格- 订购量函数g , 令表示供应商i供应的物料价格上涨 所引起的平均最优订购量的变化。

对于任意的i , j1, 2, 3, 可知以上函数满足如下性质。

1) △if (p1, p2, p3) ≥0, 如果pi≥0 ;

2) 0) , (3, 21pppgi, 如果0ip;

3 ) △ijf (p1, p2, p3) ≥0, 如果Si≤Sj其中, SiUii;

4) 存在某价格阈值水平Af, 使得相应的最优采购量区间为[Si, Ui];同时, 存在价格阈值水平Zf, 使得相应的最优采购区间为[Ci, Si], 其中是对供应商i的最小订购量;

5) 在价格区间[Af, Zf]内, 供应价格与总成本呈线性正相关, 且其斜率与Si的大小呈负相关。

性质1) 说明, 采购物料的总成本在pi≥0上是非递减的;性质2) 说明, 平均最优订购量在pi≥0上是非递增的;性质3) 说明, 不同供应商供应物料的单价对成本的影响程度与其供应能力呈负相关;性质4) 说明, 对于阈值水平Af, 订购量在区间[Si, Ui]上时总成本最小;对于阈值水平Zf, 订购量在区间[Ci, Si]上时, 成本最小;性质5) 说明, 如果各供应商供应物料的价格均在区间[Af, (AfZf) /2]上时, 应该优先订购可达能力较大的供应商的物料;如果供应物料的价格均在区间[ (Af+Zf) /2, Zf]上时, 应该优先订购供应可达能力较小的供应商的物料。

3.2最大供应能力约束的影响

某物料的需求量D120, 该物料有为三个供应商, 供应物料价格相等且p1p2p3 1.5, 最大供应能力U1=U2=60 , 物料的预计可达系数分别为1 0.8, 20.5, 30.2, 调整供应商3的最大供应能力, 记录相应的最优订货策略, 如表2所示, 表2中的数据含义同3.1所述, 提取表2中表征供应商最大供应能力和最小成本的数据, 绘制如图2所示。经分析, 可知:

1) 随着最大供应能力Ui的增大, 最优订购量xi逐步增大, 最小成本Cmin相应降低, 这是因为Ui的增大使得库存费用、拖期赶工费用相应减少;

2) 当Ui逐步增加到刚好满足物料的齐套率要求的阈值水平UiC时, 总成本将不再包括库存费用, 成本曲线斜率绝对值增大, 其中,

3) 当Ui逐步增加到阈值水平UiA时, 总成本将不再包括拖期赶工费用, 成本只取决于单价的水平, 并趋于稳定, 其中,

3.3单位拖期成本的影响

某物料有三个供应商, 供应物料价格为p1=1.6, p2=1.5, p3=1.4, 其他参数同3.2节, 考虑单位拖期成本对订货策略的影响, 如表3所示。由于供应商提供物料价格不同, 且供应物料可达能力不同, 同时考虑到对供应商拖期供应的惩罚, 我们假定每个供应商订购物料的单位拖期成本正比于它的价格[15], 即, lij=wpij, w表示拖期成本与供应价格的比例, 经分析可知:

1) 订货总成本随着w的增大而增大, 这是由于供应商的供应能力有限, 单位拖期成本增加, 但供应量并没有改变, 如图3所示;

2) 存在阈值水平W1, 当W≤W1时, 总成本的大小受供应单价的影响较大, 应优先选择供应物料单价较低的供应商。 其中,

(3) 当W>WI时, 总成本的大小主要受单位拖期成本的影响, 应优选从物料可达能力较高的供应商处进行采购;

(4) 存在阈值水平WC, 当W>Wc时, 最优订购策略不会随着w的继续增大而改变, 企业应采取其它策略保证物料的供应。其中, 如图4所示。

4结论

机床装备制造业产品结构复杂, 零部件众多, 生产过程对物料供应的准时性、成套性要求很高。为了保证生产的正常进行, 制造商通常会为每种物料选择一定数量的供应商。然而, 受宏观环境或企业自身经营战略、生产能力的影响, 供应商的实际交付量是不确定的, 这种情况在装备制造业中十分普遍。本文研究了在供应商交货数量不确定下的采购优化策略, 将制造商向供应商提前下达的物料订货量为决策变量, 建立了以采购成本、库存成本、拖期赶工成本构成的总成本最小为目标的混合整数机会随机规划模型。提出了采用基于随机模拟遗传算法的求解思路, 算例说明了该算法的有效性。分析了物料单价、最大供应能力、单位拖期成本对最优订货策略的影响。算例结果表明, 制造商的总成本与物料单价、最大供应能力、单位拖期成本有关, 研究结论可以为制造商制定订货策略提供参考。

摘要：机床装备制造业是典型的离散制造业, 具有产品结构复杂、零部件众多、配套厂家关系复杂, 对物料供应准时性要求高等特点。本文针对供应商交货数量不确定条件下的单周期单物料的订购量分配问题, 以采购成本最小为优化目标建立了相应的混合整数随机规划模型。模型的约束条件兼具确定性和随机性, 根据模型的特点首先通过把机会约束转化为确定性等价类, 将该模型转化为混合整数规划模型;然后, 使用基于随机模拟的遗传算法对模型进行了求解。通过算例分析了供应物料单价、供应商最大供应能力、单位拖期价格等参数对最优订货策略的影响, 研究成果可为制造商的实际采购活动提供参考。

机床制造企业 篇7

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机床再制造技术大有可为 篇8

必要性与需求分析

机床再制造项目的核心功能是用先进的信息化技术改造落后的机械机床技术, 用先进的工艺和装备代替落后的工艺和装备, 实现内涵扩大再生产, 达到提质、节能、降耗、提精, 增效的目的。机床再制造项目必将成为机床制造企业调整产品结构的一个新的突破点, 也将成为今后一段时期的发展主线。

机床再制造取得的创新技术成果, 可满足汽车、航天航空、军工、冶金、石油、相关齿轮加工行业的新要求, 可形成机床再制造的产业化。构建机床再制造平台, 可对提升自主研制能力, 在更高层次上掌握各类机床设计改造技术, 打破国外技术垄断, 打造世界机床再制造知名品牌具有重要意义。

当前, 我国设备资产存量庞大, 每年报废大量的机电产品, 机床再制造产业物质基础极为丰富。有一大批低水平、低效率的机床装备产品亟待提升改造。

由于机床再制造产品具有较突出的节材、节能和降低成本的显著特征, 所以采用现代技术的机床再制造产品, 为企业提供了市场竞争优势和需求空间。

机床再制造研究开发的任务与内容

再制造是指把废旧产品重新恢复为新产品的生产过程, 是运用高科技的清洗工艺、修复技术或利用新材料、新技术, 进行专业化、批量化修复或技术升级改造, 在技术性能和安全质量方面达到甚至超过原同类产品新的标准要求。

第一, 机床大修。对原机床不进行结构性改变, 对失去工作精度和损坏的零部件、外购件进行修复和更换, 以使机床的主要技术指标接近原始的精度指标, 提高机床的工作稳定性, 满足在用户工况条件下的使用要求。

第二, 机床个性化改造。原机床的结构布局、动力传动系统设计、功能外购件等方面, 主要受过时的总体技术水平和生产制造能力的限制, 存在工作精度不稳定或可靠性低等因素。随着产品技术水平和制造水平的提高, 在对原机床总体布局结构、驱动和控制方法不进行更大改造的前提下, 对影响工作精度和可靠性的相关零部件、外购件重新设计、制造、采购、装配调试, 最终达到机床应具备的综合性能指标要求。

第三, 数控机床改造。在原机床的主要布局形式、关键零部件、动力传动系统、执行元件及控制、检测装置已不能再修复或重新制造, 采购受到企业现有资源、外协或供应商的限制, 综合应用已掌握的新技术, 保留原机床可再利用的主要框架结构的前提下, 采用信息化新技术, 提高机床的综合技术参数和性能指标, 进行该产品的二次设计和制造, 使该产品发生质的改变, 按现代同类机床新标准的要求实现机床整体性能指标的提升。

主要任务与实施方法

研发机床再制造产业化发展中的信息化带动工业化的共性技术、关键技术和前瞻性技术, 籍以形成企业自主知识产权创新体系。

第一, 与用户的工程技术人员、操作者、设备维修人员进行深入的讨论, 全面了解机床的运行情况。对用户反映机床存在的各种问题及可能造成故障的各方面原因进行收集和归纳;对机床当前的状况进行客观、真实地评估, 将机床反映出的“故障现象”上升到“故障的问题”层面上, 为制定实施方案提供可靠的“问题信息”。

第二, 通过对“问题信息”进行全面、细致的分析和评价, 确定机床存在的重要或关键问题, 并将这些问题进行逐层分解, 抓住解决问题的突破点, 确定这些问题的解决途径、所采取的保障措施, 使实施方案更符合实际要求。

第三, 通过制定符合用户预期目标要求的技术方案及实施流程, 制定详细的进度计划表。对与用户预期目标相关的技术开发、生产制造、功能部件采购、执行标准的制定与检测方法、质量控制与保证措施、装配调试与最终验收等各个环节进行具体的细化, 严格按流程的接口程序与接口标准实施, 并为预估成本、为最终项目决策提供依据。

在项目实施过程中应遵守四项原则:可设计性和可实现性, 继承的创新性, 过程中的一次成熟性, 多种产品的规模化快速构成。

齿轮机床发展过程是简单→复杂→提高精度→提高速度。电子技术的发展大大改变和简化了机械结构, 取消了原机械结构的复杂传动链, 如分度链、反向机构等, 可节省零件30%, 这样可使机床精度得以提高。

实践证明:数控化提升了机床档次, 操作更方便;机床精度高于原机械传动的精度, 且稳定性好;机床效率提高了一倍。

机床再制造技术的关键、难点与创新点

第一, 多轴联动的螺旋锥齿轮曲面成形原理及其运动控制。研究多轴联动螺旋锥齿轮数控加工的新型成形理论和方法, 研究新型复杂数字化制造系统的系统结构及运动部件实现方案, 构建相应的数学模型, 进而研制出一种新型数控制造装备, 基于具有最佳接触传动质量的机床运动和刀具参数的计算方法。

第二, 全齿面啮合质量综合检验技术。结合动力学分析和动态测试, 在线检测成对螺旋锥齿轮工况下的振动响应, 获得工况下振动性能参数 (包括频率、振幅等) , 并以此为依据, 结合理论分析结果, 调整齿轮加工参数, 确保螺旋锥齿轮齿形优化, 工作噪声低、稳定性高。

第三, 高精度机床主动设计方法和技术。从机床运动误差、机床结构变形、机床制造、装配误差等多角度, 定性、定量分析影响螺旋锥齿轮加工误差的主要因素, 提出高精度螺旋锥齿轮机床精度主动设计方法, 在国际上创出一套有独立自主产权的新设计方法。

机床再制造的创新成果, 将为机床制造业全面掌握齿轮先进制造技术, 打破国外的技术垄断, 建设齿轮加工成套装备的机床再制造产业化基地, 满足汽车等行业对齿轮加工敏捷制造的要求, 打造世界齿轮机床知名品牌, 奠定坚实的技术基础。

技术、推广应用、经济效益与产业化前景

市场的多样化、个性化;产品的高效、低耗;服务在价值链中的增值化;生产过程和设备的柔性化;产品和制造过程的绿色化;与以信息技术为代表的高新技术融合, 实现信息化。

第一, 技术。关于项目实施策略, 应从工程科学的视角认识“机床再制造”项目的内涵。它所涉及的内容包括市场需求分析、项目决策、分析论证、多目标优化、组织架构、技术研发、生产运行、质量控制及标准、成本预算、用户支持与服务等领域的内容。预期目标就是在可支配的企业资源 (或边界条件) 下, 使整个项目具有可构建起来的多体系有效运行机制和多目标优化的集成特性。因此必须强调, 除技术要素外, 其他非技术要求同样具有非常重要的作用和不可替代的影响地位。对项目的工程设计和运行管理能否取得重大突破, 最终能否取得良好的经济效益和社会效益, 归结于正确的决策和高效、顺畅的全过程控制。

第二, 推广应用。机床再制造产业属于劳动技术密集型产业。我国数控机床价格仅为国外同性能产品的1/4, 而机床再制造的价格又是我国同性能产品的1/4, 因此“用高新技术改造传统产业”是一条行之有效的途径。例如, 近年来天津第一机床总厂在齿轮机床再制造方面大力推广应用, 简化了齿轮机床运动结构, 提升了产品性能和可靠性, 提高了技术附加值, 缩短了加工制造周期, 在节材、节能、降低成本上开创出一条新路。目前, 美国、日本、德国等发达国家, 数控机床改造已成为一门新兴产业, 说明这是一条成功之路。

机床制造企业 篇9

关键词： 网络化 机床制造工艺 原型系统

为提高现代制造的快速响应能力和提高网络化制造资源组合使用能力，以基于知识的网络化工艺和制造资源的概念、技术为基础，构建网络化的制造原型系统，通过软件平台向外协企业提供制造资源管理、工艺任务分解、网络化制造工艺管理、制造资源匹配和优化等相关应用服务。

一、机床装备网络化制造工艺系统体系结构

1.机床工艺设计应用系统体系结构

结合机床装备工艺设计需求和网络化制造的发展趋势，构建了SOA架构（Service-oriented architecture，面向服务架构）的机床网络化制造工艺设计平台体系结构[1]，由支撑层、标准协议层、中间件层、基本服务层、领域服务层、应用层等组成。

2.机床网络化制造平台的概念体系

机床网络化制造平台的具体功能包括网络化制造资源管理，该模块在制造资源本体模型的基础上，为外协企业提供制造资源的注册、检索、分类、更新等功能；网络化制造工艺任务分解，在分析零件制造特征的基础上，在时序和装配特征的约束下，对工艺设计任务进行分解，为企业选择和资源匹配提供支持；网络化制造工艺管理是平台的核心功能模块，包括工艺设计任务管理、工艺知识管理、典型工艺管理、网络化工艺优化、网络化工艺审批等；网络化制造成员企业选择；系统管理；网络化制造过程协调与管理。

二、机床装备网络化制造工艺设计应用系统典型界面

1.机床产品零件信息本体建模模块

传统查询方式采用基于语法的查询，如关键字的匹配，这样无法在语义层对同义词、上下位概念进行检索，无法保证查准率和查全率，使用本体可以实现多层次检索。

2.机床网络化制造P-P-R管理模块

网络化制造任务管理模块提供对制造任务的定义、分解、编辑、撤销等操作。任务定义界面，对任务基本信息进行描述，根据任务约束对制造资源进行检索。

3.机床网络化制造资源信息表达模块

（1）网络化制造资源管理

主要提供企业整体信息的录入、查看。其外协采用企业树形式，分别按行业和企业性质进行分类，针对树中每一个企业节点显示相对应的企业基本信息，当需要浏览该企业的制造资源详细信息时，则转到企业资源管理模块，以列表形式列出企业具有的制造资源信息及资源的主要技术参数，从而了解该企业制造资源的制造能力信息。

（2）网络化制造资源的发现

制造资源发现功能模块，通过制造任务的特征属性和制造资源的制造能力相匹配实现制造资源的发现。

（3）制造企业评价

根据企业目标设计一级评价指标和二级评价指标，采用五级分制为制造企业打分。

4.机床网络化制造工艺匹配优化模块

网络化制造工艺匹配优化模块的功能菜单包括网络化工艺规划、工艺标准化和工艺更改三部分。

5.机床网络化制造工艺流程重组模块

计划人员通过工艺流程管理模块完成工艺审核流程的定义工作。首先，工作流管理系统流程设计人员登录工作流管理系统，通过“工作流模型”为机床立柱加工工艺过程建立模型，完成工艺审核过程的建立和节点属性的定义等工作；再次，将各个活动与相关管理人员进行绑定，并赋予管理人员相应权限，保证流程管理过程数据安全，降低操作人员的出错概率。

三、结语

本文介绍了机床装备网络化制造工艺系统的体系结构及功能模块。该系统是本文研究的网络化制造工艺设计技术在工程实践中的成功应用，有效增强了应用企业的网络化制造工艺开发设计能力，提高了机床装备网络制造工艺设计的效率，取得了较好的应用效果，从而验证了本文提出的本体建模、P-R-P管理、资源匹配优化、工艺流程重组等技术的可行性和先进性。

参考文献：

[1]陈若飞.快速扩散制造集成平台关键技术研究与开发[D].南京航空航天大学，2009.

[2]孙卫红.基于本体的制造能力P-P-R建模及其映射[J].南京航空航天大学，2010.

增材制造和切削混合加工机床 篇10

混合加工( hybrid machining) 是在一台设备上可完成两种不同机理的加工过程,如增材制造( 3D打印) 和切削加工混合,电加工和超声波加工混合等。混合加工过程借助不同加工方法的优势互补,显著改善了难加工材料( 如钛合金) 的可加工性,减少了过程力和刀具/工具磨损,对加工零件的复杂表面完整性和粗糙度起到积极作用,为产品设计师开辟了新思路,大大促进了高端产品的创新。

混合加工不是通常所说的复合加工。复合加工是指一台机床上集成了包括车、铣、钻、攻丝和深镗孔等多种工序,能够对一个工件通过一次装夹进行从毛坯到成品全部加工,也称为多任务( multi-tasking) 、多功能( multi-functional) 或完整加工( complete machining) 。

混合加工可分为不同能源或工具的混合和不同过程机理的可控应用两大类,不同能源或工具的混合又可分为辅助性过程( 如车削时借助激光软化工件表面) 以及混合性过程( 如电加工和电化学加工同时进行等) 。增材制造与切削加工的混合属于不同过程机理可控应用的混合［1］如图1 所示。

1 现状与趋势

1. 1 激光加热辅助切削

激光加热辅助切削( laser assisted machining) 是将激光束聚焦在切削刃前的工件表面,在材料被切除前的短时间内将局部加热到高温,使材料的切削性能变得易于切削。通过对工件表面加热,提高材料的塑性,降低切削力,减小刀具磨损,减小振动,从而达到提高加工效率、降低成本、提高表面质量的目的。对高强度材料,激光加热改善了其可加工性,对硬脆材料可将其脆性转化为延展性,使屈服强度降低到断裂强度以下,避免加工中出现裂纹。

振动辅助车削( vibration assistance turning) 是在车刀上施加振幅很小( 300 nm ~ 500 nm) 的超声振动( 40 k Hz ~80 k Hz) ,使刀具和工件周期地接触和脱离,从而改变切削过程的物理特性。由于在振动状态下,刀具和工件的接触时间短于相互脱离时间,所形成的切屑短小,切削力小,切削温度低,改善了加工表面的质量。超声振动装置结构相对简单,可作为刀夹部件安装在标准精密车床上,即可对淬硬工件或难加工材料进行镜面车削［2］。激光加热和超声振动辅助加工的案例如图2 所示。

1. 2 电加工和磨削的混合加工机床

德国瓦尔特( Walter) 公司的Helitronic Diamond刀具磨床按2 合1 的设计理念,在一台机床上用旋转电极加工PKD / CBN刀具和砂轮磨削硬质合金/ 高速钢刀具。机床为龙门结构,X、Y、Z轴的移动皆采用直线电机,A、C轴由力矩电机驱动,机床两外侧可分别配置电极/砂轮和刀具工件的交换系统。机床用于加工结构对称而形状复杂的刀具,采用中间皮带驱动的轴,两端可分别安装1 ~ 3 个旋转电极和砂轮,回转180°切换; 采用电主轴时只能在一端安装1 ~ 3 个旋转电极或砂轮。机床的外观和加工实况如图3 所示。

1. 3 增材制造和切削加工的混合

增材制造的原理是通过材料的不断叠加而形成零件,包括粉末激光融化、粉末激光烧结、薄材叠层、液态树脂光固化和丝材熔融等,是加法。切削加工是从毛坯上切除多余的材料而形成最终零件,包括车、铣、钻、刨、磨等,与增材制造相反,就材料而言都是减法。增材制造优势在于节省材料、可以构建结构和形状极其复杂的零件,而切削加工却具有高效率、高精度和高表面质量的优点,两者混合和集成在一台机床上就开创了令人鼓舞的应用前景。3D打印是直接数字制造,将产品CAD实体模型切成薄片,按轮廓进行加工,再一层层叠加而成,故也称为叠层制造,是智能制造的支撑技术。

3D打印可构建任意复杂形状的产品,最有效地发挥材料特性,为设计师打开了无限的创新空间。3D打印的产品是定制和个性化的独一无二产品,不仅可按需制造,还可以在本企业就地制造。

应该指出,汽车、航空航天和模具的重要零件都是金属而非塑料制成的; 因此金属3D打印零件而非原型制作处于增材制造前沿,开创了产品创新的新纪元［3］。

2 激光烧结和铣削的混合加工

日本松井( Matsuura) 公司推出的Lumex Avance-25混合加工机床是将激光烧结3D打印与铣削加工集成［4］,其外观和典型加工案例如图4 所示。

Lumex Avance-25 是在一台机床上先进行激光烧结( 3D打印) ,然后借助高速铣削精加工整个零件或其部分表面以获得高精度和高表面品质。其原理是每打印10 层( 约0. 5 mm ~ 2 mm) 形成一金属薄片后,用高速铣削( 主轴45 000 r / min) 对其轮廓精加工一次,再打印10 层,再精铣轮廓,不断重复,最终叠加成为高精度、结构复杂的零件,其过程如图5 所示。

改变激光的聚焦大小和粉末材料,可制造出不同材料密度,包括多孔结构的零件。由于一次装夹完成工件的“增材成长”和精加工,激光烧结与铣削混合加工可达到±2. 5 μm精度,整个工件的尺寸精度可达±25 μm。

激光烧结和铣削混合加工的最大优点是,无需拼装即可制成复杂模具。传统制造方法是,将复杂模具其分解为若干组件,制成后加以拼装,不仅费时费事,而且不可避免存在一定误差,降低了模具的精度。在激光烧结3D打印和铣削集成的机床上却可将具有深沟、薄壁的复杂模具一次加工完成,完全改变了复杂模具的设计和制造过程,如图6 所示。

其次,注射机将融化的塑料射入注塑模时,会产生高温,导致模具冷却时间大于注射成形的时间,冷却管道的设计和加工往往成为注塑模优劣的关键。传统注塑模采用钻孔方法制作直通和交叉的冷却管道,与模具表面形状不等距,热传导不均匀,冷却效果较差。采用激光烧结3D打印,可制作沿模具表面共形的3D冷却管道,发热表面与冷却表面基本等距,明显提高冷却效果,缩短冷却时间,明显提高注射机的生产效率,如图7 所示激光烧结和铣削混合加工效益的提高如图8 所示。

3 激光堆焊和铣削混合加工机床

3. 1 德马吉的LASERTEC 65 3D机床

德马吉森精机( DMG MORI) 公司推出LASERTEC 653D,是将激光堆焊技术与5 轴铣削技术集于一体,构成独特的混合加工机床［5］,其外观如图9 所示。

LASERTEC 65 3D混合加工机床配有2 k W的激光器进行激光堆焊3D打印,同时还借助全功能的高刚性的单体( mono BLOCK) 结构的5 轴联动数控铣床进行高精度的铣削加工。“LASERTEC 65 3D的铣削加工与激光加工之间能全自动切换,它能完整加工带底切的复杂工件,能进行修复加工和对模具及机械零件甚至医疗器械零件进行局部或全面的喷涂加工。与粉床的激光焊接方法不同,激光堆焊技术通过金属粉末喷嘴可生产大型零件。堆焊速度可达1 kg/h,比粉床激光烧结方法制造零件的速度快10倍。它与铣削技术的结合开创了全新的应用领域。复杂的工件通过多个步骤成形,铣削与堆焊可交替进行。这样,由于几何形状的限制无法用刀具加工的零件部位能在最终成形前加工,并达到最终精度要求。

混合加工机床不仅拥有数控铣床优点,如高精度和高表面质量,还有粉末堆焊技术的灵活性和堆焊速度快的优点。例如,对于整体构件,需要铣削切除的金属比例达95% ,而用增材方法仅在需要的地方堆焊。这将大幅节省贵重的工件材料和降低加工成本。

激光器以及所带的粉末堆焊头一起安装在铣削主轴的HSK刀柄处。机床进行铣削加工时,它自动停靠在安全的右侧位置,如图10 所示。

机床与加工过程由数控系统控制,控制系统是带CELOS与Operate 4. 5 版的Siemens 840D solutionline。

颗粒大小为50 μm ~ 200 μm的粉末通过激光头中的管道输送到工件表面,与此同时激光束将金属粉末堆焊在基体材料( 工件) 的表层,并与基体材料结合在一起,中间无空洞也无裂纹,因而结合强度很高。在堆焊过程中,同时提供惰性保护气体,避免熔覆的金属氧化。金属层冷却后,即可进行机械加工。LASERTEC 65 3D激光堆焊头的工作原理和运行实况如图11 所示。

这个混合加工方法的突出优点之一是允许堆焊多层的不同材料。根据选用的激光器与喷嘴几何参数,堆焊的壁厚从0. 1 mm ~ 5 mm,能生成复杂的3D轮廓和几何形状。由于激光堆焊和铣削加工可方便地相互切换和交替进行,使得能够在零件堆焊成形过程中间,精铣工件在成形完后刀具无法到达的部分。典型案例是一喇叭状涡轮增压壳体,底端有带分布孔的法兰,需铣削外圆、平面和钻孔,喇叭外周有12 个接头,需焊接、铣削、钻孔等,喇叭口的大于底座的法兰,造成法兰上的孔难以加工,如图12 所示。

按照传统的制造工艺观念,这是一个工艺性极差、几乎无法在一台设备上加工完毕的零件,但是混合加工却创造了现代制造的奇迹。

一般来说,能源或航空航天工业用的数控机床都非常昂贵。因此,用同一台机床进行粗加工、堆焊和精加工将带给客户巨大的经济利益。此外,能源和石油工业的零件通常需要喷涂耐蚀合金,避免磨损。堆焊技术能保护许多应用于恶劣环境中的产品,例如管接头、法兰和特殊结构件。

LASERTEC 65 3D机床的亮点是巧妙结合激光堆焊技术与铣削技术,实现最高的表面质量和工件精度。配粉末喷嘴的激光堆焊比粉床方式的增材制造速度快10 倍,金属粉末的利用率高达80% 。可加工完整3D工件,最大直径达500 mm,不需要任何支撑构造,甚至可形成悬垂轮廓,直接加工成品件上无法加工到的部位。

德马吉森精机公司最近又推出Lasertec 4300 3D混合加工机床,将同样的增材制造技术与铣削/车削集成,可加工 Φ660 mm和长1 500 mm的工件,进一步为产品设计师开辟新的创新空间。

3. 2 3D打印堆焊头

美国混合制造技术( Hybrid Manufacturing Technologies) 公司推出结构紧凑的3D打印堆焊头AMBIT,它具有与铣刀锥柄相同的接口,可安装在加工中心刀库中,像刀具一样进行交换［6］。如图13 所示。

当机械手将堆焊头插入主轴后,连接激光光源、供粉和供气管道的接口座随即移至相应位置,插到堆焊头上,接通各种供应,即可开始工作。如图14 所示。

由于这种“功能部件”的堆焊头使用方便,颇受各国机床制造商的欢迎,例如,日本马扎克的Integrex i400 AM增材制造车铣加工中心就采用这种堆焊头,其外观如图15 所示。

4 Fabrisonic的超声增材制造

美国Fabrisonic公司是一家与众不同的工业级三维打印机生产商。该公司使用爱迪生焊接研究所的专利开发了一种将超声波焊接与数控加工结合起来的技术,称为超声增材制造( ultrasonic additive manufacturing,UAM) 。超声增材制造与LSA、FDM、SLS等增材制造( 3D打印) 工艺不同,不是采用液态树脂固化、丝材熔融涂覆或激光粉末烧结,而是用超声波去熔融带状金属薄片,一层层叠加起来,从而实现基于叠层制造( layer manufacturing) 原理的三维打印。超声增材制造与分层实体的薄材选择性切割( LOM) 有些类似,不过不是将纸用激光轮廓切割后一层层粘接成零件,而是使用频率高达20 000 Hz的超声波施加在金属片上,借助超声波的振荡能量使两个需焊接的表面摩擦,构成分子层间的熔合,然后以同样的原理逐层连续地焊接金属片,并同时通过机械加工来实现精细的三维形状,从而形成坚实的金属物体［7］。其原理如图16 所示。

借助Fabrisonic的方法可以同时“打印”多种金属材料,如铝、铜、不锈钢和钛合金。由于超声焊接的工作温度很低,不会产生不必要的金相变化。该工艺能够使用成卷的铝或铜质金属箔片制造出有高度复杂内部通道的金属部件。

大多数金属三维打印机成形效率较低,小于100 cm3,且工作空间有限。Fabrisonic公司的Sonic Layer系列超声增材制造机床的打印效率能达到250 cm3~ 500 cm3,其工作台面积为1 000 mm×600 mm,机床外观和工作空间如图17 所示。

从图中可见,Sonic Layer 4000 超声增材制造机床的结构分为两部分,中间是用于铣削加工的主轴,功率为19 k W,转速为8 000 r / min; 右侧为9 k W的超声增材制造焊头,焊接力1 200 kg,最大进给速度为5 000 mm/min,用于增材制造金属零件。

由此可见,这种超声增材制造设备是在3 轴数控机床的基础上衍生出来的,焊接过程可以在任何时点停止,然后再用机械加工做出内部的三维通道。然后再用增材制造将其密封起来。

由于电子设备往往会产生热量,热管理组件往往会成为设计的关键部分。这种热交换器装置过去是借助数控机床加工而成的,但机加工在创建复杂的通道以及阵列式的交叉钻孔和内部路径的能力十分有限。而如今可以通过超声增材制造来制造出拥有复杂内部通路的金属部件,使其具备良好的热传导性。因为超声增材制造工艺是固态的,温度低于250 ℃ ,没有达到金属熔化温度。超声增材制造工艺可以用来将导线、带、箔和所谓的“智能材料”比如传感器、电子电路和致动器等完全嵌入密实的金属结构,而不会导致任何损坏,从而为电子器件的设计带来新的可能性,如图18 所示。

5 结语