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一、引言
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”。
论文
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。
1 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-Real Space)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Configuration Space)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(Screw Space)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。
2 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。转贴于
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。 3 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。
前言
机械制造工艺是先进制造技术发展好坏的一个主要体现,随着我国工业化进程不断加快,对制造业也提出了更高的标准,因此,现阶段,如何使制造业跟上工业化的发展步伐,是我国制造业必须面对的问题。
1.先进制造技术的确立
目前,先进制造技术还没有明确的狭义概念,但是其广义概念是:先进制造技术是制造业在技术上的最高体现,并且在实际生产过程中,能够取得一定的成效,而且能够落实到生产过程的各个环节中的一种制造技术的总称。
先进制造技术是制造业发展的综合体现,因此,改进和完善先进制造技术是社会发展的必然趋势。现阶段,随着先进制造技术的不断发展,已经形成了大部分的高新技术群体,而且经过逐渐的改进和完善,已经形成了一个完整的高新技术体系。但是,由于各个国家的国情都不同,因此,在制造技术与构成方式方面,各国的先进制造技术都存在极大的差异,对于我国的先进制造技术,相关管理部门已经形成了完善的体系。
第一,先进制造技术的发展应遵循以下原则:优质生产、节约能源和经济高效,以逐渐走向机械制造工业的发展道路。第二,应不断的更新制造单元技术,以此满足市场需求和新兴产业的不断发展,使制造技术能够与高科技技术的发展理念相结合,进而形成现代化的先进制造技术,以适应制造业的快速发展。第三,使信息的应用同系统管理技术有机的结合在一起,以互联网和数据库为基础,使制造技术与其它先进技术融合在一起[1]。
2.先进制造技术的现状和特征
2.1先进制造技术的现状
先进制造技术是现代工业发展在技术上的一个重大突破,是判断制造业发展水平的主要因素,同时还是确保国家工业稳固发展的关键因素。最近几年,部分西方发达国家已经逐渐的认识到先进制造技术对工业发展的重要作用,而且都在进行不断的探索与研究。因此,要想在激烈的市场竞争中占据有力位置,应不断的提高先进制造业的生产技术,目前,部分国家已形成了不同的格局,并且已经取得了一些成效,例如,数控应用系统、信息监测系统和虚拟制造等等。
2.2先进制造技术的主要特征
2.2.1全球化
伴随着经济全球化的迅速发展,对于制造业的发展既是机遇也是挑战,制造业在各个国家形成不同的分工与合作,主要依据国情和技术发展水平的不同进行资源的有效分配,这样不仅能够合理利用资源、减少不必要的成本支出,还能使各个国家在技术与管理上进行学习与交流,使其能够共同发展。
2.2.2多元化
随着科学技术的不断创新与发展,人们逐渐的改变了以往的生产、生活方式,使其从单一化转变为多元化,简单化转变为复杂化,制度化转变为人性化。随着经济和政治格局的不断变化,未来的市场格局也是逐渐发展与变化的,很多人在满足物质需要的同时,也在不断的追求个性化,这就对制造业提出了更高的标准,制造业的发展不但要有合理、可行的战略目标,还要保证产品的质量以及售后管理,还要以市场的需求为生产的导向,以免盲目的生产导致经济利益的损失[2]。
3.加强先进制造技术水平,促进机械制造工艺更好的发展
机械制造工艺的发展是先进制造技术发展的一个最高体现,因此,机械制造工艺的发展离不开先进制造技术,只有先进制造技术与机械制造工艺共同发展,才能使制造业更好的为我国经济发展服务。现阶段,为了使机械制造工艺有所创新,先进制造业应主要做到以下几点:
3.1不断加强先进制造技术的发展过程
先进制造技术的发展过程主要包括:技术设备、生产技术、管理理念和市场机制,人员的合理分配等等,这些因素是制造业在市场竞争中占据有力地位的关键,所以,在制造业的生产过程中,相关管理人员应加强重视程度。
3.2在做好基础工作的前提下,合理运用先进制造技术
在制造业的发展过程中,应首先做好基础性的工作,之后再合理运用先进制造技术,先进制造技术的应用,应以市场需求为导向,依据具体情况,采取科学、合理的发展措施。可以选出部分重要的行业,作为主要的试点,以此不断的积累和总结经验,在技术、管理、需求都合适的情况下,逐渐进行推广,这样既能使制造业稳固发展,又能降低投资风险。
3.3加强工作人员的专业技能和专业素质
在制造业的发展过程中,工作人员的专业技能和专业素质起着关键性的作用,所以,为了使先进制造技术广泛的应用和推广,应加强工作人员的专业技能和素质的培训,定期的对工作人员进行评估和考核,不断的加强思想道德建设,以建立一批能够为制造业发展做出贡献的队伍[3]。
4.结论
综上所述,通过分析先进制造技术对我国工业以及经济发展的重要作用,我们能够看出,在制造业的发展过程中,我国取得了一些成效,但是仍然存在很多问题。因此,现阶段,我国应不断的提高先进制造技术,使机械制造工艺不断发展,能够适应市场经济和全球化发展的需要,不断提高我国的综合国力。这就要求政府和企业共同合作,政府应加大资金和技术的扶持力度,为先进制造技术的发展奠定经济基础;制造企业应不断的引进技术型人才,改进和完善运行机制,建立健全信息化管理体制,使制造业稳固的向前发展。
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作者简介:卞文杰(1973.05-),男,籍贯:山东省潍坊市,本科学历,助理工程师,研究方向:电力工程。
TAMT技术和产品实现商品化和产业化主要取决于以下3个方面。
4.1可靠性。在不同的使用环境下AMT可靠、安全的工作是AMT技术和产品实现商品化和产业化首要条件。通过软件的完善,降低对电控系统硬件的要求,利用总线控制技术减少电缆数目,提高系统的可靠性,降低故障率。
4.2适应性。AMT产品对环境(不同道路和路面条件)和驾驶员的适应性直接影响其使用。对驾驶员的适应性主要指适应不同类型和个性的驾驶员的驾驶需求,这直接影响驾驶人员的最终产品选择。适应性主要在控制方法和控制策略中,通过使用模糊技术和神经网络技术,使AMT产品具有一定的智能性。
4.3舒适性。AMT产品舒适性直接影响工作人员的工作状态和工作效率。AMT产品舒适性取决于换挡品质的控制。采用发动机和自动变速箱一体化控制,可以有效控制车辆起步、制动、换挡的舒适性。同时完善AMT执行操作机构有利于提高驾驶员的驾驶舒适性。
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在人类社会的发展中,制造技术不断发展。从人类使用天然工具到制造工具,从简单的手工制造到简易机床的出现,人们一直为搜寻更有效更迅捷的制造技术而努力。机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。
一、先进制造技术的特点
(一)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。
(二)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。
(三)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。
(四)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。
(五)是市场竞争三要素的统一
在20世纪 70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此,市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后,制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。
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。
(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)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。
(三)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。
(四)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
(一)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。 转贴于
(二)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。
(三)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。
(四)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。
(五)绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程 、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。
四、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。
参考文献:
中图分类号:TQ171.5文献标识码:A 文章编号:
Abstract: the mechanical manufacturing technology not only the measure of a national science and technology development level of, is also the focus of competition between international science and technology. In this paper the characteristics of mechanical manufacturing technology are analyzed, and the key summarizes the mechanical manufacturing technology development trend.
Keywords: mechanical manufacturing technology; The present situation; Development direction
0 引言
机械制造业作为一个传统的领域,已经发展了很多年,是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科, 是以提高质量、效益、竞争力为目标, 包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。它是国民经济最重要的基础产业之一, 而机械制造技术的不断创新则是机械工业发展的技术基础和动力。
1 机械制造技术的特点
(1)机械制造是一个系统工程。先进机械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。
(2)机械制造技术是一个综合性技术。先进制造技术应用的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。因此, 它并不限于制造过程本身, 它涉及产品从市场调研、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。以便提高制造业的综合经济效益和社会效益。
(3)机械制造技术是市场竞争要素的统一体。市场竞争的核心是如何提高生产率。随着市场全球化进一步发展, 20世纪80年代以后, 制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为时间为核心的时间、成本和质量的三要素矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来, 使三者达到了统一。
(4)机械制造技术是一个世界性技术。20世纪80年代以来, 随着全球市场的形成, 发达国家通过金融、经济、科技手段抢夺市场、倾销产品、输出资本, 使得市场竞争变得越来越激烈, 为适应这种激烈的市场竞争, 一个国家的先进制造技术应具有世界先进水平, 能支持该国制造业在全球市场的竞争力。同时, 机械制造技术是面向21世纪的技术, 应与现代高新技术相结合, 应具有明确范畴的新的技术领域。
2 先进机械制造技术的发展现状
近年来, 虽然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, 仍然存在一定差距。主要表现为:
(1) 制度落后。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, 推动了准时生产、敏捷制造、精益生产、并行工程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) 设计方法落后。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) 制造工艺落后。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工等加工方法, 以及纳米技术、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技术手段。我国普及率不高, 尚在开发、掌握之中。
(4) 自动化程度低。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、柔性制造系统、计算机集成制造系统, 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。
( 5) 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、敏捷制造、精益生产、并行工程等新的管理思想的技术。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。
3机械制造技术的发展方向
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。随着宇航、电子、激光等现代科学技术的发展, 对机械加工技术提出了越来越高的要求。现代机械制造技术的发展主要表现在两个方向上: 一是精密工程技术, 以超精密加工的前沿部分、细微加工、纳米技术为代表, 将步入微型机械电子技术和微型机器人的时代; 二是机械制造的高度自动化, 以CIMS和敏捷制造等的进一步发展为代表。具体来说, 现代机械制造技术的发展趋势有:
3. 1 精密制造技术
精密制造技术包括精密加工和超精密加工技术、微细加工和超微细加工技术、微型机械等。精密加工和超精密加工的主要方法是精密切削和精密磨削技术等, 其加工精度已由微米级(μm)向纳米级(nm)发展。目前, 已研制成功纳米管、极小的微电机系统、微型机器人等。在精密制造技术中, 纳米技术是目前最先进的技术, 它对于21世纪科学的发展提供了一个新的技术基础。微细加工和超微细加工是一种特殊的精密加工, 不仅精度高, 而且尺寸十分微小, 其主要工艺方法是光刻(蚀)、沉淀、扩散、离子注入等。微型机械是机械技术和电子技术在纳米级水平上相融合的产物, 它将是21世纪的核心技术。
3.2 制造系统的自动化、柔性化、集成化和智能化
先进制造技术的发展, 使高质量和高效率成为可能。先进制造系统的发展是: MC(数控)FMS(柔性制造系统)CIMS(计算机集成制造系统)IMS (智能制造系统)。计算机集成制造系统是一个工厂全盘集成制造系统, 它借助计算机将经营决策、产品设计、生产准备、零件加工、产品装配、检查和销售等各个自动化子系统有机地综合集成起来, 成为高效益、高柔韧性自动化、智能化的生产系统。先进工业国家的柔性制造系统已相当广泛。我国起步晚, 但数控技术和柔性制造技术也已得到较广泛的应用。CIMS(计算机集成制造系统) 的研究已取得了相当的成就, 并开始在全国进行试点、推广, 取得了良好的效果和效益。
3.3特种加工技术
1 先进机械制造技术的重要性和必要性
机械制造业是国民经济的基础性产业,是国民经济发展的支柱,机械制造业的发展关系着国民经济各个部门的发展,随着市场竞争的日益激烈和科学技术的不断进步,制造业也必须面临着由人力、物力为主的粗矿型向先进制造模式转变。因此,先进机械制造技术的发展有着时代的必然性。
2 先进机械制造技术的发展现状
2.1 机械制造技术的设计相对西方发达国家比较落后
随着技术的发展,西方发达国家不断更新着设计的数据和准则,尤其是在计算机辅助管理的技术上面应用比较纯熟,这也是我国与发达国家相比比较薄弱的环节,我国的计算机辅助管理技术还比较落后。
2.2 机械制造技术的管理水平落后
在机械制造技术方面我国落后发达国家比较多,美国、英国、日本等工业比较发达的国家都特别注重计算机的管理。他们通过一定的组织和管理制度,不断创新产品的生产模式,从而在不断地实践中制造灵敏、生产准时,能够与产品生产同步的技术管理方案。
2.3 制造工艺落后
在中国,纳米技术、电磁技术、激光技术、复合技术等还属于高新技术,仍在研究阶段,甚至有些高新制造工艺还没有开发,在工业中的应用也没有得到广泛的发展。但是,在发达国家这些企业已经开始娴熟地应用于大型企业。
2.4 机制自动化的进程比较落后
发达国家的自动化技术不断更新,并且广泛应用于工业生产之中,如数控机床、柔性制造等自动化技术,成功实现了产品的柔性化与集成化。但是,中国在这一方面的技术还比较落后,只有少数企业开始试用这些技术,大多数的企业还在沿用传统的技术。
3 先进机械制造技术的特点
3.1 先进机械制造技术是系统性技术
传统制造技术通常是指将各种原材料变成成品的加工工艺,但是现代机械制造技术在应用范围上与传统技术有很大的不同,其特别强调计算机技术、新材料技术、信息技术、现代系统管理技术、传感技术与自动化技术在产品的设计、制造生产、组织管理与销售等各个环节的应用。先进机械制造技术既不是对传统的技术的完全继承也不是对传统制造技术的全盘否定,而是将传统机械技术与高新技术相结合,使得机械制造技术成为能够驾驭生产物质流、能量流、信息流的一个系统性工程。
3.2 先进机械制造技术是实用性技术
先进机械制造技术是一项面向工业的实用性技术,它涉及到产品开发生产销售的各个方面,并将这些方面结合成有机的整体。从产品的市场调研开发涉及到产品的生产准备加工制造、售后服务等环节都有所涉及,覆盖了产品生命周期的整个过程。先进机械制造技术是以提高企业的经济效益和核心竞争力为中心,注重生产最好的实践效果,促进企业与国家的经济增长。
3.3 先进机械制造技术是全球性技术
先进制造技术是为了适应越来越激烈的市场竞争而出现的,是伴随着市场全球化而诞生的,因此,其本身就带有一定的全球性色彩。先进机械制造技术是不断地吸收各种高新技术而形成的,是针对一定的应用目标而发展的,因此,先进机械制造技术在不同的时期不同的国家和地区其发展的目标和内容、发展的特点都不尽相同。通过国家之间产品与技术的交流、投资的深化,从而实现了国家和地区间机械制造技术的跨越式发展。一个国家如果拥有先进的机械制造水平,那么这个国家的制造业就能够在全球形成自己的核心竞争力。
3.4 先进机械制造技术具备节能,环保技术
环境污染己成为世界首要难题,人类的生存环境日益严峻,以后的机械产品在噪声、排放指标、可靠性等方面如果达不到一定的环保标准很可能被世界市场拒之门外。因此,先进机械制造技术必须具备节能,环保的能力,不以性环境为代价,相反更应该起到保护环境,维护生态平衡的作用,尤其是发动机这样对环境影响比较大的部件,必须要采用新的减振技术,同时还要积极采用一些新的环保材料来减少机械产品的噪音、排放指标等,达到环保节能的目的。
4 先进机械制造技术的发展趋势
4.1 先进机械制造技术朝着柔性化的方向发展
技术柔性化具体指工业装备与工业线路能够更好地适应产品与工业更新换代的需要。近年来,超精密加工技术的发展促进了新科学技术的进步,推动了各种新技术的发展。超精密加工技术主要包括精密特种加工、超精密切削、超精密研磨等三个方面,通过超精密加工技术的使用能够促进产品的小型化,提高产品生产的稳定性、可靠性和产品质量,增加装配之间的互换性。促进自动化配置,提高生产效率。
环境问题又为柔性化赋予了新的含义,要求产品从生产到销售要尽量绿色无污染,最大限度地减少对自然资源的利用与损害。
4.2 先进机械制造技术朝着灵捷化方向发展
灵捷化是指机械制造厂的机制能够灵活转向,减少产品从研发生产到推向市场之间的时间。随着经济的发展,市场环境不确定性因素越来越高,面对这样风云突变的市场,企业生产的灵活性与机敏性变得相当重要。在传统的制造模式中,产品在正式生产之前要经历一个设计、试制、修改设计的过程,经过这样一个长时间的试验之后才能进行规模化的生产。先进机械制造技术引进了虚拟设计的环节,对产品的生产过程进行模拟和检验。通过虚拟检验技术对产品的可加工性、加工方法、工艺的合理性等进行检测,寻找出产品生产过程中存在的问题,以优化产品的生产工艺,提高产品的质量,将产品的生产成本和生产周期都降到最低。虚拟化是通过计算机仿真技术来模拟真实的系统,来发现产品设计、生产中不可避免的缺陷和错误,保证产品的设计科学工艺合理,使得企业的生产系统能够快速响应市场的变化需求。
4.3 先进机械制造技术朝着智能化的方向发展
随着计算机技术的不断进步,智能化已经成为工业生产柔性自动化新的发展和延伸。人类随着社会的进步,要逐渐地从复杂的计算等脑力劳动中脱离出来,来从事更多的创造性劳动,智能化既是人类智慧的结晶也是人类脱离脑力劳动的成果。智能化使得产品的生产系统具有更完善的判断力与适应能力,推动着现代生产技术朝着集智能化、柔性化、自动化、集成化为一身的方向发展,很多生产系统都是由人类专家与智能机器人共同组成的人机一体化系统。在生产的过程中,通过计算机来模拟人类的智能活动,对生产进行分析、判断、推理和决策,取代人脑工作的部分。
5 先进机械制造技术的人才建设 人才建设是先进机械制造技术发展的基础,尤其要加强研究人才与技术操作人才的培养,各单位可以根据实际情况建设一个具有国际先进水平的机械制造技术实验基地及人才培养基地,加大对于人才培养的投入。定期对员工进行知识与技术的培训,扩宽他们的专业面,注重通识教育,结合实践进行能力培养,帮助他们形成T型的知识能力体系,不断提高工程制造技术队伍的水平。同时,企业还可以与高等院校、科研单位密切合作,培养自己的先进制造业研究人才,加快制造业的研究开发进程。
1.先进制造技术的概念
先进制造技术是在上个世纪八十年代提出来的。是美国为提升机械电子产业的竞争能力,重树机械电子产业重要地位而做出的重要举措,曾经美国一些学者认为“美国已进入后工业时代,机械电子产业已经成为夕阳工业”,主张经济中心由机械电子产业转移向高科技产业和服务业,其结果是“美国发明,日本发财”。政府不重视使其机械电子产业的衰退,以及以前占优势的汽车机械电子产业、家用电器机械电子产业、机床、半导体等产业在全球市场竞争中出现大滑坡。于是美国吃一堑,长一智,巨资投入研究和发展机械电子产业。上世纪八十年代末美国政府制定并实施了“先进制造技术计划和制造技术中心计划”。随后,欧洲、亚洲等新兴工业化国家也开展了各自的先进制造技术的理论和应用研究,如日本的智能制造系统、欧共体的尤里卡计划等。由五部委召开了“先进制造技术发展战略研讨会”,拉开了我国先进制造技术研究的帷幕。
2.先进制造技术的发展
2.1先进制造技术的应用与实施
先进制造技术作为二十一世纪的高科技技术之一,无论在机械制造,汽车制造,电子电器产品制造等行业中都有广泛的应用前景。要把先进制造的理念,方法在各个制造行业中应用并实施,需要从以下几方面着手:产品的开发设计上,大力推广计算机辅助设计技术,并行设计技术,反求工程技术以及绿色产品设计技术,充分考虑产品的全生命周期。在产品的制造过程中,优先应用各项先进制造工艺技术,比如采用精密成型技术,充分有效利用材料,节约能用,做到低耗,低碳,绿色的生产。在设备的引进和购置方面,尽量采用高效制造自动化设备,大力运用计算机控制的数控机床,加工中心及工业机器人,构建柔性制造系统,计算机集成制造系统乃至智能制造系统,提升机械电子产业的整体水平。此外还要应用现代企业的生产和先进的管理技术。
2.2信息化在先进制造技术中的应用
21世纪是信息化的时代,计算机技术和网络通信技术飞速发展,在生产领域里已得到广泛应用。机械电子产业管理信息化是建设领域信息化的重要组成部分,将在机械电子产业管理活动中发挥重要作用,并主导机械电子产业管理未来发展方向,信息化成为机械电子产业管理的必然趋势。“十一五”机械电子产业管理改革发展规划指出,将加快建设机械电子产业信息系统的规划、建设,建立符合现行管理体制和市场机制的机械电子产业信息管理工作机制,完善全国机械电子产业信息系统,使全国机械电子产业信息做到互联互通,为政府提高造价管理决策水平和完善公共信息服务创造条件。因此,机械电子产业管理信息化建设也是机械电子产业管理改革发展规划的总体部署和要求。
2.3绿色制造技术的发展
进入21世纪以来,人类社会所面临的资源短缺和环境污染等问题日趋严重,人类要实现可持续发展必须促使人与自然界和谐一致。为此,工业发达国家正积极倡导“低碳经济”、“循环经济”、“绿色制造”和“清洁生产”,大力研究开发生态安全型、资源节约型制造技术。“绿色制造”正在成为未来制造业的发展方向,绿色制造技术将贯穿于制造业各环节,主要表现在以下三个方面:一是绿色产品设计技术。在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中,将环境性能作为产品的设计目标和出发点,力求使产品对环境的影响为最小;二是绿色制造技术。它从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化,符合环境保护要求,在整个制造过程中综合考虑环境影响和资源效率,在保证产品的功能、质量、成本的前提下,使产品制造过程对生态环境无害或危害极少,节约资源和能源,使资源利用率最高,能源消耗最低;三是产品的回收和循环再制造。它是“资源产品废弃物再生资源或再生产品”的反馈式循环模式。“再制造”是一种先进的制造逻辑与工业理念,它要求工业设计不仅要面向材料与功能,更要面向可回收再制造。再制造是通过新材料、新技术、新工艺、新装备与新方法等一系列高新技术与手段的集成运用,因此可以保证再制造产品的性能和质量不低于新产品,甚至在某种情形下可以使其质量高于新产品。
3.结论
先进制造技术是使一个国家制造业强盛的关键所在,是企业兴旺发达的重要途径,也是企业赢得市场的有力武器。先进制造技术已经成为一个国家综合实力和科技发展的重要标志,成为一个国家在战场对抗和市场竞争中的重要支柱,它在国防建设和国民经济发展中占有影响全局、决定全局的战略地位。知识就是财富,人类当前社会正在由工业经济时代步入知识经济时代。高科技的发展促使机械电子产业发生了革命性的变化。总之,21世纪的机械电子产业是信息化、智能化、网络化、不断创新的绿色制造业,是人类智慧的结晶。
参考文献:
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在世界经济多极化的今天,面对快速的市场变化和激烈的技术竞争,发达国家都将制造业作为了本国的经济支柱,先进制造技术正是制造业为适应时代需求,提高竞争力推陈出新而形成的。先进制造技术是完成制造活动所需的一切手段的综合,产品的整个制造过程包括了:市场调研、产品设计和产品零部件制造与装配以及产品销售与售后服务四个环节,实现制造过程的整个制造系统所涉及的技术就是先进制造技术。随着我国高新技术和知识经济的快速发展,生命科学、材料科学和信息技术等新兴科学技术也随之涌现,将传统机械制造技术转变成为了如今的集机械技术、计算机技术和信息技术以及自动化技术等为一体的科学技术。自动化技术具有提高产品质量、提高产品生产率、缩短产品的生产周期、降低产品生产成本、减轻工人劳动强度和提高企业经济效益等诸多优点,将传统制造技术结合现代自动化技术,不仅可以优化设计和制造过程,同时还可以将人们从体力劳动中解放出来,使机械设备能够自动、精确、高效的完成整个制作过程,进而加快实现工业信息化。
一、概述先进制造技术的含义和特点
随着社会需求个性化、多样化的发展,生产规模由单件、小批量到多品种、变批量的方向发展,同时,随着计算机技术和现代化管理技术的渗透和融化,不断改变着传统制造技术的内涵,进而形成了如今的先进制造技术。
(一)先进制造技术的含义
目前,对于先进制造技术还没有一个明确和一致公认的定义,经过近年来对发展新型制造技术方面开展的工作和对其特征的分析研究,国内专家认为:先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术的成果,将其综合的应用与产品设计和加工以及检测等制造的全过程,逐渐实现优质、高效、灵活的生产,是提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
(二)先进制造技术的特点
先进制造技术最重要的特点是,它首先是一项面向工业应用,具有较强的实用性的新技术,先进制造技术相比传统的制造技术在应用范围上的一个不同点在于,传统制造技术一般是指各种将原材料变成成品的加工工艺,而先进制造技术虽然大量应用于加工和装配过程,但是由于其组成结构中包括了设计技术和自动化技术以及系统管理技术等,因而则将其综合应用于制造的全过程。同时,传统制造技术的学科专业单一、独立,互相之间的界限明显,而先进制造技术因其专业和学科之间的不断渗透、交叉、融合,界限渐渐的淡化甚至是消失,技术趋于系统化和集成化,逐渐发展成为了集机械和电子以及信息等技术为一体的新型交叉学科。
随着微电子和信息技术的引入,使得先进制造技术成为了驾驭信息的生成和传递以及反馈的集成过程。为了能够有效的确保生产和经济效益持续稳定提高,同时能对市场变化做出更加快捷的反应,以及对最佳技术效益的追求,进而提高企业的竞争能力,先进制造技术比传统的制造技术更加的重视技术和管理的结合,更加重视制造过程组织和管理体制的简化与合理化,最终产生了一系列先进的制造模式。随着世界自由贸易体制的逐步完善,全球交通运输体系和通信网络的建立,制造业将形成全球化与一体化的格局,新的先进制造技术也将成为全球化的模式。
二、先进制造技术发展中自动化技术的应用
(一)先进制造技术的发展趋势
合理的体系结构不仅能够更好的推动先进制造技术的发展,同时还能影响其发展趋势。机械科学研究院提出先进制造技术由多层次的技术群构成,重点强调了先进制造技术从基础制造技术到新型制造单元技术再到先进制造集成技术的一个发展过程,同时也表明了在新型产业和市场需求的带动下,在各种高新技术的推动下先进制造技术的发展过程。
信息技术正向着制造技术注入和融合,以促进制造技术的快速发展,可以说先进制造技术的形成和发展,与信息技术的应用有着千丝万缕的关联。信息技术促进着设计技术的现代化、加工制造的精密化、快速化及自动化技术的柔性化和智能化等,这些都需要以信息技术的发展为支撑。
(二)先进制造技术发展中自动化技术的应用
近几年以来,自动化技术得到了迅猛的发展,其应用范围扩展到了人类活动的所有领域,从某种意义上来说,自动化已经成为了现代化的同义语。
先进制造技术与自动化技术的发展是相互依存的,是提高生产效率和竞争力的需要,同时也是促进经济增长、提高国家综合实力的需要。随着电子技术和计算机技术以及智能技术等的快速发展,自动化技术得到了较大的提升和广泛的应用,具有更深的意义。信息革命使得信息技术得到了较快的发展,其不仅与人们的日常生活有着密切的联系,同时在工业制造业中也占据着重要的地位。市场信息使得企业能够快速了解市场,根据市场实际情况而制造适应市场的产品,同时及时调整产品结构和生产模式等。此外,随着计算机技术和电子技术的发展,以并行工程和虚拟制造为代表的信息技术的应用提高了创新产品的设计与制造水平。虚拟制造是指设计和制造过程的虚拟化,设计过程的虚拟化是指对产品结构和性能进行计算仿真,对产品的受力和形状等进行分析计算,进而优化产品的性能和降低设计成本;而制造过程中的虚拟则指的是对生产过程、组织管理等活动的仿真,保证产品设计和制造以及装配的可行性,降低制造的风险和成本。
三、结束语
制造技术不仅是衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志,同时也是各国科技竞争的重点,我们国家正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节,只有跟上先进制造技术的发展潮流,将其放在战略的优先地位,并以足够的力度予以实施,才能有效的缩短与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中占有一席之地。
参考文献:
1、我国机械制造行业发展现状
机械制造业是一个国家最基础的行业,也决定了一个国家制造业的整体水平,起步早,但发展又最令人担忧,比如现在中国的汽车工业相比机械制造业来说无论是产品质量还是生产效率都要高得多,当然这也是因为机械行业的特性起了决定性的因素。面对越来越激烈的国际市场竞争,我国机械制造业面临着严峻的挑战。我们在技术上已经落后,加上资金不足,资源短缺,以及管理体制和周围环境还存在许多问题,需要改进和完善,这些都给我们迅速赶超世界先进水平带来极大的困难。随着我国改革的不断深入,对外开放的不断扩大,为我国机械制造业的振兴和发展提供了前所未有的良好条件。当今,制造业的世界格局已经和正在发生重大的变化,欧、亚、美三分天下的局面已经形成,世界经济重心开始向亚洲转移已出现征兆,制造业的产品结构、生产模式也在迅速变革之中。挑战与机遇并存,我们应该正视现实,面对挑战,抓住机遇,深化改革,以振兴和发展中国的机械制造业为己任,励精图治,奋发图强,以使我国的机械制造业在不太长的时间内赶上世界先进水平。
机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。2、先进制造技术的特点2.1 先进制造技术是新世纪的技术。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。2.2、先进制造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。2.3、先进制造技术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。2.4、先进制造技术是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。2.5、先进制造技术是市场竞争三要素的统一。在20世纪 70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此,市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后,制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。3、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。3.1、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。
3.2、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。
3.3、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。
3.4、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。4、我国先进机械制造技术的发展趋势
4.1、全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,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。
4.2、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。
4.3、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。
1.引言
我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我国当前较为薄弱的一个发展环节。因此在工作中就需要大力钻研机械制造技术,只有保证其能够跟上世界发展潮流,才能够在激烈的世界竞争中取得占据主导地位,进而拉小与发达国家的差距。
机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标。包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。
2.先进制造技术的特点
2.1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。
2.2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。
2.3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。
2.4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。
2.5是市场竞争三要素的统一
在20世纪 70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此,市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后,制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。
3.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。
3.1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。
3.2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。
3.3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。
3.4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。
4.我国先进机械制造技术的发展趋势
4.1全球化
一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,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。
4.2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。
4.3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。
4.4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。
4.5绿色化
绿色制造则通过绿色生产过程 、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。
5. 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,只有对当前先进机械制造技术的特点加以认识,并对机械制造技术未来趋势进行可行性预测,我们才能跟上发展先进机械制造技术的世界潮流!才能适应激烈的市场竞争。
参考文献
中图分类号: th16 文献标识码: a 文章编号: 1009-8631(2013)01-0065-02
1 理论基础
1.1先进制造技术范围以及微电子技术应用对社会的影响。先进制造技术(advanced manufacturing technology),人们往往用amt来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统,其中微电子技术是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术,特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快,微电子技术对信息时代具有巨大的影响。当然,ic卡的大范围应用也改变了世界。
1.2 ic卡简要介绍和基本工作原理。ic卡是继磁卡之后出现的又一种新型信息工具。ic卡指的是集成电路卡,一般常见的ic卡采用射频技术与ic卡的读卡器进行通讯。ic卡与磁卡是有区别的,ic卡是通过卡里的集成电路存储信息,而磁卡是通过卡内的磁力记录信息。ic卡的成本相对一般磁卡要高,但保密性更好。
ic卡工作的基本原理是:射频读写器向ic卡发一组固定频率的电磁波,卡片内有一个lc串联谐振电路,其频率与读写器发射的频率相同,在电磁波激励下,lc谐振电路产生共振,从而使电容内有了电荷;在这个电容的另一端,接有一个单向导通的电子泵,将电容内的电荷送到另一个电容内存储,当所积累的电荷达到一定额度时(2v)时,此电容可作为电源为其它电路提供工作电压,将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。
1.3 ic卡应用的现状。ic卡的开发、研制与应用是一项系统工程,涉及到计算机、通讯、网络、软件、卡的读写设备、应用机具等多种产品领域的多种技术学科。因此,全球ic卡产业在技术、市场及应用的竞争中迅速发展起来。ic卡已是当今国际电子信息产业的热点产品之一,除了在商业、医疗、交通、能源、通讯、安全管理、身份识别等非金融领域得到广泛应用外,在金融领域的应用也日益广泛,影响十分深远。
ic卡虽然进入中国较晚,但在政府的大力支持下,发展迅速。 20世纪末,国家金卡办为统筹规划全国ic卡的应用,组织拟定了 (金卡工程非银行卡应用总体规划)。为保证ic卡的健康发展,在国务院金卡办的领导下,信息产业部、公安部、卫生部、国家工商管理局等各个部委纷纷制定了 ic卡在本行业的发展规划。
中国发展金卡的方针是“两卡并用,磁卡过渡,发展ic卡为主”。未来的发展趋势必将是ic卡逐步取代磁卡。ic卡既可以由银行独自发行,又可以与各企事业单位合作发行联名卡。这种联名卡形成银行ic卡的专用钱包账户。当前,联名卡主要有保险卡、财税卡、交通卡、校园卡等多种。由于ic卡既方便又快捷,因此在发达国家已相当流行。
2 ic卡制造业与先进制造技术的融合和发展
ic卡制造业包含芯片(设计)流片,封装与测试,成卡等一系列步骤,下面具体表述一下各步骤与先进制造技术的融合与发展。
2.1芯片(设计)流片。对于计算机产品而言,芯片可以说是其精髓所在,毕竟芯片的等级也就决定了产品的性能表现以及功耗、发热量等额外因素,作为芯片的前身,晶圆的品质和制程就成为消费者以及厂商所共同关心的。
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆;在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构,而成为有特定电性功能之ic产品。晶圆的原始材料是硅,而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼,盐酸氯化,并经蒸馏后,制成了高纯度的多晶硅,其纯度高达99.999%。晶圆制造厂再把此多晶硅融解,再于融液里种入籽晶,然后将其慢慢拉出,以形成圆柱状的单晶硅晶棒,由于硅晶棒是由一
颗晶面取向确定的籽晶在熔融态的硅原料中逐渐生成,此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过切段,滚磨,切片,倒角,抛光,激光刻,包装后,即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片,这就是“晶圆”。其中,各项工艺操作远非人工能力可以达到的,而是由融入先进制造技术的高精度和可靠性工艺的设备按照规定动作进行操作和完成。以提高良品率。
2.2封装与测试。芯片的封装与测试作为ic卡的中间环节,起着重要作用。同时,封装和测试的费用占整体成本的三分之一。模块加工设备从法国、德国和瑞士引进,设备厂家对设备的运行提供保障,生产设备的技术软件在设备进口时同时引进。加工该产品的技术要求相对较高,主要体现在设备和工艺两个方面。但生产流程较简单,如下:
在这一环节,先进制造技术所产生的巨大优势在于精细化,高速度,高质量的连续加工,同时完全解决了稳定性的问题。其别是光电传感器,步进传感器,高速机械手臂按照既定程序24小时持续运行等,给批量生产提供了便捷和稳定。
2.3成卡。成卡方面与前面的封装与测试类似,均使用精细化、全自动、高速度高质量的稳定设备进行定向加工,具有先进制造技术的特点和优势。
3 ic卡制造业未来发展的意义和展望
ic卡在电信领域的应用长期以来都占据主流地位,占整个市场的70%左右,据国际电信联盟统计,到2009年底,全球手机注册用户达到46 亿,即全球平均每3个人就有2个手机用户,同时无线固话、上网本、具备通讯功能的gps终端应用的普及,以及移动支付的蓄势待发都将推动电信领域智能卡应用的持续增长。
ic卡在金融及零售领域的市场份额约为15%,在欧洲非接触式支付卡正逐步普及;ic卡在政府及公用领域的市场份额约为12%左右,主要用于身份证、城市卡、交通卡、医疗卡、社保卡、校园卡、税务卡等方面。ic卡在安全性、互操作性及兼容性方面的优势也愈发明显,未来的需求量必将十分可观。
2009年,在全球金融危机的负面影响下,智能卡依然保持着平稳的增长势头,09年全球需求为56亿片,其中在中国加工量占80%左右。随着各行业ic卡的不断推广普及,ic卡应用领域不断扩大,特别是以“物联网”为代表的新型信息技术产业的迅猛发展,使ic卡的需求量进一步扩大,市场前景非常广阔。
在结合先进制造技术的应用ic卡制造业一定会走出一条科技含量高、经济效益好、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化之路。
4 结语
技术是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一,而在ic卡制造业市场蓬勃发展的今天,在整个产业链条中使用和拓展先进制造技术,即会对ic卡制造业起到一个推动和支持。虽然先进制造技术具有人工无法比拟的优势,但同时还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理,有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。相信在结合先进制造技术的情况下,我国ic卡制造业未来的发展会更上一个台阶。
参考文献:
[1] 智能卡技术(第三版)-ic卡与rfid标签.清华大学出版社.
[2] 高级电子封装 (原书第2版).机械工业出版社.
[3] mems/moems封装技术 –概念、设计、材料及工艺.化学工业出版社.
[4] 芯片制造-半导体工艺制程使用教程(第五版).电子工业出版社.
随着经济的高速发展,资源短缺、环境污染问题日趋严重,可持续发展日益成为所有国家和企业战略决策的焦点。我国的机械制造业之所以缺乏竞争力,机械制造行业发展缓慢,究其根本原因之一就是它还停留在资源―产品―污染排放单向流动的线性经济中。机械产品及制造中耗能耗材现象严重,产品成本高,环境污染问题突出,制约了机械制造业的快速发展。因此,提高机械产品科技含量,提升机械制造业的档次,引入清洁生产技术,这将是机械制造业实现可持续发展战略的必由之路。
清洁生产基本的思路是对污染的控制和预防。不仅要实现生产全过程中的无污染,而且生产出来的产品在使用过程中也不应对环境造成损害,不但含有技术上的可行性,还包括经济上的可盈利性,体现经济效益、社会效益和环境效益的三统一。它是通过产品设计、原料选择、工艺改革、技术管理、生产过程内部循环利用等环节的科学化与合理化,使机械产品及制造最终产生的污染物最少。对生产而言,包括节约原材料和能源,淘汰有毒有害材料,减少废物的数量和毒性;对产品而言,则是要减少从原材料到最终处理整个产品生命周期对人的健康和环境的不利影响;对服务而言,清洁生产技术要求将环境因素纳入设计和所供给的服务中。可以说,清洁生产技术真正体现了可持续发展的战略思想,保障经济、社会的发展与环境、资源的利用相协调。据有关资料显示,目前在机械产品及制造中采用的清洁技术大致如下:
(一)虚拟样机技术
该技术是将产品研发中多轮次的物理样机试制定型。改为在虚拟样机环境下,利用软件技术去建立机械系统数学模型,在屏幕上对产品进行几何、功能、制造等方面交互建模与仿真分析。利用虚拟样机技术,能在未作任何机械切削之前,就可快速试验多种设计方案,直到获得最优化方案为止。这不仅缩短了产品的研发周期,提高了设计质量和效率,更重要的是减少了样机试验中材料、能源、人力上的消耗。
(二)切削液的过滤、分离、净化、节能技术
在切削过程中,为减少废液对环境的污染,对切削液进行过滤、分离净化处理,破坏废液中乳化液的稳定性,使油料在特定装置中进行油水分离,并回收利用;也有采用喷雾冷却技术,该技术可以大大减少切削液的消耗,也能提高刀具使用寿命,既降低了成本,也保护了环境。
(三)清洁能源
电能、液化石油气、天然气、风能、水能都是清洁能源。机械设备的动力源和机械产品本身的动力源应当充分利用这些资源。尽可能地做到对环境的零污染。
(四)快速成型技术
该技术是应用材料堆积成型原理,采用分层实体制造和熔化沉积制造等,可快速制造出各种形状复杂的机械零件,突破了传统机械加工过程中去除材料的机加工方法。因而可大大节约原材料和能源。
(五)粉末冶金技术
该技术用于机械零件的加工,属于少切削或无切削加工技术,由于粉末冶金技术没有或很少有金属切削固体废弃物,也不产生传统机械加工工艺中大量废油和废切削液。因此,这项技术在节材、节能、高效益、高精度等方面具有很高的应用和推广价值。在清洁技术中应得到高度重视和推广。
(六)其他机械工业清洁生产技术
如真空加热油冷淬火、常压和高压气冷淬火技术、真空清洗干燥技术、机电一体化晶体管感应加热淬火成套技术、无毒无害焊接技术和无毒无害化电镀防护层技术等等。
二、我国机械制造业的清洁生产现状
据有关资料显示,我国的机械产品及制造在生产过程中很多都是耗能大、介质多、负荷重、工艺陈旧、环境污染严重,尤其是工业三废问题,严重制约了清洁生产的实现和实施。特别是一些乡镇企业为了追逐眼前的经济利益,上述问题更为突出。
机械行业不仅是耗能耗材的大户,而且也是排污的主要行业之一。特别是金属热加工行业,包括铸造、锻压、热处理、焊接、电镀和喷漆等,是量大面广的行业,它所产生的废物种类多,数量大,造成的直接或间接污染不可忽视。治理“三废”问题,就是机械制造行业实施清洁生产的重点。
所谓三废是指废气、废液、固体废弃物。我们知道,大部分机械产品的生产加工,从毛坯到最终的整机装配,要经过铸、锻、焊、铆、车、钳、热处理等工艺过程,在这些工艺过程中会产生大量的烟尘和有毒有害气体。尤其在铸造加工过程中,则会散发大量粉尘与有毒有害的可吸入颗粒物,这些物质都将直接污染厂区环境、危害人的身心健康。目前,我国的机械产品及制造业与发达国家相比科技含量较低,工艺技术落后,铸锻工艺所产生的粉尘与废气对大气环境的污染更为严重。另外,我国油品质量较低,在机加工过程中,加重了颗粒物和有毒有害气体的排放,从而加剧了对环境的污染。机械产品加工中的废液大部分来自金属切削过程中的切削液。这些使用过的废乳化液,含有大量的油和化学添加剂,它被直接排放、散失或被燃烧都将严重污染环境。此外在众多设备中的燃烧系统、系统和冷却系统也将会产生大量的废油。这些废液和废油对厂区环境和人体危害是十分严重的。三废中的固体废弃物是在机加工过程中的切屑、废渣、废品及金属和非金属边角料等。若不加以及时妥善处理不仅侵占了有限的空间,倘若露天堆放,遭日晒风化雨淋,其污水有毒有害气体也会污染环境。因此,固体废弃物既污染环境,又造成资源、能源的浪费。总之,“三废”问题正是制约机械行业进一步上台阶的一个重要方面。
三、推进机械产品及制造行业清洁生产的对策建议
清洁生产的主要目标在于:实现生产全过程污染的最优控制,形成低投
入、低消耗、低排放和效率的节约型增长方式。因此,在发展清洁生产技术的过程中,必须重视环境污染的控制、资源再生、创造清洁工艺、开发节能降耗技术,科学管理协调发展。可以说,清洁生产将是我国机械制造业可持续发展的突破口与切入点。
(一)更新传统观念,树立清洁生产意识
应当将清洁生产的观念、内涵和相关技术进行广泛的宣传、教育和培训,提高机械产品及制造行业的科技人员、职工、企业管理者和企业家的参与程度,认清清洁生产对企业生存发展的重要性和对社会可持续发展肩负的重大责任,把提高资源利用效率和环境影响因素纳入企业发展之中。
(二)科技创新,规范管理
清洁生产需要科技创新和先进技术的支持,同时也需要规范管理和严格的制度来保证。要在机械制造行业顺利实施清洁生产,实现可持续发展战略,需要提高全行业人员的整体素质,用法律、法规的形式强化清洁生产,制造清洁产品。在机械制造行业积极引进节能、降耗新技术和无污染或少污染的科研成果。
(三)技术开发推广与引进吸收相结合
机械制造业作为工业部门的主要代表,它的迅速发展不可避免地带来对资源的消耗和对环境的污染。为了保护环境,减少污染,要尽可能创造工艺条件,应用节能降耗减少污染的工艺技术,消除或减少在铸造、锻造、铆焊、切削和热处理等工艺过程中产生的粉尘和有毒有害物质,并对废气、废液、固体废弃物应用化学和生物处理技术,进行无害化处理。例如,改铆接为焊接,改锻压为液压,改切削、冲压工艺为粉末冶金技术或快速成型工艺技术,切削液的净化再利用等,也要大力引进国外先进的技术和先进的机械设备。
(四)合理选材、减少污染
在机械产品的设计制造过程中,在保证使用性能和可靠性的前提下,应优先选择那些低能耗,少污染,可回收利用的材料,尽可能少用或不用有毒有害的原材料,以利于产品的报废回收和减少加工过程中的环境污染。例如,一方面尽量少用短缺或稀有原材料;另一方面在机械产品设计和制造过程中杜绝使用有毒有害材料,应尽可能寻找其替代材料。政府要制定充分利用废物资源的经济政策,在税收和投资等环节上对绿色消费、废物回收等采取经济激励措施。
(五)完善政策,强制淘汰
在机械制造行业中,走边发展边治理的发展模式,已是可持续发展战略的必然选择。发达国家在工业化过程中的“先污染、后治理”的经验教训就是前车之鉴,生态环境一旦遭到破坏,再重新治理维持其生态平衡就十分困难。因此,国家及政府部门应加大对环保机械工业的政策和资金的支持力度。从法律制度上确保机械制造行业对区域环境的无污染或少污染。同时要实行有利于资源节约的价格和财政政策,对机械制造行业中的一些规模小、产品结构不合理、企业素质差、产品科技含量低、产品质量差、科研能力薄弱、污染严重的企业应加大整改力度,强制淘汰。不要为眼前的一点经济利益姑息迁就,任其作为。
(六)以人为本、和谐发展
噪音、振动、高温、高压等是机械产品及制造行业的突出问题。在产品设计及制造过程中尽可能采取必要的隔振、减振、吸声、消音措施和装置或是从设备到工艺采取适当措施减少冲击、振动、噪音的产生;同时在机械产品设计制造、使用过程中应采取有效措施,杜绝和避免高温、高压、有毒有害等危险因素,为机械制造行业的从业人员创在一个和谐、舒适的工作环境。
[参考文献]
[1]顾玲等.工程机械的绿色设计,工程机械.