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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: