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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。(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:
长期以来,人类对自己采用较为粗放的、大规模工业发展模式及由此而引起的资源枯竭、环境恶化等问题一直进行反思。如何选择一条适合本国国情的可持续发展道路,实现人与自然的和谐相处,成为世界大多数国家的共识。因此,随着社会的发展,资源、环境和人口三大问题对人类社会生存与发展显得越来越重要,人们开始更加注重产品的“绿色”指数。绿色设计又称生态设计、面向环境的设计等,是指借助于产品相关的各类信息,使设计出的产品具有先进的技术性、良好的环境协调性以及合理的经济性的一种系统设计方法。绿色的设计应该是利用整体系统的观点,将环境、安全性、能源、资源等因素集成到产品的设计活动之中,从而获得真正的绿色产品。
1.机械产品绿色设计的基本步骤
为实现绿色产品生命周期设计的总体目标,应从产品的概念设计就以“绿色化”为主线贯串整个设计全过程,从而实现机械产品整个生命周期的“绿色化”。在实践中,机械产品绿色设计首先要对用户的要求进行分析,确定主要功能和次要功能,分析满足主要功能的技术可行性,对满足主要功能的技术进行调研、分析,然后根据这些可行性的技术设计出相应的产品方案。其次要对各个产品方案的潜在环境影响进行分析、研究,确定环境影响要求,如废物产品、水污染、能量消耗等,开发“绿色产品”。最后要检查“绿色产品”是否满足功能要求。
2.机械产品绿色设计的基本特征
根据绿色设计“节约能源、利用资源、减少污染,有利于环境保护”的指导思想,绿色产品应具备以下特征:最大限度地节约能源;最大限度地利用材料资源:绿色产品应尽可能减少材料的使用量和使用材料的种类;尽量简化设备结构,合理使用材料,并可最大限度地实现设备材料的再利用。最大限度地减少污染、保护环境:绿色产品从开发设计、生产制造到使用维护乃至报废后回收处理的各个过程中均应对环境无负面影响或污染甚小。免费论文参考网。
3.机械产品绿色设计的内容
绿色设计不同于传统设计,绿色设计包含产品从概念形成到生产制造、使用乃至废弃后的回收,即涉及产品整个周期。免费论文参考网。机械产品的绿色设计是把产品的生命周期进行扩展,除设计、制造、使用外,还包括废弃后的回收重用及处理等。因此,如果要从根本上防止环境污染,节约资源和能源,首先取决于设计。免费论文参考网。绿色设计主要包括产品的结构设计、产品材料选择、制造环境设计、绿色工艺设计、包装设计和回收处理设计等个方面。如下图所示:
机械产品绿色设计图
在机械设计过程中我们要充分考虑到产品及工艺对环境产生的负作用,并将其控制在最小范围内或最终消除,同时还要充分考虑产品生命循环周期各个环节中资源和能源的合理利用、环境保护和劳动保护等问题。
4.机械产品绿色设计的意义
4.1使人们生活方式“绿色化”。
人类社会生活中的高能耗、高物耗及产生的大量废弃物,严重地破坏了生态平衡,破坏了人类自身的生存环境。绿色设计的理念及产品,使得人们在生活当中不但要追求物质文明,而且要追求生态文明,也就是具有一种“绿色的生活方式”,是走可持续发展道路的重要方面。如曲业华等人设计的一款环保型汽车;他的设计灵感来源于百米运动员的起跑瞬间,将瞬间的动态凝结起来,使得设计更加具有动感,他们的设计将绿色环保设计理念应用于产品设计中。应用材料具有良好的环境兼容性,可再生、可回收,并且对环境污染小、低能耗。这种新型绿色环保材料的应用,大大提高了资源的利用率,实现了工业产品设计的可持续发展。
4.2促进技术进步与技创新。
长期以来,我们在评价技术是否进步的根据主要是考虑它所带来的经济效益,而对环境和生态效应考虑得较少。绿色设计要求同时兼顾社会、经济和生态效益,要达到三者的协调和统一。机械产品的绿色设计可将生态环境与经济社会联结为一个协调发展的有机整体,使环境和资源既能满足为当前经济发展的需要,又能满足人类长远生存的需要。这就对产品的设计提出了更高的要求,从而推动技术的进步与创新,满足人类社会经济可持续发展的需求,从而保证了环境效益和可持续发展效益。
4.3适应国际贸易的要求。
绿色产品具有节约能源,不使用有害化学物质,有合理的包装,产品使用后易子分解等特性。绿色设计可以大大提高企业的市场竞争能力和可持续发展能力。在国际贸易中不符合环境标准的商品被禁止进出口已成为一项国际准则。运用绿色设计的思想所制造出的产品可以更好地适应国际标准,使我国的绿色产品能进人更广阔的国际市场,增强产品的竞争力。
综上,机械产品采用绿色设计技术之后所拥有的一系列优势表明,产品的绿色设计具有良好的应用前景。
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1机械设计制造及其自动化理论概述
最开始人们接触机械自动化的时候,都是先想着用机器代替人手,用机械完成一些重复操作的劳动。随着科学技术的发展,自动化的技术水平较以往有了极大的提升,不再局限于单一的重复机械动作上,而是进行相关程序的设定,逐渐拥有了自主思考的内核,我们也将其称之为机械的大脑,能够精准地完成规定的任务,还能够在系统出现问题的时候,及时地进行自我诊断,现阶段的机械设计更加智能化。机械设计制造领域的自动化技术的应用伊始,可追溯到20世纪60年代,由于电子计算机技术的不断发展壮大,人们也开始将电子计算机技术融入到机械控制中,通过各领域专家的研究和尝试,最终成功地将电子计算机及其控制技术成功地结合在一起,又经过长时间的磨合与创造,最终形成了今天我们所看到的、所使用的机械设计制造及其自动化。机械设计制造及其自动化也和大多数事物一样,经历了由无到有、由简单到复杂的发展过程。现如今,机械设计制造及其自动化在社会生活中发挥的作用也越来越重要。
2机械设计制造及其自动化的应用现状分析
我国改革开放以来,将更多的精力投入到了科学技术的研究和开发中,科学技术是第一生产力,这是我们所有科研工作者都熟知的道理,而我国的科学技术也以极其迅速的速度发展着,在科学技术领域也取得了非常可人的成绩。但是从全球的角度来看,与发达国家的科技手段相比较,我国的机械设计制造及其自动化技术还是相对比较落后的,出现这种情况的主要原因是我国发展科学技术的时间较短,起步也比较晚,还有很多地方都是学习其他先进国家的技术。而在很多工业发展领先的国家,都已经将纳米技术、激光技术等先进技术融入到了机械的设计和制造中,而我国在高新技术融入这一点上,还与国外发达国家存在着非常大的差距。由于我国机械设计制造及其自动化技术水平的限制,使得我国机械设计制造自动化的应用范围也受到了这一限制的影响。目前,我国大部分的机械制造厂虽然已经将机械自动化的理念引入到了产品的生产当中,但是真正将自动化融入到整个机械制造工程的生产过程中的,基本上没有。很多制造工厂由于技术水平、资金等多方面因素的限制,生产出来的产品都是非常粗糙的,达不到预定标准,而且还花费了大量的生产成本,这样的工厂在经济市场环境下逐渐会失去竞争能力,久而久之,一部分制造工厂就会因技术限制而破产,从这一点我们能够非常明显地发现,对工厂来说,机械自动化的意义是非常重大的。而纵观我国的机械制造产业,为什么我国的机械设计制造及其自动化技术水平比较落后,究其原因,除了科学技术的不足以外,高新技术人才的缺乏也是一个非常大的影响因子。目前在工厂中,有经验的技术人员都是老一辈的技术工作者,这一部分工作人员并没有接受过专业的理论知识和技术培训,而新入职的工作人员基本上都是刚刚毕业的大学生,这些学生虽然有扎实的理论基础,但是却没有实践方面的经验,这样就使得整个机械设计制造产业的自动化技术水平出现了青黄不接的情况。
3机械设计制造及其自动化的应用研究
为了能够尽快与国际社会机械设计接轨,我们要积极向国外先进机械化自动化技术学习。自从我国加入世界贸易组织,越来越多的外国企业进驻中国,使得我国的市场竞争日益激烈,大多数国有企业逐渐失去了先天的主导地位,由于没有很好的经营,再加上保守、不创新,最终被淹没在了市场经济的大潮中。为了能够挽救我国机械制造企业,大部分本土企业开始与国外企业建立长期的合作关系,本土企业在吸收国外先进生产技术的同时,逐渐提高了自身的产品质量,有效降低了生产成本,外国企业也利用我国的市场建立了庞大的经济体系,二者实现了双赢。随着越来越多中外合资企业的出现,机械设计制造及其自动化技术也逐渐融入到了我国各个行业中,怎样更好地提升机械制造自动化水平,也逐渐被越来越多的企业提到了日程当中。计算机网络技术的普及也极大地提高了机械制造自动化技术的发展水平,我们利用计算机软件技术,及时发现了机械设计中存在的漏洞,并在第一时间进行了维护,通过对网络技术的研究,也实现了企业与企业之间的远程沟通。虽然我国的机械设计制造及其自动化发展取得了非常显著的成绩,但是在工业迅速发展的同时,环境问题逐渐显现在人们面前,工业污水、工业废料都排放到了大自然中,导致我们赖以生存的环境出现了极大的恶性变化,也让我们在发展工业的同时,深刻意识到环境保护的重要性。机械制造及自动化实现了全球化之后,怎样降低生产过程中对环境的污染也就成为了机械设计制造领域要面对的难题,我们如何利用绿色能源进行工业生产,合理转化工业生产的废料,减少有害环境的原材料,实现机械设计制造的绿色发展,这也是机械设计制造及自动化未来的发展方向。
4我国机械设计制造及其自动化的发展趋势
我国机械设计制造及其自动化技术已经日趋完善,各个行业也都体会到了机械设计制造及其自动化所带来的各项优势,机械设计制造及其自动化是一门集多种技术于一体的学科,随着新技术的不断研发与引进,机械设计制造及其自动化的发展也将会是一片大好。在机械设计制造及自动化的发展中,大部分的机械设计制造都将设计、制造、生产和管理进行独立运行,而这些独立运行的部分又与机械设计制造及其自动化的发展集成是相对应的,这样也满足了我国工业生产的实际需求。我国机械设计制造及其自动化还会向着节能化的方向发展,当我国的工业生产达到一定水平的时候,我们考虑的重点不再是运转效率和产出的关系,而是让工业发展与环境保护和谐共存。机械制造材料需要承载节能原料来进行生产,我们要最大限度地运用原材料,减少生产过程中的污染物排放,多使用可再生能源,这样也能减轻对环境的危害。
5结语
机械设计制造及其自动化的应用可以极大地提升生产效率,有效降低生产成本,让机械设计制造企业能够在激烈的市场竞争中脱颖而出。不断改进我国机械设计制造及其自动化水平落后的现状,对我国工业领域的生产具有非常重要的作用。
作者:陈积铭 单位:哈尔滨市总工会职工技术协作服务中心
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