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先進機械制造技術,是現今科技發展下的一個重要技術成果,其融合了計算機技術、信息技術以及集成化制造技術等諸多高科技的優勢。以往,制造技術單一,且工作效率低,每一個產品的問世,都會隨之涌現出與其功能近乎相似的相同產品;而且在產品制造方面,由于技術的不成熟,使得制造進度緩慢,生產率低,很難應對快速發展的經濟競爭市場。先進機械制造技術,憑借本身智能化、系統化的優點,完全彌補了傳統制造技術所表現出的不足之處,不僅有效地提高了生產效率,也使得產品向著多樣化方向發展。
1.1 全球化
制造的全球化,可以說是如今機械制造業自動化最重要的發展趨勢。近年來,在各種工業領域中,國際化經營不僅成為大公司而且已是中小規模企業取得成功的重要因素。這一方面,由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈,例如在機械制造業中,國內外已有不少企業在這種無情的競爭中紛紛落敗。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業,不得不擴展新的市場。另一方面,由于網絡通訊技術的快速發展,提供了技術信息交流、產品開發和經營管理的國際化手段,推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用,已成為全球化制造業發展的動力。
1.2 信息化網絡化
互聯網通信技術,幾乎壟斷了全球信息交流領域。在制造技術方面,一種產品的開發與研制,可以通過網絡實現異地跨界進行。網絡通訊技術的迅速發展和普及,給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售,都可以異地或跨越國界進行。利用網絡通訊技術,可以加強各國產品的合作以及技術經驗的交流。同時亦可在最短的時間內,達到最快速、有效的技術經驗學習。
1.3 自動化
自動化是一個動態概念,目前,其研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢,是制造全球化、制造敏捷化系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。
1.4 敏捷制造
制造自動化系統的生存能力和競爭能力,在很大程度上取決于是否能在很短的開發周期內生產出低成本、高品質的不同品種產品的能力,從而去面對市場的挑戰。敏捷制造是將柔性生產技術、熟練掌握生產技能的勞動力,與促進企業內部和企業之間相互合作的靈活管理集成在一起,通過所建立的共同基礎結構,對迅速改變或無法預見的市場,做出快速反應。其旨在不可預測的持續變化的環境中,使企業具有卓越的自適應能力,從而占據主導地位的總體戰略,同時也是對市場需求做出快速響應、快速重組的生產模式;敏捷制造是一種哲理或管理哲學,是企業管理的戰略性變革。其特征,是制造柔性和成員合作,制造柔性是敏捷制造的組成部分,包括人員、設備和軟件3 方面的柔性。
2 我國現代機械制造技術的發展方向
先進制造技術,是制造技術的最新發展階段,是由傳統的制造技術發展起來的,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。
2.1 現代機械制造技術的發展方向
現代機械制造技術的發展,主要表現在兩個方向上:一是精密工程技術,以超精密加工的前沿部分、微細加工、納米技術為代表,將進入微型機械電子技術和微型機器人的時代;二是機械制造的高度自動化,以CIMS 和敏捷制造等的進一步發展為代表。
2.2 發展機械自動化技術要立足于中國國情發展我國的機械自動化技術,應該從我國的具體國情出發,著眼于我國機械制造業的發展現狀,并堅持可持續發展的戰略眼光,從整個國家的角度來進行仔細的考慮,走中國特色的機械自動化技術發展之路。發展機械自動化技術,是一個由低級到高級、由簡單到復雜、由不完善到完善的過程。當機械的操作采用自動控制器以后,生產方式才能從機械化逐步過渡到機械控制自動化、數字控制自動化、計算機控制自動化。另外,只有建立了自動化工廠以后,生產過程才能全盤自動化,才可能進入機械自動化的高級理想階段。目前,中國機械制造業同世界先進水準之間,存在著階段性的差距。在這種情況下,普遍應用電子計算機集成制造系統的高度自動化,并不具備相應的基礎技術、發展經驗和所需資金。因此,應該發展生產工藝成熟的大批量生產的自動化技術。
2.3 自動化技術的發展走向
正確判斷、識別并堅持自動化技術的發展走向,對于機械自動化技術的發展至關重要。目前,機械制造自動化技術的發展走向,朝著數字化、綠色化與智能化方向發展。數字化是先進制造技術發展的核心,是制造技術、計算機技術、網絡技術與現代管理科學交叉作用的共同結果,這將是機械自動化技術發展的必由之路。隨著人們對人類與環境之間的關系認識的逐漸加深,實現人類與環境之間的協調、可持續發展,是當代經濟發展必須遵循的原則。機械自動化技術的發展,也同樣要遵循這一原則,實現綠色化發展之路。近20 年來,制造系統正在由原來的能量驅動型,轉變為信息驅動型,這就需要制造系統不但要具備一定的柔性,同時還要表現出一定的智能,實現在對大量復雜信息處理的同時,能夠自主進行選擇與處理。這既是現代科學技術發展的必然結果,也是人類社會進步的重要標志,具有良好的發展前景。機械制造業在任何一個國家的重要地位,都是顯而易見的,機械自動化技術直接關系到機械制造業的基礎和水平。
2.4 改變傳統局限,研究新的技術
前幾年,我國的機械制造技術理念,僅僅局限于國內,對外則少之又少。雖然近幾年我國對外出口有所增加,但是相對于發達國家,我國的國外市場仍處于狹窄狀態。發達國家的機械制造技術水平較高,不斷地搶奪我國市場,致使我國許多知名企業在競爭中落敗。但從另一方面考慮,雖然我國的機械制造技術水平較低,但我們可以與外資企業進行合作,在合作的過程中,學習外國先進的機械制造技術,再在此基礎之上,研究新的技術。總的來說,我們必須改變傳統理念,努力提高我國的機械制造技術,才能穩定住我們的市場,才能更好地發展自己的機械制造技術。
3 結束語
制造技術不僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標志,也是國際間科技競爭的關鍵。我國正處于經濟發展的關鍵時期,制造技術是我們的薄弱環節。我們應了解機械制造技術的發展過程,認識現代機械制造技術的現狀,把握現代機械制造技術的發展趨勢,科學高效地進行現代機械制造技術的研究,盡早地實現我國由制造業大國到制造業強國的過渡。
參考文獻:
[1] 孫建,姚芳萍.先進制造技術的發展趨勢及其應用[J].林業機械與木工設備,2010,(4);78- 80.
摘要制造業是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱,其生產總值一般占一個國家國內生產總值的20%~55%。在一個國家的企業生產力構成中,制造技術的作用一般占60%左右。專家認為,世界上各個國家經濟的競爭,主要是制造技術的競爭。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場占有率上。隨著經濟技術的高速發展以及顧客需求和市場環境的不斷變化,這種競爭日趨激烈,因而各國政府都非常重視對先進制造技術的研究。
隨著高新技術和知識經濟的迅猛發展,生命科學、材料科學、信息技術、微電子技術、航空航天等新興的科學技術不斷涌現。以計算機技術、信息技術、自動化技術與傳統制造技術相結合的先進制造技術應運而生,對傳統的制造業產生了巨大的影響和沖擊。目前,世界各國尤其是工業發達國家都非常重視制造技術的開發研究和應用,在這一領域的國際競爭日趨激烈,我們要想在新一輪的較量中立于不敗之地,就必須大力發展制造技術。
一、現代制造技術的主要特征
隨著通訊和網絡的發展,全球性的貿易壁壘正在逐步消失,制造技術已發展成為一個涵蓋整個生產過程、跨多個學科且高度復雜的集成技術。制造的概念和內涵得到大大擴展,它是一種涵蓋面很廣的廣義制造概念,是“大過程”、“大制造”,包括光、機、電產品的制造,工藝流程設計,通用產品和高精尖產品的制造以及材料制備;不僅包括機械加工方法,而且還包括高能束加工方法、硅微加工方法、電化學加工方法等;它不但包括從毛坯到成品的加工制造過程,而且還涉及產品的市場信息收集與分析、產品的選型決策、產品的設計制造過程、產品的銷售和售后服務、報廢產品的處理以及產品的疲勞強度和全壽命過程的預估等產品整個生命周期的全過程。
經濟的發展和社會的進步對制造科學提出了新的要求與期望,它與信息科學、生命科學、材料科學、管理科學等不同學科之間的交叉融合更為緊密,形成了多學科交叉、多方位立體發展的模式。一方面,制造技術為信息科學、生物科學和材料科學提供觀察、實驗、檢測、制造的裝備和技術支持;另一方面,信息科學、生物科學、材料科學的最新成果也會應用于制造業,進一步豐富制造科學的內容,同時,它們的發展也給制造業不斷提出新的使命和挑戰,從而促進制造科學的進一步提高。制造生產模式對制造過程、制造系統和產品的優質將起著關鍵的作用,而制造生產模式是管理科學、社會人文科學與制造科學的交叉、融匯和發展而成的結果,有著統率生產過程、加速高新技術的發展、決定產品質量和市場競爭能力的作用。
先進制造技術的發展與信息技術的發展密不可分。信息技術,特別是計算機技術,極大地改變著制造的面貌,是先進制造技術的發展與制造科學形成的客觀條件。信息這一要素已成為現代制造業中最重要的資源和最寶貴的競爭要素。制造技術不僅加工、處理信息,而且將制造信息錄制、物化在原材料上,提高其信息含量,使之轉化為產品?,F代制造業,尤其高科技、深加工企業,其主要投入已不再是材料和能源,而是信息和知識;其所創造的社會財富實際上也是某種形式的信息,即產品信息和制造信息。未來的產品一般應是基于信息或知識的產品。未來的制造技術將向數字化、智能化、網絡化發展,信息技術將貫穿整個制造業。
二、制造技術的發展趨勢
21世紀,制造業日趨全球化,先進制造技術向著自動化、柔性化、集成化和智能化方向發展??偟膩砜?,納米技術、超精密加工技術和可持續制造技術是今后發展的關鍵。
掃描隧道顯微鏡的發明與應用使人們對世界的認識進入納米尺度,從宏觀轉向微觀擴展。納米技術和納米制造技術是當前競相研究的最前沿領域,它將使人們在生產方式和生活方式上有更大的改觀。納米技術包括納米材料技術、納米加工技術、納米裝配技術、納米測量技術和納米機械學等。納米技術對制造業已經產生了很大的影響,對傳統制造方法、制造工藝與手段帶來了巨大沖擊;同時,納米技術的發展帶動了微型系統制造技術的發展。微型系統是機械技術和電子技術在微/納米尺度上相融合的產物,發展極其迅速,有可能對世界各國的科技、經濟發展和國防建設產生重大影響。其覆蓋領域十分廣泛,從1959年科學家提出微型機械的設想,到第一個硅微型壓力傳感器問世,以及微型齒輪、微型齒輪泵、微型氣動渦輪及聯接件、硅微型靜電電機、微型加速度計,直至2000年重僅200多克的微衛星上天,微型系統受到了世界各國越來越多的青睞,其應用領域將不斷擴大。
制造技術的全球化和中國加入WTO給我國的制造業帶來了前所未有的發展機遇,同時也面臨著巨大的挑戰。當前,人類社會已進入信息時代和知識經濟時代,國際經濟合作與交往日益緊密,全球產業結構進入大調整的重要時期,世界正在形成一個統一的大市場。世界范圍內制造業的競爭變得越來越嚴酷,人們對于產品的個性化和服務的要求越來越強烈,產品的生命周期越來越短,只有采取積極的應對措施,才能逐步縮短我國在制造領域與工業發達國家的差距。
一、現代機械制造技術的概況
機械制造技術是產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質量、效益、競爭力為目標,包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。隨著的發展,人們對產品的要求也發生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術。
二、現代機械制造技術的特點
(一)現代機械制造技術的先進性
先進制造技術是制造技術的最新發展階段,是由傳統的制造技術發展起來的,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。先進制造技術與高新技術相結合而產生了一個完整的技術群,它是具有明確范疇的新的技術領域,是面向21世紀的技術。
(二)現代制造技術的全面性
先進制造技術并不限于制造過程本身,它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有,并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果,其目標是為了提高競爭和促進國家和綜合實力的增長。目的是要提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。
(三)現代制造技術的系統性
先進制造技術特別強調機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
(四)現代制造技術的全球性
隨著我國加入世界貿易組織,市場的全球化有了進一步的發展,發達國家通過、經濟、手段爭奪市場,傾銷產品,輸出資本。隨著全球市場的形成,使得市場競爭變得越來越激烈,先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此,一個國家的先進制造技術,它的主體應該具有世界先進水平,應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。
三、現代機械制造技術的發展現狀
近年來,我國的制造業不斷采用先進制造技術,但與工業發達國家相比,仍然存在一個階段性的整體上的差距。
(一)管理方面
工業發達國家廣泛采用計算機管理,重視組織和管理體制、生產模式的更新發展,推出了準時生產、敏捷制造、精益生產、并行工程等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理,多數小型企業仍處于經驗管理階段。
(二)設計方面
工業發達國家不斷更新設計數據和準則,采用新的設計,廣泛采用計算機輔助設計技術,大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用計算機輔助設計技術的比例較低,機械制造技術基礎還十分薄弱,數控機床由于編程復雜,還沒有真正發揮作用。因此,與工業發達國家相比,我國的制造業仍然存在一個階段性整體上的差距。
(三)制造工藝方面
發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工。我國普及率不高,尚在開發、掌握之中。
(四)自動化技術方面
工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元、柔性制造系統、機集成制造系統,實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段,柔性制造單元和系統僅在少數使用。
四、現代機械制造技術的趨勢
(一)全球化
一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈,例如一些知名度很高的企業,在這種無情的競爭中紛紛落敗,有的倒閉,有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業,不得不擴展新的市場;另一方面,通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展,這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用,已成為全球化制造業發展的動力,全球化制造的第一個技術基礎是網絡化,網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。
(二)虛擬化
制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標,進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真,通過仿真軟件來模擬真實系統,以保證產品設計和產品工藝的合理性,保證產品制造的成功和生產周期,發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。
(三)自動化
自動化的主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。
(四)綠色化
綠色制造則通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品,產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面,同時使原材料和能源的利用效率達到最高。
參考文獻:
在機械制造系統中,其監控和診斷技術的應用,對于確保整個生產活動的穩定性、可靠性、高效性來說,起到了至關重要的作用,而這方面的作用也對于整個經濟體系的發展有著一定的影響。下文主要針對現代機械制造系統監控和診斷技術的研究以及發展進行了全面詳細的探討。
1 現代機械制造系統監視與診斷的目的
在傳統及機械制造中,是以人為主體,由人來操作機床,完成工件的制造和加工。機械制造過程中的工作狀態,人們可以很容易進行判斷,當有故障時也很容易排除,對生產過程的自動監控和診斷的要求不是很高,但在現代機械制造過程中,隨著柔性制造系統和集成制造系統的發展,整個機械制造過程是在計算機控制下自動進行的,沒有或很少需要人對過程進行干預,因此,制造過程中的過程監控與故障診斷是系統正常運行的技術保證。
在現代機械制造系統中,車間、各類零件的制造系統、制造單元、機床設備、運輸設備等各有自身的計算機控制系統,它是一個多級計算機控制網絡,監控與診斷系統是網絡的組成部分。在網絡各層次中,由于各子系統的職能不同,監控診斷的內容就有差別。如圖3所示,它是一個現代制造車間(工廠)的監控診斷系統,分為三級:第一級為設備監控診斷級,第二級為系統監控診斷級,第三級為車間(工廠)監控診斷級。
2 發展趨勢
在我國當前計算機信息技術以及電子技術不斷發展的過程中,現代機械制造技術將會在這一過程中面臨更大的挑戰和發展,尤其是其中所存在的監控和診斷技術,未來在對機械制造系統的監控、診斷技術進行研究和發展的過程中,其發展的趨勢主要集中在以下幾個方面:
2.1機械加工系統中的幾何量及物理量
基本工況狀態以及規律的識別研究,無論是對于傳統形式的生產方式還是對于自動化的生產環境來說,實質上其基礎級設備中所呈現出的物理量、幾何量檢測度,才是其中所存在的最為關鍵的問題,這方面的問題涉及到了信息來源問題,也就是說,脫離了基礎信息源頭,那么整個后續系統便極有可能會失去運行的依據。雖然說以往的研究工作量較大,但是在這大量的工作中,所存在的理論研究過多,再加上是在實驗室試驗,雖然說能夠對于加工過程中的具體構成加以認識,但是要熟悉工況,就必須要機床的實際運行數據。所以,將實際需求相結合來看,加工系統之中所涉及到了的幾何量、物理量快速檢測和識別的方式,就是未來機械制造系統中監控和診斷技術的主要發展那趨勢,同時也是研究的重點。
2.2多功能、柔性監控診斷系統研究與發展
雖然說我國目前對于機械制造過程中所涉及到的診斷技術已經進行了較為廣泛的研究,但這其中依然存在著一個問題,那就是普遍的傳感器落后現象、信息利用率低、監視應用范圍單一、數據處理不及時、機床計算機控制接口兼容差等方面的問題。而在如今生產要求不斷提升的情況下,尤其是在柔性制造系統以及集成制造系統的相關生產環境中,監控診斷系統務必要保證自身能夠具備以下幾個方面的要求:
(1)要擁有能夠對于大量模擬信號以及數字信號進行處理的兼容接口,或者說智能接口,同時還必須要針對制造過程中所呈現出相當一部分狀態物理量采取控和檢測措施;
(2)要擁有對現代化制造信息進行處理的硬件、軟件,并且能夠針對相應的狀態量特征采取良好的分析措施,從而對于相關狀態呈現出的發展趨勢進行預報。能夠對于各個方面的設備變化實時的進行監控,特別是針對繼續制造加工過程中所涉及到的質量性能參數,要掌握其中的變化狀況和變化原因,進而客觀的評價出所產生的影響程度。這對于有針對性的采取控制措施以及避免避免故障的出現來說,起到了至關重要的作用。
(3)要擁有對于多種不同性質的復雜狀況判斷能力,掌握其狀態的變化趨勢,并且依據其是變化的情況,自動的生產較為客觀的判別函數;
(4)具有各種功能的機床和計算機網絡接口及聯機工作能力,實現各設備及生產系統之間交互、通信,實現系統與外部通信,極大的利用信息資源。在現代制造系統中由單一目標向多功能、柔性方向發展,是監視診斷技術發展的目標。
2.3新的分析和診斷方法應用于現代機械制造系統的監視與診斷系統
由于現代機械制造系統具有控制規模大、自動化程度高和柔性化的特點,由于其控制規模大,系統復雜,除了通過目前已采用的監控和故障診斷技術對機械制造系統進行監測和診斷之外,許多新理論和新技術正在該領域得到推廣和應用。
(1)分布式人工智能專家系統
(2)現代機械制造系統由于其結構的復雜性,其加工設備往往由若干相互聯系又相對獨立的子系統組成,子系統又有若干模塊組成。從控制的角度看,那就是眾多類型的設備或子系統之間,往往實行一種所謂的主――從遞階分級控制,且具有一定的分散度。依靠一個單一的人工智能專家系統并不可能很好地解決系統的監控和診斷問題。這就要求監控和診斷系統不僅能實現各種信息的集成,而且能有效地利用資源,優化控制各子系統的異步操作,均衡各子系統的目標,實現一種所謂分布式人工智能專家系統。根據分布式的特點,從而使整個系統既可協同工作,又可單獨工作,從而具有很好的靈活性。
(2)智能多媒體技術應用于故障監控和診斷中智能
多媒體故障監控和診斷是指將人工智能、多媒體應用于故障監控和診斷的理論、方法和技術,是人工智能技術、多媒體技術與故障監控和診斷技術的有機結合[5-6]。智能多媒體故障監控與診斷理論和技術是故障監控和診斷理論和技術的發展,它提供了多媒體人機界面,采用多媒體監控和診斷信息及處理技術,具有多媒體診斷數據庫、多媒體診斷知識庫和多媒體診斷推理機,使監控和診斷技術為我們提供更全面的信息和數據,對現代機械制造系統進行的監控和故障診斷更為有效。
3 結束語
綜上所述,在我國當前機械制造系統復雜程度不斷提升的情況下,其系統本身的發展對于監控技術以及故障診斷技術所呈現出的要求也越發嚴苛。同時,在當前科學技術不斷發展的情況下,監控技術與診斷技術本身也將會逐漸隨著相關學科的持續發展,以及部分基礎理論體系的形成,而使得監控和診斷技術所能夠使用的范圍不斷提升,這對于機械制造系統的發展來說,起到了至關重要的作用。
參考文獻
中圖分類號: TH16 文獻標識碼: A 文章編號:1009-8631(2010)06-0070-01
機械制造業歷來是應用科學技術的主要領域,是應用最新科技推動社會、經濟發展的主導產業。改革開放以來,我國的機械制造業不斷走大走強,形成了品種繁多、門類齊全、布局基本合理的機械制造工業體系。但我國目前只能稱為機械大國,還不是機械強國。與先進的國家相比仍有一定差距,為了迎接21世紀的挑戰,必須認清制造技術的發展趨勢,縮短與先進國家的差距,使我國的產品上質量、上效率、上品種和上水平。
一、現代機械制造技術的主要特征
1. 集成化。未來的制造系統集成化程度更高,這種集成不僅包括信息、技術的集成,而且包括管理、人員和環境的集成。制造系統在前期的發展過程中,片面強調信息和技術的集成,往往忽略系統中人的力量,而系統運行的效果及企業經營思想、運行機制、管理模式都與人息息相關,因此在技術上集成的同時,還應強調管理與人的集成。只有將人、信息、技術、管理、環境等真正集成起來,融合成一個有機的統一整體,才能最大限度地發揮制造系統的綜合能力。集成化生產將成為2l世紀占主導地位的生產方式,計算機集成制造將得到進一步發展。
2. 虛擬化。虛擬化軟件在可能形成21世紀大的軟件產業的背景下,虛擬化可以大大加快產品的開發速度和減少開發的風險。制造虛擬化是指設計過程中的擬實技術和制造過程中的虛擬技術。制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗,檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標,進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真,通過仿真軟件來模擬真實系統,以保證產品設計和產品工藝的合理性,保證產品制造的成功和生產周期,發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。
3. 智能化。智能制造系統關鍵在于強調以人為系統的主導者這一概念。所謂智能化,就是應用人工智能技術實現產品生命周期(包括產品設計、制造、發貨、支持、用戶到產品報廢等)各個環節的智能化、生產設備的智能化,以及實現人與制造系統的融合及人在其中智能的充分發揮,能夠代替熟練工人的技藝,具有學習工程技術人員多年實踐經驗和知識的能力,并用以解決生產實際問題。在智能制造系統中,智能和集成并列,集成是智能的重要支撐,反過來智能又促進集成水平的提高。
4. 設計與工藝一體化。人類社會發展早期,小規模的生產設計和工藝是密切結合的,有時甚至發生在同一個人身上。隨著社會分工的進一步擴大,設計與工藝分開,甚至出現了工藝從屬于設計、工藝與設計脫離等現象。但隨著社會的發展和人類生活水平的不斷提高、多品種單件小批生產在整個生產過程中占多數,產品規格式樣更新的需求越來越大,設計與工藝一體化成為發展趨勢。為了保證將設計變成現實、工程一次成功,并行工程技術應運而生,面向制造的設計成為并行工程的一個新方法、新途徑。
5. 提倡制造的綠色環保。環境問題已經成為21世紀世界關注的焦點。發展中國家吸取發達國家先發展后治理的教訓,逐漸摸索出一條發展經濟和保護環境協調發展的道路。我國在此提出可持續發展戰略。制造業作為國民經濟中從業人員數量多、影響范圍廣泛的重點產業,占用資源、消耗能源的程度非其他領域可比。制造業是人類創造大量的物質財富的功臣,又是污染環境的罪魁禍首。提倡綠色環保成為制造業在2l世紀的顯著特征。所謂的制造綠色環保主要是指使人們在設計和制造產品時,不但要考慮產品的技術先進性、經濟合理性,還必須考慮產品的環境友善性,并使產品在整個生命周期內都能實現“綠色化”。包括綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品,產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。
二、現代機械制造技術的發展方向
1. 制造系統的柔性化、集成化和智能化。在提高效率和保證質量作為企業發展的終極目標下,現代制造系統經歷了NC(數控)FMS(柔性制造系統)CIMS(計算機集成制造系統)IMS(智能制造系統)的先進自動化制造系統。計算機集成制造系統是一個工廠全盤集成制造系統,它借助計算機將經營決策、產品設計、生產準備、零件加工、產品裝配、檢查和銷售等各個自動化子系統有機地綜合集成起來,成為高效益、高柔韌性、自動化、智能化的生產系統。先進工業國的柔性制造系統已相當廣泛。我國起步晚,但數控技術和柔性制造技術也已得到較廣泛的應用,CIMS(計算機集成制造系統)的研究已取得了相當的成就,并開始在全國進行試點、推廣,取得了良好的效果和效益。
2. 精密工程。包括精密加工和超精密加工技術、微細加工和超微細加工技術、微型機械和納米(10-9m)技術等方面。當前,以納米技術為代表的超精密加工技術和以微細加工為手段的微型機械技術有重要的意義,它代表了這一時期精密工程的方向??茖W家們預言,10~15年內納米技術的開發將成為僅次于芯片制造的世界第二大制造業。作為21世紀的超精密加工技術,具有代表性的方法首推電子和光學高脆性材料的超精磨削加工。微細加工和超微細加工是一種特殊的精密加工,不僅精度高,而且尺寸十分微小。其主要工藝方法是光刻(蝕)、沉淀、擴散、離子注入等。微型機械是機械技術和電子技術在納米級水平上相融合的產物,它將是21世紀的核心技術。
3. 特種加工技術(Nontraditional Machining Method)。隨著社會發展的需要,很多機械設備都有高溫、高壓、高速和高精度的要求,因而產生了一些新材料來制造零件,如金剛石、陶瓷等超硬材料的加工,其加工精度可達分子級加工單位或原子級加工單位,用通常的金屬切削加工方法來加工這些零件已十分困難,有的就無法加工。這就需要探索新的加工工藝方法。特種加工方法不僅擴大其應用范圍,而且進一步向縱深方向發展。放電加工是模具制造不可缺少的方法,它將以放電加工自動化系統和FMC納入模具工業的工廠自動化(FA)。激光加工和精密等離子加工在鋼板切割方面已有代替沖壓和剪切的趨勢,今后將由激光切割機和精密等離子切割機等機床構成柔性制造系統(FMS)在生產中廣泛應用。特種增材加工作為一種快速制造技術也將成為21世紀的重要加工手段。
4. 模糊技術。模糊技術是在模糊數學理論基礎上發展起來的一種高新技術。模糊技術的長遠發展目標是成為21世紀科技發展的一項基礎技術。如果在評價機電產品質量或測評企業管理系統時,應用模糊評判技術,則能精確地、可靠地得到產品質量的評價結果,能定量化地獲得企業管理地測評指標。如果在機械設計中應用模糊設計,則能合理地、科學地解決設計參數取值等問題,而且具有優化設計的效果。如果在機械設計中和在機電產品上應用模糊控制,則可提高產品的使用性能。
參考文獻:
中圖分類號:TH164 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)01(b)-0002-02
工業的發展帶動了社會的進步,機械制造業是工業發展的重要部分,而數控技術是有效促進我國現代機械制造業發展的手段之一。在現代機械制造業中,普遍運用的技術手段有數控技術、自動化技術和信息化技術。與傳統技術相比較,現代數控技術更加符合機械制造發展的要求,被廣泛應用。
1 數控技術國內外發展歷史
數控技術經過不斷改進發展,技術水平逐步成熟。但是在快速發展的同時,一些問題隨之出現。目前數控技術大部分采用的是封閉式框架內部結構,如兼容性、移植性及二次開發利用等,以上性能目前數控技術發展水平都不具備,導致技術升級及系統維護方面受到阻礙,并且廠商研發數控系統軟件資源封閉,不能共享,這也導致了發展步伐緩慢和創新格局的落后。要想解決這些弊端,需要對各模塊和數控系統進行整合、修改及更新,研發二次開發軟件系統,使控制器更加系統化、個性化及科學有效發展。1984年美國首次提出開放式數控系統概念,簡稱NGC(Next Generation Controller)。隨后世界各國啟動了很多數控技術相關的研究方案,這其中產生重要影響的有日本OSEC計劃及歐洲的OSACA計劃等。主要特點匯總見表1。
這些計劃的有效實施,給數控系統帶來了翻天覆地的變化,降低投資成本及維修費用,提高了機床的使用率,加快了產品研發的速度,實現了重構控制器機制和方便軟硬件使用的目標,從而適應了市場需求,同時加快了控制系統更新換代的步伐。對于美國汽車制造業的發展最為明顯。這些先進的開放式數控體系結構,引領了整個世界機械工程產業的發展。
2 我國數控技術發展現狀及其特點
2.1 數控技術的發展現狀
數控技術在世界上提出已有50年的發展歷程,在我國機械制造業得到了飛速發展,數字化技術的逐步發展完善,為機械制造業取得很多成果。各種精密高效數控機床和重型機床的生產制造是機械產業的突破,不斷提高加工精度和機床性能,機床生產水平也接近世界先進發展水平。但是,數控機床與歐美先進國家相比較還是存在很大差距的,在質量精度、先進專業化水平及高效率機床產量方面存在不足,需要不斷完善改進,在未來朝著更好的方向發展。
2.2 數控技術的特點
目前,我國的數控技術是利用計算機設計制定數字控制程序,從而對設備執行控制的一種新型科技手段。數控技術的特點主要有以下幾方面:第一,對于傳統制造不能完成復雜曲面形狀配件的問題能夠較好地解決,節省了工作時間,同時保證了機械產品的質量。第二,程序設定精準,減少了輔助程序的參與。第三,加工過程中對零部件的調整或者對新產品的研發,可以利用計算機調整工藝參數進而準確地在流程中及時處理問題。第四,機械生產的效率和質量均提高,保證了精準度和自動化。第五,節省了以往安裝和換刀的時間,機械工具制造水平在模塊化標準下準確率更高。
3 數控技術在現代機械制造業的發展應用
3.1 應用于機床設備
現代數控技術已普遍應用于機床設備生產中,其重要程度是其他技術手段無法替代的。機床加工中采用數控技術是一次技術性的新變革。機床加工在控制能力上取得了重大突破,實現了利用計算機程序來發出命令,通過機床設備間的相互配合準確地進行加工零件生產流程。
3.2 應用于工業機器人
工業機器人已經在各領域里發揮作用,利用計算機控制系統操控機器人作業來取代人類的體力勞動,有效改善了工業制造生產中人為不便的不利狀況。例如:在生產環境惡劣及人為作業時間長的問題上,機器人的引進受到了極大的歡迎。
3.3 應用于汽車制造業
隨著汽車銷售量的飛速增加,汽車成為現代家庭生活的必備交通工具。在近20年的發展歷程上,數控技術在汽車制造業中的應用加快了汽車生產的精準、安全及快速發展。機械加工技術的有效提高,成為了汽車制造業的強大支撐技術力量。汽車數控技術主要包括集成技術、虛擬技術及柔性技術等方面,避免了傳統制造技術中零件生產的復雜化流程,簡單的數控技術生產為汽車制造業節省了將近一半的生產成本,促進了汽車制造業的發展,在未來會被更廣泛地應用。
4 數控技術對于現代機械制造發展前景的影響
4.1 智能化數控技術
數控技術在智能化機械制造業的有效運用,替代了人為勞動作業,節省了生產時間,使生產具備高效性并提高了生產的精準度。智能化數控技術在未來多領域內都會廣泛應用,發展前景十分廣闊。
4.2 高精度快速數控技術
高精度數控技術是保證安全生產避免誤差的重要技術,保證生產產品能取得更大的貢獻價值。除保證高精度需求外,還需要快速高效化的數控技術。這兩種技術的有效引入,能夠讓機械制造業提高效率,縮短周期并保證質量安全。
中圖分類號:TH16 文獻標識碼:A
1 現代機械制造技術與先進加工工藝、制造技術
現代機械制造技術是以提高產品的質量品質和工業生產效率為目標,以減輕繁重的體力勞動,節省生產成本,從而增加產值效益而提出的運用現代機械化進行生產的一種方式。
而先進的加工工藝和制造技術則是機械制造業的核心。首先,加工工藝和制造技術能夠成為機械生產中最活躍的因素存在。加工工藝和制造技術,之所以能夠成為生產中最活躍的因素,原因就在于,有了先進的加工工藝和制造技術的指導,就能夠有效地提高機械制造業的技術性能和發展水平。新的加工工藝和制造技術的有效應用可以帶動機械加工技術的發展。同樣的機械設計工作通過不同的工藝方法和機械制造技術來完成。因為加工工藝的差異,使得加工設備、工藝裝備也就不盡相同,就會導致生產出來的機械制造產品質量和生產效率也會有差別。其次,加工工藝和制造技術是機械制造業的橋梁,機械設計的可行性都會受到加工工藝和制造技術的制約。現代機械制造工藝技術是先進機械制造技術的重要組成部分,也是最富有活力的組成成分。機械產品從設計到成為現實整個過程之中都離不開加工工藝和制造技術。在機械制造實踐中,加工工藝和制造技術有時會成為機械加工工業發展的阻礙。因此,提高加工工藝和制造技術在機械生產中顯得尤為重要。
可見,作為現代機械制造核心的加工工藝和制造技術,在實際生產中的地位有多重。因此,切實提高先進的加工工藝和制造技術的水平異軍突起,關系到機械制造業的發展前景和創新。
2 加工工藝和制造技術的特點
加工工藝和制造技術作為機械制造業的核心和重點組成成分,有其自身的特點。綜合考慮加工工藝和制造技術的多方面因素,歸納出現代加工工藝和制造技術有以下特點:
2.1 加工工藝機械制造技術具有綜合性特點
先進的加工工業和制造技術的應用,其目標在于促進國家經濟和綜合實力的增長,全面提高企業競爭。因此,它涉及機械產品從前期的市場調研、中期的產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、之后的售后服務等各個環節,而并不限于機械制造業本身。這是一個提高機械制造業綜合經濟效益和社會效益的有機整體。
2.2 加工工藝和機械制造技術具有市場經濟的系統性、競爭性特點
加工工藝和制造技術日益呈現系統化趨勢,制造是從產品概念到最終產品的集成活動,是一個功能體系,這個系統正逐步向著柔性化、集成化、智能化方向發展。加工工藝和機械制造技術的系統性特點決定了其競爭性。因此,如何提高機械工業的生產率是市場競爭的核心。隨著我國改革開放,社會主義市場經濟體系的建立健全和全球化趨勢的進一步增強, 1980年以后,機械制造業贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高社會勞動生產率轉變為時間為核心的時間、成本和質量的三要素矛盾。
綜上所述,加工工藝和機械制造技術的綜合性、競爭性和系統化特點使得現代機械制造工業中加工工藝和機械制造技術的技術成分含金量大為增強。
3 現代機械的先進加工工藝和制造技術的新發展
在機械制造業中,加工工藝和機械制造技術的綜合運用不可能是一成不變的,需要根據科技的發展不斷促進現代機械加工工藝和制造技術的發展,以真正適應機械制造業的發展。
3.1 促進加工工藝和機械制造技術信息化、集成化和網絡化
現代機械加工工藝和機械制造技術的不斷發展,尤其是網絡技術的普及和應用,高質量和高效率的工業機械產品不再成為一種理想化的奢望?,F代制造系統的發展由數控型系統向柔性制造系統、計算機集成制造系統和智能制造系統不斷發展。網絡集成制造系統成為一個工廠系統中具有全局操作性的系統。借助計算機將經營決策、產品設計、生產準備、零件加工、產品裝配、檢查和銷售等各個自動化子系統有機地綜合集成起來,成為高效益、高柔韌性、自動化、智能化的生產系統。
3.2促進加工工藝和機械制造技術中的特種加工技術
隨著社會經濟的迅速發展,機械設備不斷采用了一些新材料來制造零件,如淬火鋼、耐熱合金、硬質合金、硅、鍺、寶石和金剛石等難加工材料,普遍具備耐高壓、耐高溫、耐高速和高精度的要求,同時,很多零件的形狀也越來越復雜。用通常的金屬切削加工方法來加工這些零件已十分困難。而特種加工技術是一種直接利用電能、熱能、光能、化學能、聲能、電化學能來進行加工的方法,如電電解加工、電子束加工、超聲波加工和激光加工、化學加工、水射流加工等,已經開始在一些先進的制造廠家中應用。它可以加工高強度、高硬度、高脆性、耐高溫等難切削材料以及精密細小和復雜形狀的零件。
3.3 促進加工工藝和機械制造技術全球化
國際和國內市場上的競爭越來越激烈,同時網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展,這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。因此,全球化成為機械制造業發展的動力,市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。不斷和加強制造系統的全球化已成為現代制造科學發展的一個重點。
結語
我國正處于經濟發展的關鍵時期,機械制造技術是我國工業發展中的一個薄弱環節。只有不斷發展創新,緊跟時代潮流,深入了解加工工藝和機械制造技術的特點和發展趨勢,不斷促進加工工藝和機械制造技術的信息化、網絡化、集成化、全球化,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地,促進我國的機械制造業的創新發展。
作為現代機械制造企業,只有將更多先進的機械制造技術應用于實際的機械產品設計和制造過程中,才能充分保證機械產品的生產質量,促進現代機械制造技術的可持續發展。為此,本文重點對現代機械制造技術及其發展趨勢進行了詳細的探討論述。
1 現代機械制造技術的發展現狀分析
在現階段的技術條件支持下,現代機械制造技術所取得的發展成效主要體現在柔性制造、虛擬制造、以及敏捷制造這幾個方面?,F針對上述各類制造技術的發展現狀做進一步的分析與說明。
首先,對于現代機械制造技術中的柔性制造技術而言,其所指的是: 建立在成組技術的基礎之上,以常規意義上的數控機床(可以為不同的類型、以及多臺臺數)以及數控柔性機床指導單位作為中心。柔性制造技術及其應用系統當中,相關裝置設備的連接可以通過應用自動化物流系統的方式實現。盡管柔性制造技術同樣屬于自動化制造系統的表現類型之一,但其在生產方式上呈現出了明顯的變批量特點。在現階段的實際工作中,有關機械制造相關產品的更新、以及市場動態性發展需求的滿足均需要依賴于對柔性制造技術的應用而實現。通過對實際應用經驗的累積發現:柔性制造技術能夠結合所涉及到對象(多為成組出現),確定相對應的工藝過程中,并作出對相關數控加工機械及設備裝置的合理選取,達到對工件成批性生產的目的。更加關鍵的一點是:在應用柔性制造技術的過程當中,能夠同時完成生產管理、以及加工制造這兩個方面的工作,在將其作用于切削加工、沖壓、以及焊接操作的過程中,對于提高生產效益而言有重要作用。
其次,可以說,虛擬制造技術作為現代機械制造技術中的一個分支,其主要是基于在虛擬技術與仿真技術的基礎上,對現代機械產品的設計和制造過程進行全新的建模。其中,計算機必不可少的工具之一,它的作用是對產品在設計制造過程中進行模擬操作與仿真。當將虛擬技術應用于機械產品的設計制造時,應該對方案的實際性和可行性進行深入的探討分析,最終選出更可續合理的設計制造方案,確保所有的生產資源都能夠得到合理的優化配置。而這一點無論是對企業生產成本的控制,還是增強企業綜合競爭實力來說,都有著至關重要的意義。并且,虛擬制造技術更是提高機械制造敏捷性的關鍵技術手段,徹底打破了傳統機械產品的設計制造方式,有效保證了產品生產的質量,并將產品作業過程中潛在的風險和產品性能缺失進行良好的控制處理。不但如此,通過對虛擬制造技術的應用,還能夠實時的以用戶的需求為出發點,對機械制造產品進行合理的修改,提高設計制造的針對性。
最后,對于現代機械制造技術中的敏捷技術而言,其所指的是:建立在精神創新、結構管理創新、以及管理人員創新基礎之上,所實現的全新機械設計制造技術。通過對基于敏捷技術的機械設計制造技術的合理應用,能夠構建一個反應機械設計制造市場發展的共同基礎結構,確保能夠動態且可靠的對市場變動情況予以響應。結合實踐工作經驗來看,在引入敏捷性機械設計制造技術的背景下,使得機械產品的生產速度大大提高、生產成本明顯降低、生產效率同樣得到了合理的優化。與此同時,對于相關企業而言,在敏捷性機械設計制造技術的支持下,使得系統可靠性有所鞏固,防止企業出現過多產品庫存累積的問題。
2 現代機械制造技術的發展趨勢分析
實際上,所謂的現代機械制造技術主要是基于傳統機械設計制造技術的基礎上進行傳承和改進的,通過將先進的技術理念應用于現代機械制造設計中。而站在宏觀角度來看,目前機械制造技術主要呈現了兩種發展趨勢,一種是以自動化技術為主的發展趨勢,是指在對敏捷制造技術進行更深入的改進與完善之后建立的技術體系。二是以精密加工做基礎條件的發展趨勢,設計人員將微電子技術應用于現代機械制造過程中,促使現代機械制造技術逐漸向著自動化、智能化的方向而發展,具體表現如下:
首先,隨著科學技術的飛速發展,現代機械制造技術水平也得到了明顯的提升,但仍舊存在著一定的不足之處,還需要將更多高效先進的虛擬化技術引用到機械制過程中。其中,想要保證應用質量的關鍵在于如何才能將計算機仿真技術更合理的利用,并通過將擬實技術與虛擬技術相互結合在一起,才能充分保證了機械產品的生產制造質量,加快機械產品的開發速度,大大提高了能源利用率。
其次,現代機械制造技術在發展過程中,還應該充分考慮到生態環保的問題,逐漸向著綠色化方向而發展。而所謂的綠色化主要是指現代機械制造技術在使用過程中,不僅僅是要從產品的設計、加工、制造等方面進行考慮。同時,還要真正從能源的節約方面入手,將環境保護作為首要的設計目標,加大對現代機械制造技術的綠色化改造和完善。這樣不僅能夠有效防止機械制造過程中對周圍環境的破壞,還可以大大減少能源的過度消耗。
最后,現代機械制造技術還應該向著一體化方向而發展,尤其是在當前信息時代飛速發展的背景下,企業與企業之間的競爭形勢也變得越來越激烈。而傳統的機械制造技術已經無法再滿足于現代企業的發展需要,現代企業越來越重視對產品個性化、多樣性的發展。而且,早先的大批量生產模式也不再適用,逐漸被小批量生產而取代。所以,在這一發展過程中,想要更快、更好的實現現代機械制造技術的一體化,應該將其設計與加工工藝進行整合,從而簡化各種操作程序,對機械產品制造的生命周期進行嚴格的控制,減少原材料的過度消耗,降低產品生產目標。
結束語
現代意義上的機械制造技術不單單關系到機械行業的發展與完善,同時也承擔著衡量一個國家在制造方面整體性水平的重要任務。當前的機械制造技術更多的體現了現代科學技術與工業創新的融合、以及集成,在新時期的國民經濟建設發展體系當中占據著至關重要的地位。
參考文獻
中圖分類號:TH12 文獻標識碼:A
受到經濟全球化的影響,國與國之間的實力競爭日趨激烈,現代機械制造技術不單單是國家工業發展的支持和動力更是國家制造實力的重要代表。機械制造業是國民經濟各部門技術裝備最主要的來源,也是工業制造業最重要的組成部分,起到了完善我國原有的工業體系的作用。我國雖然在近年來致力于創新,但是同發達國家相比在這一方面仍存在不小的差距,它不僅僅局限于簡單的機械生產,為了提高自身的競爭力與效益,現代機械制造技術必須涵蓋機械研究設計,機械生產,售后維修等各個方面?,F在各個國家都把機械制造技術列為重要發展方面,許多國家都將科學技術的發展重心轉移到機械制造技術的開發與研究方面。所以,了解其含義還要探索一條中國特色的機械制造的發展方向。
1 機械設計的發展歷程
國民經濟的重要基礎是機械制造業,而機械制造技術的基礎和動力則是機械制造技術的創新。從發展至今機械制造業的發展歷程大致可以分為五種類型。第一、勞力密集型。大多數工業生產依靠人工勞動,工業生產類型也是手工制造業為主。第二、設備密集型。工業生產依賴于機械設備進行,諸如汽車生產的流水線生產方式開始被研發應用。第三、信息密集型。這類的機械制造生產技術與高新發展的電子計算機技術相結合,是現在運用比較廣的技術。這種生產方式利用信息交換來完成機電一體化的設備的生產,在生產中依靠的是操作人員與機械設備的信息交換,通過將信息輸入機械來完成產品的精準加工,是簡便快捷的生產技術。第四、知識密集型。這種生產方式的制造理念比較先進,現在應用的較好的是計算機的集成制造技術,這種機械制造的生產技術是應用前途較廣的。第五、智能密集型。這種技術是市面上比較受關注的新型生產技術,現代社會生產的急劇變化要求適應性比較強的機械生產技術去適應變化,目前該仍在不斷的研發階段。
2 現代機械制造技術的未來發展趨勢
現代新興的機械制造技術依靠于傳通的機械制造技術,但更重要的是實現了對傳統技術的更新與發展?,F代機械生產技術的發展趨勢主要是虛擬化,全球化,綠色化與制造業信息化的方向。
(1)虛擬化
虛擬化技術是現代社會生產中運用較廣的技術,所謂虛擬化指的是以計算機技術為支撐所形成的最新生產技術。制造業現在在生產中主要實現的是設計與制造中的虛擬化。在機械制造設計時可以通過虛擬化技術測試設計是否可行,而在機械制造時,通過虛擬化技術可以完成對產品的性能分析,對產品進行合理性的模擬與測試,發現產品的不足,優化產品的性能,同時也能保證產品的質量。
(2)全球化
機械制造技術的全球化是時代的要求,當代經濟全球化的發展不僅聯系的是各個國家之間的經濟,更有的是國家之間信息與技術的相互交流。當代國家之間實力的競爭日趨激烈各種行業之間的競爭也是越來越多,在國際市場上許多企業為了避免倒閉,往往選擇的是加強與其它企業的合作,這種企業間的共同合作擴大了機械制造業在國際上的范圍。機械制造的最終目的是取得盈利的最大化,許多機械制造企業為了取得盈利都選擇在不同的地方生產機械產品,當代交通與信息的發展使得機械制造可以完成異地生產,這也就實現了機械制造的全球化生產。
(3)綠色化
當代制造業的生產越來越表現出向綠色化發展的趨勢,當今的綠色環保理念深入人心,工業生產中也越來越要考慮到生產時的環保效益,機械制造技術生產的產品最終要運用到工業生產中,所以機械制造也要考慮到生產的環保。從機械制造的材料到最終的包裝都要選擇綠色產品,最大程度上的減小機械生產對環境的危害,提高機械設備生產時材料的合理利用,實現資源的保護。
(4)制造業信息化
信息爆炸的時代,機械制造想要在這樣的環境下取得發展就要改變發展方式。不是依靠于大規模的投資,而是依靠于最新的信息。通過信息來了解全球化的制造業最新發展動態與方向,引進最新的科技項目,規范生產。
3結束語
現代機械制造技術是一個國家制造業水平的重要標志,是現代技術和工業創新的集成,是一個國家工業的支柱和基礎。我國是一個制造大國,卻并不是制造強國,這主要反映在我國的現代制造技術基礎薄弱、重大裝備缺少自主創新和研發的能力。因此作為我國的機械制造業而言,應該抓住發展機遇,了解我國機械制造技術的發展現狀,把握現代機械制造技術的發展動向,不斷的更新理念,使我國的機械制造業能夠有效利用發達國家的成果與發達國家的機械制造業一起騰飛。
參考文獻
中圖分類號:G423
文獻標志碼:A
文章編號:1002-0845(2006)07-0018-02
一、現代制造技術的發展趨勢
機械制造業的生產發展規模經歷了從少品種、小批量到多品種大批量的轉變,資源配置從過去的勞動密集和設備密集向技術密集和知識密集的方向發展,生產方式也沿著手工、機械化、單機自動化、剛性流水自動化、柔性自動化、智能自動化的軌跡不斷進化。制造技術的發展增強了企業的生產能力和市場適應性,產品結構也走向多元化,產品性能大幅度提高。
當前,我國的經濟逐漸與國際接軌,國內企業大量采用現代制造技術參與國際競爭,因此形成了對掌握先進制造技術人才的巨大需求。隨著現代科學技術的進步,特別是隨著微電子技術、計算機技術、信息技術、現代管理技術、制造技術與機械制造技術的不斷融合,機械制造工業的面貌發生了很大的變化,相繼出現了數控機床、加工中心、柔性制造系統、集成制造系統、虛擬制造、敏捷制造、并行工程等許多先進的制造方法和生產模式,形成了現代制造技術體系?,F代制造技術是傳統制造業不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源及現代管理等技術成果,并將其綜合應用于制造全過程,以實現優質、高效、低消耗、清潔、靈活生產,從而取得較理想的技術與經濟效果的制造技術的總稱。先進的制造技術是制造業的技術支柱,是一個國家科技水平、綜合國力的重要體現,制造技術的發展是經濟持續增長的根本動力。
二、現代制造技術發展的特點
1.貫穿制造全過程
傳統制造技術一般指加工制造的工藝方法,實際上只是制造全過程的一部分;而現代制造技術則貫穿了從市場預測、產品設計、采購、生產經營管理、制造裝配、質量保證、市場銷售、售后服務、報廢處理甚至回收再利用等整個制造過程,使整個制造過程成為一個大系統。
2.技術、管理、人員三者結合
現代制造技術已不是一個單純的技術問題,已發展為由技術支撐轉變為技術、管理、人員三者的有機集成,它強調更加靈活的組織管理模式,以使制造全過程達到優化運行。例如,一家企業要建立計算機集成制造系統,就必須首先對所有員工進行培訓,改變傳統的思維模式。而精良生產理論提出的市場驅動、需求牽引理念,強調用戶是核心,快速響應市場需求。
3.多學科交叉融合
傳統制造技術的專業、學科單一,不同專業之間界限分明;而現代制造技術的專業、學科之間不斷滲透、交叉、融合,其界限逐漸淡化甚至消失,這使得現代制造技術趨于系統化和集成化,并發展成為集機械、電子、材料和管理等技術于一體的新興交叉技術。如快速成型技術就是機械工程、CAD、數控、激光以及材料等技術交叉優化集成的結果。
4.支持可持續發展
資源、環境與人口是當今社會面臨的三大主要問題。現代制造技術強調優質、高效、低耗、清潔、靈活生產,它所倡導的綠色制造、清潔制造、生態工廠等新概念、新哲理,是支持可持續發展戰略的有力武器。
5.制造過程是個系統工程
機械制造過程是一種離散的生產過程,制造過程中的各個環節之間可以彼此關聯或不關聯。用系統論的觀點來分析和研究制造過程,就出現了制造系統的概念,并形成了現代制造系統工程學。制造系統由物質流系統、能量流系統和信息流系統三個基本要素組成。計算機技術、數控技術、微電子技術、傳感技術等的發展,促進了制造系統的形成和發展。
三、現代制造技術對教學改革的要求
由于現代制造技術不是指某項技術,而是一個綜合的系統技術,這對當前的教學內容、培養體系以及專業和學科間的交叉滲透提出了新的挑戰。拓寬專業、培養通才,是面向21世紀教學改革的一個重要內容。而教學計劃受學時數的限制,許多新的制造技術卻無法一一單獨安排,學生也難以自由選擇專業和課程,因此導致他們的知識面狹窄。
現代制造技術要求從業人員在掌握堅實的自然科學知識和寬廣的人文社會科學知識的基礎上,具有廣泛收集與處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析與解決問題的能力、組織管理能力、綜合協調能力、表達溝通能力和社會活動能力等,尤其是要求不斷增加創新能力和工程實踐能力。因此,急需加強教育與產業部門間的密切交流與合作。從某種意義上說,產學研結合的教育模式已成為提高教育質量、培養應用型人才的重要途徑。
目前,制造業產業結構調整的頻率和產品更新的周期不斷加快,知識失效的速度也明顯加快,工科畢業生知識的半衰期只有六年左右。因此傳統的一次性教育模式已不能適應新的時代要求,這對當前的培養模式與教育手段提出了新的要求。
為培養適應現代制造技術發展的高層次工程技術應用人才,必須適時調整機械制造技術類課程的體系結構和教學內容,使學生初步建立起與現代制造技術相適應的知識體系。學生除了具備機械制造技術基礎知識、專門知識和相關的職業技能外,還應該拓寬知識面,注重培養創新應用能力和綜合素質,提高畢業后對工作環境的專業適應性。
四、現代制造技術課程建設的基本思路
為適應機械制造及自動化和機電一體化專業課程設置調整的需要,通過對先進制造技術的主要內容進行綜合提煉,我們開設了現代制造技術這門課程,用以簡要地介紹現代制造領域的設計、制造、加工自動化和生產管理等技術,并展望了現代制造技術今后的發展趨勢。課程設置的目的是為了拓寬學生的知識面,培養他們對新技術的跟蹤適應能力,提高機械類各專業學生的就業能力。
現代制造技術課程建設的基本思路是:以現代制造技術的前沿性、綜合性、交叉性和適用性為原則,注重國內外新成果和新技術的采用,對與我國、特別是本地機械制造行業關系密切的關鍵技術作重點介紹,注重學科之間的交叉融合,從系統的角度介紹現代制造技術的內涵、特征、技術發展前沿和關鍵技術等內容。根據這個目標制定了以下四項具體目標:
(1)將各類相關課程之間進行最佳組合,實現課程設置科學化;(2)調整課程內容,實現課程知識結構的綜合化、教學內容的現代化;(3)改進教學方法和手段,實現教學手段的現代化,提高教學效果和質量;(4)拓寬學生的知識面,培養學生的創新意識,實現人才素質的優化。
五、現代制造技術課程體系建設的改革
現代制造技術包括三大主題技術群:主體技術群、支撐技術群和制造技術環境。這三大主題技術群不是彼此孤立的,它們之間有信息交換。傳統的課程體系生硬地將實際相互關聯的整體內容人為地分割切塊,這對于各門課程的學習而言,在保證知識的系統性、完整性、條理性、透徹性等許多方面,是有積極意義的。但現代制造技術的一個重要特征是學科間的內容不斷滲透、交叉、融合,界限逐漸淡化,技術也更趨于系統化和集成化,因此,現有體系造成了學生所掌握的知識是零碎散亂的,因而直接導致了學生綜合應用能力的欠缺。
為了應對現代制造技術迅猛發展帶來的挑戰,必須用先進的制造技術改造傳統學科,淡化專業劃分,加強素質教育。在教學計劃的安排上,提出了“努力保持傳統制造技術內涵,大力拓展現代制造技術外延”的總體設想,對舊的教學體系進行大刀闊斧的改革,在課程設置和內容上逐年調整,使傳統制造技術和現代制造技術兩條課程主線相互補充、相輔相成,使本專業畢業生既能較快地適應傳統制造業的需求,也能很好地跟蹤先進技術發展的趨勢,保持可持續發展的潛力。近幾年,機械制造各專業針對周邊地區機械行業發展的需要,不斷對傳統課程進行整合,大幅度壓縮學時,先后開出了機械CAD原理與應用、有限元法應用、機電一體化基礎、數控加工技術、測試技術、現代制造技術等系列課程。在教學內容和體系上逐步突破傳統的CAD和制造工藝教學,構建先進制造技術的知識體系。
雖然過去的教學體系改革中對許多單門課程的教學內容進行了局部優化,適時增加了相關的現代制造技術的一些零碎內容,但整個課程體系的整體框架并沒有結構性的變化。我們本著課程體系建設要與社會需求和工程技術發展水平相適應的原則,對現代制造技術進行了綜合與整合,制訂了新的教學計劃,擬定了新的教學大綱,將各種互相滲透和融合的相關技術集成為現代制造技術內容,安排40學時進行教學,
將眾多的現代制造技術整合成一門課,其難度是相當大的。為了將各項內容有機、有序地整合在一起,使學生具備先進制造技術的基礎知識,我們采用了宏觀整合和微觀整合的措施,使課程內容較好地反映本課程的宗旨。
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.200
0 引言
現在機械制造技術就是在機械加工工業進行產品的研發、生產、制造、銷售、維修保養等過程中涉及到所有的的機械設計制造的相關技術?,F在機械制造技術是機械工業健康、穩定、快速發展的源動力,現在機械制造技術也反應了一個社會發展的文明程度。正所謂科學技術是第一生產力,社會以及人類文明的建設都是基于強大的科學技術對大自然的改造和利用,現代制造技術在社會的不同發展時期呈現出不同的表現形式,在當前的國際化和全球化的形勢下,機械制造技術的發展更是日新月異,不同的國家和地區根據自己區域資源的不同,其機械制造技術發展的范圍和層次也不盡相同。
1 現代機械制造技術特征
(1)實際工程應用?,F代機械制造技術就是為了完成一個產品的生產制造或者是一個工程項目的完整施工,在整個生產制造維護過程中,現代機械制造技術充分融合計算機技術、自動化技術、信息化技術等等,確保一個工程的施工更加的快捷、準確。
(2)系統的完整性?,F代機械制造技術不僅僅是為了生產出一件產品或者完成一個工程項目,它在一定程度上反應了一個企業甚至國家的綜合競爭力和國際地位,是國家經濟發展水平的一個重要標志。所以這就賦予了現代機械制造技術跳出制造環節的局限,更加多的要考慮制造的前后過程以及所附屬帶來或者引起的社會和經濟反應,更加強調了生產制造系統是一個完成的系統。
(3)技術統一性?,F代的機械制造技術在提高生產效率的同時,更加強調對時間、成本以及生產質量的有機統一,成本是基石,效率是催化劑,質量則是最后成功的點睛之筆,現代機械制造技術在這些要素上實現技術統一。
機械制造技術具有全球性特點: 隨著現代經濟社會的不斷發展,全球經濟一體化建設進程日益加劇,西方發達資本主義國家大多是通過金融、科技、以及信息的方式實現對市場占有份額的擴大,這直接導致了整個市場競爭行為的激烈性。為了更好的與此種發展趨勢相適應,就需要通過對機械制造技術的應用,將其與現代高新技術充分融合,以達到支持制造業全面發展的目的。
(4)技術全球一體化。隨著信息技術的飛速發展,經濟全球化的日益加劇,不同國家地區之間的技術融合日益密切。為了更加順應全球化時代的發展,傳統的機械制造與現代高新技術融合,才能夠進一步促進經濟的發展和社會的進步。
2 現代機械制造技術發展
現代機械制造技術發展主要分為柔性制造、虛擬制造和敏捷制造幾個方面:首先,柔性制造技術,是傳統自動化技術的進一步的延伸,其自動化程度更加完善,不僅能夠進行大批量生產,還能夠依靠以柔性數控加工中心等核心設備實現多工序、不同工位同時作業,例如可以再一臺甚至多臺數控加工中心的協作下同時實現車、銑、刨、磨、焊等不同工種的工作。柔性制造技術,對于提高生產效率和生產質量,具有非常突出的作用,是現代機械制造技術的重要技術范疇。虛擬制造技術在近幾年發展十分迅速,虛擬制造是通過三維建模等計算機手段虛擬出三維的加工場景,然后融合仿真技術,對整個生產、加工、制造、管理的過程在計算機以視景的方式進行模擬。虛擬制造技術不僅不可以對現有的機械制造進行模擬和校驗,還能夠方便的對整個生產過程進行優化,及時發展生產過程中可能出現的問題和不足,及時修正,這對于生產加工制造而言具有非常強的實際意義。最后,是敏捷制造技術,敏捷制造是美國國防部為了指定21世紀制造業發展而支持的一項研究計劃。通俗的說,敏捷制造技術就是在社會對于某特定技術具有強烈需求時,快速的統合不同的企業和部門,通過生產技術、管理和人力資源的融合,對迅速改變的市場需求做出快速的回應。
3 未來機械制造技術的發展
現代機械制造技術在繼承傳統機械制造技術基礎上,不停的現代的高新技術融合到整個生產制造過程中,對于未來機械制造技術的發展,主要分為以下幾個方向:
(1)現代制造技術進一步朝著虛擬現實方向發展。虛擬現實技術,將傳統的加工工藝通過計算機仿真技術虛擬的呈現出來,不僅僅能夠大大的降低研發和生產成本,還會極大的提升產品的研發速度,利用虛擬仿真技術及時發現加工制造過程中的紕漏,對于資源的有效利用而言,具有非常大的應用前景。(2)可持續發展,是人類社會現在需要共同關注的主題,如何合理的利用現有的資源,在機械設計、加工、制造過程中,合理的實現對資源的有效、可持續的利用,是現代機械制造技術努力的重要法相。如何在保證生產開效率的同時,能夠盡可能的節約資源,將對生態環境的破壞最小化,是未來機械制造技術必須要發展的方向。(3)未來的機械加工制造技術更加趨向于一體化發展。機械設計、加工、制造的每一個環節都需要考慮整體過程,盡量提高生產質量,降低生產成本,盡可能的節約時間和資源,環環相構,實現研發設計與工藝制造一體化。
4 結語
在經濟全球化的體制下,只有不斷創新和改革機械制造技術,才能賦予現代機械制造技術新的靈魂,不斷的適應時展的潮流,提高企業、國家的綜合競爭力?,F代機械制造技術的發展是為了不停的服務社會,本文旨在通過對現代科學技術及其發展進行簡要介紹,希望機械制造相關的各行業人員一起共同努力,利用現有的資源,可持續的改造人類賴以生存的地球環境,不斷的造福子孫后代。
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