時間：2023-01-04 18:08:54
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CharacterandApplicationsofMagnetsLiquids
Abstract：Inthispaper，theapplicationsandcharacteristicofmagnetsliquidisalsogiven．
Keywords：magnetsliquids；applications；manufacture；ultrasonicwave
1引言
磁性液體最初是1965年美國宇航局為了解決太空服頭盔轉動密封的技術難題而率先研制成功的。宇航員進入太空所穿宇航服的一個關鍵部位--頸部，必須用液體磁性材料制作。頸部是宇航帽與宇航服連接之處，既要讓宇航員的頭部能夠自由轉動，又要密封度高。如果密封不夠，宇航服里的氧氣泄漏，宇航員生命受到威脅。這個連接部位，若用固體物質顯然太硬，而一般液體物質密度不夠，惟有液體的納米磁性材料符合要求。
所謂磁性液體（MagneticLiquids），并非是指液態的磁性材料（物質處于液態的溫度都高于其居里溫度，所以目前還沒有液態的磁性材料），而是把用表面活性劑處理過的納米級超細磁性微粒高度分散于基液中形成的一種均勻膠體溶液。該溶液在重力和磁場作用下也不會出現凝聚和沉淀現象，具有固體的磁性和液體的流動性，因此具有許多獨特的性質，在電子、儀表、機械、化工、環境、醫療等行業領域都具有獨特而廣泛的應用。根據用途不同，可以選用不同基液的產品。
2磁性液體的分類
磁性液體按材料、超微粒的制作、分散方法等不同，分為以下幾類：
（1）鐵氧體型磁性液體主要以金屬氧化物作為磁性微粒，以水、碳氫化合物、礦物油、精制油、二酯基液、透平油氟醚油等為基液。
（2）金屬型磁性液體以金屬或合金作為微粒，按基液的不同分為非導體型和導體型。非導體型金屬磁液一般以甲苯或煤油為基液，導體型則以非磁性金屬膜（或合金膜）去覆蓋磁性金屬微粒。
（3）復合型磁性液體他是以普通磁性液體和非磁性微粒復合形成的一種新型磁性液體。
3磁性液體的性質
由于磁性液體同時具有磁性和流動性，因此具有許多獨特的磁學、流體力學、光學和聲學特性。
磁性液體表現為超順磁性，本征矯頑力為0，沒有剩磁；在外磁場下，磁性液體被磁化，滿足修正的伯努利方程。與常規伯努利方程相比，添加了一項磁性能，使磁性液體具有其他流體所沒有的、與磁性相關聯的新性質：例如磁性液體的表觀密度隨外磁場強度的增加而增大。
當光通過稀釋的磁性液體時，會產生光的雙折射效應與雙向色性現象。當磁性液體被磁化時，使相對于磁場方向具有光的各向異性，偏振光的電矢量平行于外磁場方向比垂直于外磁場方向吸收更多，具有更高的折射率。磁場有關，呈各向異性；磁性液體在交變場中具有磁導率頻散、磁粘滯性等現象。
4磁性液體的制作方法
（1）獲得磁性液體的基本條件
①顆粒尺寸應小于某一臨界尺寸，該臨界尺寸在10nm以下。
②顆粒在溶劑中應達到一定的表面活性化要求，從而即使在范德瓦爾斯等各種能量的作用下，也不發生凝聚。
（2）磁性液體的制作工藝
以磁性氧化物超微粒子的制作工藝為例
磁性氧化物化學穩定，容易制成粉末，用途廣泛。磁性液體用氧化物的粒徑絕大多數應分布在10nm以下。一般是以磁鐵礦等鐵氧體氧化物為主體，由金屬鹽類水溶液通過共沉淀法制成納米級超微粒。以磁鐵礦（Fe2O3·2Fe3O4）為例，就是在Fe2＋和Fe3＋的濃度比為1∶2的鐵鹽溶液中加入堿溶液，例如NaOH溶液，使其析出Fe2O3·2Fe3O4。在反應過程中，通過調整溶液溫度、鐵鹽濃度、堿的中和過剩量、反應時間等，可以對顆粒尺寸進行控制。
此外，下述方法也可獲得氧化物超微顆粒：
①將固相反應得到的鐵氧體在含有表面活性劑的油中進行長時間的球磨。
②使鐵氧體構成金屬的醇鹽，并把他溶于乙醇等溶劑中，加水分解獲得。
③利用等離子體、弧光等使金屬蒸發，在含有適量氧的稀薄氣體中凝聚獲得
5磁性液體的應用
（1）磁性液體原被稱為“磁流體”，也有稱為“磁液”的。磁性液體應用最廣泛的是磁性密封技術，尤其在要求真空、防塵、或封氣體等特殊環境中的動態密封最為適用。在高保真揚聲器、電機阻尼、磁性傳感器等方面磁性液體均具有獨特的應用。
磁性液體密封原理磁性液體旋轉軸動密封是一種非接觸式密封（即動件和靜件沒有直接接觸），其工作原理是：由環狀永磁體，導磁極靴和導磁轉軸構成閉合磁路，利用永磁體中的磁能，在轉軸與極靴極齒頂端的齒形間隙中產生強弱相間的非均勻磁場，將磁性液體緊緊吸住，形成磁性液體“O”型密封環，把間隙堵死，從而達到密封的目的。如圖1和圖2所示。
主要特點：
①無磨損，因為磁性液體具有液體的性質，并且由于基液具有性，所以還可起作用。
②密封度好，用于真空時可以達10～5Pa。
③無泄漏。
（2）磁性液體真空密封連接器是一種能夠在2個相對封閉的空間內提供相互的可靠旋轉連接的裝置。全系列的設計使其在多種場合得到廣泛應用，例如單晶硅爐、各類鍍膜設備、氣相沉積、液晶再生、半導體刻蝕系統等超高真空系統和設備。如圖3所示。磁性液體真空密封連接器組件根據各類常用真空設備使用的真空旋轉軸連接器技術參數設計制造，可直接替代相應的真空密封連接器使用，基本不需對原設備進行改造。
（3）磁性微粉是各類磁性器件的主要原料，現代通訊，信息等的發展使諸如電感等磁性器件向超微化方向發展，因而對磁性微粉這類材料的需求更為嚴格。
Fe3O4是目前使用極廣泛的磁性材料，如圖4所示，近年的研究對其在磁性紀錄等方面應用取得了不少突破，其納米化產品效能如吸波效應、催化作用等，人們也正在進行大量的試驗，應用前景十分廣闊。
主要技術指標：
平均粒徑：10～30nm晶型：γ形
（4）磁性液體阻尼器，磁性液體的表觀性質在磁場作用下會發生較大的改變，例如密度、粘滯性等，因為磁場的作用，磁性液體可以定位在一定區域內，磁性液體這些和磁性有關的獨特性質，可以利用磁性液體制作高性能的阻尼器件。他是由一個非磁性的慣性塊、一個安裝了磁性體的輪圈以及一定量的磁性液體組成。其基本原理就是在輪圈與非磁性慣性塊的間隙中注入磁性液體，利用磁性體的強力磁場作用，使磁性液體在非磁性慣性塊和磁性體之間形成一層磁性液體層，從而使該非磁性慣性塊懸浮在磁性液體層上。這樣就使磁性液體既具有了液體滑動軸承的功效，又由于磁場的作用而無泄漏之憂。同時磁性液體的粘性作用又產生了最佳的阻尼效果。在實際應用時將輪圈與步進電機的轉軸固定，當電機加速或減速時，由于非磁性慣性塊的慣性作用使其穩定時間大幅度地縮短，同樣也可抑制電機在其共振頻域的振幅。當電機勻速轉動時，由于輪圈和非磁性塊是同時回轉的，因此幾乎沒有能量損失。
（5）磁性液體軸承電機，現代硬盤技術的飛速發展，硬盤轉速的提高對電機性能提出了更高的要求，目前，希捷等專業硬盤廠商已經在其主流產品使用了磁性液體軸承電機來滿足硬盤驅動器高轉速、高穩定、低噪音的要求。
磁性液體軸承是利用被磁場固定在電機轉軸部位的磁性液體，旋轉時形成的液體膜使電機轉軸懸浮并自動定中，電機運轉時，電機軸與電機其他部件沒有直接接觸，這樣電機工作時的磨損小、噪音低，如使用了SoftSonicTMFDB（流體軸承）的SeagateBarracuda（r）ATAIV，其聲強僅為20dB，并且還是現在市場主流硬盤內部數據傳輸率最高的產品。
磁性液體軸承電機可以應用在多種需要高速穩定運轉的場合，例如激光打印機，轉速可以達到10000～30000rpm，噪音僅35dB左右。
6結語
此外，磁性液體還廣泛應用于電聲器件、選礦、工業廢液處理、熱交換、磁回路傳熱器、生物磁等方面，隨著對磁性液體理化性質的深入認識，以及對超微磁性粒子、穩定劑和載液的深入研究，穩定性更好、性能更高的實用化磁流體將不斷出現，并將在更多領域發揮重要作用。
參考文獻
［1］周文運．永磁鐵氧體和磁性液體設計工藝［M］．成都：電子科技大學出版社，1991．
2.建立相對完整的工序單元
通過上文的分析，我們基本了解了可重構制造系統，結合上述的零件加工，可以通過兩個步驟建立一個完整的工序單元：首先是要將同種類型的加工類型進行合并，形成自然的合并單元；第二是要將已經自然合并的單元再合并，形成新的工序單元。這兩個步驟的結果是，一個工序單元可能包括有兩個工序特征，即一個主軸頭，也有可能包括多個工序特征，即一個多軸箱。
3.不同工序段的劃分
一臺多軸箱是可以完成統一工序段內多個加工內容的加工的，這種加工可以使并行的，同時又可以做到并不互相干擾，在相同的加工基準下，對工序段的劃分也就顯得非常重要，具體的劃分方案需要根據以下的劃分原則：(1)相同的工序段內的不同工序單元，其切削力差異不應該太大，舉例來講，需要粗加工的工序單元就不應該和需要精細加工的工序單元放在同一個工序段。(2)相同工序段內的不同工序單元要有一定的加工基準，這種基準要能夠保證統一，能夠在一次裝夾的情況下就滿足各個工序單元的加工需要。符合了上述的劃分原則，還需要將不同方位的工序單元進行排序，排序后還需要進行雙向的順序組配形成工序段方案，并在此基礎上形成多種具體細致的工序段方案。需要特別提到的是，各種方案都需要進行原則檢驗和方案評判，找到最為合理科學的工序方案。
4.可重構制造的設計方案
在相同的工序單元，仍然會形成多種的單元方案，而不同的工序段又有多種不同的工序方案，這樣，就會形成多種多樣的設計方案。具體來講，可以利用工序段進行方案的規劃，劃分步驟為：面類、孔類的技工根據加工順序進行不同方位的工序段方案排序；不同方位的工序方案再進行交叉雙向組配，形成針對于特定面類及孔類的加工工藝方案；將這種特定的加工工藝方案進行排列組合，再細化為純的加工工藝方案；對這種方案進行相應的檢驗，結合純的加工工藝方案，制造出工藝路線方案；最后，是要對這個整體的設計方案進行檢驗的，檢驗的結果運用到加工工藝中，并在實際應用中加以改善。
5.設計方案的選擇
基于工序單元和工序段的概念，我們可以取得多種多樣的不同層次和內容的加工方案，這些方案的獲得，可以為我們后續的可重構制造工程提供多種依據。我們獲取方案的出發點是為改善高效生產和柔性生產之間的矛盾，這種矛盾是阻礙零件群加工的一大障礙。因此，這種可重構制造系統的制造方法，可以結合多種加工工藝方案，可以從一種零件加工工藝迅速切換到另外一個零件加工工藝，并且從不同的角度，制定不同的工藝方案。通過不同設計方案的分析比較，我們可以取得重構的依據，即相似的零件群工藝方案，并運用這種方案，用最少的加工模塊，最小的生產成本，最柔性的生產過程，取得最完善的加工效果。
2電機中幾種重要的裝備的制造工序
電機中端蓋及機座是電機中的主要零部件，能夠起到保護電機運行，為電力系統帶來重要的保障的作用。因此，對于端蓋和機座的性能、質量、制造的工藝、技術要求較高。對于端蓋和機座的具體操作及性能分析如下：
（1）端蓋。端蓋是連接轉子與機座的重要結構零件，其對電機而言，不僅能夠在一定程度上起到保護電機內部構造的作用，還能夠通過端蓋內滾動軸承的安放進一步確定定子與轉子之間的相對位置。因此，對端蓋的制造加工則尤為重要。尤其是通過分析，我們可以得知在實際端蓋加工中，端蓋的加工過程還是相對比較簡單的，但是由于端蓋壁普遍較薄極易變形，一旦切削量過大或夾緊力過大，都可能造成端蓋尺寸的偏差與變形。因此，在端蓋制造加工中，要根絕不同的需求，使用不同的夾緊力，在不同精度等級的車床上進行加工。
（2）機座。機座是電機中重要的零部件，對于電機起著支撐電機的作用，能夠將定子鐵心進行固定，保證各個電機內部結構的穩定性。在于端蓋互相結合的情況下還能夠進行電機繞組的支撐與保護，對于電機有著重要的影響。因此需要加強對于機座的質量與性能的重視。
（3）我們通過分析可以知道，以機座的結構類型為主進行劃分，則可以將其分為：在劃分過程中，經過對于機座的制造工藝進行劃分的情況，會導致分離性焊接機座的質量安全，同時影響底腳的整體質量。因此，在裝備制造過程中，應該根據實際要求及電機內部的整體情況進行綜合型的分析，在保證電機整體質量的情況下進行各項制造工藝的操作。
3對電機制造工藝裝備的質量檢測與性能分析
電機工藝的優劣直接反映著電機本身的性能的好壞及質量的好壞，即電機工藝能夠提高電機制造的質量，同時能夠降低其質量及性能。由于電機的種類幾期滋生特點的異同，導致其操作困難性的增加，質量的檢測也具有一定的復雜性。因此要求專業人員在電機制造操作過程中，應該具有針對性，具體問題進行具體的分析。其中，針對電機機座、端蓋以及轉子鐵芯等裝備的制造中，必須具備嚴格的質量要求，以增加裝備性能與質量，延長耐用性，為電機的保護提供保證。
（1）當轉子鐵心外圓尺寸較小時，會使氣隙大于設計值，將導致定子諧波漏抗和轉子諧波漏抗減小，電機總漏抗隨著減小，因而起動電流增大。同時，也導致氣隙磁動勢和空載電流增大，功率因數降低，定子電流和定子銅損增大、效率降低、溫升增高。
（2）當轉子鐵心外圓尺寸車大時，會使氣隙小于設計值，導致定子諧波漏抗和轉子諧波漏抗增大，因而電機總漏抗增大，結果使異步電動機的起動轉矩和最大轉矩降低，滿載時電抗電流增大，轉子電流和轉子銅損也增大，效率低、溫升高、轉差率增大。
（3）當機座止口、端蓋軸承室和止口、軸承擋、定子鐵心內圓與轉子鐵心外圓等處的圓柱度、同軸度和端面跳動偏差過大時，會造成氣隙不均勻，使電機產生單邊磁拉力，引起振動和噪聲，嚴重時，將使轉子外圓與定子內孔相擦，電機發生局部燒傷。
（4）當定子與轉子鐵心間發生軸向偏移時，會引起鐵心有效長度減小，將導致空載電流增大，功率因數降低。當普通封閉式電機機座內圓表面粗糙度偏大或缺陷過多，使得定子鐵心與機座接觸不良、熱阻增大，將導致電機溫升增高。機座止口、端蓋軸承室和止口、軸承擋等部位加工尺寸超差，使電機裝配困難、運轉不靈活或抱死。軸承室和軸承擋的尺寸精度與形位公差超差，將使滾動軸承內外圓變形，產生振動與噪聲，軸承摩擦損耗變大，軸承溫升增高。
二、建立以能力為中心的課程考核體系
改變傳統的考核方式,強調考核學生的能力,實現課程考核向過程考核的轉變。學生學習效果的好壞,主要取決于整個教學過程與之相適應,考核也貫穿整個教學過程。提高學生的綜合素質為考核中心,考試不再局限于閉卷一種形式,而是采用開放靈活的考試方法,比如考核成績可以由三部分組成：平時成績占30%期末成績占35%創新思維及能力35%。同時，每個部分又由理論和實踐組成，其中理論成績占40%，實踐成績占60%。在平時成績中，理論部分可以由課堂提問、作業、考勤等獲得，實踐部分可以由平時實訓、實驗的能力獲得。期末成績中，理論部分由基本理論考試獲得，實踐部分由技能實訓操作獲得。創新思維及能力成績中，理論部分可以由專題討論等形式獲得，實踐部分可以由生產實習報告、體會等形式獲得。建立合理的考核評估體系指標是衡量教改成功的關鍵因素。考核指標的出發點必須結合本專業的實踐教學特點，充分體現素質教學和實踐能力教學的情況，考核的核心是學生的實踐動手能力。同時，要注重考核反饋,現在我們在教學中往往注重考核,不注重反饋,其實考核的目的是要重視反饋,通過反饋來是學生了解自己的不足,使老師反省在以后的教學中如何講解來是學生能夠更好的減少錯誤,學生在反省中找到原因,改正錯誤。
三、加強實踐教學，培養創新素質
機械制造工藝基礎是一門基礎學科,也是一門應用學科,學生不僅要掌握必要的理論知識,而且還要把這些理論靈活應用于實踐中。實踐是知識的源泉，實踐性教學對于知識的獲取、能力的形成與發展起重要的作用，因此，實行理論與實踐相結合的教育，使學生掌握的理論知識向實際能力的轉化，這樣才有利于學生的創新素質的培養。為此,在教學中,每章都從最基本的應用實例出發,由實際問題入手通過技能訓練引入相關知識和理論,由實訓引出相關概念及相關加工方法。首先是教師提出學習的內容、目的、要求及其他相關事項,學生自主學習有關內容,再通過自己動手做的方式來加深對所學知識的理解,同時獲得相關技能的訓練。這種在教師指導下,感性認識與理性認識交互進行,對學生自主學習起到良好的促進作用。在本課程教學中，要創造條件讓學生更多的接觸生產實際。例如：參觀實驗室、陳列室、工廠車間、開設實驗，進行多媒體教學，組織現場教學等等，不斷積累實踐知識，激發求知欲。如機床工件的裝夾方法的學習，可以讓學生在現場進行裝夾練習，提高學生的學習興趣，使學生容易掌握不同形狀工件的裝夾方法。對漸開線齒輪的范成，可組織去工廠現場參觀齒輪加工，對插齒、仿形加工過程進一步加深理解。對減速器的結構分析及裝配，可使用生產實用減速器進行結構分析、拆裝實驗等。只有教師在實踐教學中不斷豐富，不斷提高實踐教學的能力，具有較高的創新素質，成為領頭的創新者，才有利于促進教學相長，培養出創新素質的人才。
隨著社會的進步，計算機在全世界已經得到了較為普遍的發展，但是在中國，還是不能很好的使用計算機進行管理技術的發展，通過不斷提高管理技術，能夠讓企業進行大程度的提高工作效率。在中國現階段，我們國家的管理技術還是較為落后的和西方發達國家相互比較，這個主要表現在不能很好的使用國外的先進的管理經驗，一味的蠻干。如何能夠提高管理技術，讓管理者真正能夠實實在在的進行管理成為一個重要的話題。在管理技術落后的情況下，適應現展環境的發展，變的越來越重要。
1.2設計參數與設計標準不能緊跟世代的發展
隨著全世界的經濟發展，經濟全球化現在已經是一個必然發展的趨勢，西方國家的技術不斷提高和更新，我們國家的技術更新和設計參數和設計標準還是不能很好的同西方國家相匹敵，不能夠很好的進行創新已經成為阻礙我們國家發展的一個真實存在的問題。通過不斷提高技術的發展，設計參數和設計標準的不斷更新的提高會讓一個國家得到很好的發展，只有掌握最新的技術和設計標準，才能在世界的發展浪潮中處于一個不敗之地。
1.3國內的機械制造工藝和西方國家的差距還是很大的
在國外，機械制造業已經發展的尤為迅速，其中主要表現在自動化和智能化技術，這些技術的發展，讓機械制造工藝設備的管理工作已經實現了自動化和智能化階段。同西方國家相比較，我們國家的機械制造工藝還是處于港星單擊自動發展階段，這和西方國家的差距還是很大的，要落后20年。這樣就要求我們自己不斷學習新的技術和制造工藝，同時還要不斷創新，只有這樣才能不斷縮小和西方國家的差距，提升自己的實力。只有通過不斷提高自己的實力，才能在世界經濟一體化的現實社會中，提高自己的競爭力。
1.4計算機管理模式的普及范圍并不廣泛
隨著現代社會的不斷進步，計算機的使用已經變得很普通，也很常見，這樣通過計算機的使用，一些問題就會變得較為簡單。但是在中國，在機械制造業的發展過程中，計算機的管理模式的普及范圍并不廣泛，這樣就使得我們國家的機械制造業的發展受到了較為重要的影響，主要表現在計算機管理技術的普及范圍不廣泛會給機械制造業的發展帶來一定程度的影響，同時也要提高自己的管理水平，只有讓真正的計算機管理技術的使用，投入到正確的使用過程中去，才能不斷提高機械制造業的發展。
2現代企業發展和機械制造工藝提高的思考
2.1不斷提升制造設備智能化，提高企業發展進程在進行企業的發展過程中，智能化機械技術制造工藝也變得重視起來，通過智能化技術，可以很好的進行監控等工作，這樣就能很好的較少人力的使用，提高工作效率，同時還能減少錯誤的發生，使工作變得輕松和自如。同時經過智能化的機械使用，可以使工人的勞動強度減小，讓生產變得更加的準確和規范，提高企業的發展進程。
2.2不斷提升制造設備的清潔化，減少對環境的污染
在現有的階段下，較為干凈的制造工藝是一項較為重要的措施，能夠很好的保證在一定實踐內不影響產品的質量，在生產過程中，能夠很少的對環境進行污染，同時還能夠增強資源的利用效率，提升資源的循環利用。
2基于綠色制造的航空發動機制造
工藝由于航空發動機制造過程中出現資源浪費等現象，亟待提高制造技術手段，更大范圍地采用現階段各類成熟的先進制造技術。主要體現在：
2.1采取資源節約型工藝技術采取資源節約型工藝技術是目前航空發動機制造技術的主要發展趨勢，傳統的加工技術以消耗不可再生金屬材料的時代已經不能適應現代航空事業發展的要求，當前高性能航空發動機采用了大量的新型結構件，由于毛坯結構的變化，其制坯方法也發生了重大變化。精鑄件、精鍛件、單晶和定向凝固精鑄件毛坯將取代傳統的大余量毛坯。傳統意義的鍛件將由77%降至33%，精鑄件由18%增至44%以上，粉末冶金件由3%增至8%，復合材料構件由4%增至15%。
2.2降低能耗型工藝技術在航空發動機生產過程中，需要消耗大量的自然資源，隨著自然資源的日益緊張，積極采取低能耗工藝技術是發展現代航空技術的重要內容。降低能耗工藝技術主要包括：一是在發動機生產技術上實施節能措施。比如改善發動機的風扇工作性能參數、提高發動機的工作效率等。二是從生產工藝方面入手，改變傳統的生產工藝，加大節能型生產工藝技術的應用。三是積極利用先進的生產材料，比如當前我國的飛機發動機采用了高溫合金材料，國內GH4169合金主要采用兩聯工藝(VIM+VAR)生產，棒材采用快速水壓機開坯生產，盤鍛件采用快速水壓機自由鍛制坯，在錘或水壓機上采用包套模鍛工藝或在等溫數控液壓機上采用近等溫鍛工藝生產。四是優化發動機生產的管理技術。通過強化加工過程的管理，提高工作效率，避免出現人為因素的失誤而導致的資源浪費現象。例如在生產加工發動機零部件時一定要按照規范的標準對機床參數進行設置，避免因為人為的粗心而導致的零部件出現報廢。
2.3環境保護型工藝技術航空飛行器對環境污染嚴重，其主要體現在：一是巨大噪音，對人們的生活產生巨大的影響；二是廢氣污染，研究發現，航空器在飛行過程中產生的凝結尾跡會形成卷云(一種高空云)，這種云會阻礙地球表面熱輻射的散發，進而加劇全球氣候變暖。因此需要采取具有高阻尼降噪性能、節能環保的新型材料，并從工藝角度避免切削加工的過程中造成的污染。
3選擇綠色制造技術的切削液系統
在航空發動機零件制造過程中需要利用切削加工零部件，為提高切削的工作效率，往往會應用切削液，但是切削液的使用會對環境構成污染，同時在清除加工零件切削液時也會產生“二次污染”。同時應用切削液也會無形之中增加生產成本。因此采用減少切削液的使用、綠色切削液的選擇、優化切削液系統以減少切削液的環境污染以及資源浪費等問題已成為綠色制造領域的研究熱點之一。
3.1面向綠色制造的切削液供給系統一是采取對數量的噴嘴。傳統的切削液供給主要是由單一的噴嘴裝置實現，主要是通過噴嘴向刀具、工件的噴灑過濾之后返回到供液箱內，這樣的噴灑模式需要消耗大量的切削液，如果采取一個噴嘴的話就需要保證切削液的容量，避免因為切削液容量的不足而產生切削溫度過熱的現象。采取多個噴嘴，可以實現切削量的使用效率，他們就能夠更好地滲透到切削區，保證切削工作效率的最大化。二是通過外噴霧冷卻方法。外部噴霧冷卻方式就是通過霧噴裝置將切削液以霧狀的形式噴射到加工的零件上，從而降低加工過程中的溫度，實踐證明使用霧噴技術可以大大降低切削液的使用量，提高航空發動機制造、修理企業的經濟效益。
3.2面向綠色制造技術的切削液選擇切削液雖然能夠大大提高切削工件的質量，但是如果不能合理的應用切削量，就會造成環境的污染，切削液對環境的污染主要表現在：一是對生態環境的影響。切削液一旦流入生態環境中，不僅會對水資源構成污染，也會影響土壤的成分。二是對人體身體健康的威脅。切削液中添加的某些成分對人體的影響是巨大的，一旦切削液被人所吸收產生的嚴重后果就是中毒。因此根據不同的加工工藝要求選擇合適的切削液是節約發動機制造企業生產成本，降低對環境污染的有效措施。
3.3綠色切削液的開發與應用一是要積極地改善切削液的成分，根據航空發動機性能的要求，選擇具有環保、可再生資源作為切削液的主要構成原料，比如在不影響發動機零件性能的基礎上可以采取植物油作為切削液的主要成分。二是積極創新切削液的添加劑成分。比如開發研究硼酸酯類添加劑、鉬酸鹽系緩蝕劑、新型防腐殺菌劑等。三是開發傳統切削液的替代品。傳統的以油脂為主的切削液具有處理不方便，對環境影響大的缺陷，而液氮則具有揮發性，其在使用后能夠快速的揮發，其不會產生任何的污染，而且液氮的制冷效果也要高于傳統的切削液。
4面向綠色制造技術的機床和刀具系統
4.1面向綠色制造技術的機床設備隨著航空發動機性能的不斷提高，對制造航空發動機的機床設備要求也越來越嚴格，尤其是在高科技信息時代背景下，要求航空發動機的機床設備也要具備高端科技化技術：首先由于發動機的零部件原件的強度不斷提高，因此需要切削機床必須有足夠高的剛性，以此提高機床加工的工作效率。同時機床的冷卻應采用噴霧、冷風或壓縮空氣。其次利用MQL技術對機床結構改進。實施MQL技術是提高機床排屑性能的重要技術。
4.2面向綠色制造技術的刀具技術首先要選擇適合發動機零件加工的刀具。加工刀具的材質要符合加工零件材質的要求，要根據不同的加工原料采取相應的刀具，比如鎢鉆類適合用于加工鑄鐵、有色金屬等短切屑的工件。而鎢鈷鈦類由于存在少量硬度更高而韌性稍遜的鈦化物，更合適加工鋼件等長切屑的工件。同樣刀具的不同涂層材質對加工原料的影響也是不同的，例如氮化鈦涂層可增加刀具表面的硬度和耐磨性，降低摩擦系數，減少積屑瘤的產生，延長刀具壽命。其次加強廢舊硬質合金刀片再利用。提高廢棄刀具的回收利用是降低生產成本，提高企業經濟效益的重要手段。最后，研制適合干切削加工的刀具材料。由于速干式切割的過程中會產生大量的熱能，大大降低刀具的使用壽命，因此刀具要具有耐高溫性、耐磨性、高強度和高沖擊韌性。當然對刀具表面進行涂層處理實際上也會產生很好的效果，通過涂抹可以在刀具與零件加工過程中形成一種隔熱層，進而有效避免刀具因為受熱而出現磨損較大的現象出現。
“工業互聯網”的概念最早是由美國通用電氣公司(GE)于2012年提出的，隨后聯合另外四家IT巨頭組建了工業互聯網聯盟(IIC)，將這一概念大力推廣開來?！肮I互聯網”主要含義是，在現實世界中，機器、設備和網絡能在更深層次與信息世界的大數據和分析連接在一起，帶動工業革命和網絡革命兩大革命性轉變。
工業互聯網聯盟的愿景是使各個制造業廠商的設備之間實現數據共享。這就至少要涉及到互聯網協議、數據存儲等技術。而工業互聯網聯盟的成立目的在于通過制定通用的工業互聯網標準，利用互聯網激活傳統的生產制造過程，促進物理世界和信息世界的融合。
工業互聯網基于互聯網技術，使制造業的數據流、硬件、軟件實現智能交互。未來的制造業中，由智能設備采集大數據之后，利用智能系統的大數據分析工具進行數據挖掘和可視化展現，形成“智能決策”，為生產管理提供實時判斷參考，反過來指導生產，優化制造工藝(圖1)。
智能設備可以在機器、設施、組織和網絡之間實現共享促進智能協作，并將產生的數據發送到智能系統。
智能系統包括部署在組織內的機器設備，也包括互聯網中廣泛互聯的軟件。隨著越來越多的機器設備加入工業互聯網，實現貫通整個組主和網絡的智能設備協同效應成為可能。深度學習是智能系統內機器聯網的一個升級。每臺機器的操作經驗可以聚合為一個信息系統，以使得整套機器設備能夠不斷地自行學習，掌握數據分析和判斷能力。以往，在單個的機器設備上，這種深度學習的方式是不可能實現的。例如，從飛機上收集的數據加上航空地理位置與飛行歷史記錄數據，便可以挖掘出大量有關各種環境下的飛機性能的信息。通過這些大數據的挖掘與應用，可以使整個系統更聰明，從而推動一個持續的知識積累過程。當越來越多的智能設備連接到一個智能系統之中，結果將是系統不斷增強并能自主深度學習，而且變得越來越智能化。
工業互聯網的關鍵是通過大數據實現智能決策。當從智能設備和智能系統采集到了足夠的大數據時，智能決策其實就已經發生了。在工業互聯網中，智能決策對于應對系統越來越復雜的機器的互聯、設備的互聯、組織的互聯和龐大的網絡來說，十分必要。智能決策就是為了解決系統的復雜性。
當工業互聯網的三大要素——智能設備、智能系統、智能決策，與機器、設施、組織和網絡融合到一起的時候，其全部潛能就會體現出來。生產率提高、成本降低和節能減排所帶來的效益將帶動整個制造業的轉型升級。
所以說，“工業互聯網”代表了消費互聯網向產業互聯網的升級，增強了制造業的軟實力，使未來制造業向效率更高、更精細化發展。
“工業4.0”中的智能制造
2009到2012年歐洲深陷債務危機，德國經濟卻一枝獨秀，依然堅挺。德國經濟增長的動力來自其基礎產業——制造業所維持的國際競爭力。對于德國而言，制造業是傳統的經濟增長動力，制造業的發展是德國工業增長不可或缺的因素，基于這一共識，德國政府傾力推動進一步的技術創新，其關鍵詞是“工業4.0”。
“工業4.0”中，互聯網技術發展正在對傳統制造業造成顛覆性、革命性的沖擊。網絡技術的廣泛應用，可以實時感知、監控生產過程中產生的海量數據，實現生產系統的智能分析和決策，使智能生產、網絡協同制造、大規模個性化制造成為生產方式變革的方向?！肮I4.0”所描繪的未來的制造業將建立在以互聯網和信息技術為基礎的互動平臺之上，將更多的生產要素更為科學地整合，變得更加自動化、網絡化、智能化，而生產制造個性化、定制化將成為新常態。
自動化只是單純的控制，智能化則是在控制的基礎上，通過物聯網傳感器采集海量生產數據，通過互聯網匯集到云計算數據中心，然后通過信息管理系統對大數據進行分析、挖掘，從而作出正確的決策。這些決策附加給自動化設備的是“智能”，從而提高生產靈活性和資源利用率，增強顧客與商業合作伙伴之間的緊密關聯度，并提升工業生產的商業價值(圖2)。
生產智能化。全球化分工使得各項生產要素加速流動，市場趨勢變化和產品個性化需求對工廠的生產響應時間和柔性化生產能力提出了更高的要求。“工業4.0”時代，生產智能化通過基于信息化的機械、知識、管理和技能等多種要素的有機結合，從著手生產制造之前，就按照交貨期、生產數量、優先級、工廠現有資源(人員、設備、物料)的有限生產能力，自動制訂出科學的生產計劃。從而，提高生產效率，實現生產成本的大幅下降，同時實現產品多樣性、縮短新產品開發周期，最終實現工廠運營的全面優化變革。
傳統制造業時代，材料、能源和信息是工廠生產的三個要素(圖3)。傳統制造業發展的歷史，就是工廠利用材料、能源和信息進行物質生產的歷史。材料、能源和信息領域的任何技術革命，必然導致生產方式的革命和生產力的飛躍發展。但是，隨著移動互聯網和云計算、大數據技術的發展，計算機到智能手機等移動終端的演進，越來越多功能強大的智能設備以無線方式實現了與互聯網或設備之間的互聯。由此衍生出物聯網、服務互聯網和數據網，推動著物理世界和信息世界以信息物理系統(CPS)的方式相融合。也可以說，是這種技術進步使得制造業領域實現了資源、信息、物品、設備和人的互通互聯。
通過互通互聯，云計算、大數據這些新的互聯網技術，和以前的自動化的技術結合在一起，生產工序實現縱向系統上的融合，生產設備和設備之間，工人與設備之間的合作，把整個工廠內部的要素聯結起來，形成信息物理系統，互相之間可以合作、可以響應，能夠開展個性化的生產制造，可以調整產品的生產率，還可以調整利用資源的多少、大小，采用最節約資源的方式。
“工業4.0”時代，在智能工廠中，CRM(Customer Relationship Management，客戶關系管理)、PDM(Product Data Management，產品數據管理)、SCM(Supply chain management，供應鏈管理)等軟件管理系統可能都將互聯。屆時，接到顧客訂單后的一瞬間，工廠就會立即自動地向原材料供應商采購。原材料到貨后，將被賦予數據，“這是給某某客戶生產的某某產品的某某工藝中的原材料”，使“原材料”帶有信息。帶有信息的原材料也就意味著擁有自己的用途或目的地。在生產過程中，原材料一旦被錯誤配送到其他生產線，它就會通過與生產設備開展“對話”，返回屬于自己的正確的生產線；如果生產機器之間的原材料不夠用，生產機器也可以向訂單系統進行“交涉”，來增加原材料數量；最終，即便是原材料嵌入到產品內之后，由于它還保存著路徑流程信息，將會很容易實現追蹤溯源(圖4)。
設備智能化。在未來的智能工廠，每個生產環節清晰可見、高度透明，整個車間有序且高效地運轉?！肮I4.0”中，自動化設備在原有的控制功能基礎上，附加一定的新功能，就可以實現產品生命周期管理、安全性、可追蹤性與節能性等智能化要求。這些為生產設備添加的新功能是指通過為生產線配置眾多傳感器，讓設備具有感知能力，將所感知的信息通過無線網絡傳送到云計算數據中心，通過大數據分析決策進一步使得自動化設備具有自律管理的智能功能，從而實現設備智能化。
“工業4.0”中，在生產線、生產設備中配備的傳感器，能夠實時抓取數據，然后經過無線通信連接互聯網傳輸數據，對生產本身進行實時的監控。設備傳感和控制層的數據與企業信息系統融合形成了信息物理系統(CPS)，使得生產大數據傳到云計算數據中心進行存儲、分析，形成決策并反過來指導設備運轉。設備的智能化直接決定了“工業4.0”所要求的智能生產水平。
能源管理智能化。近年來，環境和節能減排已成為制造業最重視的課題之一。許多制造業企業都已經開始應用信息技術，對生產能耗進行管理，以最具經濟效益的方式，部署工業節能減排與綜合利用的智能化系統架構，從資源、原材料、研發設計、生產制造到廢棄物回收再利用處理，形成綠色產品生命周期管理的循環。
供應鏈管理智能化。在傳統的制造業生產模式中，無論是工廠還是供應商，都需要為制造業的零部件或原材料的庫存付出一定的成本支出，由于供應商和工廠之間的信息不對稱和非自動的信息交換，生產的模式只能采用按計劃或按庫存生產的模式，靈活性和效率受到了約束。
“工業4.0”時代，復雜的制造系統在一定程度上也加速了產業組織結構的轉型。傳統的大型企業集團掌控的供應鏈主導型將向產業生態型演變，平臺技術以及平臺型企業將在產業生態中的展現出更多的作用。因此，企業競爭戰略的重點將不再是做大規模，而將是智能化的供應鏈管理，在不斷變化的動態環境中獲得和保持動態的供需協調能力。
供應鏈管理智能化將統一工廠的零部件庫存和供應商的生產流程，從而保證工廠的零部件庫存的最小化，降低庫存帶來的風險，降低生產成本。供應鏈管理智能化要求企業間的信息采用基于事件驅動的方式交換信息，信息的交換是實時的，并且對方同樣可以做出實時的反應，供應鏈上不同企業的運作效率與在同一個企業中不同部門的運作一樣敏捷，具有滿足不斷變化的需求的適應性。供應鏈管理智能化將為供應鏈上的企業帶來更大的利益，供應鏈上各個企業的協同制造將為降低制造成本、物流成本，縮短制造周期，提供更好的服務和有力的保障。
實現上述四個智能化體現了“工業4.0”的宏大愿景?！肮I4.0”認為實現上述四個智能化其實是一個簡單的概念：將大量的有關人、信息管理系統、自動化生產設備等物體融入到信息物理系統(CPS)中，在制造系統中，利用產生的數據為企業服務，協同企業的生產和運營。
智能制造的內涵
無論是德國的“工業4.0”，還是美國的“工業互聯網”，其實質與我國工業和信息化部推廣的“兩化融合”戰略大同小異。某種程度上說，以智能制造為代表的新一輪工業革命或許對于我國制造業是一個很好的機會，也可能是我國制造業轉型升級的一個重要機遇。
工廠內實現“信息物理系統”。德國“工業4.0”其實就是基于信息物理系統(CPS)實現智能工廠，最終實現的是制造模式的變革。CPS概念最早是由美國國家基金委員會在2006年提出，被認為有望成為繼計算機、互聯網之后世界信息技術的第三次浪潮。
CSP是融合技術，包括計算、通信以及控制(傳感器、執行器等)。中國科學院何積豐院士指出：“CPS，從廣義上理解，就是一個在環境感知的基礎上，深度融合了計算、通信和控制能力的可控可信可擴展的網絡化物理設備系統，它通過計算進程和物理進程相互影響的反饋循環實現深度融合和實時交互來增加或擴展新的功能，以安全、可靠、高效和實時的方式監測或者控制一個物理實體。CPS的最終目標是實現信息世界和物理世界的完全融合，構建一個可控、可信、可擴展并且安全高效的CPS網絡，并最終從根本上改變人類構建工程物理系統的方式?！?/p>
目前所說的制造業信息化，首先強調的是CAD(Computer Aided Design，計算機輔助設計)、CAM(Computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造)等工業軟件和PPS(生產計劃控制系統)、PLM(產品生命周期管理)等信息化管理系統。主要應用于由上而下的集中式中央控制系統。
而信息物理系統(CPS)則通過物體、數據以及服務等的無縫連接，實現了生產工藝與信息系統融合，形成了智能工廠。物聯網和服務互聯網分別位于智能工廠的三層信息技術基礎架構的底層和頂層。最頂層中，與生產計劃、物流、能耗和經營管理相關的ERP、SCM、CRM等，和產品設計、技術相關的PLM處在最上層，與服務互聯網緊緊相連。中間一層，通過CPS物理信息系統實現生產設備和生產線控制、調度等相關功能，從智能物料供應，到智能產品的產出，貫通整個產品生命周期管理。最底層則通過物聯網技術實現控制、執行、傳感，實現智能生產(圖5)。
智能工廠的產品、資源及處理過程因CPS的存在，將具有非常高水平的實時性，同時在資源、成本節約中也頗具優勢。智能工廠將按照重視可持續性的服務中心的業務來設計。因此，靈活性、自適應以及機械學習能力等特征，甚至風險管理都是其中不可或缺的要素。智能工廠的設備將實現高級自動化，主要是由基于自動觀察生產過程的CPS的生產系統的靈活網絡來實現的。通過可實時應對的靈活的生產系統，能夠實現生產工程的徹底優化。同時，生產優勢不僅僅是在特定生產條件下一次性體現，也可以實現多家工廠、多個生產單元所形成的世界級網絡的最優化。
工廠間實現“互聯制造”。隨著信息技術和互聯網、電子商務的普及，制造業市場競爭的新要求出現了變化。一方面，要求制造業企業能夠不斷地基于網絡獲取信息，及時對市場需求做出快速反應；另一方面，要求制造業企業能夠將各種資源集成與共享，合理利用各種資源。
互聯制造能夠快速響應市場變化，通過制造企業快速重組、動態協同來快速配置制造資源，在提高產品質量的同時，減少產品投放市場所需的時間，增加市場份額；能夠分擔基礎設施建設費用、設備投資費用等，減少經營風險。通過互聯網實現企業內部、外部的協同設計、協同制造和協同管理，實現商業的顛覆和重構。通過網絡協同制造，消費者、經銷商、工廠、供應鏈等各個環節可利用互聯網技術全流程參與。傳統制造業的模式是以產品為中心，而未來制造業通過與用戶互動，根據用戶的個性化需求，然后開始部署產品的設計與生產制造。
另外，作為一個未來的潮流，工廠將通過互聯網，實現內、外服務的網絡化，向著互聯工廠的趨勢發展。隨之而來，采集并分析生產車間的各種信息向消費者反饋，從工廠采集的信息作為大數據經過解析，能夠開拓更多的、新的商業機會。經由硬件從車間采集的海量數據如何處理，也將在很大程度上決定服務、解決方案的價值。
過去的制造業只是一個環節，但隨著互聯網進一步向制造業環節滲透，網絡協同制造已經開始出現。制造業的模式將隨之發生巨大變化，它會打破傳統工業生產的生命周期，從原材料的采購開始，到產品的設計、研發、生產制造、市場營銷、售后服務等各個環節構成了閉環，徹底改變制造業以往僅是一個環節的生產模式。在網絡協同制造的閉環中，用戶、設計師、供應商、分銷商等角色都會發生改變。與之相伴而生，傳統價值鏈也將不可避免的出現破碎與重構。
工廠外實現“數據制造”。滿足消費者個性化需求，一方面需要制造業企業能夠生產或提供符合消費者個性偏好的產品或服務，一方面需要互聯網提供消費者的個性化定制需求。由于消費者人數眾多，每個人的需求不同，導致需求的具體信息也不同，加上需求的不斷變化，就構成了產品需求的大數據。消費者與制造業企業之間的交互和交易行為也將產生大量數據，挖掘和分析這些消費者動態數據，能夠幫助消費者參與到產品的需求分析和產品設計等創新活動中，為產品創新作出貢獻。
因此，大數據將構成制造業智能化的一個基礎。大數據在制造業大規模定制中的應用除了圍繞定制平臺這一核心之外，還包括數據采集、數據管理、訂單管理、智能化制造等。定制數據達到一定的數量級，就可以實現大數據應用，通過對大數據的挖掘，實現流行預測、精準匹配、時尚管理、社交應用、營銷推送等更多的應用(圖6)。同時，大數據能夠幫助制造業企業提升營銷的針對性，降低物流和庫存的成本，減少生產資源投入的風險。
“數據制造”時代，互聯網技術將全面嵌入到工業體系之中，將打破傳統的生產流程、生產模式和管理方式。生產制造過程與業務管理系統的深度集成，將實現對生產要素的高度靈活配置，實現大規模定制生產。從而，將有力推動傳統制造業加快轉型升級的步伐。毫無疑問，“數據制造”將會改變制造業思維，給制造業帶來更多的靈活性和想象空間，也或將顛覆制造業的游戲規則。
對我國的啟示
沒有強大的制造業，一個國家將無法實現經濟快速、健康、穩定的發展，勞動就業問題將日趨突顯，人民生活難以普遍提高，國家穩定和安全將受到威脅，信息化、現代化將失去堅實基礎。改革開放以來的30多年中，中國經濟經歷了接近10%的高速增長階段，而制造業是我國經濟高速增長的引擎。目前，我國尚處于工業化進程的中后期，制造業創造了GDP總量的三分之一，貢獻了出口總額的90%，未來幾十年制造業仍將是我國經濟的支柱產業。
重新定義“智能制造”的關鍵詞。進入21世紀以來，制造業面臨著全球產業結構調整帶來的機遇和挑戰。特別是2008年金融危機之后，世界各國為了尋找促進經濟增長的新出路，開始重新重視制造業，歐盟整體上開始加大制造業科技創新扶持力度；美國于2011年提出“先進制造業伙伴計劃”，旨在增加就業機會，實現美國經濟的持續強勁增長。美國國家科學技術委員會于2012年2月正式了《先進制造業國家戰略計劃》，德國于2013年4月推出《工業4.0戰略》。我們應該通過比較研究《美國先進制造業國家戰略計劃》《德國工業4.0戰略》等資料中的先進制造業關鍵詞，進而來定義未來制造業的發展方向(圖7)。
一是軟性制造。大規模制造時代，傳統的制造環節利潤空間越來越受到擠壓。所以，從發達國家發展先進制造業的戰略規劃中均可以看到，制造業的概念和附加值正在不斷從硬件向軟件、服務、解決方案等無形資產轉移。相對于傳統制造業，如今的制造業是軟件帶給硬件功能、控制硬件、對硬件造成極大影響。同時，與以往的硬件商品所不同，目前的制造業中，對商品附屬的服務或者基于商品上面的解決方案的需求正在快速增加。
所謂軟性制造，就是增加產品附加價值、拓展更多、更豐富的服務與解決方案。因為相對于硬件，產品內置的軟件、附帶的服務或者解決方案通常是軟性和無形的，都是“看不見”的事物，所以稱之為軟性制造。
軟性制造不再將“硬件”生產視為制造業，而認為“軟件”在制造業中不斷發揮主導作用，商品產生的服務或解決方案將對制造業的價值產生巨大影響。所以，未來的制造業需要放棄傳統的“硬件式”的思維模式，而要從軟件、服務產生附加值的角度去發展制造業。軟件、服務在整個制造業價值鏈中所占的比重將越來越大，呈現顯著的增長趨勢。未來制造業企業向顧客提供的不再是單純的產品，而是各種應用軟件與服務形態集成于一體的整體解決方案。
二是從“物理”到“信息”的趨勢。以往，每當提及制造業，恐怕都認為是各種零部件構成硬件產品的核心。隨著封裝化、數字化的發展，零部件生產加工技術加速向新興市場國家轉移，這樣，零部件本身的利潤就難以維系。因此，發達國家制造業開始更加注重通過組裝零部件進行封裝化，將部分功能模塊化，將系列功能系統化，來提升附加價值。
模塊化是將標準化的零部件進行組裝，以此來設計產品。從而能夠快速響應市場的多樣化需求，滿足消費者的各項差異化需求。以往，在產品生產過程中，需要付出很多時間和成本，如果將復雜化的產品通過幾個模塊進行組裝，就能夠同時解決多樣化和效率化的問題。
但是，模塊化本身不過是產品的一項功能，未來制造業將更加重視在通過模塊化和封裝化的基礎上進行系統化，拓展新的應用與服務。如果以系統化為主導，就能相對于“物理”意義上的零部件，獲取更多的帶有“信息”功能的附加價值。相反，如果不掌控系統的主導權，無論研發出的零部件的質量和功能多么好，也難以成為市場價格的主導者。
三是從“群體”到“個體”的趨勢。在發達國家，以規?；癁閷ο蟮牧慨a制造業將生產基地轉移至新興市場國家，以定制化為重點的多種類小批量制造業漸漸成為主流。同時，消費者本身也將有能力將自己的需求付諸生產制造。也就是說，“大規模定制”隨著以3D打印為代表的數字化和信息技術的普及帶來的技術革新，將制造業的進入門檻降至最低，不具備工廠與生產設備的個人也能很容易地參與到制造業之中。制造業進入門檻的降低，也意味著一些意想不到的企業或個人將參與到制造業，從而有可能帶來商業模式的巨大變化。
“個性化”首先是美國大力推進的。在美國的文化背景下，個性要比組織色彩強烈。制造業的“個性化”趨勢不僅僅是美國制造業回歸，還將帶動舊金山等大城市制造業的興盛，一些專注于通過信息技術使得生產工程高效化、專業性的小規模手工制作的制造業將在市區內盛行，它們根據消費者的需求進行柔性的定制化服務，憑借獨特的設計，與大量生產形成差異化競爭。
四是互聯制造。隨著信息技術和互聯網、電子商務的普及，制造業市場競爭的新要求出現了變化。一方面，要求制造業企業能夠不斷地基于網絡獲取信息，及時對市場需求做出快速反應；另一方面，要求制造業企業能夠將各種資源集成與共享，合理利用各種資源。
互聯制造能夠快速響應市場變化，通過制造企業快速重組、動態協同來快速配置制造資源，提高產品質量，減少產品投放市場所需的時間，增加市場份額。另外，作為一個未來的潮流，工廠將通過互聯網，實現內、外服務的網絡化，向著互聯工廠的趨勢發展。
美國因為有Google、Apple、IBM等IT巨頭和無數的IT企業，所以在大數據應用上較為積極，非常重視對社會帶來新的價值。Google不斷將制造業企業收購至麾下，就是希望掌握主導權。同時，作為美國大型制造業企業的一個代表，GE公司也開始加強數據分析和軟件開發，從車間采集數據，進行解析，提供解決方案，開拓新的商業機會。德國將“工業4.0”視為國家戰略，將工廠智能化視為國家方針。通過信息技術，最大限度的發揮工廠本身的能力(表1)。
把“兩化”深度融合作為主要著力點。工業和信息化部成立以來，一直致力于推進“兩化融合”工作，通過信息化的融合與滲透，對傳統制造業產生革命性影響?！肮I4.0”本質上是由信息技術引發的，與我國的“兩化融合”有異曲同工之處。在未來制造業中，我們應該將“兩化深度融合”作為主要著力點，進一步繼續加快推進信息化、自動化和智能化。
首先，研究部署信息物理系統(CPS)平臺，實現“智能工廠”的“智能制造”。智能制造已成為全球制造業發展的新趨勢，智能設備和生產手段在未來必將廣泛替代傳統的生產方式。而信息物理系統(CPS)將改變人類與物理世界的交互方式，使得未來制造業中的物質生產力與能源、材料和信息三種資源高度融合，為實現“智能工廠”和“智能制造”提供有效的保障。美國、德國等世界工業強國都高度重視信息物理系統的構建，加強戰略性、前瞻性的部署，并已然取得了積極的研究進展。而我國目前的制造業發展仍然以簡單地擴大再生產為主要途徑，迫切需要通過智能生產、智能設備和“工業4.0”理念來改造和提升傳統制造業。
2綠色制造技術的優化
基于機械加工過程中對能源消耗和環境的影響，應該大力發展綠色制造技術，通過綠色制造技術改善機械加工過程中所出現的各種問題：
2.1優化綠色制造技術工藝參數。工藝參數優化是綠色制造工藝過程規劃的關鍵技術，通過對零件加工工藝參數的優化，可以實現物料消耗最低化的目的，基于在機械加工中工藝參數對機械加工產品的質量、消耗以及噪音等方面的影響，綠色制造技術選擇的工藝參數要綜合考慮這些因素，并且要通過對多種參數方案進行對比、評價，選出最優化的加工工藝參數，實現機械加工的低物料消耗。
2.2綠色制造工藝路線的優化。工藝路線是機械加工環節中的重要步驟，合理的工藝路線不僅能夠大大提高機械產品的生產效率，提高產品質量，還可以實現綠色生產的要求，通過優化工藝路線可以降低一些不必要的機械加工，有效地降低了能源的消耗和對環境的污染。比如在機械加工中采取少無切削生產工藝的精鍛、精沖等近似成型的工藝不僅能夠提高原材料的使用效益，還能降低污染物的排放，并且通過簡化生產流程，降低了設備與能源的消耗。
2.3采取多工件多機床節能型調度優化技術。機械加工實現綠色制造，從根本角度講需要改善零件加工過程的機床設備：一是要改進機床加工技術，提高機床加工設備與環境的相適應程度，滿足機床加工與環境和諧發展的要求；二是要優化配置機床設備，通過采取合理的組合方式降低無功率生產，實現加工過程的綠色性目的。比如在生產過程中，有的機床加工過程會產生大量的無功率作業，造成機械設備的消耗。因此通過采取多工件多機床節能型調度優化技術，通過對工件和機床的合理調度實現總體能量消耗的降低。
2.4加強機械加工綠色制造的評價。機械加工綠色制造的關鍵就是實現經濟效益與生態效益的最大化，而評價綠色制造技術效果的標準就是根據機械加工綠色制造評價指標體系，重點對加工時間、加工質量、加工成本、資源利用率以及環境影響進行分析與評價。
機械制造工藝的可靠性可以通過產品的可靠性體現出來，包含了產品的設計、制造、管理等諸多的環節，因此對機械的可靠性分析應該貫穿產品生產的全過程。對生產中存在的問題進行分析，進而采取相應的對策保證機械制造的正常進行，同時在規定的時間內完成產品生產，保證機械產品的功能、效益和其他機械產品差別不大。任何行業的正常運行都離不開有效的管理，機械制造也不例外。一個科學合理的管理方式十分重要，這樣才能獲得一個全面高效的生產模式。在機械生產中為了保證機械的可靠性，應對機械制造的各個環節進行全面的、綜合的管理，嚴格地落實各項管理制度。
2機械制造工藝可靠性檢驗及管理
在保證機械制造產品可靠性上，機械產品的檢驗管理是一個需要人們重視的環節，在實際生產中要認真地落實。檢驗管理是機械產品在生產制造的過程中自我檢驗的過程，能夠及時地發現在生產線上存在的不合格的機械產品以及存在的問題還有缺陷。對于提高機械產品的性能和生產效率起著至關重要的作用，所以機械產品的檢驗管理能否落實到實際生產中會給機械的可靠性帶來直接的影響。機械在生產完成后還有最重要的一步工序，就是把已經成型的機械產品進行檢驗。檢驗合格的機械商品就可以投放到市場中，完工檢驗能夠更好地保證機械制造的可靠性。
二機械制造可靠性研究方法
1機械制造定性
研究機械制造過程中涉及人員、機械、加工工藝等眾多因素，對于這些因素，不能對其進行定量的描述，這樣一來定性研究就發揮了很大的作用。所以定性研究在機械制造中占據著很重要的作用，常見的定性研究有故障樹分析、故障模式影響分析。
2機械制造定量研究機械制造可靠性
受到很多因素的影響，這些因素往往相互關聯，通常情況下很難對其進行定量描述。對于這種情況我們可以采用模糊理論處理機械制造過程各個關系就是非常適用的。如果對于原本模糊的信息沒有準確的把握，就可以根據傳統的可靠性分析方法得出結論，但是這種結果會和實際有著很大的差距。目前隨著機械制造小批量發展的影響，機械制造過程中樣本在逐漸地減少，數據量也在減小，對于這種情況我們針對不同機械的不同問題，可以采用與之相對應的分析方法。
三提高機械制造工藝可靠性的方法
1加強對其的系統認識
很多企業對于可靠性的研究都是局限于設計階段，但是對于機械的制造過程卻沒有進行深入的研究。在機械的制造過程中，設備的老化、材料選取的不合標準以及工廠生產環境的影響都會對機械的可靠性造成一定的影響。這些制造過程中的影響因素比設計階段更加難以控制，所以在進行機械制造工藝的可靠性研究的時候應該重視制造環節中存在的問題。
2建立完善的評定指標
現階段的機械加工企業在機械制造的過程中缺少合適的產品可靠性評定指標，很難將制造中的各個工序整合到一起。制造過程中變量是指機械加工過程中的工位特征，但這些變量會在產品的制造過程中相互作用，只有了解這些變量的影響，才能更好地建設完整的可靠性指標。
三七為五加科植物三七Panaxnotoginseng(Burk.)F.H.Chen的干燥根及根莖[1]，三七總皂苷是中藥三七的有效部位，主要含有三七皂苷R1，人參皂苷Rg1和人參皂苷Rb1等達瑪烷型三萜皂苷類化合物[2]?，F代藥理研究證明：三七總皂苷具有多方面的生物活性，主要表現在擴張冠狀動脈、增加冠脈血流量、改善心肌代謝、抗自由基、抗凝、鈣拮抗等方面[3]。
目前三七總皂苷的富集與純化一般采用大孔吸附樹脂來完成[4]，純化后三七總皂苷的含量達到60%以上。為了提高藥物的安全性和有效性，提高其成藥原料藥的純度。本實驗擬采用氧化鋁柱層析對三七總皂苷的純化物進行精制[5]，并對工藝進行了考察，為進一步的制劑學研究打下基礎。
1儀器與試藥
1.1儀器與設備
RE52-99旋轉蒸器（上海亞榮生化儀器廠）；DK-S22型電熱恒溫水浴鍋（上海精宏實驗設備有限公司）；JA-1003型電子分析天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司）；電熱鼓風干燥箱（上海博迅實業有限醫療設備廠）；美國Tsp高效液相色譜儀；TspP-2000泵、TspUV-1000UV-VIS檢測器；TspPC1000色譜工作站；色譜柱：ODSC18柱（250×4.6mm,5μm,大連依利特科學儀器有限公司）。
1.2材料與試劑
三七總皂苷提取物（云南玉溪天然藥物有限公司）；三七總皂苷對照品：三七皂苷R1（0745-200008）、人參皂苷Rg1（0703-200015）、人參皂苷Rb1（0704-200115）對照品（中國藥品生物制品檢定所）；乙腈為色譜純，水為二次蒸餾水。
2方法與結果
2.1色譜條件
色譜柱：ODSC18柱（250×4.6mm,5μm）；流動相：A為乙腈，B為水；流速：1.0mL·min-1；采用梯度洗脫法，0～8分鐘（26:74），8:10～40:40分鐘（34:66）；檢測波長203nm；柱溫：30℃；進樣量20μL。
2.2線性范圍關系的考察
分別精密稱取三七總皂苷對照品三七皂苷R1、人參皂苷Rg1和人參皂苷Rb1各約6.0mg、2.5mg和2.5mg置25mL量瓶中，用甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻，精密吸取此溶液3、4、5、6、7mL置50mL量瓶中，用甲醇稀釋至刻度，搖勻。精密吸取上述對照品溶液各注入液相色譜儀，記錄色譜圖，量取峰面積，以峰面積(A)對進樣量(μg)進行線性回歸，三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1回歸方程分別為：A=327127.8W－681.2（r=0.9991）；A=406964.1W+787.9（r=0.9991）；A=262563.9W－5498.7（r=0.9996），三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂Rb1分別在進樣量0.2981～0.6956μg、1.2768～2.9792μg和1.1539～2.6925μg范圍內時，峰面積與進樣量具有良好的線性關系。
2.3精密度試驗
取含量測定項下對照品溶液，連續進樣六次，記錄色譜圖，量取峰面積，計算平均值及相對標準偏差，三七皂苷R1、人參皂苷Rg1和人參皂苷Rb1的峰面積平均值分別為151792、802039.7和476940.7，RSD分別為0.81%、1.73%和1.62%，結果表明，本方法精密度良好。
2.4供試品溶液的制備
取上柱流出液濃縮至干，精密稱定干粉一定量，用甲醇溶解并轉溶至10mL量瓶，濾過。精密量取續濾液1mL置10mL量瓶中，加甲醇稀釋至刻度，搖勻，即得。
2.5工藝參數的考察
2.5.1洗脫劑濃度的考察
取三七總皂苷原料3份，每份10g。分別用50%乙醇適量溶解，分別轉移至氧化鋁柱（中性氧化鋁50g，內徑4cm，干法裝柱），然后分別用35%、55%和75%乙醇洗脫，分別收集洗脫液，減壓回收乙醇，真空干燥，按HPLC法測定總皂苷含量和收率。
從以上結果可知，當用75%乙醇洗脫時，總皂苷含量最高，但收率太低，而用55%乙醇洗脫時雖然收率比用35%乙醇洗脫時略低，但總皂苷含量高6%左右，因此，洗脫劑確定為55%乙醇。
2.5.2洗脫劑用量考察
取三七總皂苷原料3份，每份10g。分別用50%乙醇適量溶解，分別轉移至氧化鋁柱（中性氧化鋁50g，內徑4cm，干法裝柱），然后用55%乙醇洗脫，分別收集洗脫液，減壓回收乙醇，真空干燥，按HPLC法測定總苷含量和收率。
從以上結果可知，隨著洗脫劑用量的增加，得到總皂苷的含量逐漸下降，考慮收率，以10倍量55%的乙醇洗脫比較合適。
2.5.3吸附劑用量考察
取三七總皂苷原料3份，每份10g。分別用50%乙醇適量溶解，分別轉移至氧化鋁柱（柱1：中性氧化鋁25g，內徑2cm；柱2：中性氧化鋁50g，內徑4cm；柱3：中性氧化鋁100g，內徑5cm），然后用10倍量55%乙醇洗脫，分別收集洗脫液，減壓回收乙醇，真空干燥，按HPLC法測定總苷含量和收率。
從以上結果可知，隨著吸附劑氧化鋁用量的增加，收率逐漸降低，而含量呈上升趨勢，氧化鋁用量為5倍與10倍相比較，前者雖然總皂苷含量略低，但已經大于80%，而且收率較高，因此吸附劑氧化鋁的用量確定為5倍。
2.6中試驗證結果
取三七總皂苷原料3份，精密稱取質量分別為44.4g，42.8g和47.9g，分別用50%乙醇適量溶解，分別轉移至氧化鋁柱，中性氧化鋁用量為三七總皂苷的5倍，然后用10倍量55%乙醇洗脫，分別收集洗脫液，在60℃以下減壓回收乙醇，真空干燥，按HPLC測定方法，分別測定三七皂苷R1、人參皂苷Rg1和人參皂苷Rb1的含量。
從以上三批中試結果可知，按選定的精制工藝可以制備總皂苷含量大于80%的三七總皂苷原料，且收率大于70%，說明此精制工藝是可行的。
3結論
3.1氧化鋁柱層析精制三七總皂苷的最佳工藝為：洗脫劑的濃度為55%乙醇，洗脫劑的用量為10倍量吸附劑的用量，吸附劑用量為5倍三七總皂苷的用量。
3.2本實驗提出了一種新的三七總皂苷的精制方法—氧化鋁柱層析，具有分離效果好、工藝簡單、投資少、處理量較大等優點。有文獻報道[6]，大孔吸附樹脂法具有選擇性好、吸附容量大、安全無毒、再生容易等優點，但由于應用時間相對較短，還存在著一些問題，因此，在純化中藥有效成分的工藝過程中，兩種純化方法可以互相結合，取長補短，共同促進中藥制劑的不斷發展。
參考文獻
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[3]ChanP,TomlinsonB.AntioxidantefectsofChinesetraditionalmedicine:focusontrilinoleinisolatedfromtheChineseherbsanchi(Panaxpseudoginseng)[J].JClinPharmacol,2000,40(5):457.
荊楚網消息（記者李川 安立）“今年開學，湖北工業大學自考生收費欄里多了一條項目“論文輔導費500元”，雖然錢交了，卻沒有論文輔導費的收據。”10月26日，就讀于湖北工業大學的自考生小華（化名）對于班主任收取論文費不開收據的行為產生質疑，并表示就算要交這筆錢也該給學生一個交代。
小華是湖北工業大學的2005屆電子商務的自考生，今年一開學，班主任就向每位同學收取了500元的論文費，稱是論文輔導費。但是令小華不解的是，班里70個同學繳納了費用卻沒有收據。就連當初班主任代為收取費用時也并沒有詳細的解釋，現不僅是電子子商務班收取了，別個專業也同樣遇到了這種情況。小華說，“上一屆的同專業的師哥師姐也被繳納了論文輔導費，但只有400元，沒想到只過了一年卻漲到了500，這錢交的有點冤?！?/p>
對于小華的質疑，記者來到湖北工業大學，學院辦務室的老師告訴記者：“學校從來沒有收取過大四的論文費，自考學院的老師大多是外聘的，如果說是老師的辛苦費也有可能，但是不管什么方式收取都必須要有憑據。班主任是不能向學生隨便收費的?！钡珜τ谶@件事，校方稱不是很了解。
記者一行又來到湖北工業大學的成教學院，成教學院的負責人聲稱凡是政策不容許收的費用，學校是肯定不能收的，并堅決表示沒有收取學生的論文輔導費這件事。但對學生口中說的班主任收取論文費這一說法，該負責人則表示此事需要調查。
記者從教育部官網得知，學校的收費項目只能由教育部、國家發改委、財政部聯合制定，或由各地省級人民政府制定，其他任何部門或單位都無權自行制定收費項目。如“定向費”、“跨地區建設費”、“專升本費”、“假期住宿費”、“補考費”、“重修費”、“高考錄取通知書郵寄費”、“本科生錄取費”、“學位申請費”、“答辯費”、“論文印制費”、“旁聽費”、“注冊費”、“點招費”、“建校費”以及押金、保證金和各類證、卡工本費等，都屬于亂收費，學生可向當地教育、物價部門舉報。
