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中图分类号:TD406
先进机械制造技术,是现今科技发展下的一个重要技术成果,其融合了计算机技术、信息技术以及集成化制造技术等诸多高科技的优势。以往,制造技术单一,且工作效率低,每一个产品的问世,都会随之涌现出与其功能近乎相似的相同产品;而且在产品制造方面,由于技术的不成熟,使得制造进度缓慢,生产率低,很难应对快速发展的经济竞争市场。先进机械制造技术,凭借本身智能化、系统化的优点,完全弥补了传统制造技术所表现出的不足之处,不仅有效地提高了生产效率,也使得产品向着多样化方向发展。
1.1 全球化
制造的全球化,可以说是如今机械制造业自动化最重要的发展趋势。近年来,在各种工业领域中,国际化经营不仅成为大公司而且已是中小规模企业取得成功的重要因素。这一方面,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在这种无情的竞争中纷纷落败。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,由于网络通讯技术的快速发展,提供了技术信息交流、产品开发和经营管理的国际化手段,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。
1.2 信息化网络化
互联网通信技术,几乎垄断了全球信息交流领域。在制造技术方面,一种产品的开发与研制,可以通过网络实现异地跨界进行。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。利用网络通讯技术,可以加强各国产品的合作以及技术经验的交流。同时亦可在最短的时间内,达到最快速、有效的技术经验学习。
1.3 自动化
自动化是一个动态概念,目前,其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。
1.4 敏捷制造
制造自动化系统的生存能力和竞争能力,在很大程度上取决于是否能在很短的开发周期内生产出低成本、高品质的不同品种产品的能力,从而去面对市场的挑战。敏捷制造是将柔性生产技术、熟练掌握生产技能的劳动力,与促进企业内部和企业之间相互合作的灵活管理集成在一起,通过所建立的共同基础结构,对迅速改变或无法预见的市场,做出快速反应。其旨在不可预测的持续变化的环境中,使企业具有卓越的自适应能力,从而占据主导地位的总体战略,同时也是对市场需求做出快速响应、快速重组的生产模式;敏捷制造是一种哲理或管理哲学,是企业管理的战略性变革。其特征,是制造柔性和成员合作,制造柔性是敏捷制造的组成部分,包括人员、设备和软件3 方面的柔性。
2 我国现代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。
2.1 现代机械制造技术的发展方向
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、微细加工、纳米技术为代表,将进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。
2.2 发展机械自动化技术要立足于中国国情发展我国的机械自动化技术,应该从我国的具体国情出发,着眼于我国机械制造业的发展现状,并坚持可持续发展的战略眼光,从整个国家的角度来进行仔细的考虑,走中国特色的机械自动化技术发展之路。发展机械自动化技术,是一个由低级到高级、由简单到复杂、由不完善到完善的过程。当机械的操作采用自动控制器以后,生产方式才能从机械化逐步过渡到机械控制自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化。另外,只有建立了自动化工厂以后,生产过程才能全盘自动化,才可能进入机械自动化的高级理想阶段。目前,中国机械制造业同世界先进水准之间,存在着阶段性的差距。在这种情况下,普遍应用电子计算机集成制造系统的高度自动化,并不具备相应的基础技术、发展经验和所需资金。因此,应该发展生产工艺成熟的大批量生产的自动化技术。
2.3 自动化技术的发展走向
正确判断、识别并坚持自动化技术的发展走向,对于机械自动化技术的发展至关重要。目前,机械制造自动化技术的发展走向,朝着数字化、绿色化与智能化方向发展。数字化是先进制造技术发展的核心,是制造技术、计算机技术、网络技术与现代管理科学交叉作用的共同结果,这将是机械自动化技术发展的必由之路。随着人们对人类与环境之间的关系认识的逐渐加深,实现人类与环境之间的协调、可持续发展,是当代经济发展必须遵循的原则。机械自动化技术的发展,也同样要遵循这一原则,实现绿色化发展之路。近20 年来,制造系统正在由原来的能量驱动型,转变为信息驱动型,这就需要制造系统不但要具备一定的柔性,同时还要表现出一定的智能,实现在对大量复杂信息处理的同时,能够自主进行选择与处理。这既是现代科学技术发展的必然结果,也是人类社会进步的重要标志,具有良好的发展前景。机械制造业在任何一个国家的重要地位,都是显而易见的,机械自动化技术直接关系到机械制造业的基础和水平。
2.4 改变传统局限,研究新的技术
前几年,我国的机械制造技术理念,仅仅局限于国内,对外则少之又少。虽然近几年我国对外出口有所增加,但是相对于发达国家,我国的国外市场仍处于狭窄状态。发达国家的机械制造技术水平较高,不断地抢夺我国市场,致使我国许多知名企业在竞争中落败。但从另一方面考虑,虽然我国的机械制造技术水平较低,但我们可以与外资企业进行合作,在合作的过程中,学习外国先进的机械制造技术,再在此基础之上,研究新的技术。总的来说,我们必须改变传统理念,努力提高我国的机械制造技术,才能稳定住我们的市场,才能更好地发展自己的机械制造技术。
3 结束语
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关键。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。我们应了解机械制造技术的发展过程,认识现代机械制造技术的现状,把握现代机械制造技术的发展趋势,科学高效地进行现代机械制造技术的研究,尽早地实现我国由制造业大国到制造业强国的过渡。
参考文献:
[1] 孙建,姚芳萍.先进制造技术的发展趋势及其应用[J].林业机械与木工设备,2010,(4);78- 80.
摘要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。
随着高新技术和知识经济的迅猛发展,生命科学、材料科学、信息技术、微电子技术、航空航天等新兴的科学技术不断涌现。以计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合的先进制造技术应运而生,对传统的制造业产生了巨大的影响和冲击。目前,世界各国尤其是工业发达国家都非常重视制造技术的开发研究和应用,在这一领域的国际竞争日趋激烈,我们要想在新一轮的较量中立于不败之地,就必须大力发展制造技术。
一、现代制造技术的主要特征
随着通讯和网络的发展,全球性的贸易壁垒正在逐步消失,制造技术已发展成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科且高度复杂的集成技术。制造的概念和内涵得到大大扩展,它是一种涵盖面很广的广义制造概念,是“大过程”、“大制造”,包括光、机、电产品的制造,工艺流程设计,通用产品和高精尖产品的制造以及材料制备;不仅包括机械加工方法,而且还包括高能束加工方法、硅微加工方法、电化学加工方法等;它不但包括从毛坯到成品的加工制造过程,而且还涉及产品的市场信息收集与分析、产品的选型决策、产品的设计制造过程、产品的销售和售后服务、报废产品的处理以及产品的疲劳强度和全寿命过程的预估等产品整个生命周期的全过程。
经济的发展和社会的进步对制造科学提出了新的要求与期望,它与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学等不同学科之间的交叉融合更为紧密,形成了多学科交叉、多方位立体发展的模式。一方面,制造技术为信息科学、生物科学和材料科学提供观察、实验、检测、制造的装备和技术支持;另一方面,信息科学、生物科学、材料科学的最新成果也会应用于制造业,进一步丰富制造科学的内容,同时,它们的发展也给制造业不断提出新的使命和挑战,从而促进制造科学的进一步提高。制造生产模式对制造过程、制造系统和产品的优质将起着关键的作用,而制造生产模式是管理科学、社会人文科学与制造科学的交叉、融汇和发展而成的结果,有着统率生产过程、加速高新技术的发展、决定产品质量和市场竞争能力的作用。
先进制造技术的发展与信息技术的发展密不可分。信息技术,特别是计算机技术,极大地改变着制造的面貌,是先进制造技术的发展与制造科学形成的客观条件。信息这一要素已成为现代制造业中最重要的资源和最宝贵的竞争要素。制造技术不仅加工、处理信息,而且将制造信息录制、物化在原材料上,提高其信息含量,使之转化为产品。现代制造业,尤其高科技、深加工企业,其主要投入已不再是材料和能源,而是信息和知识;其所创造的社会财富实际上也是某种形式的信息,即产品信息和制造信息。未来的产品一般应是基于信息或知识的产品。未来的制造技术将向数字化、智能化、网络化发展,信息技术将贯穿整个制造业。
二、制造技术的发展趋势
21世纪,制造业日趋全球化,先进制造技术向着自动化、柔性化、集成化和智能化方向发展。总的来看,纳米技术、超精密加工技术和可持续制造技术是今后发展的关键。
扫描隧道显微镜的发明与应用使人们对世界的认识进入纳米尺度,从宏观转向微观扩展。纳米技术和纳米制造技术是当前竞相研究的最前沿领域,它将使人们在生产方式和生活方式上有更大的改观。纳米技术包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米装配技术、纳米测量技术和纳米机械学等。纳米技术对制造业已经产生了很大的影响,对传统制造方法、制造工艺与手段带来了巨大冲击;同时,纳米技术的发展带动了微型系统制造技术的发展。微型系统是机械技术和电子技术在微/纳米尺度上相融合的产物,发展极其迅速,有可能对世界各国的科技、经济发展和国防建设产生重大影响。其覆盖领域十分广泛,从1959年科学家提出微型机械的设想,到第一个硅微型压力传感器问世,以及微型齿轮、微型齿轮泵、微型气动涡轮及联接件、硅微型静电电机、微型加速度计,直至2000年重仅200多克的微卫星上天,微型系统受到了世界各国越来越多的青睐,其应用领域将不断扩大。
制造技术的全球化和中国加入WTO给我国的制造业带来了前所未有的发展机遇,同时也面临着巨大的挑战。当前,人类社会已进入信息时代和知识经济时代,国际经济合作与交往日益紧密,全球产业结构进入大调整的重要时期,世界正在形成一个统一的大市场。世界范围内制造业的竞争变得越来越严酷,人们对于产品的个性化和服务的要求越来越强烈,产品的生命周期越来越短,只有采取积极的应对措施,才能逐步缩短我国在制造领域与工业发达国家的差距。
一、现代机械制造技术的概况
机械制造技术是产品设计、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。
二、现代机械制造技术的特点
(一)现代机械制造技术的先进性
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)现代制造技术的全面性
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,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,其目标是为了提高竞争和促进国家和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。
(三)现代制造技术的系统性
先进制造技术特别强调机技术、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)现代制造技术的全球性
随着我国加入世界贸易组织,市场的全球化有了进一步的发展,发达国家通过、经济、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。
三、现代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、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。
(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,广泛采用计算机辅助设计技术,大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用计算机辅助设计技术的比例较低,机械制造技术基础还十分薄弱,数控机床由于编程复杂,还没有真正发挥作用。因此,与工业发达国家相比,我国的制造业仍然存在一个阶段性整体上的差距。
(三)制造工艺方面
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。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、柔性制造系统、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使用。
四、现代机械制造技术的趋势
(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,例如一些知名度很高的企业,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,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)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。
(三)自动化
自动化的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。
(四)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,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。
参考文献:
在机械制造系统中,其监控和诊断技术的应用,对于确保整个生产活动的稳定性、可靠性、高效性来说,起到了至关重要的作用,而这方面的作用也对于整个经济体系的发展有着一定的影响。下文主要针对现代机械制造系统监控和诊断技术的研究以及发展进行了全面详细的探讨。
1 现代机械制造系统监视与诊断的目的
在传统及机械制造中,是以人为主体,由人来操作机床,完成工件的制造和加工。机械制造过程中的工作状态,人们可以很容易进行判断,当有故障时也很容易排除,对生产过程的自动监控和诊断的要求不是很高,但在现代机械制造过程中,随着柔性制造系统和集成制造系统的发展,整个机械制造过程是在计算机控制下自动进行的,没有或很少需要人对过程进行干预,因此,制造过程中的过程监控与故障诊断是系统正常运行的技术保证。
在现代机械制造系统中,车间、各类零件的制造系统、制造单元、机床设备、运输设备等各有自身的计算机控制系统,它是一个多级计算机控制网络,监控与诊断系统是网络的组成部分。在网络各层次中,由于各子系统的职能不同,监控诊断的内容就有差别。如图3所示,它是一个现代制造车间(工厂)的监控诊断系统,分为三级:第一级为设备监控诊断级,第二级为系统监控诊断级,第三级为车间(工厂)监控诊断级。
2 发展趋势
在我国当前计算机信息技术以及电子技术不断发展的过程中,现代机械制造技术将会在这一过程中面临更大的挑战和发展,尤其是其中所存在的监控和诊断技术,未来在对机械制造系统的监控、诊断技术进行研究和发展的过程中,其发展的趋势主要集中在以下几个方面:
2.1机械加工系统中的几何量及物理量
基本工况状态以及规律的识别研究,无论是对于传统形式的生产方式还是对于自动化的生产环境来说,实质上其基础级设备中所呈现出的物理量、几何量检测度,才是其中所存在的最为关键的问题,这方面的问题涉及到了信息来源问题,也就是说,脱离了基础信息源头,那么整个后续系统便极有可能会失去运行的依据。虽然说以往的研究工作量较大,但是在这大量的工作中,所存在的理论研究过多,再加上是在实验室试验,虽然说能够对于加工过程中的具体构成加以认识,但是要熟悉工况,就必须要机床的实际运行数据。所以,将实际需求相结合来看,加工系统之中所涉及到了的几何量、物理量快速检测和识别的方式,就是未来机械制造系统中监控和诊断技术的主要发展那趋势,同时也是研究的重点。
2.2多功能、柔性监控诊断系统研究与发展
虽然说我国目前对于机械制造过程中所涉及到的诊断技术已经进行了较为广泛的研究,但这其中依然存在着一个问题,那就是普遍的传感器落后现象、信息利用率低、监视应用范围单一、数据处理不及时、机床计算机控制接口兼容差等方面的问题。而在如今生产要求不断提升的情况下,尤其是在柔性制造系统以及集成制造系统的相关生产环境中,监控诊断系统务必要保证自身能够具备以下几个方面的要求:
(1)要拥有能够对于大量模拟信号以及数字信号进行处理的兼容接口,或者说智能接口,同时还必须要针对制造过程中所呈现出相当一部分状态物理量采取控和检测措施;
(2)要拥有对现代化制造信息进行处理的硬件、软件,并且能够针对相应的状态量特征采取良好的分析措施,从而对于相关状态呈现出的发展趋势进行预报。能够对于各个方面的设备变化实时的进行监控,特别是针对继续制造加工过程中所涉及到的质量性能参数,要掌握其中的变化状况和变化原因,进而客观的评价出所产生的影响程度。这对于有针对性的采取控制措施以及避免避免故障的出现来说,起到了至关重要的作用。
(3)要拥有对于多种不同性质的复杂状况判断能力,掌握其状态的变化趋势,并且依据其是变化的情况,自动的生产较为客观的判别函数;
(4)具有各种功能的机床和计算机网络接口及联机工作能力,实现各设备及生产系统之间交互、通信,实现系统与外部通信,极大的利用信息资源。在现代制造系统中由单一目标向多功能、柔性方向发展,是监视诊断技术发展的目标。
2.3新的分析和诊断方法应用于现代机械制造系统的监视与诊断系统
由于现代机械制造系统具有控制规模大、自动化程度高和柔性化的特点,由于其控制规模大,系统复杂,除了通过目前已采用的监控和故障诊断技术对机械制造系统进行监测和诊断之外,许多新理论和新技术正在该领域得到推广和应用。
(1)分布式人工智能专家系统
(2)现代机械制造系统由于其结构的复杂性,其加工设备往往由若干相互联系又相对独立的子系统组成,子系统又有若干模块组成。从控制的角度看,那就是众多类型的设备或子系统之间,往往实行一种所谓的主――从递阶分级控制,且具有一定的分散度。依靠一个单一的人工智能专家系统并不可能很好地解决系统的监控和诊断问题。这就要求监控和诊断系统不仅能实现各种信息的集成,而且能有效地利用资源,优化控制各子系统的异步操作,均衡各子系统的目标,实现一种所谓分布式人工智能专家系统。根据分布式的特点,从而使整个系统既可协同工作,又可单独工作,从而具有很好的灵活性。
(2)智能多媒体技术应用于故障监控和诊断中智能
多媒体故障监控和诊断是指将人工智能、多媒体应用于故障监控和诊断的理论、方法和技术,是人工智能技术、多媒体技术与故障监控和诊断技术的有机结合[5-6]。智能多媒体故障监控与诊断理论和技术是故障监控和诊断理论和技术的发展,它提供了多媒体人机界面,采用多媒体监控和诊断信息及处理技术,具有多媒体诊断数据库、多媒体诊断知识库和多媒体诊断推理机,使监控和诊断技术为我们提供更全面的信息和数据,对现代机械制造系统进行的监控和故障诊断更为有效。
3 结束语
综上所述,在我国当前机械制造系统复杂程度不断提升的情况下,其系统本身的发展对于监控技术以及故障诊断技术所呈现出的要求也越发严苛。同时,在当前科学技术不断发展的情况下,监控技术与诊断技术本身也将会逐渐随着相关学科的持续发展,以及部分基础理论体系的形成,而使得监控和诊断技术所能够使用的范围不断提升,这对于机械制造系统的发展来说,起到了至关重要的作用。
参考文献
中图分类号: TH16 文献标识码: A 文章编号:1009-8631(2010)06-0070-01
机械制造业历来是应用科学技术的主要领域,是应用最新科技推动社会、经济发展的主导产业。改革开放以来,我国的机械制造业不断走大走强,形成了品种繁多、门类齐全、布局基本合理的机械制造工业体系。但我国目前只能称为机械大国,还不是机械强国。与先进的国家相比仍有一定差距,为了迎接21世纪的挑战,必须认清制造技术的发展趋势,缩短与先进国家的差距,使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平。
一、现代机械制造技术的主要特征
1. 集成化。未来的制造系统集成化程度更高,这种集成不仅包括信息、技术的集成,而且包括管理、人员和环境的集成。制造系统在前期的发展过程中,片面强调信息和技术的集成,往往忽略系统中人的力量,而系统运行的效果及企业经营思想、运行机制、管理模式都与人息息相关,因此在技术上集成的同时,还应强调管理与人的集成。只有将人、信息、技术、管理、环境等真正集成起来,融合成一个有机的统一整体,才能最大限度地发挥制造系统的综合能力。集成化生产将成为2l世纪占主导地位的生产方式,计算机集成制造将得到进一步发展。
2. 虚拟化。虚拟化软件在可能形成21世纪大的软件产业的背景下,虚拟化可以大大加快产品的开发速度和减少开发的风险。制造虚拟化是指设计过程中的拟实技术和制造过程中的虚拟技术。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。
3. 智能化。智能制造系统关键在于强调以人为系统的主导者这一概念。所谓智能化,就是应用人工智能技术实现产品生命周期(包括产品设计、制造、发货、支持、用户到产品报废等)各个环节的智能化、生产设备的智能化,以及实现人与制造系统的融合及人在其中智能的充分发挥,能够代替熟练工人的技艺,具有学习工程技术人员多年实践经验和知识的能力,并用以解决生产实际问题。在智能制造系统中,智能和集成并列,集成是智能的重要支撑,反过来智能又促进集成水平的提高。
4. 设计与工艺一体化。人类社会发展早期,小规模的生产设计和工艺是密切结合的,有时甚至发生在同一个人身上。随着社会分工的进一步扩大,设计与工艺分开,甚至出现了工艺从属于设计、工艺与设计脱离等现象。但随着社会的发展和人类生活水平的不断提高、多品种单件小批生产在整个生产过程中占多数,产品规格式样更新的需求越来越大,设计与工艺一体化成为发展趋势。为了保证将设计变成现实、工程一次成功,并行工程技术应运而生,面向制造的设计成为并行工程的一个新方法、新途径。
5. 提倡制造的绿色环保。环境问题已经成为21世纪世界关注的焦点。发展中国家吸取发达国家先发展后治理的教训,逐渐摸索出一条发展经济和保护环境协调发展的道路。我国在此提出可持续发展战略。制造业作为国民经济中从业人员数量多、影响范围广泛的重点产业,占用资源、消耗能源的程度非其他领域可比。制造业是人类创造大量的物质财富的功臣,又是污染环境的罪魁祸首。提倡绿色环保成为制造业在2l世纪的显著特征。所谓的制造绿色环保主要是指使人们在设计和制造产品时,不但要考虑产品的技术先进性、经济合理性,还必须考虑产品的环境友善性,并使产品在整个生命周期内都能实现“绿色化”。包括绿色生产过程、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。
二、现代机械制造技术的发展方向
1. 制造系统的柔性化、集成化和智能化。在提高效率和保证质量作为企业发展的终极目标下,现代制造系统经历了NC(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)的先进自动化制造系统。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。
2. 精密工程。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、微型机械和纳米(10-9m)技术等方面。当前,以纳米技术为代表的超精密加工技术和以微细加工为手段的微型机械技术有重要的意义,它代表了这一时期精密工程的方向。科学家们预言,10~15年内纳米技术的开发将成为仅次于芯片制造的世界第二大制造业。作为21世纪的超精密加工技术,具有代表性的方法首推电子和光学高脆性材料的超精磨削加工。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. 特种加工技术(Nontraditional Machining Method)。随着社会发展的需要,很多机械设备都有高温、高压、高速和高精度的要求,因而产生了一些新材料来制造零件,如金刚石、陶瓷等超硬材料的加工,其加工精度可达分子级加工单位或原子级加工单位,用通常的金属切削加工方法来加工这些零件已十分困难,有的就无法加工。这就需要探索新的加工工艺方法。特种加工方法不仅扩大其应用范围,而且进一步向纵深方向发展。放电加工是模具制造不可缺少的方法,它将以放电加工自动化系统和FMC纳入模具工业的工厂自动化(FA)。激光加工和精密等离子加工在钢板切割方面已有代替冲压和剪切的趋势,今后将由激光切割机和精密等离子切割机等机床构成柔性制造系统(FMS)在生产中广泛应用。特种增材加工作为一种快速制造技术也将成为21世纪的重要加工手段。
4. 模糊技术。模糊技术是在模糊数学理论基础上发展起来的一种高新技术。模糊技术的长远发展目标是成为21世纪科技发展的一项基础技术。如果在评价机电产品质量或测评企业管理系统时,应用模糊评判技术,则能精确地、可靠地得到产品质量的评价结果,能定量化地获得企业管理地测评指标。如果在机械设计中应用模糊设计,则能合理地、科学地解决设计参数取值等问题,而且具有优化设计的效果。如果在机械设计中和在机电产品上应用模糊控制,则可提高产品的使用性能。
参考文献:
中图分类号:TH164 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)01(b)-0002-02
工业的发展带动了社会的进步,机械制造业是工业发展的重要部分,而数控技术是有效促进我国现代机械制造业发展的手段之一。在现代机械制造业中,普遍运用的技术手段有数控技术、自动化技术和信息化技术。与传统技术相比较,现代数控技术更加符合机械制造发展的要求,被广泛应用。
1 数控技术国内外发展历史
数控技术经过不断改进发展,技术水平逐步成熟。但是在快速发展的同时,一些问题随之出现。目前数控技术大部分采用的是封闭式框架内部结构,如兼容性、移植性及二次开发利用等,以上性能目前数控技术发展水平都不具备,导致技术升级及系统维护方面受到阻碍,并且厂商研发数控系统软件资源封闭,不能共享,这也导致了发展步伐缓慢和创新格局的落后。要想解决这些弊端,需要对各模块和数控系统进行整合、修改及更新,研发二次开发软件系统,使控制器更加系统化、个性化及科学有效发展。1984年美国首次提出开放式数控系统概念,简称NGC(Next Generation Controller)。随后世界各国启动了很多数控技术相关的研究方案,这其中产生重要影响的有日本OSEC计划及欧洲的OSACA计划等。主要特点汇总见表1。
这些计划的有效实施,给数控系统带来了翻天覆地的变化,降低投资成本及维修费用,提高了机床的使用率,加快了产品研发的速度,实现了重构控制器机制和方便软硬件使用的目标,从而适应了市场需求,同时加快了控制系统更新换代的步伐。对于美国汽车制造业的发展最为明显。这些先进的开放式数控体系结构,引领了整个世界机械工程产业的发展。
2 我国数控技术发展现状及其特点
2.1 数控技术的发展现状
数控技术在世界上提出已有50年的发展历程,在我国机械制造业得到了飞速发展,数字化技术的逐步发展完善,为机械制造业取得很多成果。各种精密高效数控机床和重型机床的生产制造是机械产业的突破,不断提高加工精度和机床性能,机床生产水平也接近世界先进发展水平。但是,数控机床与欧美先进国家相比较还是存在很大差距的,在质量精度、先进专业化水平及高效率机床产量方面存在不足,需要不断完善改进,在未来朝着更好的方向发展。
2.2 数控技术的特点
目前,我国的数控技术是利用计算机设计制定数字控制程序,从而对设备执行控制的一种新型科技手段。数控技术的特点主要有以下几方面:第一,对于传统制造不能完成复杂曲面形状配件的问题能够较好地解决,节省了工作时间,同时保证了机械产品的质量。第二,程序设定精准,减少了辅助程序的参与。第三,加工过程中对零部件的调整或者对新产品的研发,可以利用计算机调整工艺参数进而准确地在流程中及时处理问题。第四,机械生产的效率和质量均提高,保证了精准度和自动化。第五,节省了以往安装和换刀的时间,机械工具制造水平在模块化标准下准确率更高。
3 数控技术在现代机械制造业的发展应用
3.1 应用于机床设备
现代数控技术已普遍应用于机床设备生产中,其重要程度是其他技术手段无法替代的。机床加工中采用数控技术是一次技术性的新变革。机床加工在控制能力上取得了重大突破,实现了利用计算机程序来发出命令,通过机床设备间的相互配合准确地进行加工零件生产流程。
3.2 应用于工业机器人
工业机器人已经在各领域里发挥作用,利用计算机控制系统操控机器人作业来取代人类的体力劳动,有效改善了工业制造生产中人为不便的不利状况。例如:在生产环境恶劣及人为作业时间长的问题上,机器人的引进受到了极大的欢迎。
3.3 应用于汽车制造业
随着汽车销售量的飞速增加,汽车成为现代家庭生活的必备交通工具。在近20年的发展历程上,数控技术在汽车制造业中的应用加快了汽车生产的精准、安全及快速发展。机械加工技术的有效提高,成为了汽车制造业的强大支撑技术力量。汽车数控技术主要包括集成技术、虚拟技术及柔性技术等方面,避免了传统制造技术中零件生产的复杂化流程,简单的数控技术生产为汽车制造业节省了将近一半的生产成本,促进了汽车制造业的发展,在未来会被更广泛地应用。
4 数控技术对于现代机械制造发展前景的影响
4.1 智能化数控技术
数控技术在智能化机械制造业的有效运用,替代了人为劳动作业,节省了生产时间,使生产具备高效性并提高了生产的精准度。智能化数控技术在未来多领域内都会广泛应用,发展前景十分广阔。
4.2 高精度快速数控技术
高精度数控技术是保证安全生产避免误差的重要技术,保证生产产品能取得更大的贡献价值。除保证高精度需求外,还需要快速高效化的数控技术。这两种技术的有效引入,能够让机械制造业提高效率,缩短周期并保证质量安全。
中图分类号:TH16 文献标识码:A
1 现代机械制造技术与先进加工工艺、制造技术
现代机械制造技术是以提高产品的质量品质和工业生产效率为目标,以减轻繁重的体力劳动,节省生产成本,从而增加产值效益而提出的运用现代机械化进行生产的一种方式。
而先进的加工工艺和制造技术则是机械制造业的核心。首先,加工工艺和制造技术能够成为机械生产中最活跃的因素存在。加工工艺和制造技术,之所以能够成为生产中最活跃的因素,原因就在于,有了先进的加工工艺和制造技术的指导,就能够有效地提高机械制造业的技术性能和发展水平。新的加工工艺和制造技术的有效应用可以带动机械加工技术的发展。同样的机械设计工作通过不同的工艺方法和机械制造技术来完成。因为加工工艺的差异,使得加工设备、工艺装备也就不尽相同,就会导致生产出来的机械制造产品质量和生产效率也会有差别。其次,加工工艺和制造技术是机械制造业的桥梁,机械设计的可行性都会受到加工工艺和制造技术的制约。现代机械制造工艺技术是先进机械制造技术的重要组成部分,也是最富有活力的组成成分。机械产品从设计到成为现实整个过程之中都离不开加工工艺和制造技术。在机械制造实践中,加工工艺和制造技术有时会成为机械加工工业发展的阻碍。因此,提高加工工艺和制造技术在机械生产中显得尤为重要。
可见,作为现代机械制造核心的加工工艺和制造技术,在实际生产中的地位有多重。因此,切实提高先进的加工工艺和制造技术的水平异军突起,关系到机械制造业的发展前景和创新。
2 加工工艺和制造技术的特点
加工工艺和制造技术作为机械制造业的核心和重点组成成分,有其自身的特点。综合考虑加工工艺和制造技术的多方面因素,归纳出现代加工工艺和制造技术有以下特点:
2.1 加工工艺机械制造技术具有综合性特点
先进的加工工业和制造技术的应用,其目标在于促进国家经济和综合实力的增长,全面提高企业竞争。因此,它涉及机械产品从前期的市场调研、中期的产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、之后的售后服务等各个环节,而并不限于机械制造业本身。这是一个提高机械制造业综合经济效益和社会效益的有机整体。
2.2 加工工艺和机械制造技术具有市场经济的系统性、竞争性特点
加工工艺和制造技术日益呈现系统化趋势,制造是从产品概念到最终产品的集成活动,是一个功能体系,这个系统正逐步向着柔性化、集成化、智能化方向发展。加工工艺和机械制造技术的系统性特点决定了其竞争性。因此,如何提高机械工业的生产率是市场竞争的核心。随着我国改革开放,社会主义市场经济体系的建立健全和全球化趋势的进一步增强, 1980年以后,机械制造业赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高社会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。
综上所述,加工工艺和机械制造技术的综合性、竞争性和系统化特点使得现代机械制造工业中加工工艺和机械制造技术的技术成分含金量大为增强。
3 现代机械的先进加工工艺和制造技术的新发展
在机械制造业中,加工工艺和机械制造技术的综合运用不可能是一成不变的,需要根据科技的发展不断促进现代机械加工工艺和制造技术的发展,以真正适应机械制造业的发展。
3.1 促进加工工艺和机械制造技术信息化、集成化和网络化
现代机械加工工艺和机械制造技术的不断发展,尤其是网络技术的普及和应用,高质量和高效率的工业机械产品不再成为一种理想化的奢望。现代制造系统的发展由数控型系统向柔性制造系统、计算机集成制造系统和智能制造系统不断发展。网络集成制造系统成为一个工厂系统中具有全局操作性的系统。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。
3.2促进加工工艺和机械制造技术中的特种加工技术
随着社会经济的迅速发展,机械设备不断采用了一些新材料来制造零件,如淬火钢、耐热合金、硬质合金、硅、锗、宝石和金刚石等难加工材料,普遍具备耐高压、耐高温、耐高速和高精度的要求,同时,很多零件的形状也越来越复杂。用通常的金属切削加工方法来加工这些零件已十分困难。而特种加工技术是一种直接利用电能、热能、光能、化学能、声能、电化学能来进行加工的方法,如电电解加工、电子束加工、超声波加工和激光加工、化学加工、水射流加工等,已经开始在一些先进的制造厂家中应用。它可以加工高强度、高硬度、高脆性、耐高温等难切削材料以及精密细小和复杂形状的零件。
3.3 促进加工工艺和机械制造技术全球化
国际和国内市场上的竞争越来越激烈,同时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。因此,全球化成为机械制造业发展的动力,市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。不断和加强制造系统的全球化已成为现代制造科学发展的一个重点。
结语
我国正处于经济发展的关键时期,机械制造技术是我国工业发展中的一个薄弱环节。只有不断发展创新,紧跟时代潮流,深入了解加工工艺和机械制造技术的特点和发展趋势,不断促进加工工艺和机械制造技术的信息化、网络化、集成化、全球化,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地,促进我国的机械制造业的创新发展。
作为现代机械制造企业,只有将更多先进的机械制造技术应用于实际的机械产品设计和制造过程中,才能充分保证机械产品的生产质量,促进现代机械制造技术的可持续发展。为此,本文重点对现代机械制造技术及其发展趋势进行了详细的探讨论述。
1 现代机械制造技术的发展现状分析
在现阶段的技术条件支持下,现代机械制造技术所取得的发展成效主要体现在柔性制造、虚拟制造、以及敏捷制造这几个方面。现针对上述各类制造技术的发展现状做进一步的分析与说明。
首先,对于现代机械制造技术中的柔性制造技术而言,其所指的是: 建立在成组技术的基础之上,以常规意义上的数控机床(可以为不同的类型、以及多台台数)以及数控柔性机床指导单位作为中心。柔性制造技术及其应用系统当中,相关装置设备的连接可以通过应用自动化物流系统的方式实现。尽管柔性制造技术同样属于自动化制造系统的表现类型之一,但其在生产方式上呈现出了明显的变批量特点。在现阶段的实际工作中,有关机械制造相关产品的更新、以及市场动态性发展需求的满足均需要依赖于对柔性制造技术的应用而实现。通过对实际应用经验的累积发现:柔性制造技术能够结合所涉及到对象(多为成组出现),确定相对应的工艺过程中,并作出对相关数控加工机械及设备装置的合理选取,达到对工件成批性生产的目的。更加关键的一点是:在应用柔性制造技术的过程当中,能够同时完成生产管理、以及加工制造这两个方面的工作,在将其作用于切削加工、冲压、以及焊接操作的过程中,对于提高生产效益而言有重要作用。
其次,可以说,虚拟制造技术作为现代机械制造技术中的一个分支,其主要是基于在虚拟技术与仿真技术的基础上,对现代机械产品的设计和制造过程进行全新的建模。其中,计算机必不可少的工具之一,它的作用是对产品在设计制造过程中进行模拟操作与仿真。当将虚拟技术应用于机械产品的设计制造时,应该对方案的实际性和可行性进行深入的探讨分析,最终选出更可续合理的设计制造方案,确保所有的生产资源都能够得到合理的优化配置。而这一点无论是对企业生产成本的控制,还是增强企业综合竞争实力来说,都有着至关重要的意义。并且,虚拟制造技术更是提高机械制造敏捷性的关键技术手段,彻底打破了传统机械产品的设计制造方式,有效保证了产品生产的质量,并将产品作业过程中潜在的风险和产品性能缺失进行良好的控制处理。不但如此,通过对虚拟制造技术的应用,还能够实时的以用户的需求为出发点,对机械制造产品进行合理的修改,提高设计制造的针对性。
最后,对于现代机械制造技术中的敏捷技术而言,其所指的是:建立在精神创新、结构管理创新、以及管理人员创新基础之上,所实现的全新机械设计制造技术。通过对基于敏捷技术的机械设计制造技术的合理应用,能够构建一个反应机械设计制造市场发展的共同基础结构,确保能够动态且可靠的对市场变动情况予以响应。结合实践工作经验来看,在引入敏捷性机械设计制造技术的背景下,使得机械产品的生产速度大大提高、生产成本明显降低、生产效率同样得到了合理的优化。与此同时,对于相关企业而言,在敏捷性机械设计制造技术的支持下,使得系统可靠性有所巩固,防止企业出现过多产品库存累积的问题。
2 现代机械制造技术的发展趋势分析
实际上,所谓的现代机械制造技术主要是基于传统机械设计制造技术的基础上进行传承和改进的,通过将先进的技术理念应用于现代机械制造设计中。而站在宏观角度来看,目前机械制造技术主要呈现了两种发展趋势,一种是以自动化技术为主的发展趋势,是指在对敏捷制造技术进行更深入的改进与完善之后建立的技术体系。二是以精密加工做基础条件的发展趋势,设计人员将微电子技术应用于现代机械制造过程中,促使现代机械制造技术逐渐向着自动化、智能化的方向而发展,具体表现如下:
首先,随着科学技术的飞速发展,现代机械制造技术水平也得到了明显的提升,但仍旧存在着一定的不足之处,还需要将更多高效先进的虚拟化技术引用到机械制过程中。其中,想要保证应用质量的关键在于如何才能将计算机仿真技术更合理的利用,并通过将拟实技术与虚拟技术相互结合在一起,才能充分保证了机械产品的生产制造质量,加快机械产品的开发速度,大大提高了能源利用率。
其次,现代机械制造技术在发展过程中,还应该充分考虑到生态环保的问题,逐渐向着绿色化方向而发展。而所谓的绿色化主要是指现代机械制造技术在使用过程中,不仅仅是要从产品的设计、加工、制造等方面进行考虑。同时,还要真正从能源的节约方面入手,将环境保护作为首要的设计目标,加大对现代机械制造技术的绿色化改造和完善。这样不仅能够有效防止机械制造过程中对周围环境的破坏,还可以大大减少能源的过度消耗。
最后,现代机械制造技术还应该向着一体化方向而发展,尤其是在当前信息时代飞速发展的背景下,企业与企业之间的竞争形势也变得越来越激烈。而传统的机械制造技术已经无法再满足于现代企业的发展需要,现代企业越来越重视对产品个性化、多样性的发展。而且,早先的大批量生产模式也不再适用,逐渐被小批量生产而取代。所以,在这一发展过程中,想要更快、更好的实现现代机械制造技术的一体化,应该将其设计与加工工艺进行整合,从而简化各种操作程序,对机械产品制造的生命周期进行严格的控制,减少原材料的过度消耗,降低产品生产目标。
结束语
现代意义上的机械制造技术不单单关系到机械行业的发展与完善,同时也承担着衡量一个国家在制造方面整体性水平的重要任务。当前的机械制造技术更多的体现了现代科学技术与工业创新的融合、以及集成,在新时期的国民经济建设发展体系当中占据着至关重要的地位。
参考文献
中图分类号:TH12 文献标识码:A
受到经济全球化的影响,国与国之间的实力竞争日趋激烈,现代机械制造技术不单单是国家工业发展的支持和动力更是国家制造实力的重要代表。机械制造业是国民经济各部门技术装备最主要的来源,也是工业制造业最重要的组成部分,起到了完善我国原有的工业体系的作用。我国虽然在近年来致力于创新,但是同发达国家相比在这一方面仍存在不小的差距,它不仅仅局限于简单的机械生产,为了提高自身的竞争力与效益,现代机械制造技术必须涵盖机械研究设计,机械生产,售后维修等各个方面。现在各个国家都把机械制造技术列为重要发展方面,许多国家都将科学技术的发展重心转移到机械制造技术的开发与研究方面。所以,了解其含义还要探索一条中国特色的机械制造的发展方向。
1 机械设计的发展历程
国民经济的重要基础是机械制造业,而机械制造技术的基础和动力则是机械制造技术的创新。从发展至今机械制造业的发展历程大致可以分为五种类型。第一、劳力密集型。大多数工业生产依靠人工劳动,工业生产类型也是手工制造业为主。第二、设备密集型。工业生产依赖于机械设备进行,诸如汽车生产的流水线生产方式开始被研发应用。第三、信息密集型。这类的机械制造生产技术与高新发展的电子计算机技术相结合,是现在运用比较广的技术。这种生产方式利用信息交换来完成机电一体化的设备的生产,在生产中依靠的是操作人员与机械设备的信息交换,通过将信息输入机械来完成产品的精准加工,是简便快捷的生产技术。第四、知识密集型。这种生产方式的制造理念比较先进,现在应用的较好的是计算机的集成制造技术,这种机械制造的生产技术是应用前途较广的。第五、智能密集型。这种技术是市面上比较受关注的新型生产技术,现代社会生产的急剧变化要求适应性比较强的机械生产技术去适应变化,目前该仍在不断的研发阶段。
2 现代机械制造技术的未来发展趋势
现代新兴的机械制造技术依靠于传通的机械制造技术,但更重要的是实现了对传统技术的更新与发展。现代机械生产技术的发展趋势主要是虚拟化,全球化,绿色化与制造业信息化的方向。
(1)虚拟化
虚拟化技术是现代社会生产中运用较广的技术,所谓虚拟化指的是以计算机技术为支撑所形成的最新生产技术。制造业现在在生产中主要实现的是设计与制造中的虚拟化。在机械制造设计时可以通过虚拟化技术测试设计是否可行,而在机械制造时,通过虚拟化技术可以完成对产品的性能分析,对产品进行合理性的模拟与测试,发现产品的不足,优化产品的性能,同时也能保证产品的质量。
(2)全球化
机械制造技术的全球化是时代的要求,当代经济全球化的发展不仅联系的是各个国家之间的经济,更有的是国家之间信息与技术的相互交流。当代国家之间实力的竞争日趋激烈各种行业之间的竞争也是越来越多,在国际市场上许多企业为了避免倒闭,往往选择的是加强与其它企业的合作,这种企业间的共同合作扩大了机械制造业在国际上的范围。机械制造的最终目的是取得盈利的最大化,许多机械制造企业为了取得盈利都选择在不同的地方生产机械产品,当代交通与信息的发展使得机械制造可以完成异地生产,这也就实现了机械制造的全球化生产。
(3)绿色化
当代制造业的生产越来越表现出向绿色化发展的趋势,当今的绿色环保理念深入人心,工业生产中也越来越要考虑到生产时的环保效益,机械制造技术生产的产品最终要运用到工业生产中,所以机械制造也要考虑到生产的环保。从机械制造的材料到最终的包装都要选择绿色产品,最大程度上的减小机械生产对环境的危害,提高机械设备生产时材料的合理利用,实现资源的保护。
(4)制造业信息化
信息爆炸的时代,机械制造想要在这样的环境下取得发展就要改变发展方式。不是依靠于大规模的投资,而是依靠于最新的信息。通过信息来了解全球化的制造业最新发展动态与方向,引进最新的科技项目,规范生产。
3结束语
现代机械制造技术是一个国家制造业水平的重要标志,是现代技术和工业创新的集成,是一个国家工业的支柱和基础。我国是一个制造大国,却并不是制造强国,这主要反映在我国的现代制造技术基础薄弱、重大装备缺少自主创新和研发的能力。因此作为我国的机械制造业而言,应该抓住发展机遇,了解我国机械制造技术的发展现状,把握现代机械制造技术的发展动向,不断的更新理念,使我国的机械制造业能够有效利用发达国家的成果与发达国家的机械制造业一起腾飞。
参考文献
中图分类号:G423
文献标志码:A
文章编号:1002-0845(2006)07-0018-02
一、现代制造技术的发展趋势
机械制造业的生产发展规模经历了从少品种、小批量到多品种大批量的转变,资源配置从过去的劳动密集和设备密集向技术密集和知识密集的方向发展,生产方式也沿着手工、机械化、单机自动化、刚性流水自动化、柔性自动化、智能自动化的轨迹不断进化。制造技术的发展增强了企业的生产能力和市场适应性,产品结构也走向多元化,产品性能大幅度提高。
当前,我国的经济逐渐与国际接轨,国内企业大量采用现代制造技术参与国际竞争,因此形成了对掌握先进制造技术人才的巨大需求。随着现代科学技术的进步,特别是随着微电子技术、计算机技术、信息技术、现代管理技术、制造技术与机械制造技术的不断融合,机械制造工业的面貌发生了很大的变化,相继出现了数控机床、加工中心、柔性制造系统、集成制造系统、虚拟制造、敏捷制造、并行工程等许多先进的制造方法和生产模式,形成了现代制造技术体系。现代制造技术是传统制造业不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等技术成果,并将其综合应用于制造全过程,以实现优质、高效、低消耗、清洁、灵活生产,从而取得较理想的技术与经济效果的制造技术的总称。先进的制造技术是制造业的技术支柱,是一个国家科技水平、综合国力的重要体现,制造技术的发展是经济持续增长的根本动力。
二、现代制造技术发展的特点
1.贯穿制造全过程
传统制造技术一般指加工制造的工艺方法,实际上只是制造全过程的一部分;而现代制造技术则贯穿了从市场预测、产品设计、采购、生产经营管理、制造装配、质量保证、市场销售、售后服务、报废处理甚至回收再利用等整个制造过程,使整个制造过程成为一个大系统。
2.技术、管理、人员三者结合
现代制造技术已不是一个单纯的技术问题,已发展为由技术支撑转变为技术、管理、人员三者的有机集成,它强调更加灵活的组织管理模式,以使制造全过程达到优化运行。例如,一家企业要建立计算机集成制造系统,就必须首先对所有员工进行培训,改变传统的思维模式。而精良生产理论提出的市场驱动、需求牵引理念,强调用户是核心,快速响应市场需求。
3.多学科交叉融合
传统制造技术的专业、学科单一,不同专业之间界限分明;而现代制造技术的专业、学科之间不断渗透、交叉、融合,其界限逐渐淡化甚至消失,这使得现代制造技术趋于系统化和集成化,并发展成为集机械、电子、材料和管理等技术于一体的新兴交叉技术。如快速成型技术就是机械工程、CAD、数控、激光以及材料等技术交叉优化集成的结果。
4.支持可持续发展
资源、环境与人口是当今社会面临的三大主要问题。现代制造技术强调优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,它所倡导的绿色制造、清洁制造、生态工厂等新概念、新哲理,是支持可持续发展战略的有力武器。
5.制造过程是个系统工程
机械制造过程是一种离散的生产过程,制造过程中的各个环节之间可以彼此关联或不关联。用系统论的观点来分析和研究制造过程,就出现了制造系统的概念,并形成了现代制造系统工程学。制造系统由物质流系统、能量流系统和信息流系统三个基本要素组成。计算机技术、数控技术、微电子技术、传感技术等的发展,促进了制造系统的形成和发展。
三、现代制造技术对教学改革的要求
由于现代制造技术不是指某项技术,而是一个综合的系统技术,这对当前的教学内容、培养体系以及专业和学科间的交叉渗透提出了新的挑战。拓宽专业、培养通才,是面向21世纪教学改革的一个重要内容。而教学计划受学时数的限制,许多新的制造技术却无法一一单独安排,学生也难以自由选择专业和课程,因此导致他们的知识面狭窄。
现代制造技术要求从业人员在掌握坚实的自然科学知识和宽广的人文社会科学知识的基础上,具有广泛收集与处理信息的能力、获取新知识的能力、分析与解决问题的能力、组织管理能力、综合协调能力、表达沟通能力和社会活动能力等,尤其是要求不断增加创新能力和工程实践能力。因此,急需加强教育与产业部门间的密切交流与合作。从某种意义上说,产学研结合的教育模式已成为提高教育质量、培养应用型人才的重要途径。
目前,制造业产业结构调整的频率和产品更新的周期不断加快,知识失效的速度也明显加快,工科毕业生知识的半衰期只有六年左右。因此传统的一次性教育模式已不能适应新的时代要求,这对当前的培养模式与教育手段提出了新的要求。
为培养适应现代制造技术发展的高层次工程技术应用人才,必须适时调整机械制造技术类课程的体系结构和教学内容,使学生初步建立起与现代制造技术相适应的知识体系。学生除了具备机械制造技术基础知识、专门知识和相关的职业技能外,还应该拓宽知识面,注重培养创新应用能力和综合素质,提高毕业后对工作环境的专业适应性。
四、现代制造技术课程建设的基本思路
为适应机械制造及自动化和机电一体化专业课程设置调整的需要,通过对先进制造技术的主要内容进行综合提炼,我们开设了现代制造技术这门课程,用以简要地介绍现代制造领域的设计、制造、加工自动化和生产管理等技术,并展望了现代制造技术今后的发展趋势。课程设置的目的是为了拓宽学生的知识面,培养他们对新技术的跟踪适应能力,提高机械类各专业学生的就业能力。
现代制造技术课程建设的基本思路是:以现代制造技术的前沿性、综合性、交叉性和适用性为原则,注重国内外新成果和新技术的采用,对与我国、特别是本地机械制造行业关系密切的关键技术作重点介绍,注重学科之间的交叉融合,从系统的角度介绍现代制造技术的内涵、特征、技术发展前沿和关键技术等内容。根据这个目标制定了以下四项具体目标:
(1)将各类相关课程之间进行最佳组合,实现课程设置科学化;(2)调整课程内容,实现课程知识结构的综合化、教学内容的现代化;(3)改进教学方法和手段,实现教学手段的现代化,提高教学效果和质量;(4)拓宽学生的知识面,培养学生的创新意识,实现人才素质的优化。
五、现代制造技术课程体系建设的改革
现代制造技术包括三大主题技术群:主体技术群、支撑技术群和制造技术环境。这三大主题技术群不是彼此孤立的,它们之间有信息交换。传统的课程体系生硬地将实际相互关联的整体内容人为地分割切块,这对于各门课程的学习而言,在保证知识的系统性、完整性、条理性、透彻性等许多方面,是有积极意义的。但现代制造技术的一个重要特征是学科间的内容不断渗透、交叉、融合,界限逐渐淡化,技术也更趋于系统化和集成化,因此,现有体系造成了学生所掌握的知识是零碎散乱的,因而直接导致了学生综合应用能力的欠缺。
为了应对现代制造技术迅猛发展带来的挑战,必须用先进的制造技术改造传统学科,淡化专业划分,加强素质教育。在教学计划的安排上,提出了“努力保持传统制造技术内涵,大力拓展现代制造技术外延”的总体设想,对旧的教学体系进行大刀阔斧的改革,在课程设置和内容上逐年调整,使传统制造技术和现代制造技术两条课程主线相互补充、相辅相成,使本专业毕业生既能较快地适应传统制造业的需求,也能很好地跟踪先进技术发展的趋势,保持可持续发展的潜力。近几年,机械制造各专业针对周边地区机械行业发展的需要,不断对传统课程进行整合,大幅度压缩学时,先后开出了机械CAD原理与应用、有限元法应用、机电一体化基础、数控加工技术、测试技术、现代制造技术等系列课程。在教学内容和体系上逐步突破传统的CAD和制造工艺教学,构建先进制造技术的知识体系。
虽然过去的教学体系改革中对许多单门课程的教学内容进行了局部优化,适时增加了相关的现代制造技术的一些零碎内容,但整个课程体系的整体框架并没有结构性的变化。我们本着课程体系建设要与社会需求和工程技术发展水平相适应的原则,对现代制造技术进行了综合与整合,制订了新的教学计划,拟定了新的教学大纲,将各种互相渗透和融合的相关技术集成为现代制造技术内容,安排40学时进行教学,
将众多的现代制造技术整合成一门课,其难度是相当大的。为了将各项内容有机、有序地整合在一起,使学生具备先进制造技术的基础知识,我们采用了宏观整合和微观整合的措施,使课程内容较好地反映本课程的宗旨。
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.200
0 引言
现在机械制造技术就是在机械加工工业进行产品的研发、生产、制造、销售、维修保养等过程中涉及到所有的的机械设计制造的相关技术。现在机械制造技术是机械工业健康、稳定、快速发展的源动力,现在机械制造技术也反应了一个社会发展的文明程度。正所谓科学技术是第一生产力,社会以及人类文明的建设都是基于强大的科学技术对大自然的改造和利用,现代制造技术在社会的不同发展时期呈现出不同的表现形式,在当前的国际化和全球化的形势下,机械制造技术的发展更是日新月异,不同的国家和地区根据自己区域资源的不同,其机械制造技术发展的范围和层次也不尽相同。
1 现代机械制造技术特征
(1)实际工程应用。现代机械制造技术就是为了完成一个产品的生产制造或者是一个工程项目的完整施工,在整个生产制造维护过程中,现代机械制造技术充分融合计算机技术、自动化技术、信息化技术等等,确保一个工程的施工更加的快捷、准确。
(2)系统的完整性。现代机械制造技术不仅仅是为了生产出一件产品或者完成一个工程项目,它在一定程度上反应了一个企业甚至国家的综合竞争力和国际地位,是国家经济发展水平的一个重要标志。所以这就赋予了现代机械制造技术跳出制造环节的局限,更加多的要考虑制造的前后过程以及所附属带来或者引起的社会和经济反应,更加强调了生产制造系统是一个完成的系统。
(3)技术统一性。现代的机械制造技术在提高生产效率的同时,更加强调对时间、成本以及生产质量的有机统一,成本是基石,效率是催化剂,质量则是最后成功的点睛之笔,现代机械制造技术在这些要素上实现技术统一。
机械制造技术具有全球性特点: 随着现代经济社会的不断发展,全球经济一体化建设进程日益加剧,西方发达资本主义国家大多是通过金融、科技、以及信息的方式实现对市场占有份额的扩大,这直接导致了整个市场竞争行为的激烈性。为了更好的与此种发展趋势相适应,就需要通过对机械制造技术的应用,将其与现代高新技术充分融合,以达到支持制造业全面发展的目的。
(4)技术全球一体化。随着信息技术的飞速发展,经济全球化的日益加剧,不同国家地区之间的技术融合日益密切。为了更加顺应全球化时代的发展,传统的机械制造与现代高新技术融合,才能够进一步促进经济的发展和社会的进步。
2 现代机械制造技术发展
现代机械制造技术发展主要分为柔性制造、虚拟制造和敏捷制造几个方面:首先,柔性制造技术,是传统自动化技术的进一步的延伸,其自动化程度更加完善,不仅能够进行大批量生产,还能够依靠以柔性数控加工中心等核心设备实现多工序、不同工位同时作业,例如可以再一台甚至多台数控加工中心的协作下同时实现车、铣、刨、磨、焊等不同工种的工作。柔性制造技术,对于提高生产效率和生产质量,具有非常突出的作用,是现代机械制造技术的重要技术范畴。虚拟制造技术在近几年发展十分迅速,虚拟制造是通过三维建模等计算机手段虚拟出三维的加工场景,然后融合仿真技术,对整个生产、加工、制造、管理的过程在计算机以视景的方式进行模拟。虚拟制造技术不仅不可以对现有的机械制造进行模拟和校验,还能够方便的对整个生产过程进行优化,及时发展生产过程中可能出现的问题和不足,及时修正,这对于生产加工制造而言具有非常强的实际意义。最后,是敏捷制造技术,敏捷制造是美国国防部为了指定21世纪制造业发展而支持的一项研究计划。通俗的说,敏捷制造技术就是在社会对于某特定技术具有强烈需求时,快速的统合不同的企业和部门,通过生产技术、管理和人力资源的融合,对迅速改变的市场需求做出快速的回应。
3 未来机械制造技术的发展
现代机械制造技术在继承传统机械制造技术基础上,不停的现代的高新技术融合到整个生产制造过程中,对于未来机械制造技术的发展,主要分为以下几个方向:
(1)现代制造技术进一步朝着虚拟现实方向发展。虚拟现实技术,将传统的加工工艺通过计算机仿真技术虚拟的呈现出来,不仅仅能够大大的降低研发和生产成本,还会极大的提升产品的研发速度,利用虚拟仿真技术及时发现加工制造过程中的纰漏,对于资源的有效利用而言,具有非常大的应用前景。(2)可持续发展,是人类社会现在需要共同关注的主题,如何合理的利用现有的资源,在机械设计、加工、制造过程中,合理的实现对资源的有效、可持续的利用,是现代机械制造技术努力的重要法相。如何在保证生产开效率的同时,能够尽可能的节约资源,将对生态环境的破坏最小化,是未来机械制造技术必须要发展的方向。(3)未来的机械加工制造技术更加趋向于一体化发展。机械设计、加工、制造的每一个环节都需要考虑整体过程,尽量提高生产质量,降低生产成本,尽可能的节约时间和资源,环环相构,实现研发设计与工艺制造一体化。
4 结语
在经济全球化的体制下,只有不断创新和改革机械制造技术,才能赋予现代机械制造技术新的灵魂,不断的适应时展的潮流,提高企业、国家的综合竞争力。现代机械制造技术的发展是为了不停的服务社会,本文旨在通过对现代科学技术及其发展进行简要介绍,希望机械制造相关的各行业人员一起共同努力,利用现有的资源,可持续的改造人类赖以生存的地球环境,不断的造福子孙后代。
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