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CharacterandApplicationsofMagnetsLiquids
Abstract：Inthispaper，theapplicationsandcharacteristicofmagnetsliquidisalsogiven．
Keywords：magnetsliquids；applications；manufacture；ultrasonicwave
1引言
磁性液体最初是1965年美国宇航局为了解决太空服头盔转动密封的技术难题而率先研制成功的。宇航员进入太空所穿宇航服的一个关键部位--颈部，必须用液体磁性材料制作。颈部是宇航帽与宇航服连接之处，既要让宇航员的头部能够自由转动，又要密封度高。如果密封不够，宇航服里的氧气泄漏，宇航员生命受到威胁。这个连接部位，若用固体物质显然太硬，而一般液体物质密度不够，惟有液体的纳米磁性材料符合要求。
所谓磁性液体（MagneticLiquids），并非是指液态的磁性材料（物质处于液态的温度都高于其居里温度，所以目前还没有液态的磁性材料），而是把用表面活性剂处理过的纳米级超细磁性微粒高度分散于基液中形成的一种均匀胶体溶液。该溶液在重力和磁场作用下也不会出现凝聚和沉淀现象，具有固体的磁性和液体的流动性，因此具有许多独特的性质，在电子、仪表、机械、化工、环境、医疗等行业领域都具有独特而广泛的应用。根据用途不同，可以选用不同基液的产品。
2磁性液体的分类
磁性液体按材料、超微粒的制作、分散方法等不同，分为以下几类：
（1）铁氧体型磁性液体主要以金属氧化物作为磁性微粒，以水、碳氢化合物、矿物油、精制油、二酯基液、透平油氟醚油等为基液。
（2）金属型磁性液体以金属或合金作为微粒，按基液的不同分为非导体型和导体型。非导体型金属磁液一般以甲苯或煤油为基液，导体型则以非磁性金属膜（或合金膜）去覆盖磁性金属微粒。
（3）复合型磁性液体他是以普通磁性液体和非磁性微粒复合形成的一种新型磁性液体。
3磁性液体的性质
由于磁性液体同时具有磁性和流动性，因此具有许多独特的磁学、流体力学、光学和声学特性。
磁性液体表现为超顺磁性，本征矫顽力为0，没有剩磁；在外磁场下，磁性液体被磁化，满足修正的伯努利方程。与常规伯努利方程相比，添加了一项磁性能，使磁性液体具有其他流体所没有的、与磁性相关联的新性质：例如磁性液体的表观密度随外磁场强度的增加而增大。
当光通过稀释的磁性液体时，会产生光的双折射效应与双向色性现象。当磁性液体被磁化时，使相对于磁场方向具有光的各向异性，偏振光的电矢量平行于外磁场方向比垂直于外磁场方向吸收更多，具有更高的折射率。磁场有关，呈各向异性；磁性液体在交变场中具有磁导率频散、磁粘滞性等现象。
4磁性液体的制作方法
（1）获得磁性液体的基本条件
①颗粒尺寸应小于某一临界尺寸，该临界尺寸在10nm以下。
②颗粒在溶剂中应达到一定的表面活性化要求，从而即使在范德瓦尔斯等各种能量的作用下，也不发生凝聚。
（2）磁性液体的制作工艺
以磁性氧化物超微粒子的制作工艺为例
磁性氧化物化学稳定，容易制成粉末，用途广泛。磁性液体用氧化物的粒径绝大多数应分布在10nm以下。一般是以磁铁矿等铁氧体氧化物为主体，由金属盐类水溶液通过共沉淀法制成纳米级超微粒。以磁铁矿（Fe2O3·2Fe3O4）为例，就是在Fe2＋和Fe3＋的浓度比为1∶2的铁盐溶液中加入碱溶液，例如NaOH溶液，使其析出Fe2O3·2Fe3O4。在反应过程中，通过调整溶液温度、铁盐浓度、碱的中和过剩量、反应时间等，可以对颗粒尺寸进行控制。
此外，下述方法也可获得氧化物超微颗粒：
①将固相反应得到的铁氧体在含有表面活性剂的油中进行长时间的球磨。
②使铁氧体构成金属的醇盐，并把他溶于乙醇等溶剂中，加水分解获得。
③利用等离子体、弧光等使金属蒸发，在含有适量氧的稀薄气体中凝聚获得
5磁性液体的应用
（1）磁性液体原被称为“磁流体”，也有称为“磁液”的。磁性液体应用最广泛的是磁性密封技术，尤其在要求真空、防尘、或封气体等特殊环境中的动态密封最为适用。在高保真扬声器、电机阻尼、磁性传感器等方面磁性液体均具有独特的应用。
磁性液体密封原理磁性液体旋转轴动密封是一种非接触式密封（即动件和静件没有直接接触），其工作原理是：由环状永磁体，导磁极靴和导磁转轴构成闭合磁路，利用永磁体中的磁能，在转轴与极靴极齿顶端的齿形间隙中产生强弱相间的非均匀磁场，将磁性液体紧紧吸住，形成磁性液体“O”型密封环，把间隙堵死，从而达到密封的目的。如图1和图2所示。
主要特点：
①无磨损，因为磁性液体具有液体的性质，并且由于基液具有性，所以还可起作用。
②密封度好，用于真空时可以达10～5Pa。
③无泄漏。
（2）磁性液体真空密封连接器是一种能够在2个相对封闭的空间内提供相互的可靠旋转连接的装置。全系列的设计使其在多种场合得到广泛应用，例如单晶硅炉、各类镀膜设备、气相沉积、液晶再生、半导体刻蚀系统等超高真空系统和设备。如图3所示。磁性液体真空密封连接器组件根据各类常用真空设备使用的真空旋转轴连接器技术参数设计制造，可直接替代相应的真空密封连接器使用，基本不需对原设备进行改造。
（3）磁性微粉是各类磁性器件的主要原料，现代通讯，信息等的发展使诸如电感等磁性器件向超微化方向发展，因而对磁性微粉这类材料的需求更为严格。
Fe3O4是目前使用极广泛的磁性材料，如图4所示，近年的研究对其在磁性纪录等方面应用取得了不少突破，其纳米化产品效能如吸波效应、催化作用等，人们也正在进行大量的试验，应用前景十分广阔。
主要技术指标：
平均粒径：10～30nm晶型：γ形
（4）磁性液体阻尼器，磁性液体的表观性质在磁场作用下会发生较大的改变，例如密度、粘滞性等，因为磁场的作用，磁性液体可以定位在一定区域内，磁性液体这些和磁性有关的独特性质，可以利用磁性液体制作高性能的阻尼器件。他是由一个非磁性的惯性块、一个安装了磁性体的轮圈以及一定量的磁性液体组成。其基本原理就是在轮圈与非磁性惯性块的间隙中注入磁性液体，利用磁性体的强力磁场作用，使磁性液体在非磁性惯性块和磁性体之间形成一层磁性液体层，从而使该非磁性惯性块悬浮在磁性液体层上。这样就使磁性液体既具有了液体滑动轴承的功效，又由于磁场的作用而无泄漏之忧。同时磁性液体的粘性作用又产生了最佳的阻尼效果。在实际应用时将轮圈与步进电机的转轴固定，当电机加速或减速时，由于非磁性惯性块的惯性作用使其稳定时间大幅度地缩短，同样也可抑制电机在其共振频域的振幅。当电机匀速转动时，由于轮圈和非磁性块是同时回转的，因此几乎没有能量损失。
（5）磁性液体轴承电机，现代硬盘技术的飞速发展，硬盘转速的提高对电机性能提出了更高的要求，目前，希捷等专业硬盘厂商已经在其主流产品使用了磁性液体轴承电机来满足硬盘驱动器高转速、高稳定、低噪音的要求。
磁性液体轴承是利用被磁场固定在电机转轴部位的磁性液体，旋转时形成的液体膜使电机转轴悬浮并自动定中，电机运转时，电机轴与电机其他部件没有直接接触，这样电机工作时的磨损小、噪音低，如使用了SoftSonicTMFDB（流体轴承）的SeagateBarracuda（r）ATAIV，其声强仅为20dB，并且还是现在市场主流硬盘内部数据传输率最高的产品。
磁性液体轴承电机可以应用在多种需要高速稳定运转的场合，例如激光打印机，转速可以达到10000～30000rpm，噪音仅35dB左右。
6结语
此外，磁性液体还广泛应用于电声器件、选矿、工业废液处理、热交换、磁回路传热器、生物磁等方面，随着对磁性液体理化性质的深入认识，以及对超微磁性粒子、稳定剂和载液的深入研究，稳定性更好、性能更高的实用化磁流体将不断出现，并将在更多领域发挥重要作用。
参考文献
［1］周文运．永磁铁氧体和磁性液体设计工艺［M］．成都：电子科技大学出版社，1991．
2.建立相对完整的工序单元
通过上文的分析，我们基本了解了可重构制造系统，结合上述的零件加工，可以通过两个步骤建立一个完整的工序单元：首先是要将同种类型的加工类型进行合并，形成自然的合并单元；第二是要将已经自然合并的单元再合并，形成新的工序单元。这两个步骤的结果是，一个工序单元可能包括有两个工序特征，即一个主轴头，也有可能包括多个工序特征，即一个多轴箱。
3.不同工序段的划分
一台多轴箱是可以完成统一工序段内多个加工内容的加工的，这种加工可以使并行的，同时又可以做到并不互相干扰，在相同的加工基准下，对工序段的划分也就显得非常重要，具体的划分方案需要根据以下的划分原则：(1)相同的工序段内的不同工序单元，其切削力差异不应该太大，举例来讲，需要粗加工的工序单元就不应该和需要精细加工的工序单元放在同一个工序段。(2)相同工序段内的不同工序单元要有一定的加工基准，这种基准要能够保证统一，能够在一次装夹的情况下就满足各个工序单元的加工需要。符合了上述的划分原则，还需要将不同方位的工序单元进行排序，排序后还需要进行双向的顺序组配形成工序段方案，并在此基础上形成多种具体细致的工序段方案。需要特别提到的是，各种方案都需要进行原则检验和方案评判，找到最为合理科学的工序方案。
4.可重构制造的设计方案
在相同的工序单元，仍然会形成多种的单元方案，而不同的工序段又有多种不同的工序方案，这样，就会形成多种多样的设计方案。具体来讲，可以利用工序段进行方案的规划，划分步骤为：面类、孔类的技工根据加工顺序进行不同方位的工序段方案排序；不同方位的工序方案再进行交叉双向组配，形成针对于特定面类及孔类的加工工艺方案；将这种特定的加工工艺方案进行排列组合，再细化为纯的加工工艺方案；对这种方案进行相应的检验，结合纯的加工工艺方案，制造出工艺路线方案；最后，是要对这个整体的设计方案进行检验的，检验的结果运用到加工工艺中，并在实际应用中加以改善。
5.设计方案的选择
基于工序单元和工序段的概念，我们可以取得多种多样的不同层次和内容的加工方案，这些方案的获得，可以为我们后续的可重构制造工程提供多种依据。我们获取方案的出发点是为改善高效生产和柔性生产之间的矛盾，这种矛盾是阻碍零件群加工的一大障碍。因此，这种可重构制造系统的制造方法，可以结合多种加工工艺方案，可以从一种零件加工工艺迅速切换到另外一个零件加工工艺，并且从不同的角度，制定不同的工艺方案。通过不同设计方案的分析比较，我们可以取得重构的依据，即相似的零件群工艺方案，并运用这种方案，用最少的加工模块，最小的生产成本，最柔性的生产过程，取得最完善的加工效果。
2电机中几种重要的装备的制造工序
电机中端盖及机座是电机中的主要零部件，能够起到保护电机运行，为电力系统带来重要的保障的作用。因此，对于端盖和机座的性能、质量、制造的工艺、技术要求较高。对于端盖和机座的具体操作及性能分析如下：
（1）端盖。端盖是连接转子与机座的重要结构零件，其对电机而言，不仅能够在一定程度上起到保护电机内部构造的作用，还能够通过端盖内滚动轴承的安放进一步确定定子与转子之间的相对位置。因此，对端盖的制造加工则尤为重要。尤其是通过分析，我们可以得知在实际端盖加工中，端盖的加工过程还是相对比较简单的，但是由于端盖壁普遍较薄极易变形，一旦切削量过大或夹紧力过大，都可能造成端盖尺寸的偏差与变形。因此，在端盖制造加工中，要根绝不同的需求，使用不同的夹紧力，在不同精度等级的车床上进行加工。
（2）机座。机座是电机中重要的零部件，对于电机起着支撑电机的作用，能够将定子铁心进行固定，保证各个电机内部结构的稳定性。在于端盖互相结合的情况下还能够进行电机绕组的支撑与保护，对于电机有着重要的影响。因此需要加强对于机座的质量与性能的重视。
（3）我们通过分析可以知道，以机座的结构类型为主进行划分，则可以将其分为：在划分过程中，经过对于机座的制造工艺进行划分的情况，会导致分离性焊接机座的质量安全，同时影响底脚的整体质量。因此，在装备制造过程中，应该根据实际要求及电机内部的整体情况进行综合型的分析，在保证电机整体质量的情况下进行各项制造工艺的操作。
3对电机制造工艺装备的质量检测与性能分析
电机工艺的优劣直接反映着电机本身的性能的好坏及质量的好坏，即电机工艺能够提高电机制造的质量，同时能够降低其质量及性能。由于电机的种类几期滋生特点的异同，导致其操作困难性的增加，质量的检测也具有一定的复杂性。因此要求专业人员在电机制造操作过程中，应该具有针对性，具体问题进行具体的分析。其中，针对电机机座、端盖以及转子铁芯等装备的制造中，必须具备严格的质量要求，以增加装备性能与质量，延长耐用性，为电机的保护提供保证。
（1）当转子铁心外圆尺寸较小时，会使气隙大于设计值，将导致定子谐波漏抗和转子谐波漏抗减小，电机总漏抗随着减小，因而起动电流增大。同时，也导致气隙磁动势和空载电流增大，功率因数降低，定子电流和定子铜损增大、效率降低、温升增高。
（2）当转子铁心外圆尺寸车大时，会使气隙小于设计值，导致定子谐波漏抗和转子谐波漏抗增大，因而电机总漏抗增大，结果使异步电动机的起动转矩和最大转矩降低，满载时电抗电流增大，转子电流和转子铜损也增大，效率低、温升高、转差率增大。
（3）当机座止口、端盖轴承室和止口、轴承挡、定子铁心内圆与转子铁心外圆等处的圆柱度、同轴度和端面跳动偏差过大时，会造成气隙不均匀，使电机产生单边磁拉力，引起振动和噪声，严重时，将使转子外圆与定子内孔相擦，电机发生局部烧伤。
（4）当定子与转子铁心间发生轴向偏移时，会引起铁心有效长度减小，将导致空载电流增大，功率因数降低。当普通封闭式电机机座内圆表面粗糙度偏大或缺陷过多，使得定子铁心与机座接触不良、热阻增大，将导致电机温升增高。机座止口、端盖轴承室和止口、轴承挡等部位加工尺寸超差，使电机装配困难、运转不灵活或抱死。轴承室和轴承挡的尺寸精度与形位公差超差，将使滚动轴承内外圆变形，产生振动与噪声，轴承摩擦损耗变大，轴承温升增高。
机械制造工艺看似简单其实是一个很复杂的过程,造成这种复杂的原因是因为制造工艺是动态的,是人在操作时因为各种因素而产生变化的。机制制造工艺分为制造主体、制造对象、制造方法和制造设备等。要想对其进行有效的控制,首先制造主体也是个人需时刻保持着严格谨慎的工作态度;然后制造对象就是指原材料了,原材料的选取也是需要经过层层检验以达到标准,减少残次品率;制造设备就相对于广阔许多,主要有机床、运输机器、检验机器、辅助机器等,对于这些机器的维护与修理也是不容马虎的。现可以举一个例子来表述机械制造工艺的复杂。例如某企业要求制造一台有1万个零件组成的大型机器,而这1万个零件中每一个零件都是需要经过几道加工程度。现在就假设每一个零件要加工10次,因此,可以想象到这台机器如果9999道加工程度都没有错误,但是其中一个零件一个加工程序出现错误了,那么就会对这台机器产生具大的影响,有可能会造成这台机器全部报废,因此,避免加工的过程中出现错误,保障制造工艺的可靠变得很重要。有学者曾说,机械制造工艺的可靠性在于在进行机械制造的过程中每一首工艺都要按照技术标准与数据来完成以达到百分之百的可靠性。只有这样才能保证生产出来的成品机器在运用到实际中时能够保证产品的质量,又能发挥成品机器在生活中的实际作用。同时对于机械制造工艺的可靠性我们要将其和加工精度、稳定性等概念区分开来。一般情况下,加工精度是指机械制造过程中的产品所需要符合的数据要求,这是一种静态的理念,它表示的是产品性质所承受的范围,而机械制造工艺则是一个动态的过程,它具有无法预见性的特点,最终工序要求可靠性。
2机械制造工艺可靠的特征
目前,通过机械制造工艺方面的学者坚持不懈的研究,得出机械制造工艺具有以下几个特征的结论。(1)机械制造工艺可靠性具有过程性的特征。这也是由其本质的动态性特征决定的。之所以说它具有过程性的特征,是因为机械制造工艺连续贯通整个生产制造的过程,包括设计、生产制造以及成品之后的检测制造这样的一个全过程,每一环节都和可靠息相关,都不是独立存在的,一环影响着下一环。也是因为具有过程性这一特征,要求我们在生产时统筹全局,进行全面的动态分析。(2)机械制造工艺具有综合性的特征。机械制造工艺可靠性的综合性特征是从其过程性的特征总结出来的。利用这一特征可以做到和其他的设计以及销售工作的人员进行资源与信息共享,从而达到高效生产的目的,做到节约成本,减少浪费。(3)机械制造工艺可靠性具有系统性的特征。机械制造工艺中包含设计可靠性和使用可靠性,而机械制造工艺可靠性是不能与这两者同等而论的。这三者是独立存在,但又不可分割的,形成了生产过程中的一个整体。从严格意义上来说,机械制造工艺可靠性具有承上启下的特点,连接了设计可靠性和使用可靠性,三者相互影响。
3机械制造工艺可靠性对产品的作用
3.1机械制造工艺可靠性与制造参数指标的关系
机械制造工艺的过程由加工方法、设备和工序组成的,生产过程极其复杂,而这几个部分最终决定了成品的参数。参数包括这些方面:机器的生产性能、质量和生产出来的产品的精准度,这几个方面构成了质量指标。而机械制造工艺的参数和质量指标与可靠性有着密切的联系。这种关系很复杂,与生产效率和经济效益之前存在矛盾。机械制造工艺还与产品的一些使用性能息息相关。其中有抗腐蚀、耐磨、而高温等。仅仅靠一些参数和指标也是无法解决产品可靠性这一问题。第一,产品的使用性能与质量指标存在着复杂的关系,这样导致一些能够直接影响成品性能的参数没有显现出来。第二,机器在生产的过程中,工作能力不是一尘不变的,在工作过程中会出现在一些损耗,这样就会有一定的随机性。因此,机械制造工艺能否达到完美,能够决定机器在实际用途中是否能够达到可靠性。完美程度与可靠性是成正比的。
3.2机械制造工艺中的参数对产品性能的影响
随着社会的进步，计算机在全世界已经得到了较为普遍的发展，但是在中国，还是不能很好的使用计算机进行管理技术的发展，通过不断提高管理技术，能够让企业进行大程度的提高工作效率。在中国现阶段，我们国家的管理技术还是较为落后的和西方发达国家相互比较，这个主要表现在不能很好的使用国外的先进的管理经验，一味的蛮干。如何能够提高管理技术，让管理者真正能够实实在在的进行管理成为一个重要的话题。在管理技术落后的情况下，适应现展环境的发展，变的越来越重要。
1.2设计参数与设计标准不能紧跟世代的发展
随着全世界的经济发展，经济全球化现在已经是一个必然发展的趋势，西方国家的技术不断提高和更新，我们国家的技术更新和设计参数和设计标准还是不能很好的同西方国家相匹敌，不能够很好的进行创新已经成为阻碍我们国家发展的一个真实存在的问题。通过不断提高技术的发展，设计参数和设计标准的不断更新的提高会让一个国家得到很好的发展，只有掌握最新的技术和设计标准，才能在世界的发展浪潮中处于一个不败之地。
1.3国内的机械制造工艺和西方国家的差距还是很大的
在国外，机械制造业已经发展的尤为迅速，其中主要表现在自动化和智能化技术，这些技术的发展，让机械制造工艺设备的管理工作已经实现了自动化和智能化阶段。同西方国家相比较，我们国家的机械制造工艺还是处于港星单击自动发展阶段，这和西方国家的差距还是很大的，要落后20年。这样就要求我们自己不断学习新的技术和制造工艺，同时还要不断创新，只有这样才能不断缩小和西方国家的差距，提升自己的实力。只有通过不断提高自己的实力，才能在世界经济一体化的现实社会中，提高自己的竞争力。
1.4计算机管理模式的普及范围并不广泛
随着现代社会的不断进步，计算机的使用已经变得很普通，也很常见，这样通过计算机的使用，一些问题就会变得较为简单。但是在中国，在机械制造业的发展过程中，计算机的管理模式的普及范围并不广泛，这样就使得我们国家的机械制造业的发展受到了较为重要的影响，主要表现在计算机管理技术的普及范围不广泛会给机械制造业的发展带来一定程度的影响，同时也要提高自己的管理水平，只有让真正的计算机管理技术的使用，投入到正确的使用过程中去，才能不断提高机械制造业的发展。
2现代企业发展和机械制造工艺提高的思考
2.1不断提升制造设备智能化，提高企业发展进程在进行企业的发展过程中，智能化机械技术制造工艺也变得重视起来，通过智能化技术，可以很好的进行监控等工作，这样就能很好的较少人力的使用，提高工作效率，同时还能减少错误的发生，使工作变得轻松和自如。同时经过智能化的机械使用，可以使工人的劳动强度减小，让生产变得更加的准确和规范，提高企业的发展进程。
2.2不断提升制造设备的清洁化，减少对环境的污染
在现有的阶段下，较为干净的制造工艺是一项较为重要的措施，能够很好的保证在一定实践内不影响产品的质量，在生产过程中，能够很少的对环境进行污染，同时还能够增强资源的利用效率，提升资源的循环利用。
2基于绿色制造的航空发动机制造
工艺由于航空发动机制造过程中出现资源浪费等现象，亟待提高制造技术手段，更大范围地采用现阶段各类成熟的先进制造技术。主要体现在：
2.1采取资源节约型工艺技术采取资源节约型工艺技术是目前航空发动机制造技术的主要发展趋势，传统的加工技术以消耗不可再生金属材料的时代已经不能适应现代航空事业发展的要求，当前高性能航空发动机采用了大量的新型结构件，由于毛坯结构的变化，其制坯方法也发生了重大变化。精铸件、精锻件、单晶和定向凝固精铸件毛坯将取代传统的大余量毛坯。传统意义的锻件将由77%降至33%，精铸件由18%增至44%以上，粉末冶金件由3%增至8%，复合材料构件由4%增至15%。
2.2降低能耗型工艺技术在航空发动机生产过程中，需要消耗大量的自然资源，随着自然资源的日益紧张，积极采取低能耗工艺技术是发展现代航空技术的重要内容。降低能耗工艺技术主要包括：一是在发动机生产技术上实施节能措施。比如改善发动机的风扇工作性能参数、提高发动机的工作效率等。二是从生产工艺方面入手，改变传统的生产工艺，加大节能型生产工艺技术的应用。三是积极利用先进的生产材料，比如当前我国的飞机发动机采用了高温合金材料，国内GH4169合金主要采用两联工艺(VIM+VAR)生产，棒材采用快速水压机开坯生产，盘锻件采用快速水压机自由锻制坯，在锤或水压机上采用包套模锻工艺或在等温数控液压机上采用近等温锻工艺生产。四是优化发动机生产的管理技术。通过强化加工过程的管理，提高工作效率，避免出现人为因素的失误而导致的资源浪费现象。例如在生产加工发动机零部件时一定要按照规范的标准对机床参数进行设置，避免因为人为的粗心而导致的零部件出现报废。
2.3环境保护型工艺技术航空飞行器对环境污染严重，其主要体现在：一是巨大噪音，对人们的生活产生巨大的影响；二是废气污染，研究发现，航空器在飞行过程中产生的凝结尾迹会形成卷云(一种高空云)，这种云会阻碍地球表面热辐射的散发，进而加剧全球气候变暖。因此需要采取具有高阻尼降噪性能、节能环保的新型材料，并从工艺角度避免切削加工的过程中造成的污染。
3选择绿色制造技术的切削液系统
在航空发动机零件制造过程中需要利用切削加工零部件，为提高切削的工作效率，往往会应用切削液，但是切削液的使用会对环境构成污染，同时在清除加工零件切削液时也会产生“二次污染”。同时应用切削液也会无形之中增加生产成本。因此采用减少切削液的使用、绿色切削液的选择、优化切削液系统以减少切削液的环境污染以及资源浪费等问题已成为绿色制造领域的研究热点之一。
3.1面向绿色制造的切削液供给系统一是采取对数量的喷嘴。传统的切削液供给主要是由单一的喷嘴装置实现，主要是通过喷嘴向刀具、工件的喷洒过滤之后返回到供液箱内，这样的喷洒模式需要消耗大量的切削液，如果采取一个喷嘴的话就需要保证切削液的容量，避免因为切削液容量的不足而产生切削温度过热的现象。采取多个喷嘴，可以实现切削量的使用效率，他们就能够更好地渗透到切削区，保证切削工作效率的最大化。二是通过外喷雾冷却方法。外部喷雾冷却方式就是通过雾喷装置将切削液以雾状的形式喷射到加工的零件上，从而降低加工过程中的温度，实践证明使用雾喷技术可以大大降低切削液的使用量，提高航空发动机制造、修理企业的经济效益。
3.2面向绿色制造技术的切削液选择切削液虽然能够大大提高切削工件的质量，但是如果不能合理的应用切削量，就会造成环境的污染，切削液对环境的污染主要表现在：一是对生态环境的影响。切削液一旦流入生态环境中，不仅会对水资源构成污染，也会影响土壤的成分。二是对人体身体健康的威胁。切削液中添加的某些成分对人体的影响是巨大的，一旦切削液被人所吸收产生的严重后果就是中毒。因此根据不同的加工工艺要求选择合适的切削液是节约发动机制造企业生产成本，降低对环境污染的有效措施。
3.3绿色切削液的开发与应用一是要积极地改善切削液的成分，根据航空发动机性能的要求，选择具有环保、可再生资源作为切削液的主要构成原料，比如在不影响发动机零件性能的基础上可以采取植物油作为切削液的主要成分。二是积极创新切削液的添加剂成分。比如开发研究硼酸酯类添加剂、钼酸盐系缓蚀剂、新型防腐杀菌剂等。三是开发传统切削液的替代品。传统的以油脂为主的切削液具有处理不方便，对环境影响大的缺陷，而液氮则具有挥发性，其在使用后能够快速的挥发，其不会产生任何的污染，而且液氮的制冷效果也要高于传统的切削液。
4面向绿色制造技术的机床和刀具系统
4.1面向绿色制造技术的机床设备随着航空发动机性能的不断提高，对制造航空发动机的机床设备要求也越来越严格，尤其是在高科技信息时代背景下，要求航空发动机的机床设备也要具备高端科技化技术：首先由于发动机的零部件原件的强度不断提高，因此需要切削机床必须有足够高的刚性，以此提高机床加工的工作效率。同时机床的冷却应采用喷雾、冷风或压缩空气。其次利用MQL技术对机床结构改进。实施MQL技术是提高机床排屑性能的重要技术。
4.2面向绿色制造技术的刀具技术首先要选择适合发动机零件加工的刀具。加工刀具的材质要符合加工零件材质的要求，要根据不同的加工原料采取相应的刀具，比如钨钻类适合用于加工铸铁、有色金属等短切屑的工件。而钨钴钛类由于存在少量硬度更高而韧性稍逊的钛化物，更合适加工钢件等长切屑的工件。同样刀具的不同涂层材质对加工原料的影响也是不同的，例如氮化钛涂层可增加刀具表面的硬度和耐磨性，降低摩擦系数，减少积屑瘤的产生，延长刀具寿命。其次加强废旧硬质合金刀片再利用。提高废弃刀具的回收利用是降低生产成本，提高企业经济效益的重要手段。最后，研制适合干切削加工的刀具材料。由于速干式切割的过程中会产生大量的热能，大大降低刀具的使用寿命，因此刀具要具有耐高温性、耐磨性、高强度和高冲击韧性。当然对刀具表面进行涂层处理实际上也会产生很好的效果，通过涂抹可以在刀具与零件加工过程中形成一种隔热层，进而有效避免刀具因为受热而出现磨损较大的现象出现。
“工业互联网”的概念最早是由美国通用电气公司(GE)于2012年提出的，随后联合另外四家IT巨头组建了工业互联网联盟(IIC)，将这一概念大力推广开来。“工业互联网”主要含义是，在现实世界中，机器、设备和网络能在更深层次与信息世界的大数据和分析连接在一起，带动工业革命和网络革命两大革命性转变。
工业互联网联盟的愿景是使各个制造业厂商的设备之间实现数据共享。这就至少要涉及到互联网协议、数据存储等技术。而工业互联网联盟的成立目的在于通过制定通用的工业互联网标准，利用互联网激活传统的生产制造过程，促进物理世界和信息世界的融合。
工业互联网基于互联网技术，使制造业的数据流、硬件、软件实现智能交互。未来的制造业中，由智能设备采集大数据之后，利用智能系统的大数据分析工具进行数据挖掘和可视化展现，形成“智能决策”，为生产管理提供实时判断参考，反过来指导生产，优化制造工艺(图1)。
智能设备可以在机器、设施、组织和网络之间实现共享促进智能协作，并将产生的数据发送到智能系统。
智能系统包括部署在组织内的机器设备，也包括互联网中广泛互联的软件。随着越来越多的机器设备加入工业互联网，实现贯通整个组主和网络的智能设备协同效应成为可能。深度学习是智能系统内机器联网的一个升级。每台机器的操作经验可以聚合为一个信息系统，以使得整套机器设备能够不断地自行学习，掌握数据分析和判断能力。以往，在单个的机器设备上，这种深度学习的方式是不可能实现的。例如，从飞机上收集的数据加上航空地理位置与飞行历史记录数据，便可以挖掘出大量有关各种环境下的飞机性能的信息。通过这些大数据的挖掘与应用，可以使整个系统更聪明，从而推动一个持续的知识积累过程。当越来越多的智能设备连接到一个智能系统之中，结果将是系统不断增强并能自主深度学习，而且变得越来越智能化。
工业互联网的关键是通过大数据实现智能决策。当从智能设备和智能系统采集到了足够的大数据时，智能决策其实就已经发生了。在工业互联网中，智能决策对于应对系统越来越复杂的机器的互联、设备的互联、组织的互联和庞大的网络来说，十分必要。智能决策就是为了解决系统的复杂性。
当工业互联网的三大要素——智能设备、智能系统、智能决策，与机器、设施、组织和网络融合到一起的时候，其全部潜能就会体现出来。生产率提高、成本降低和节能减排所带来的效益将带动整个制造业的转型升级。
所以说，“工业互联网”代表了消费互联网向产业互联网的升级，增强了制造业的软实力，使未来制造业向效率更高、更精细化发展。
“工业4.0”中的智能制造
2009到2012年欧洲深陷债务危机，德国经济却一枝独秀，依然坚挺。德国经济增长的动力来自其基础产业——制造业所维持的国际竞争力。对于德国而言，制造业是传统的经济增长动力，制造业的发展是德国工业增长不可或缺的因素，基于这一共识，德国政府倾力推动进一步的技术创新，其关键词是“工业4.0”。
“工业4.0”中，互联网技术发展正在对传统制造业造成颠覆性、革命性的冲击。网络技术的广泛应用，可以实时感知、监控生产过程中产生的海量数据，实现生产系统的智能分析和决策，使智能生产、网络协同制造、大规模个性化制造成为生产方式变革的方向。“工业4.0”所描绘的未来的制造业将建立在以互联网和信息技术为基础的互动平台之上，将更多的生产要素更为科学地整合，变得更加自动化、网络化、智能化，而生产制造个性化、定制化将成为新常态。
自动化只是单纯的控制，智能化则是在控制的基础上，通过物联网传感器采集海量生产数据，通过互联网汇集到云计算数据中心，然后通过信息管理系统对大数据进行分析、挖掘，从而作出正确的决策。这些决策附加给自动化设备的是“智能”，从而提高生产灵活性和资源利用率，增强顾客与商业合作伙伴之间的紧密关联度，并提升工业生产的商业价值(图2)。
生产智能化。全球化分工使得各项生产要素加速流动，市场趋势变化和产品个性化需求对工厂的生产响应时间和柔性化生产能力提出了更高的要求。“工业4.0”时代，生产智能化通过基于信息化的机械、知识、管理和技能等多种要素的有机结合，从着手生产制造之前，就按照交货期、生产数量、优先级、工厂现有资源(人员、设备、物料)的有限生产能力，自动制订出科学的生产计划。从而，提高生产效率，实现生产成本的大幅下降，同时实现产品多样性、缩短新产品开发周期，最终实现工厂运营的全面优化变革。
传统制造业时代，材料、能源和信息是工厂生产的三个要素(图3)。传统制造业发展的历史，就是工厂利用材料、能源和信息进行物质生产的历史。材料、能源和信息领域的任何技术革命，必然导致生产方式的革命和生产力的飞跃发展。但是，随着移动互联网和云计算、大数据技术的发展，计算机到智能手机等移动终端的演进，越来越多功能强大的智能设备以无线方式实现了与互联网或设备之间的互联。由此衍生出物联网、服务互联网和数据网，推动着物理世界和信息世界以信息物理系统(CPS)的方式相融合。也可以说，是这种技术进步使得制造业领域实现了资源、信息、物品、设备和人的互通互联。
通过互通互联，云计算、大数据这些新的互联网技术，和以前的自动化的技术结合在一起，生产工序实现纵向系统上的融合，生产设备和设备之间，工人与设备之间的合作，把整个工厂内部的要素联结起来，形成信息物理系统，互相之间可以合作、可以响应，能够开展个性化的生产制造，可以调整产品的生产率，还可以调整利用资源的多少、大小，采用最节约资源的方式。
“工业4.0”时代，在智能工厂中，CRM(Customer Relationship Management，客户关系管理)、PDM(Product Data Management，产品数据管理)、SCM(Supply chain management，供应链管理)等软件管理系统可能都将互联。届时，接到顾客订单后的一瞬间，工厂就会立即自动地向原材料供应商采购。原材料到货后，将被赋予数据，“这是给某某客户生产的某某产品的某某工艺中的原材料”，使“原材料”带有信息。带有信息的原材料也就意味着拥有自己的用途或目的地。在生产过程中，原材料一旦被错误配送到其他生产线，它就会通过与生产设备开展“对话”，返回属于自己的正确的生产线；如果生产机器之间的原材料不够用，生产机器也可以向订单系统进行“交涉”，来增加原材料数量；最终，即便是原材料嵌入到产品内之后，由于它还保存着路径流程信息，将会很容易实现追踪溯源(图4)。
设备智能化。在未来的智能工厂，每个生产环节清晰可见、高度透明，整个车间有序且高效地运转。“工业4.0”中，自动化设备在原有的控制功能基础上，附加一定的新功能，就可以实现产品生命周期管理、安全性、可追踪性与节能性等智能化要求。这些为生产设备添加的新功能是指通过为生产线配置众多传感器，让设备具有感知能力，将所感知的信息通过无线网络传送到云计算数据中心，通过大数据分析决策进一步使得自动化设备具有自律管理的智能功能，从而实现设备智能化。
“工业4.0”中，在生产线、生产设备中配备的传感器，能够实时抓取数据，然后经过无线通信连接互联网传输数据，对生产本身进行实时的监控。设备传感和控制层的数据与企业信息系统融合形成了信息物理系统(CPS)，使得生产大数据传到云计算数据中心进行存储、分析，形成决策并反过来指导设备运转。设备的智能化直接决定了“工业4.0”所要求的智能生产水平。
能源管理智能化。近年来，环境和节能减排已成为制造业最重视的课题之一。许多制造业企业都已经开始应用信息技术，对生产能耗进行管理，以最具经济效益的方式，部署工业节能减排与综合利用的智能化系统架构，从资源、原材料、研发设计、生产制造到废弃物回收再利用处理，形成绿色产品生命周期管理的循环。
供应链管理智能化。在传统的制造业生产模式中，无论是工厂还是供应商，都需要为制造业的零部件或原材料的库存付出一定的成本支出，由于供应商和工厂之间的信息不对称和非自动的信息交换，生产的模式只能采用按计划或按库存生产的模式，灵活性和效率受到了约束。
“工业4.0”时代，复杂的制造系统在一定程度上也加速了产业组织结构的转型。传统的大型企业集团掌控的供应链主导型将向产业生态型演变，平台技术以及平台型企业将在产业生态中的展现出更多的作用。因此，企业竞争战略的重点将不再是做大规模，而将是智能化的供应链管理，在不断变化的动态环境中获得和保持动态的供需协调能力。
供应链管理智能化将统一工厂的零部件库存和供应商的生产流程，从而保证工厂的零部件库存的最小化，降低库存带来的风险，降低生产成本。供应链管理智能化要求企业间的信息采用基于事件驱动的方式交换信息，信息的交换是实时的，并且对方同样可以做出实时的反应，供应链上不同企业的运作效率与在同一个企业中不同部门的运作一样敏捷，具有满足不断变化的需求的适应性。供应链管理智能化将为供应链上的企业带来更大的利益，供应链上各个企业的协同制造将为降低制造成本、物流成本，缩短制造周期，提供更好的服务和有力的保障。
实现上述四个智能化体现了“工业4.0”的宏大愿景。“工业4.0”认为实现上述四个智能化其实是一个简单的概念：将大量的有关人、信息管理系统、自动化生产设备等物体融入到信息物理系统(CPS)中，在制造系统中，利用产生的数据为企业服务，协同企业的生产和运营。
智能制造的内涵
无论是德国的“工业4.0”，还是美国的“工业互联网”，其实质与我国工业和信息化部推广的“两化融合”战略大同小异。某种程度上说，以智能制造为代表的新一轮工业革命或许对于我国制造业是一个很好的机会，也可能是我国制造业转型升级的一个重要机遇。
工厂内实现“信息物理系统”。德国“工业4.0”其实就是基于信息物理系统(CPS)实现智能工厂，最终实现的是制造模式的变革。CPS概念最早是由美国国家基金委员会在2006年提出，被认为有望成为继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次浪潮。
CSP是融合技术，包括计算、通信以及控制(传感器、执行器等)。中国科学院何积丰院士指出：“CPS，从广义上理解，就是一个在环境感知的基础上，深度融合了计算、通信和控制能力的可控可信可扩展的网络化物理设备系统，它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体。CPS的最终目标是实现信息世界和物理世界的完全融合，构建一个可控、可信、可扩展并且安全高效的CPS网络，并最终从根本上改变人类构建工程物理系统的方式。”
目前所说的制造业信息化，首先强调的是CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)、CAM(Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)等工业软件和PPS(生产计划控制系统)、PLM(产品生命周期管理)等信息化管理系统。主要应用于由上而下的集中式中央控制系统。
而信息物理系统(CPS)则通过物体、数据以及服务等的无缝连接，实现了生产工艺与信息系统融合，形成了智能工厂。物联网和服务互联网分别位于智能工厂的三层信息技术基础架构的底层和顶层。最顶层中，与生产计划、物流、能耗和经营管理相关的ERP、SCM、CRM等，和产品设计、技术相关的PLM处在最上层，与服务互联网紧紧相连。中间一层，通过CPS物理信息系统实现生产设备和生产线控制、调度等相关功能，从智能物料供应，到智能产品的产出，贯通整个产品生命周期管理。最底层则通过物联网技术实现控制、执行、传感，实现智能生产(图5)。
智能工厂的产品、资源及处理过程因CPS的存在，将具有非常高水平的实时性，同时在资源、成本节约中也颇具优势。智能工厂将按照重视可持续性的服务中心的业务来设计。因此，灵活性、自适应以及机械学习能力等特征，甚至风险管理都是其中不可或缺的要素。智能工厂的设备将实现高级自动化，主要是由基于自动观察生产过程的CPS的生产系统的灵活网络来实现的。通过可实时应对的灵活的生产系统，能够实现生产工程的彻底优化。同时，生产优势不仅仅是在特定生产条件下一次性体现，也可以实现多家工厂、多个生产单元所形成的世界级网络的最优化。
工厂间实现“互联制造”。随着信息技术和互联网、电子商务的普及，制造业市场竞争的新要求出现了变化。一方面，要求制造业企业能够不断地基于网络获取信息，及时对市场需求做出快速反应；另一方面，要求制造业企业能够将各种资源集成与共享，合理利用各种资源。
互联制造能够快速响应市场变化，通过制造企业快速重组、动态协同来快速配置制造资源，在提高产品质量的同时，减少产品投放市场所需的时间，增加市场份额；能够分担基础设施建设费用、设备投资费用等，减少经营风险。通过互联网实现企业内部、外部的协同设计、协同制造和协同管理，实现商业的颠覆和重构。通过网络协同制造，消费者、经销商、工厂、供应链等各个环节可利用互联网技术全流程参与。传统制造业的模式是以产品为中心，而未来制造业通过与用户互动，根据用户的个性化需求，然后开始部署产品的设计与生产制造。
另外，作为一个未来的潮流，工厂将通过互联网，实现内、外服务的网络化，向着互联工厂的趋势发展。随之而来，采集并分析生产车间的各种信息向消费者反馈，从工厂采集的信息作为大数据经过解析，能够开拓更多的、新的商业机会。经由硬件从车间采集的海量数据如何处理，也将在很大程度上决定服务、解决方案的价值。
过去的制造业只是一个环节，但随着互联网进一步向制造业环节渗透，网络协同制造已经开始出现。制造业的模式将随之发生巨大变化，它会打破传统工业生产的生命周期，从原材料的采购开始，到产品的设计、研发、生产制造、市场营销、售后服务等各个环节构成了闭环，彻底改变制造业以往仅是一个环节的生产模式。在网络协同制造的闭环中，用户、设计师、供应商、分销商等角色都会发生改变。与之相伴而生，传统价值链也将不可避免的出现破碎与重构。
工厂外实现“数据制造”。满足消费者个性化需求，一方面需要制造业企业能够生产或提供符合消费者个性偏好的产品或服务，一方面需要互联网提供消费者的个性化定制需求。由于消费者人数众多，每个人的需求不同，导致需求的具体信息也不同，加上需求的不断变化，就构成了产品需求的大数据。消费者与制造业企业之间的交互和交易行为也将产生大量数据，挖掘和分析这些消费者动态数据，能够帮助消费者参与到产品的需求分析和产品设计等创新活动中，为产品创新作出贡献。
因此，大数据将构成制造业智能化的一个基础。大数据在制造业大规模定制中的应用除了围绕定制平台这一核心之外，还包括数据采集、数据管理、订单管理、智能化制造等。定制数据达到一定的数量级，就可以实现大数据应用，通过对大数据的挖掘，实现流行预测、精准匹配、时尚管理、社交应用、营销推送等更多的应用(图6)。同时，大数据能够帮助制造业企业提升营销的针对性，降低物流和库存的成本，减少生产资源投入的风险。
“数据制造”时代，互联网技术将全面嵌入到工业体系之中，将打破传统的生产流程、生产模式和管理方式。生产制造过程与业务管理系统的深度集成，将实现对生产要素的高度灵活配置，实现大规模定制生产。从而，将有力推动传统制造业加快转型升级的步伐。毫无疑问，“数据制造”将会改变制造业思维，给制造业带来更多的灵活性和想象空间，也或将颠覆制造业的游戏规则。
对我国的启示
没有强大的制造业，一个国家将无法实现经济快速、健康、稳定的发展，劳动就业问题将日趋突显，人民生活难以普遍提高，国家稳定和安全将受到威胁，信息化、现代化将失去坚实基础。改革开放以来的30多年中，中国经济经历了接近10%的高速增长阶段，而制造业是我国经济高速增长的引擎。目前，我国尚处于工业化进程的中后期，制造业创造了GDP总量的三分之一，贡献了出口总额的90%，未来几十年制造业仍将是我国经济的支柱产业。
重新定义“智能制造”的关键词。进入21世纪以来，制造业面临着全球产业结构调整带来的机遇和挑战。特别是2008年金融危机之后，世界各国为了寻找促进经济增长的新出路，开始重新重视制造业，欧盟整体上开始加大制造业科技创新扶持力度；美国于2011年提出“先进制造业伙伴计划”，旨在增加就业机会，实现美国经济的持续强劲增长。美国国家科学技术委员会于2012年2月正式了《先进制造业国家战略计划》，德国于2013年4月推出《工业4.0战略》。我们应该通过比较研究《美国先进制造业国家战略计划》《德国工业4.0战略》等资料中的先进制造业关键词，进而来定义未来制造业的发展方向(图7)。
一是软性制造。大规模制造时代，传统的制造环节利润空间越来越受到挤压。所以，从发达国家发展先进制造业的战略规划中均可以看到，制造业的概念和附加值正在不断从硬件向软件、服务、解决方案等无形资产转移。相对于传统制造业，如今的制造业是软件带给硬件功能、控制硬件、对硬件造成极大影响。同时，与以往的硬件商品所不同，目前的制造业中，对商品附属的服务或者基于商品上面的解决方案的需求正在快速增加。
所谓软性制造，就是增加产品附加价值、拓展更多、更丰富的服务与解决方案。因为相对于硬件，产品内置的软件、附带的服务或者解决方案通常是软性和无形的，都是“看不见”的事物，所以称之为软性制造。
软性制造不再将“硬件”生产视为制造业，而认为“软件”在制造业中不断发挥主导作用，商品产生的服务或解决方案将对制造业的价值产生巨大影响。所以，未来的制造业需要放弃传统的“硬件式”的思维模式，而要从软件、服务产生附加值的角度去发展制造业。软件、服务在整个制造业价值链中所占的比重将越来越大，呈现显著的增长趋势。未来制造业企业向顾客提供的不再是单纯的产品，而是各种应用软件与服务形态集成于一体的整体解决方案。
二是从“物理”到“信息”的趋势。以往，每当提及制造业，恐怕都认为是各种零部件构成硬件产品的核心。随着封装化、数字化的发展，零部件生产加工技术加速向新兴市场国家转移，这样，零部件本身的利润就难以维系。因此，发达国家制造业开始更加注重通过组装零部件进行封装化，将部分功能模块化，将系列功能系统化，来提升附加价值。
模块化是将标准化的零部件进行组装，以此来设计产品。从而能够快速响应市场的多样化需求，满足消费者的各项差异化需求。以往，在产品生产过程中，需要付出很多时间和成本，如果将复杂化的产品通过几个模块进行组装，就能够同时解决多样化和效率化的问题。
但是，模块化本身不过是产品的一项功能，未来制造业将更加重视在通过模块化和封装化的基础上进行系统化，拓展新的应用与服务。如果以系统化为主导，就能相对于“物理”意义上的零部件，获取更多的带有“信息”功能的附加价值。相反，如果不掌控系统的主导权，无论研发出的零部件的质量和功能多么好，也难以成为市场价格的主导者。
三是从“群体”到“个体”的趋势。在发达国家，以规模化为对象的量产制造业将生产基地转移至新兴市场国家，以定制化为重点的多种类小批量制造业渐渐成为主流。同时，消费者本身也将有能力将自己的需求付诸生产制造。也就是说，“大规模定制”随着以3D打印为代表的数字化和信息技术的普及带来的技术革新，将制造业的进入门槛降至最低，不具备工厂与生产设备的个人也能很容易地参与到制造业之中。制造业进入门槛的降低，也意味着一些意想不到的企业或个人将参与到制造业，从而有可能带来商业模式的巨大变化。
“个性化”首先是美国大力推进的。在美国的文化背景下，个性要比组织色彩强烈。制造业的“个性化”趋势不仅仅是美国制造业回归，还将带动旧金山等大城市制造业的兴盛，一些专注于通过信息技术使得生产工程高效化、专业性的小规模手工制作的制造业将在市区内盛行，它们根据消费者的需求进行柔性的定制化服务，凭借独特的设计，与大量生产形成差异化竞争。
四是互联制造。随着信息技术和互联网、电子商务的普及，制造业市场竞争的新要求出现了变化。一方面，要求制造业企业能够不断地基于网络获取信息，及时对市场需求做出快速反应；另一方面，要求制造业企业能够将各种资源集成与共享，合理利用各种资源。
互联制造能够快速响应市场变化，通过制造企业快速重组、动态协同来快速配置制造资源，提高产品质量，减少产品投放市场所需的时间，增加市场份额。另外，作为一个未来的潮流，工厂将通过互联网，实现内、外服务的网络化，向着互联工厂的趋势发展。
美国因为有Google、Apple、IBM等IT巨头和无数的IT企业，所以在大数据应用上较为积极，非常重视对社会带来新的价值。Google不断将制造业企业收购至麾下，就是希望掌握主导权。同时，作为美国大型制造业企业的一个代表，GE公司也开始加强数据分析和软件开发，从车间采集数据，进行解析，提供解决方案，开拓新的商业机会。德国将“工业4.0”视为国家战略，将工厂智能化视为国家方针。通过信息技术，最大限度的发挥工厂本身的能力(表1)。
把“两化”深度融合作为主要着力点。工业和信息化部成立以来，一直致力于推进“两化融合”工作，通过信息化的融合与渗透，对传统制造业产生革命性影响。“工业4.0”本质上是由信息技术引发的，与我国的“两化融合”有异曲同工之处。在未来制造业中，我们应该将“两化深度融合”作为主要着力点，进一步继续加快推进信息化、自动化和智能化。
首先，研究部署信息物理系统(CPS)平台，实现“智能工厂”的“智能制造”。智能制造已成为全球制造业发展的新趋势，智能设备和生产手段在未来必将广泛替代传统的生产方式。而信息物理系统(CPS)将改变人类与物理世界的交互方式，使得未来制造业中的物质生产力与能源、材料和信息三种资源高度融合，为实现“智能工厂”和“智能制造”提供有效的保障。美国、德国等世界工业强国都高度重视信息物理系统的构建，加强战略性、前瞻性的部署，并已然取得了积极的研究进展。而我国目前的制造业发展仍然以简单地扩大再生产为主要途径，迫切需要通过智能生产、智能设备和“工业4.0”理念来改造和提升传统制造业。
2绿色制造技术的优化
基于机械加工过程中对能源消耗和环境的影响，应该大力发展绿色制造技术，通过绿色制造技术改善机械加工过程中所出现的各种问题：
2.1优化绿色制造技术工艺参数。工艺参数优化是绿色制造工艺过程规划的关键技术，通过对零件加工工艺参数的优化，可以实现物料消耗最低化的目的，基于在机械加工中工艺参数对机械加工产品的质量、消耗以及噪音等方面的影响，绿色制造技术选择的工艺参数要综合考虑这些因素，并且要通过对多种参数方案进行对比、评价，选出最优化的加工工艺参数，实现机械加工的低物料消耗。
2.2绿色制造工艺路线的优化。工艺路线是机械加工环节中的重要步骤，合理的工艺路线不仅能够大大提高机械产品的生产效率，提高产品质量，还可以实现绿色生产的要求，通过优化工艺路线可以降低一些不必要的机械加工，有效地降低了能源的消耗和对环境的污染。比如在机械加工中采取少无切削生产工艺的精锻、精冲等近似成型的工艺不仅能够提高原材料的使用效益，还能降低污染物的排放，并且通过简化生产流程，降低了设备与能源的消耗。
2.3采取多工件多机床节能型调度优化技术。机械加工实现绿色制造，从根本角度讲需要改善零件加工过程的机床设备：一是要改进机床加工技术，提高机床加工设备与环境的相适应程度，满足机床加工与环境和谐发展的要求；二是要优化配置机床设备，通过采取合理的组合方式降低无功率生产，实现加工过程的绿色性目的。比如在生产过程中，有的机床加工过程会产生大量的无功率作业，造成机械设备的消耗。因此通过采取多工件多机床节能型调度优化技术，通过对工件和机床的合理调度实现总体能量消耗的降低。
2.4加强机械加工绿色制造的评价。机械加工绿色制造的关键就是实现经济效益与生态效益的最大化，而评价绿色制造技术效果的标准就是根据机械加工绿色制造评价指标体系，重点对加工时间、加工质量、加工成本、资源利用率以及环境影响进行分析与评价。
机械制造工艺的可靠性可以通过产品的可靠性体现出来，包含了产品的设计、制造、管理等诸多的环节，因此对机械的可靠性分析应该贯穿产品生产的全过程。对生产中存在的问题进行分析，进而采取相应的对策保证机械制造的正常进行，同时在规定的时间内完成产品生产，保证机械产品的功能、效益和其他机械产品差别不大。任何行业的正常运行都离不开有效的管理，机械制造也不例外。一个科学合理的管理方式十分重要，这样才能获得一个全面高效的生产模式。在机械生产中为了保证机械的可靠性，应对机械制造的各个环节进行全面的、综合的管理，严格地落实各项管理制度。
2机械制造工艺可靠性检验及管理
在保证机械制造产品可靠性上，机械产品的检验管理是一个需要人们重视的环节，在实际生产中要认真地落实。检验管理是机械产品在生产制造的过程中自我检验的过程，能够及时地发现在生产线上存在的不合格的机械产品以及存在的问题还有缺陷。对于提高机械产品的性能和生产效率起着至关重要的作用，所以机械产品的检验管理能否落实到实际生产中会给机械的可靠性带来直接的影响。机械在生产完成后还有最重要的一步工序，就是把已经成型的机械产品进行检验。检验合格的机械商品就可以投放到市场中，完工检验能够更好地保证机械制造的可靠性。
二机械制造可靠性研究方法
1机械制造定性
研究机械制造过程中涉及人员、机械、加工工艺等众多因素，对于这些因素，不能对其进行定量的描述，这样一来定性研究就发挥了很大的作用。所以定性研究在机械制造中占据着很重要的作用，常见的定性研究有故障树分析、故障模式影响分析。
2机械制造定量研究机械制造可靠性
受到很多因素的影响，这些因素往往相互关联，通常情况下很难对其进行定量描述。对于这种情况我们可以采用模糊理论处理机械制造过程各个关系就是非常适用的。如果对于原本模糊的信息没有准确的把握，就可以根据传统的可靠性分析方法得出结论，但是这种结果会和实际有着很大的差距。目前随着机械制造小批量发展的影响，机械制造过程中样本在逐渐地减少，数据量也在减小，对于这种情况我们针对不同机械的不同问题，可以采用与之相对应的分析方法。
三提高机械制造工艺可靠性的方法
1加强对其的系统认识
很多企业对于可靠性的研究都是局限于设计阶段，但是对于机械的制造过程却没有进行深入的研究。在机械的制造过程中，设备的老化、材料选取的不合标准以及工厂生产环境的影响都会对机械的可靠性造成一定的影响。这些制造过程中的影响因素比设计阶段更加难以控制，所以在进行机械制造工艺的可靠性研究的时候应该重视制造环节中存在的问题。
2建立完善的评定指标
现阶段的机械加工企业在机械制造的过程中缺少合适的产品可靠性评定指标，很难将制造中的各个工序整合到一起。制造过程中变量是指机械加工过程中的工位特征，但这些变量会在产品的制造过程中相互作用，只有了解这些变量的影响，才能更好地建设完整的可靠性指标。
三七为五加科植物三七Panaxnotoginseng(Burk.)F.H.Chen的干燥根及根茎[1]，三七总皂苷是中药三七的有效部位，主要含有三七皂苷R1，人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1等达玛烷型三萜皂苷类化合物[2]。现代药理研究证明：三七总皂苷具有多方面的生物活性，主要表现在扩张冠状动脉、增加冠脉血流量、改善心肌代谢、抗自由基、抗凝、钙拮抗等方面[3]。
目前三七总皂苷的富集与纯化一般采用大孔吸附树脂来完成[4]，纯化后三七总皂苷的含量达到60%以上。为了提高药物的安全性和有效性，提高其成药原料药的纯度。本实验拟采用氧化铝柱层析对三七总皂苷的纯化物进行精制[5]，并对工艺进行了考察，为进一步的制剂学研究打下基础。
1仪器与试药
1.1仪器与设备
RE52-99旋转蒸器（上海亚荣生化仪器厂）；DK-S22型电热恒温水浴锅（上海精宏实验设备有限公司）；JA-1003型电子分析天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）；电热鼓风干燥箱（上海博迅实业有限医疗设备厂）；美国Tsp高效液相色谱仪；TspP-2000泵、TspUV-1000UV-VIS检测器；TspPC1000色谱工作站；色谱柱：ODSC18柱（250×4.6mm,5μm,大连依利特科学仪器有限公司）。
1.2材料与试剂
三七总皂苷提取物（云南玉溪天然药物有限公司）；三七总皂苷对照品：三七皂苷R1（0745-200008）、人参皂苷Rg1（0703-200015）、人参皂苷Rb1（0704-200115）对照品（中国药品生物制品检定所）；乙腈为色谱纯，水为二次蒸馏水。
2方法与结果
2.1色谱条件
色谱柱：ODSC18柱（250×4.6mm,5μm）；流动相：A为乙腈，B为水；流速：1.0mL·min-1；采用梯度洗脱法，0～8分钟（26:74），8:10～40:40分钟（34:66）；检测波长203nm；柱温：30℃；进样量20μL。
2.2线性范围关系的考察
分别精密称取三七总皂苷对照品三七皂苷R1、人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1各约6.0mg、2.5mg和2.5mg置25mL量瓶中，用甲醇溶解并稀释至刻度，摇匀，精密吸取此溶液3、4、5、6、7mL置50mL量瓶中，用甲醇稀释至刻度，摇匀。精密吸取上述对照品溶液各注入液相色谱仪，记录色谱图，量取峰面积，以峰面积(A)对进样量(μg)进行线性回归，三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1回归方程分别为：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、人参皂苷Rg1、人参皂Rb1分别在进样量0.2981～0.6956μg、1.2768～2.9792μg和1.1539～2.6925μg范围内时，峰面积与进样量具有良好的线性关系。
2.3精密度试验
取含量测定项下对照品溶液，连续进样六次，记录色谱图，量取峰面积，计算平均值及相对标准偏差，三七皂苷R1、人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1的峰面积平均值分别为151792、802039.7和476940.7，RSD分别为0.81%、1.73%和1.62%，结果表明，本方法精密度良好。
2.4供试品溶液的制备
取上柱流出液浓缩至干，精密称定干粉一定量，用甲醇溶解并转溶至10mL量瓶，滤过。精密量取续滤液1mL置10mL量瓶中，加甲醇稀释至刻度，摇匀，即得。
2.5工艺参数的考察
2.5.1洗脱剂浓度的考察
取三七总皂苷原料3份，每份10g。分别用50%乙醇适量溶解，分别转移至氧化铝柱（中性氧化铝50g，内径4cm，干法装柱），然后分别用35%、55%和75%乙醇洗脱，分别收集洗脱液，减压回收乙醇，真空干燥，按HPLC法测定总皂苷含量和收率。
从以上结果可知，当用75%乙醇洗脱时，总皂苷含量最高，但收率太低，而用55%乙醇洗脱时虽然收率比用35%乙醇洗脱时略低，但总皂苷含量高6%左右，因此，洗脱剂确定为55%乙醇。
2.5.2洗脱剂用量考察
取三七总皂苷原料3份，每份10g。分别用50%乙醇适量溶解，分别转移至氧化铝柱（中性氧化铝50g，内径4cm，干法装柱），然后用55%乙醇洗脱，分别收集洗脱液，减压回收乙醇，真空干燥，按HPLC法测定总苷含量和收率。
从以上结果可知，随着洗脱剂用量的增加，得到总皂苷的含量逐渐下降，考虑收率，以10倍量55%的乙醇洗脱比较合适。
2.5.3吸附剂用量考察
取三七总皂苷原料3份，每份10g。分别用50%乙醇适量溶解，分别转移至氧化铝柱（柱1：中性氧化铝25g，内径2cm；柱2：中性氧化铝50g，内径4cm；柱3：中性氧化铝100g，内径5cm），然后用10倍量55%乙醇洗脱，分别收集洗脱液，减压回收乙醇，真空干燥，按HPLC法测定总苷含量和收率。
从以上结果可知，随着吸附剂氧化铝用量的增加，收率逐渐降低，而含量呈上升趋势，氧化铝用量为5倍与10倍相比较，前者虽然总皂苷含量略低，但已经大于80%，而且收率较高，因此吸附剂氧化铝的用量确定为5倍。
2.6中试验证结果
取三七总皂苷原料3份，精密称取质量分别为44.4g，42.8g和47.9g，分别用50%乙醇适量溶解，分别转移至氧化铝柱，中性氧化铝用量为三七总皂苷的5倍，然后用10倍量55%乙醇洗脱，分别收集洗脱液，在60℃以下减压回收乙醇，真空干燥，按HPLC测定方法，分别测定三七皂苷R1、人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1的含量。
从以上三批中试结果可知，按选定的精制工艺可以制备总皂苷含量大于80%的三七总皂苷原料，且收率大于70%，说明此精制工艺是可行的。
3结论
3.1氧化铝柱层析精制三七总皂苷的最佳工艺为：洗脱剂的浓度为55%乙醇，洗脱剂的用量为10倍量吸附剂的用量，吸附剂用量为5倍三七总皂苷的用量。
3.2本实验提出了一种新的三七总皂苷的精制方法—氧化铝柱层析，具有分离效果好、工艺简单、投资少、处理量较大等优点。有文献报道[6]，大孔吸附树脂法具有选择性好、吸附容量大、安全无毒、再生容易等优点，但由于应用时间相对较短，还存在着一些问题，因此，在纯化中药有效成分的工艺过程中，两种纯化方法可以互相结合，取长补短，共同促进中药制剂的不断发展。
参考文献
[1]中华人民共和国药典委员会.中华人民共和国药典2005年版二部[S].北京：化学工业出版社，2005:9.
[2]甘烦远.三七的化学成分研究概况[J].中国药学杂志，1992，27(3):128.
[3]ChanP,TomlinsonB.AntioxidantefectsofChinesetraditionalmedicine:focusontrilinoleinisolatedfromtheChineseherbsanchi(Panaxpseudoginseng)[J].JClinPharmacol,2000,40(5):457.
荆楚网消息（记者李川 安立）“今年开学，湖北工业大学自考生收费栏里多了一条项目“论文辅导费500元”，虽然钱交了，却没有论文辅导费的收据。”10月26日，就读于湖北工业大学的自考生小华（化名）对于班主任收取论文费不开收据的行为产生质疑，并表示就算要交这笔钱也该给学生一个交代。
小华是湖北工业大学的2005届电子商务的自考生，今年一开学，班主任就向每位同学收取了500元的论文费，称是论文辅导费。但是令小华不解的是，班里70个同学缴纳了费用却没有收据。就连当初班主任代为收取费用时也并没有详细的解释，现不仅是电子子商务班收取了，别个专业也同样遇到了这种情况。小华说，“上一届的同专业的师哥师姐也被缴纳了论文辅导费，但只有400元，没想到只过了一年却涨到了500，这钱交的有点冤。”
对于小华的质疑，记者来到湖北工业大学，学院办务室的老师告诉记者：“学校从来没有收取过大四的论文费，自考学院的老师大多是外聘的，如果说是老师的辛苦费也有可能，但是不管什么方式收取都必须要有凭据。班主任是不能向学生随便收费的。”但对于这件事，校方称不是很了解。
记者一行又来到湖北工业大学的成教学院，成教学院的负责人声称凡是政策不容许收的费用，学校是肯定不能收的，并坚决表示没有收取学生的论文辅导费这件事。但对学生口中说的班主任收取论文费这一说法，该负责人则表示此事需要调查。
记者从教育部官网得知，学校的收费项目只能由教育部、国家发改委、财政部联合制定，或由各地省级人民政府制定，其他任何部门或单位都无权自行制定收费项目。如“定向费”、“跨地区建设费”、“专升本费”、“假期住宿费”、“补考费”、“重修费”、“高考录取通知书邮寄费”、“本科生录取费”、“学位申请费”、“答辩费”、“论文印制费”、“旁听费”、“注册费”、“点招费”、“建校费”以及押金、保证金和各类证、卡工本费等，都属于乱收费，学生可向当地教育、物价部门举报。
