關于先進制造技術論文(2)
關于先進制造技術論文
副標題#關于先進制造技術論文篇二
談先進制造技術與先進制造模式
【摘 要】文章闡述了機械制造 發(fā)展 的精密化、自動化、信息化、柔性化、清潔化、集成化和智能化趨勢，介紹了先進制造模式，并提出了我國 目前 存在的差距及發(fā)展策略。
【關鍵詞】制造技術;生產(chǎn)模式;柔性;信息;對策
隨著 科學 技術的飛速發(fā)展和市場競爭日益激烈，越來越多的制造 企業(yè) 開始將大量的人力、財力和物力投入到先進的制造技術和先進的制造模式的 研究 和實施策略之中。改革開放以來，我國制造科學技術有日新月異的變化和發(fā)展，確立了 社會 主義市場 經(jīng)濟 體制，但與先進的國家相比仍有一定差距，為了迎接新的挑戰(zhàn)，必須認清制造技術的發(fā)展趨勢，縮短與先進國家的差距，使我國的產(chǎn)品上質(zhì)量、上效率、上品種和上水平，以增強市場競爭力，因此，對制造技術及制造模式的研究和實施是擺在我們面前刻不容緩的重要任務，以實現(xiàn)我國機械制造業(yè)跨入世界先進行列。
一、機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢
先進的制造業(yè)是將物料、能源、設備、資金、技術、信息和人力等制造資源通過先進的制造技術、先進的管理技術和先進的制造過程轉(zhuǎn)變成人類需求產(chǎn)品的行業(yè)。行業(yè)追求的目標是：高質(zhì)量、高效率、高柔性、低成本、低勞動力、低消耗、品種多和規(guī)格全的產(chǎn)品，因此， 21世紀的機械制造技術的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個方面：
(一)精密化
精密加工、特種加工、超精密加工技術、微型機械是 現(xiàn)代 化機械制造技術發(fā)展的方向之一。精密和超精密加工技術包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復合加工(如機械化學研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領域。超精密加工技術己向納米(l nm=10-3μm)技術發(fā)展。納米技術己在納米機械學、納米 電子 學和納米材料技術得到了 應用 。因此，它促進了機械科學、光學科學、測量科學和電子科學的發(fā)展。
(二)自動化
自動化技術自20世紀初出現(xiàn)以后，經(jīng)歷了由剛性自動化向柔性自動化的發(fā)展過程，自動化技術的成功應用，不但提高了效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，還可以代替人去完成危險場合的工作。對于批量較大的生產(chǎn)自動化，可通過機床自動化改裝、應用自動機床、專用組合機床、自動生產(chǎn)線來完成。小批量生產(chǎn)自動化可通過NC、MC、CAM、FMS、CIM、IMS等來完成。在未來的自動化技術實施過程中，將更加重視人在自動化系統(tǒng)中的作用。
(三)信息化
信息、物質(zhì)和能量是制造系統(tǒng)的三要素。產(chǎn)品制造過程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品成本的主要因素。制造過程的實質(zhì)是對制造過程中各種信息資源的采集、輸入、加工和處理過程，最終形成的產(chǎn)品可看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)，因此可以把信息看作是一種產(chǎn)業(yè)，包括在制造之中。為此一些企業(yè)開始利用 網(wǎng)絡 技術、 計算 機聯(lián)網(wǎng)、信息高速公路、衛(wèi)星傳遞數(shù)據(jù)等實現(xiàn)異地生產(chǎn)。使生產(chǎn)分散網(wǎng)絡化，以適應高柔性生產(chǎn)的需要。
(四)柔性化
隨著科學技術的飛速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，促使產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，這就要求現(xiàn)代企業(yè)必須具備一定的生產(chǎn)柔性來滿足市場多變的需要。所謂柔性，是指一個制造系統(tǒng)適應各種生產(chǎn)條件變化的能力，它與系統(tǒng)方案、人員和設備有關。系統(tǒng)方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人員能保證加工任務，完成數(shù)量和時間要求的適應能力。設備柔性是指機床能在短期內(nèi)適應新零件的加工能力。
(五)集成化
集成是綜合自動化的一個重要特征。集成的作用是將原來獨立運行的多個單元系統(tǒng)集成一個能協(xié)調(diào)工作的和功能更強的新系統(tǒng)。集成不是簡單的連接，是經(jīng)過統(tǒng)一規(guī)劃設計， 分析 原單元系統(tǒng)的作用和相互關系并進行優(yōu)化重組而實現(xiàn)的。集成化的目的是實現(xiàn)制造企業(yè)的功能集成，功能集成要借助現(xiàn)代管理技術、計算機技術、自動化技術和信息技術實現(xiàn)技術集成，同時還要強調(diào)人的集成，由于系統(tǒng)中不可能沒有人，系統(tǒng)運行的效果與企業(yè)經(jīng)營思想、運行機制、管理模式都與人有關，因此在技術上集成的同時，還應強調(diào)管理與人的集成。
(六)智能化
智能化是制造技術的發(fā)展趨勢之一。智能制造技術(IMT)是將人工智能融入制造過程的各個環(huán)節(jié)，在整個制造過程中貫徹智力活動，使系統(tǒng)柔性的方式集成起來，通過模擬人類專家的智能活動，取代或延伸制造系統(tǒng)中的部分腦力勞動，在制造過程中系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運行狀態(tài)，在受到外界干擾或內(nèi)部激勵能自動調(diào)整其參數(shù)，以達到最佳狀態(tài)和具備自組織能力。
二、先進的制造模式
機械制造業(yè)發(fā)展趨勢表明，只有采用先進的制造技術并能實施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趨勢。制造模式是指企業(yè)體制、經(jīng)營、管理、生產(chǎn)組織和技術系統(tǒng)的形態(tài)和運作模式。
(一)精良生產(chǎn)(LP)與獨立制造島(AMI)
20世紀90年代美國麻省理工學院(MIT)提出精良生產(chǎn)(LP)概念。它的特征是：(1)重視客戶需求，以最快的速度和適宜的價格提供質(zhì)量優(yōu)良的適銷新產(chǎn)品去占領市場，并向客戶提供優(yōu)質(zhì)服務。(2)重視人的作用，強調(diào)一專多能，推行小組自治工作制，賦予每個工段有一定的獨立自主權，運行企業(yè)文化。(3)精簡一切生產(chǎn)中不創(chuàng)造價值的工作，減少管理層次，精簡組織結構，簡化產(chǎn)品開發(fā)過程和生產(chǎn)過程，減少非生產(chǎn)費用，強調(diào)一體化質(zhì)量保證。(4)精益求精、持續(xù)不斷的改進生產(chǎn)、降低成本、零廢品、零庫存和產(chǎn)品品種多樣化。
獨立制造島是張曙教授根據(jù)在引進先進技術的同時，必須改革生產(chǎn)組織的角度提出新的生產(chǎn)模式。獨立制造島的技術構思是：以GT為基礎，以NC機床為核心，強調(diào)信息流的自動化和以人為中心的生產(chǎn)模式，它的特征是：組織、人員和技術三者的有機集成，面向車間、權力下放、綜合治理，并以獲取經(jīng)濟效益為主要目標。AMI是發(fā)展 中國 家走向工廠自動化的重要途徑，它的推廣對中國機械制造業(yè)轉(zhuǎn)向市場機制，參與國際競爭意義重大。
(二)敏捷制造與虛擬制造
美國通用汽車公司與里海大學于1988年提出了敏捷制造(AM)，AM是在不可預測的持續(xù)變化的競爭 環(huán)境中取得繁榮成長，并具有能對客戶需求的產(chǎn)品和服務驅(qū)動市場做出迅速響應的生產(chǎn)模式。AM的特征是：(1)制造資源的集成性， 企業(yè) 間聯(lián)作集成。充分發(fā)揮各企業(yè)的長處，針對限定市場的目標要求共同合作完成任務。(2)具有需求響應的快捷性和高度的制造柔性。制造柔性是指制造企業(yè)對市場要求迅速轉(zhuǎn)產(chǎn)和能實現(xiàn)產(chǎn)品多品種變批量的快速制造。(3)充分發(fā)揮人的作用，不斷提高企業(yè)職工素質(zhì)和 教育 水平，優(yōu)化人機功能分配。
虛擬制造(VM)是國際上提出的新概念。VM與AM 聯(lián)系密切。VM的特征是：當市場新的機遇出現(xiàn)時， 組織幾個有關公司聯(lián)作，把不同的公司，不同地點的工廠或車間重新組織協(xié)調(diào) 工作。在運行之前必須 分析 組合是否最優(yōu)，能否協(xié)調(diào)運行，以及投產(chǎn)后的效益和風險進行評估，這種聯(lián)作公司稱虛擬公司。虛擬公司在一定的環(huán)境和條件下通過虛擬制造系統(tǒng)運行，包括物理基礎、 法律 保障、 社會 環(huán)境和信息技術。因此 研究 開發(fā)虛擬制造技術(VMT)和虛擬制造系統(tǒng)(VMS)意義重大，美國稱AM為21世紀制造業(yè) 發(fā)展 戰(zhàn)略。
(三)集成制造與智能制造
美國哈林頓博士在“ 計算 機和集成制造”一書中提出 計算機和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心 內(nèi)容 是：制造企業(yè)從市場預測、產(chǎn)品設計、加工制造、經(jīng)營 管理直至售后服務是一個不可分割的整體，需要統(tǒng)籌考慮。整個制造過程的實質(zhì)是信息采集、傳遞和加工過程，最終生產(chǎn)的產(chǎn)品可看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)。集成是CIM的核心，這種集成不僅是物的集成，更主要的是以信息集成為特征的技術集成和功能集成，計算機是集成的工具，計算機和輔助各單元技術是集成的基礎，信息交換是橋梁，信息共享是關鍵。集成的目的在于制造企業(yè)組織結構和運行方式的合理化和最優(yōu)化，以提高企業(yè)對市場變化的動態(tài)響應速度，并追求最高整體效益和長期效益。
智能制造(IM)是美國出版研究IM和IMS書籍中首先提出的。它的特征是：在制造 工業(yè) 的各個環(huán)節(jié)的高度柔性與高度集成的方式，通過計算機和模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承與發(fā)展。
三、存在差距和實施策略
改革開放以來，通過技術改造和引進國外先進制造技術，使我國的制造工業(yè)有了長足的進步，但和先進國家相比還存在很大差距，表現(xiàn)在：技改投入相對不足，原有技術基礎和研究開發(fā)能力薄弱，制造業(yè)產(chǎn)品落后，技術水平低，信息含量少，更新?lián)Q代慢，以及市場營銷、經(jīng)營管理、人才素質(zhì)相對落后，缺乏國際競爭能力。面對這樣形勢，發(fā)展先進制造技術、實施先進的制造模式已經(jīng)到了刻不容緩的地步。為了使我國的制造業(yè)站在世界先進行列，必須采取相適應的措施和策略。
(一)人才是關鍵。發(fā)展和推廣先進的制造技術、實施先進的制造模式人才是關鍵。我國是社會主義市場 經(jīng)濟 體制，研究先進制造技術和先進的生產(chǎn)模式其根本目的是制造出有競爭力的產(chǎn)品去占領國內(nèi)市場和國際市場， 科技 人員必須強化市場意識，因此人才的培養(yǎng)要注意市場導向。要有產(chǎn)業(yè)觀念、企業(yè)觀念、信息觀念、競爭觀念和效益觀念?？萍既藛T要懂得市場營銷、經(jīng)營管理和經(jīng)濟法。要拓寬學科領域，更新教育內(nèi)容與 方法 ，培養(yǎng)一支了解和掌握 機械工程 科學 的前沿技術人才，加速先進制造技術的推廣和實施，為市場經(jīng)濟服務。
(二)加強政策與法規(guī)建設， 建立強有力的宏觀調(diào)控機制。在市場經(jīng)濟環(huán)境下，國家仍應制訂科學的制造產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和制造技術進步的總體規(guī)劃，以及相應的法規(guī)政策。避免重復建設、重復生產(chǎn)和重復引進的事情發(fā)生，要盡可能減少和避免市場盲目競爭造成的損失。
(三)發(fā)展適應我國國情的生產(chǎn)模式。對于一些先進的制造技術和先進的制造模式，要根據(jù)我國現(xiàn)實存在的技術水平和能力向前發(fā)展，避免盲目的追求 目前 實施有一定困難的理想的先進科學制造技術。目前要積極發(fā)展適應我國國情的制造模式。
(四)建立與發(fā)展我國自主的 NC、MC、CAD、CAM、FMS、CAT、CIM、IMS等制造自動化單元技術，結合實際情況實現(xiàn)與現(xiàn)有成熟技術的有效結合。同時要有組織有 計劃的引進先進制造技術進行消化和吸收。對于引進的并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、精良生產(chǎn)(LP)、智能制造( IM)等先進制造模式要根據(jù)它們的技術構思和特征開發(fā)創(chuàng)新成適合我國國情的生產(chǎn)模式，(如獨立制造島)以使企業(yè)適應市場經(jīng)濟的需要。
(五)提高制造業(yè) 現(xiàn)代 化管理水平?，F(xiàn)代管理核心是信息管理、物質(zhì)管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)過程管理和市場信息管理、加強企業(yè)人才的培養(yǎng)同時與國際接軌，開展ISO9000系列管理體系認證，加快現(xiàn)代企業(yè)制度改革，為先進制造技術的發(fā)展奠定良好的基礎。
【 參考 文獻 】
[1]張世昌.先進制造技術[M].天津：天津大學出版社，2004.
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