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機械制造業的發展趨勢

2016-02-29 08:37??點擊:

21世紀初,機械制造業發展的特點是現代化高新技術的綜合利用,其趨勢是四化:即柔性化、敏捷化、智能化和信息化。再也不是以20世紀20~40年代發展起來的機械學科自身的成就凸輪及其它機械為基礎,采用專用機床、夾具、刀具、量具組成的流水式生產線剛性自動化。剛性自動化的缺點是嚴重影響產品的更新換代,妨礙采用高新技術,產品在國際市場上缺乏競爭力。 目前,我國機械制造業中,一些國營企業虧損,產品在國內外市場上缺乏競爭力,產品大量積壓,除與經營管理體制有關外,與企業設備陳舊、工程技術人員知識老化有很大關系。 為了適
 21世紀初,機械制造業發展的特點是現代化高新技術的綜合利用,其趨勢是四化:即柔性化、敏捷化、智能化和信息化。再也不是以20世紀20~40年代發展起來的機械學科自身的成就——凸輪及其它機械為基礎,采用專用機床、夾具、刀具、量具組成的流水式生產線——剛性自動化。剛性自動化的缺點是嚴重影響產品的更新換代,妨礙采用高新技術,產品在國際市場上缺乏競爭力。 
目前,我國機械制造業中,一些國營企業虧損,產品在國內外市場上缺乏競爭力,產品大量積壓,除與經營管理體制有關外,與企業設備陳舊、工程技術人員知識老化有很大關系。 
為了適應市場經濟,重振我國機械制造業,很有必要重新認識機械制造業,了解當前國際上機械制造業和21世紀初機械制造業發展的特點和今后的趨勢。 

制造技術是國民經濟發展的支柱 

在20世紀末的1999年第46屆國際生產工程學會(CIRP)年會上,該屆年會主席——日本學者吉川教授在報告中指出,世界上各發達工業國家經濟上的競爭,主要是制造技術的競爭。在各個國家企業生產力的構成中,制造技術的作用一般占55%~65%,日本及亞洲四小龍的發展,在很大程度上都是與他們重視制造技術有關。這些國家和地區十分重視將世界各國高新技術專利買回來,通過制造技術,形成獨、特、高的產品,率先占領世界市場。這就是他們之所以能崛起、騰飛的決竅。 
機械制造業必須領先信息科學、材料科學來改造自己;另一方面,信息科學、材料科學也必須依賴于制造技術來取得新的發展。例如,在計算機的發展中,最關鍵的問題是高密集度的大規模集成電路與存儲器件的制作,它們有賴于制造技術的發展。 
美、日等國的專家已將制造科學與信息科學、材料科學、生物科學一起列為當今時代四大支柱科學。美國由于近年來缺乏對制造科學的重視,使他們許多產品缺乏競爭力。為此,美國政府已批準將先進制造計劃列為1996年國家預算唯一重點支持的科技領域,這已引起美國、日本、歐洲在制造技術上新一輪的競爭。 
要重新認識機械制造業,尚包含著另一種意義。它已經不是傳統意義上的機械制造,即所謂的機械加工。它是集機械、電子、光學、信息科學、材料科學、生物科學、激光學、管理學等最新成就為一體的一個新興技術與新興工業。 

檢測技術是現代機械制造技術發展的根本保證 

自動化生產中的許多信息需要通過檢測來提供,生產中出現的各種故障要通過檢測去發現和防止,所需要的精度也要靠檢測來保證。沒有可靠的檢測就沒有現代化與自動化,更沒有高效率和高質量。 

在本屆年會上,幾篇有關“裝配系統的新發展”論文中均強調指出,為適應柔性自動化的需要,機器人必須有視覺系統,能對裝配件的形體與姿態進行識別,應裝有位置與觸覺傳感器,進行精確定位與抓握力的控制,自動導引車也應有視覺或聲發射傳感器,以發現行進中可能遇到的障礙物。在“激光加工的傳感器”和“表面粗糙度與表面形貌學”兩篇論文中,則完全以檢測為主線來進行討論。在“激光加工中的傳感器”一文中指出,激光加工本身是一種“盲過程”,它只加工一個點,為了獲得所需形狀,需要通過檢測來控制,激光加工是一種侵蝕過程,其形態需要通過傳感器檢測和控制。激光加工之所以能實現,關鍵在于傳感器。在本屆年會上,有許多論文均著重指出:越是柔性化的過程,越需要傳感器。 

當前機械制造業發展的特點是高新技術的綜合利用 

當前機械制造技術不僅在它的信息處理與控制等方面運用了微電子技術、計算機技術、激光加工技術,在加工機理、切削過程乃至所用的刀具也無不滲透著當代的高新技術,再也不是原來意義上的“機械加工”了。例如激光加工,通過控制光束與工件的相對運動,可以在一臺機床上加工出孔、槽,二維、三維曲面等各種形狀,完成鉆、銑、鏜等動作,它在21世紀初可能引起機械加工的一場新的革命。激光切割、焊接、裁剪、成形加工以及激光快速找正、激光測量等技術,已經在汽車工業中得到廣泛應用,并獲得巨大的經濟效益。 
當今,將機械加工分為切削加工與無屑加工已不確切。進入20世紀90年代,又發明了一種快速成形加工方法。由激光器發出的紫外光經光學系統匯聚成一支細光束,對盛在容器內的液體塑料進行掃描。這種塑料能利用紫外激光的光化作用使其表面固化。根據所需要制造零件的尺寸與形狀,由計算機控制,只需在形成零件實體處曝光,盛有液態塑料的工作臺可作步進橫向運動與升降運動。在激光掃描運動與工作臺橫向運動配合下,在激光光束掃描的地方形成一層薄薄的固化膜。每掃完一個平面,工作臺下降0.05mm。這樣一層層的塑料按規定形狀的圖形固化,可以制成任意復雜的零件,這種加工方法是未來的發展方向之一。 
許多工業發達國家的學者、專家在談到生產過程柔性化、敏捷化、智能化、信息化時,都指出機械制造工程師應掌握和綜合利用工程數學、激光學、激光電子技術、計算機技術、控制論、生物學、材料科學、管理科學、人文科學等高新技術,這些科學將改變著機械制造的面貌,而機械制造技術的發展又為這些科學提供新的工具,進一步促進這些科學的發展。 


21世紀初機械制造業發展的總趨勢 

21世紀初,機械制造業總的發展趨勢為“四化”: 
(1)柔性化:使工藝裝備與工藝路線能適用于生產各種產品的需要,能適用于迅速更換工藝、更換產品的需要; 
(2)敏捷化:使產品推向市場準備時間縮為最短,使機械制造廠機制能靈活轉向; 
(3)智能化:柔性自動化的重要組成部分,它是柔性自動化的新發展和延伸。人類不僅要擺脫繁重的體力勞動,而且還要從繁瑣的計算、分析等腦力勞動中解放出來,以便有更多的精力從事高層次的創造性勞動。智能化促進柔性化,它使生產系統具有更完善的判斷與適應能力。 
21世紀初,產品的更新換代將不斷加快,各種各樣的需要不斷增加。據美國、日本和歐洲等發達國家的統計,1975~1995年機械零件的種類增加了40%~50%,而75%~85%的工作人員不直接與材料打交道,轉與信息打交道。80%~88%的活動不直接增加產品附加值,產品工藝過程、組織管理日益復雜化。設計、工藝準備等項工作約占為完成用戶訂貨總時間的60%以上。另一方面,在激烈的市場競爭中,供貨期與產品質量往往起著比價格更為重要的作用。敏捷化已是在機械制造業面前的重大課題。在技術上要實現柔性化,在生產組織上要實現變革,這些都是機械制造企業刻不容緩的大事; 
(4)信息化:機械制造業將不再是由物質和能量借助于信息的力量生產出價值,而是由借助于物質和能量的力量生產出價值。因此,信息產業和智力產業將成為社會的主導產業。機械制造也將是由信息主導的,并采用先進生產模式、先進制造系統、先進制造技術和先進組織管理方式的全新的機械制造業。21世紀初,機械制造業的重要特征表現在它的全球化、網絡化、虛擬化、智能化以及環保協調的綠色制造等。 
進入20世紀90年代,在國際生產工程學會年會上,每屆都有大量關于并行工程(Concurrent Engineering)、精益生產(Lean Production)、及時生產(Aqiling Production)等方面的論文。這些都將是21世紀機械制造業十分熱門的研究課題,所以,柔性化、敏捷化、智能化和信息化便成為21世紀初機械制造業總的發展趨勢。

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