先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢及先進(jìn)制造模式

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1、第14卷第2期北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)vol.14No.21999年6月JournalofBeijingInstituteofMachineryJun.1999先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢及先進(jìn)制造模式白明光(北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系)摘要闡述了機(jī)械制造發(fā)展的精密化、自動(dòng)化、信息化、柔性化、集成化和智能化趨勢。介紹了面向21世紀(jì)的先進(jìn)制造模式,并提出了我國目前存在的差距及發(fā)展策略。關(guān)鍵詞制造技術(shù);生產(chǎn)模式;柔性;信息;對策分類號TH1870引言隨著科學(xué)技術(shù)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(cái)力和物力投入到先進(jìn)的制造技術(shù)和先進(jìn)的制造模式的研究和

2、實(shí)施策略之中。改革開放20年,我國制造科學(xué)技術(shù)有日新月異的變化和發(fā)展,確立了社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)體制,但與先進(jìn)的國家相比仍有一定差距,為了迎接21世紀(jì)的挑戰(zhàn),必須認(rèn)清制造技術(shù)的發(fā)展趨勢,縮短與先進(jìn)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,因此,對機(jī)械制造趨勢、制造技術(shù)及制造模式的研究和實(shí)施是擺在我們面前刻不容緩的重要任務(wù),以實(shí)現(xiàn)我國機(jī)械制造業(yè)跨入世界先進(jìn)行列。l機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢先進(jìn)的制造業(yè)是將物料、能源、設(shè)備、資金、技術(shù)、信息和人力等制造資源通過先進(jìn)的制造技術(shù)、先進(jìn)的管理技術(shù)和先進(jìn)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(biāo)是:高質(zhì)量、高效率、高

3、柔性、低成本、低勞動(dòng)力、低消耗、品種多和規(guī)格全的產(chǎn)品,因此,面向21世紀(jì)[1]的機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1.1精密化精密加工、超精密加工技術(shù)、微型機(jī)械是現(xiàn)代化機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的方向之一。精密和超精密加工技術(shù)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(fù)合加工(如-3機(jī)械化學(xué)研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領(lǐng)域。超精密加工技術(shù)己向納米(lnm=10Lm)技術(shù)發(fā)展。納米技術(shù)己在納米機(jī)械學(xué)、納米電子學(xué)和納米材料技術(shù)得到了應(yīng)用。因此,它促進(jìn)了機(jī)械科學(xué)、光學(xué)科學(xué)、測量科學(xué)和電子科學(xué)的發(fā)展。美國1997年首次制造出直徑僅為60Lm的靜電微型電機(jī),

4、以及幾十微米的微型齒輪、彈簧及微型機(jī)構(gòu)。武漢大學(xué)研制成納米級超微電極,將其插入活體細(xì)胞后首次測出細(xì)胞內(nèi)部神經(jīng)遞質(zhì)的動(dòng)態(tài)信息。目前各國科學(xué)家正在進(jìn)行微[2]型機(jī)器人的研究,微型機(jī)器人可以潛入人體血管、臟器去疏通血管、診治疾病。據(jù)國外預(yù)測,收稿日期:1999203229作者:男60歲副教授北京100085第2期白明光:先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢及先進(jìn)制造模式1121世紀(jì)將是微型機(jī)械電子技術(shù)和微型機(jī)器人的時(shí)代,因此有人將納米技術(shù)與微型機(jī)械稱為21世紀(jì)的核心技術(shù)。1.2自動(dòng)化自動(dòng)化技術(shù)的成功應(yīng)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(xiǎn)場合的工作。對于批量較大的生

5、產(chǎn)自動(dòng)化,可通過機(jī)床自動(dòng)化改裝、應(yīng)用自動(dòng)機(jī)床、專用組合機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線來完成。小批量生產(chǎn)自動(dòng)化可通過NC,MC,CAM,FMS,CIM,IMS等來完成。在未來的自動(dòng)化技術(shù)實(shí)施過程中,將更加重視人在自動(dòng)化系統(tǒng)中的作用。同時(shí)自動(dòng)化開始面向中小型企業(yè),以經(jīng)濟(jì)實(shí)用為出發(fā)點(diǎn),滿足不斷發(fā)展的產(chǎn)品多樣化和個(gè)性化需要。1.3信息化信息、物質(zhì)和能量是制造系統(tǒng)的三要素。隨著計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化與通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用,信息的作用越來越重要。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(shí)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

6、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(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、信息高速公路、衛(wèi)星傳遞數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)異地生產(chǎn)。使生產(chǎn)分散網(wǎng)絡(luò)化,以適應(yīng)21世紀(jì)高柔性生產(chǎn)的需要。1.4柔性化隨著科學(xué)技術(shù)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(gè)制造系統(tǒng)適應(yīng)各種生產(chǎn)條件變化的能力,它與系統(tǒng)方案、人員和設(shè)備有關(guān)。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(wù),完成數(shù)量和時(shí)間要求的適應(yīng)能力。設(shè)備柔性是指機(jī)床能在短期內(nèi)適應(yīng)新零

7、件的加工能力。柔性制造自動(dòng)化的形式很多,如美國提出的敏捷制造(AM)其主線就是高柔性生產(chǎn)。上海同濟(jì)大學(xué)張曙教授提出的獨(dú)立制造島(AMI)也是高柔性生產(chǎn)模式。1.5集成化集成的作用是將原來獨(dú)立運(yùn)行的多個(gè)單元系統(tǒng)集成一個(gè)能協(xié)調(diào)工作的和功能更強(qiáng)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(shè)計(jì),分析原單元系統(tǒng)的作用和相互關(guān)系并進(jìn)行優(yōu)化重組而實(shí)現(xiàn)的。集成化的目的是實(shí)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(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)集成,同時(shí)還要強(qiáng)調(diào)入的集成,由于系統(tǒng)中不可能沒有人,系統(tǒng)運(yùn)行的效果與企業(yè)經(jīng)營思想、運(yùn)行機(jī)制、管理模式都與人有關(guān),因此在技

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