先进制造技术入门文章
发布于:2008-6-20 已被阅读:次 

  摘要:若干年来,对先进制造技术有了进一步深入的理解。先进制造技术是一项系统工程,也是一项现代制造工程。发展先进制造技术要突出两个重点,即超精密加工和精密成形技术;综合自动化和系统管理技术。自主开发和创新可能是与先进制造技术同等重要的另一个主题。

  自20世纪80年代末期,美国根据本国制造业面临的挑战和机遇,为增强竞争力和促进国民经济增长,提出先进制造技术(AMT)的概念以来,通过制订一系列的政策和实施计划,经过10多年的发展,首先在汽车、电子产品提高质量和可靠性、降低成本等方面取得了很大效果,使整个制造业提升了国际竞争力,促进了国民经济的发展。

  与此同时,我国机械工业在制订"九五"规划和长远发展纲要时,充分考虑了国际上关于先进制造技术的发展动向和可能带来的影响,通过软科学研究、学术研讨、安排科研开发项目等,对发展先进制造技术在认识上更加深化,在工作上愈益主动,也取得明显的效果。

  我们曾以"关于先进制造技术的几点思考"为题目,探讨过若干问题。时隔多年,有必要做进一步思考,探讨未来。

  1先进制造技术的发展

  1.1工程技术界以系统工程和工业工程的思想来审视先进制造技术的产生和发展

  20世纪90年代初期,当先进制造技术的概念被引入以后,伴随而来的各种生产经营管理模式,JIT、MRP、MRPⅡ、并行工程(CE)、灵捷制造(AM)、精益生产方式(LP)等相继出现。专家们冷静面对这些新事物,明确提出:以提高制造业竞争力为目标的发展应用先进制造技术,必须在与之相匹配的制造模式内运作,才能充分发挥作用。先进制造模式的特点是以市场为导向,以系统观念、工业工程(IE)为指导,以电子计算机技术为依托,精心组织,合理管理,达到提高产品质量、降低生产成本、缩短交货期的目的。美国以先进制造技术装备汽车工业的同时,在综合日本丰田生产方式的基础上,推?quot;精益生产方式",于汽车企业推广应用,很快达到了提升国际市场竞争力的目标。

  专家们进一步分析认为,各种先进制造模式虽然以不同形式出现,但基本上可以分成两大类:一类是以制造技术发展为基础,从20世纪50年代的高速切削开始,之后的多刀半自动机床、数控机床(NC)、计算机数控机床(CNC)、加工中心(MC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)等;另一类则以生产经芾砦行模?0世纪60年代出现的成组技术(GT),之后的JIT、MRP、MRPⅡ、灵捷制造(AM)、精益生产方式(LP)、企业资源计划(ERP)等。这就使我们在面对各种繁多的技术层面时,有一个比较清晰的认识。

  1.2对先进制造技术内涵有了更全面的认识

  最早介绍先进制造技术的内涵时,一般包含三个技术群:①主体技术群,包括产品、工艺过程、工厂(车间)设计、加工技术、装配、测试等;②支撑技术群,包括信息技术、控制技术、标准化等;③技术基础设施,包括质量管理、人员培训、用户服务等。不难看出,先进制造技术的内涵具有以下几个特征:

  第一,先进制造技术以"制造技术"亦即工艺过程技术(processtechnology)为主体,把制造过程的设计、生产流程(车间)设计、加工技术、装配、检测等作为第一位的主体技术群,与传统?quot;以工艺为基础"有着惊人的相似。

  第二,先进制造技术的三个技术群是生产过程的整体,是一项系统工程,也可以说是一项现代制造工程。从产品设计、制造过程、信息管理、质量控制,到用户服务、人员培训,环环相扣。不难看出,忽视任何一个环节,都不能达到质量、成本、效率的整体目标。这种把市场、技术、经济、管理等融为一体的思想,开阔了我们的视野,与过去各管一段,各自强调自己的重要性,形成鲜明对比。

  第三,先进制造技术是动态变化的。反映在不同时期,不同的国家和地区,先进制造技术有其本身重点发展的目标和内容。为确保生产和经济效益持续稳步的提高,按照实际情况,采用不同水准的先进制造技术及与之相适应的生产经营模式,以追求最佳的技术经济效益。

  1.3发展先进制造技术引起了各级管理部门和工程技术界的重视

  1994年以来,先进制造技术的有关内容被列入"九五"、"十五"期间多项国家科技发展计划中。科技管理部门在制订研究开发立项计划时,把先进制造技术作为与信息、生物、新材料、新能源等并列的技术领域之一。《中共中央国务院关于加强技术创新、发展高科技、实现产业化的决定》明确提出要"开发和利用先进制造技术、工艺和装备,大幅度提高国产技术装备水平","加速传统产业的技术升级",为发展先进制造技术进一步指明了方向。

  有关领导指出:我国工业化任务还远未完成,而工业化是实现现代化和发展高新技术产业的基础。工程科技水平的落后,制约了中国制造业的发展,也制约了工业化的步伐。

  值得注意的是,把企业管理或者叫做系统管理技术作为发展先进制造技术的重要环节正式纳入了各级规划、计划之中。例如,机械工业系统在制订"十五"发展思路、目标及重点时,高层专家提出,机械行业先进制造领域的高技术产业构成为:①现代设计技术与软件;②先进制造工艺与装备;③综合自动化技术装置与系统;④现代管理技术与软件;⑤机电信息一体化产品。其结构对现代管理技术的重视具有代表性。

  2制造业面临的挑战与先进制造技术

  进入21世纪,我国加入WTO,机械制造业面临重大挑战和机遇,先进制造技术作为机械制造业的一项重要技术领域,将面临各种新任务、新课题。

  2.1对市场的快速响应能力

  瞬息万变的市场促使交货期成为竞争力诸因素中的首要因素。为适应市场需求,已有的并行工程、快速原型成形技术、客户化生产方式将得到广泛应用。随着国际互联网的发展与应用,电子商务技术与手段将在企业快速响应能力中进一步扩展。网上询价、网上签约、网上采购、网上交易将大大缩短经营周期和降低生产成本。随着电子商务的发展,与之相配套的第三方物流,将替代企业原有的许多仓库、储运系统,而为实现JIT(准时制)创造了更好的条件。对市场快速响应能力的大小,是企业国际市场竞争力的重要标志。

  2.2超精密加工技术

  被加工零件的尺寸精度高于0.1μm、表面粗糙度Ra小于0.025μm以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm,称为超精密加工,亦称之为亚微米级加工技术,并正在向纳米级加工发展。

  超精密加工所能达到的精度、表面粗糙度和加工尺寸范围,是一个国家制造技术水平的重要标志之一。超精密加工广泛用于国防军事工业、航空航天工业、计算机芯片、磁板基片、光盘基片等。

  现代机械制造中,提高产品的性能、质量、可靠性、自动化程序等均有赖于超精密加工。因此,超精密加工也是先进制造技术的基础和重要支柱之一。

  2.3先进成形与改性技术

  成形与改性技术包含了铸造、塑性成形、连接、热处理、表面改性等,成形与改性技术是先进制造技术的一项重要内容。机械产品的零部件,通常都要通过成形与改性才能具有所需形状及实用功能。成形技术已从生产零件毛坯、接近零件形状,向直接制造零件的净成形方向发展。有专家预测,塑性成形与磨削加工相结合,将取代大部分中小零件的切削加工。

  先进成形技术与节能、节材、绿色制造密切相关,是当今世界在发展先进制造技术中的关键课题之一。

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