浅谈我国现代机械制造技术及其发展
一个国家的机械化水平和现代化水平及工业化水平息息相关。随着电子、信息等高新技术的不断发展以及市场需求的个性化与多样化,世界各国都把机械制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展,并将其他学科的高技术成果引入机械制造业中。机械制造业已经融入电子、光学、信息科学、材料学、生物学、管理科学等最新科学成就。
一、现代制造技术的涵义
现代制造技术的涵义相当广泛。一般认为,现代制造技术是以传统制造技术与计算机技术、信息技术、自动控制技术等现代高新技术交叉融合的结果,是一个集机械、电子、信息、材料与管理技术于一体的新型交叉学科,它使制造技术的技术内涵和水平发生了质的变化。因此,凡是那些能够融合当代科学进步的最新成果,最能发挥人和设备的潜力,最能体现现代制造水平的制造技术均称为现代制造技术,它给传统的机械制造业带来了勃勃生机。
二、我国现代机械制造技术发展水平的现状
我国机械制造技术水平与发达国家相比还非常低,大约落后二十年。近十几年来,我国大力推广应用CIMS 技术,20 世纪90 年代初期已建成研究环境,包括有CIMS 实验工程中心和7个开放实验室。在全国范围内,部署了CIMS 的若干研究项目,诸如CIMS 软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略,CIMS 总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等专题。各项研究均取得了丰硕成果,获得不同程度的进展。
但大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD 和管理信息系统,因底层(车间层)基础自动化还十分薄弱,数控机床由于编程复杂,还没有真正发挥作用。加工中心无论是数量还是利用率都很低。可编程控制器的使用并不普及,工业机器人的应用还很有限。因此,做好基础自动化的工作仍是我国制造企业一项十分紧迫而艰巨的任务。我们在看到国际上制造业发展趋势的同时,还要立足于我国的实际情况,扎扎实实地把基础自动化工作搞上去,才能在稳步前进的基础上开展制造业自动化系统的研究与应用。
石油机械制造业目前也存在相当多的问题,其根本原因在于管理思想和管理模式的落后,以及信息技术应用的落后。虽然许多企业不同程度地采用了一些信息技术,但多属“技术孤岛”式的单项技术,未能实现整个制造系统的有机集成。因此,加速石油机械制造业的信息化,大力采用先进的管理思想和管理模式,应用信息技术CIMS 应用工程,实现跨越式发展,是从根本上改变石油机械制造业落后状况的有效途径。
为使我国尽快走向工厂自动化,促进中国机械制造业转向市场机制,参与国际竞争,张曙教授从必须改革生产组织的角度出发,提出了“独立制造岛”新的生产模式。独立制造岛的技术构思是:以GT(成组技术)为基础,以NC机床为核心,强调信息流的自动化和以人为中心的生产模式,它的特征是:组织、人员和技术三者的有机集成,面向车间,权力下放,综合治理,并以获经济效益为主要目标。
在近几年, 已有一些大中型骨干企业实施了工厂CIMS工程,如成都飞机工业公司以国家CIMS实验工程为技术依托,和清华大学、南京航空航天大学、西北工业大学等单位合作开发了计算机集成制造系统工程。在公司的计算机网络和分布式数据库支持下,由管理信息系统、质量信息系统、工程信息系统和车间自动化系统有机集成,形成了一个计算机辅助经营、设计、管理、制造的初步集成系统,以满足航空产品研制和多品种小批量生产的需要。原中国石油天然气总公司从1995年起, 便在江汉钻头厂实施CIMS工程,其中一期工程已于 1996年完成,在2000年完成了二期工程。两期工程实施以来该厂各年度净利润增长明显。
三、我国现代机械制造技术的发展趋势
(1)全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争中纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并,不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术使制造的全球化得以实现。
(2)网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的交流,加强产品开发的合作和经营管理的学习,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。
(3)虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性,以优化产品的制造工艺,保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真,通过仿真软件来模拟真实系统,以保证产品设计和产品工艺的合理性,保证产品制造的成功和生产周期,发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。
(4)自动化。自动化是一个动态概念,目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
(5)绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。
我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国机械制造业必须不断增强技术力量,培养高水平的人才和提高现有人员的素质,学习和引进国外先进科学技术,使我国的机械制造工业早日赶上世界先进水平。
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