機械制造的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、 Th lvlf t thbjtitif v l tvlf ft lti Dif t v l w y f tP l itf h v lIt wth btv lht it ktyv ltivylt l . i hi iltht hv lth v lv ltf ilhv l t ftliii zt iil iiiztii l ilzt i th v l vt f Siltilzti tt tvlit 1t yl i t t thf th thit - h tl t bv b fi It t f l Th l Otkata_e s on lere crd, inCuding - t ceae a r

2、ecd of aci ments, how tperformance ason. Wat -es, wa kind ofOulok-dee topeople orie ntd Oulok, s onteprem of reseci ng te inteests ad powe of peI pl e ceat ng apopul a, mhe as, st , heart perormance, ceatig serve for oneolice, the be net o acheets, ado - al cnstuctonof weloff sc* ad promotng Ie alr

3、oud d elpmet of peoples performa ncieet lat a_ omplshmets tie a I ote lok atthe fec ne- of sca pr ogres* Ca ,ges baand rural Cange； bothad envionment tSregthe a nd another l ook atthe si evionmet imprlament momentumof d l opme nt a present, de pedng onte poteta for sustai nable d lopment Lea- people

4、 t、. a boutare rts and peope t oak about OUlook snot watt he pefrma nce.4. pepe resonne d to the sarig poit of te queston, ad rele d t qust ons point Ma n s the sm of socil re atonshi ps W ca I not lev e te chchua nyngdu, housng, tulsm ad eeranmet, e nertini ng ad eve ceai poltl e cnomic cul ual ad

5、scil e nvronment and s on. IDe t luma nnee is, al als of lfe lcome int o be ng Pe ope crae fr theiluviva, and cont nue enjyig tereu-of te cnnt uclon. Cloru i the tansormatonof tepepe of te orl d, cmmuni, vitaiB i the ceai on of ma. Theeore , an, ie do, the sat ng poit shuma, ha ae pepe. Us seldu dew

6、lpment, tece of hi cs t o m-t the nees if pe opl* include,luviva needs emotona l nneds and - l at alzt needs. It sou d be note d that pe opl e ae not maci nes not tesawof a objec, not t be cnt.- d. Pe opl e ha - thei o pesnaiy has is o n pesnal , hhs iso n dig niy Pesn id of cae , ou nned to unndesa

7、dneldtmee. I s t ha in the、-ulua ”*, peple pl ant； ii_s_l scey ma n s a a nima ； temain sciey, reur機械制造的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢一、機械制造技術(shù)的特點：做好基礎自動化的工作仍是我國制造企業(yè)一項十分緊迫而艱巨的任務。 但加 工中心無論是數(shù)量還是利用率都很低。 可編程控制器的使用并不普及，工業(yè)機器 人的應用還很有限。因此，我們要立足于我國的實際情況， 在看到國際上制造業(yè) 發(fā)展趨勢的同時扎扎實實地做好基礎工作。(1) .機械制造技術(shù)是一個系統(tǒng)工程先進制造技術(shù)特別強調(diào)計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動化技術(shù)

8、、新 材料技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)在產(chǎn)品設計、制造和生產(chǎn)組織管理、銷售及售后服 務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術(shù)成果與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合，使制造技術(shù)成為能駕馭生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。(2) .機械制造技術(shù)是一個綜合性技術(shù)先進制造技術(shù)應用的目標是為了提高企業(yè)競爭和促進國家經(jīng)濟和綜合實力 的增長。因此，它并不限于制造過程本身，它涉及產(chǎn)品從市場調(diào)研、產(chǎn)品開發(fā)及 工藝設計、生產(chǎn)準備、加工制造、售后服務等產(chǎn)品壽命周期的所有內(nèi)容，并將它 們結(jié)合成一個有機的整體。以便提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟效益和社會效益。(3) .機械制造技術(shù)是市場競爭要素的統(tǒng)一體市場競爭的核心是如何提高生產(chǎn)率。隨著

9、市場全球化的進一步發(fā)展，20世紀80年代以后，制造業(yè)要贏得市場競爭的主要矛盾已經(jīng)從提高勞動生產(chǎn)率轉(zhuǎn)變 為以時間為核心的時間、成本和質(zhì)量的三要素的矛盾。先進制造技術(shù)把這三個矛 盾有機結(jié)合起來，使三者達到了統(tǒng)一。(4) .機械制造技術(shù)是一個世界性技術(shù)20世紀80年代以來，隨著全球市場的形成，發(fā)達國家通過金融、經(jīng)濟、科 技手段爭奪市場，傾銷產(chǎn)品，輸出資本，使得市場競爭變得越來越激烈，為適應 這種激烈的市場競爭，一個國家的先進制造技術(shù)應具有世界先進水平，應能支持 該國制造業(yè)在全球市場的競爭力。同時，機械制造技術(shù)是面向21世紀的技術(shù)，應與現(xiàn)代高新技術(shù)相結(jié)合，應是有明確范疇的新的技術(shù)領(lǐng)域。二、現(xiàn)代機械制造

10、技術(shù)的現(xiàn)狀：2.1 國外情況在制造業(yè)自動化發(fā)展方面，發(fā)達國家機械制造技術(shù)已經(jīng)達到相當水平， 實現(xiàn)了機 械制造系統(tǒng)自動化。產(chǎn)品設計普遍采用計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助產(chǎn)品 工程(CAE)和計算機仿真等手段，企業(yè)管理采用了科學的規(guī)范化的管理方法和手 段，在加工技術(shù)方面也已實現(xiàn)了底層的自動化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術(shù))、自動引導小車(AGV)等。在這個基礎上再提高制造系統(tǒng)的自動化水平， 對于改善企業(yè)的TQCS( T 盡量縮短產(chǎn)品的交貨時間或提早新產(chǎn)品上市時間、 Q 提高產(chǎn)品質(zhì)量、C 降低產(chǎn)品成本、S-提高服務水平)已無明顯的 作用。因此，近10余年來，發(fā)達國家主要從具有全新制造理念

11、的制造系統(tǒng)自動 化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)，如計算機集成制造系統(tǒng)、智能制 造系統(tǒng)、敏捷制造、并行工程等。(1)計算機集成制造系統(tǒng) 它是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎上， 通過計算機及軟件，將制造廠全部生產(chǎn)活動有關(guān)的各種分散的自動化系統(tǒng)有機地集成起來，并適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。計算機集成制造系統(tǒng)在概念上，主要強調(diào)兩點：首先在功能上，它包含了一個工 廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動，即從市場預測、產(chǎn)品設計、加工工藝、制造、管理至售 后服務以及報廢處理的全部活動。因此它比傳統(tǒng)的工廠自動化的范圍要大得多， 是一個復雜的大系統(tǒng)，是工廠自動化的發(fā)展方向。其次，在

12、集成上，它涉及的自 動化不是工廠各個環(huán)節(jié)的自動化的簡單疊加，而是在計算機網(wǎng)絡和分布式數(shù)據(jù)庫 支持下的有機集成。這種集成主要體現(xiàn)在以信息和功能為特征的技術(shù)集成，即信息集成和功能集成，以便縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高質(zhì)量、降低成本。計算機集成制造是一種概念、一種哲理，是指導制造業(yè)應用計算機技術(shù)、信息技 術(shù)走向更高階段的一種思想方法、 技術(shù)途徑和生產(chǎn)模式，它代表了當代制造技術(shù) 的最局水平。(2)智能制造系統(tǒng) 是指將專家系統(tǒng)、模糊推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等人工智能技 術(shù)應用到制造系統(tǒng)中，以解決復雜的決策問題，提高制造系統(tǒng)的水平和實用性。 人工智能的作用是要代替熟練工人的技藝，學習工程技術(shù)人員的實踐經(jīng)驗和知 識，并

13、用于解決生產(chǎn)中的實際問題，從而將工人、工程技術(shù)人員多年來積累起來 的豐富而又寶貴的實踐經(jīng)驗保存下來，在實際的生產(chǎn)中長期發(fā)揮作用。智能制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是具有人工智能，柔性制造一集成制造一智能制造是現(xiàn) 代制造技術(shù)發(fā)展的三個階段。(3)并行工程 又稱同步工程或同期工程，是針對傳統(tǒng)的產(chǎn)品串行開發(fā)(“需 求分析一概念設計一詳細設計一過程設計一加工制造一試驗檢測一設計修改” 的流程，稱為產(chǎn)品從設計到制造的串行生產(chǎn)模式)過程而提出的一個概念、一種哲理和方法。并行工程是集成地、并行地設計產(chǎn)品及其相關(guān)各種過程的系統(tǒng)方法，該方法要求 開發(fā)人員在設計開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中，從概念的形成到產(chǎn)品報廢處理 的所有

14、因素，包括質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶要求。并行工程通過組成多學科 的產(chǎn)品開發(fā)群組協(xié)同工作，利用各種計算機輔助工具等手段，使產(chǎn)品開發(fā)的各個 階段，既有一定的時序又能并行，同時采用上、下游的各種因素共同決策產(chǎn)品開 發(fā)各階段工作的方式，使產(chǎn)品開發(fā)的早期就能及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)全過程中的問 題，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，增加企業(yè)競爭能力，并 行工程強調(diào)在集成環(huán)境下的并行工作，因此，它是 CIMS進一步發(fā)展的方向。(4)敏捷制造 又稱靈捷制造、迅速制造和靈活制造等，它是將柔性生廠技術(shù)、 熟練掌握生產(chǎn)技能和有知識的勞動力與促進企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間相互合作的靈 活管理集成在一起，通過所建立的共

15、同基礎結(jié)構(gòu)，對迅速改變或無法預見的消費 者需求和市場時機作出快速響應。市場的快速響應是敏捷制造的核心。敏捷制造的基本原理是采用標準化和專業(yè)化的計算機網(wǎng)絡和信息集成基礎結(jié)構(gòu)， 以分布式結(jié)構(gòu)連接各類企業(yè)，構(gòu)成虛擬制造環(huán)境，以競爭合作為原則，在虛擬制 造環(huán)境內(nèi)動態(tài)選擇合作伙伴，并通過組成虛擬企業(yè)來適應持續(xù)多變、無法預料的 市場變化。敏捷制造的核心是虛擬公司，虛擬公司映射為虛擬制造系統(tǒng)，虛擬制造系統(tǒng)2是敏捷制造的關(guān)鍵。敏捷制造是一種戰(zhàn)略決策，它能使各合作伙伴既保證各自的 利益，又能獲得共同利益的一種全新的生產(chǎn)組織模式和制造模式，目前敏捷制造仍在發(fā)展研究中。2.2 國內(nèi)情況我國機械制造技術(shù)水平與發(fā)達國家

16、相比還非常低， 大約落后20年。近十幾年來，我國大力推廣應用 CIMS技術(shù)，20世紀90年代初期已建成研究環(huán)境，包括有 CIMS實驗工程中心和7個開放實驗室。在全國范圍內(nèi)，部署了 CIMS的若干研 究項目，諸如CIMS軟件工程與標準化、開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS總體與集成技術(shù)、產(chǎn)品設計自動化、工藝設計自動化、柔性制造技術(shù)、管理與決策 信息系統(tǒng)、質(zhì)量保證技術(shù)、網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及系統(tǒng)理論和方法等專題。各項 研究均取得了豐碩成果，獲得不同程度的進展。但大部分大型機械制造企業(yè)和絕大部分中小型機械制造企業(yè)主要限于CAD和管理信息系統(tǒng)，因底層（車間層）基礎自動化還十分薄弱，數(shù)控機床由于編程復雜，

17、 還沒有真正發(fā)揮作用。加工中心無論是數(shù)量還是利用率都很低。 可編程控制器的 使用并不普及，工業(yè)機器人的應用還很有限。因此，做好基礎自動化的工作仍是 我國制造企業(yè)一項十分緊迫而艱巨的任務。我們在看到國際上制造業(yè)發(fā)展趨勢的 同時，還要立足于我國的實際情況，扎扎實實地把基礎自動化工作搞上去，才能在穩(wěn)步前進的基礎上開展制造業(yè)自動化系統(tǒng)的研究與應用。石油機械制造業(yè)目前也存在相當多的問題， 其根本原因在于管理思想和管理模式 的落后，以及信息技術(shù)應用的落后。雖然許多企業(yè)不同程度地采用了一些信息技 術(shù)，但多屬“技術(shù)孤島”式的單項技術(shù)， 未能實現(xiàn)整個制造系統(tǒng)的有機集成。 因 此，加速石油機械制造業(yè)的信息化，大力

18、采用先進的管理思想和管理模式，應用信息技術(shù)CIMS應用工程，實現(xiàn)跨越式發(fā)展，是從根本上改變石油機械制造業(yè)落 后狀況的有效途徑。為使我國盡快走向工廠自動化，促進中國機械制造業(yè)轉(zhuǎn)向市場機制， 參與國際競 爭，張曙教授根據(jù)在引進先進技術(shù)的同時， 從必須改革生產(chǎn)組織的角度出發(fā)， 提 出了 “獨立制造島”新的生產(chǎn)模式。獨立制造島的技術(shù)構(gòu)思是：以GT（成組技術(shù)）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(shù)三者的有機集成，面向車間，權(quán)力下放，綜合治 理，并以獲經(jīng)濟效益為主要目標。在近幾年，已有一些大中型骨干企業(yè)實施了工廠 CIMS工程，如成都飛機工業(yè)公

19、司以國家CIMS實驗工程為技術(shù)依托，和清華大學、南京航空航天大學、西北工 業(yè)大學等單位合作開發(fā)了計算機集成制造系統(tǒng)工程。在公司的計算機網(wǎng)絡和分布 式數(shù)據(jù)庫支持下，由管理信息系統(tǒng)、質(zhì)量信息系統(tǒng)、工程信息系統(tǒng)和車間自動化 系統(tǒng)有機集成，形成了一個計算機輔助經(jīng)營、設計、管理、制造的初步集成系統(tǒng)， 以滿足航空產(chǎn)品研制和多品種小批量生產(chǎn)的需要。原中國石油天然氣總公司從 1995年起，便在江漢鉆頭廠實施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。兩期工程實施以來該廠各年度凈利潤增長明顯。三、現(xiàn)代機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢：現(xiàn)代機械制造技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩個方向上：一是精密工程

20、技術(shù)，以超精密加工的前沿部分、微細加工、納米技術(shù)為代表，將進入微型機械電子技術(shù)和微型 機器人的時代；二是機械制造的高度自動化，以 CIMS和敏捷制造等的進一步發(fā) 展為代表。超精密加工的加工精度在 2000年已達到0.0001 m （1 nm）,在21世紀初開 發(fā)的分子束生長技術(shù)、離子注入技術(shù)和材料合成、掃描隧道工程（ STE可使加 工精度達到0.00030.0001 m （013011 nm）,現(xiàn)在精密工程正向其終極目 -原子級精度的加工逼近， 也就是說，可以做到移動原子級別的加工。 加工設備正向著高精、高速、多能、復合、控制智能化、安全環(huán)保等方向發(fā)展，在 結(jié)構(gòu)布局上也已突破了傳統(tǒng)機床原有的格

21、式。日本Mazak公司在產(chǎn)品綜合樣本中展示出一種未來機床，該機床在外形上猶如太空飛行器， 加工過程中噪音、油 污、粉塵等將不再給環(huán)境帶來危害。隨著技術(shù)、經(jīng)濟、信息、營銷的全球化，我國加入WTO縱觀21世紀的制造業(yè)的發(fā)展趨勢，可用三化來概括，即全球化、虛擬化和綠色化。這也是我國石油裝 備制造業(yè)未來發(fā)展的方向。3.1 全球化制造的全球化，可以說是21世紀機械制造業(yè)自動化最重要的發(fā)展趨勢。 近年來， 在各種工業(yè)領(lǐng)域中，國際化經(jīng)營不僅成為大公司而且已是中小規(guī)模企業(yè)取得成功 的重要因素。這一方面，由于國際和國內(nèi)市場上的競爭越來越激烈，例如在機械制造業(yè)中，國內(nèi)外已有不少企業(yè)，甚至是知名度很高的企業(yè)，在這種

22、無情的競爭 中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時還在國內(nèi)市場上占有份額的企業(yè)， 不得不擴展新的市場。另一方面，由于網(wǎng)絡通訊技術(shù)的快速發(fā)展，提供了技術(shù)信 息交流、產(chǎn)品開發(fā)和經(jīng)營管理的國際化手段，推動了企業(yè)向著既競爭又合作的方 向發(fā)展。這種發(fā)展進一步激化了國際間市場的競爭。 這兩個原因的相互作用，已 成為全球化制造業(yè)發(fā)展的動力。全球化制造的第一個技術(shù)基礎是網(wǎng)絡化、標準化 和集成化。由于網(wǎng)絡通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，正在給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營活動帶來了革命 性的變革。產(chǎn)品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產(chǎn)品銷售都可以異地或 跨越國界進行，實現(xiàn)制造的全球化。第二個技術(shù)基礎是集成化與標準化。異地制

23、 造實際上是實現(xiàn)產(chǎn)品信息集成、功能集成、過程集成和企業(yè)集成。實現(xiàn)集成的基 礎與關(guān)鍵是標準化，可以說沒有標準化就沒有全球化。3.2 虛擬化虛擬化是指設計過程中的擬實技術(shù)和制造過程中的虛擬技術(shù)。虛擬化可以大大加快產(chǎn)品的開發(fā)速度和減少開發(fā)的風險。產(chǎn)品設計中的擬實技術(shù)指面向產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能分析技術(shù)，以優(yōu)化產(chǎn)品本身性能和成本為目標，包括產(chǎn)品的運動仿真和干涉檢驗、動力學分析、造型設計、人機 工程學分析、強度和剛度有限元計算等。制造過程中的虛擬技術(shù)指面向產(chǎn)品生產(chǎn) 過程的模擬和檢驗，檢驗產(chǎn)品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優(yōu)化產(chǎn) 品的制造工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和最低成本為目標，進行生產(chǎn)過程計劃、

24、組織管理、車間調(diào)度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真。通過仿真軟件來模擬真實系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品設計和 產(chǎn)品工藝的合理性，保證產(chǎn)品制造的成功和生產(chǎn)周期， 發(fā)現(xiàn)設計、生產(chǎn)中不可避 免的缺陷和錯誤。虛擬化軟件有可能形成21世紀大的軟件產(chǎn)業(yè)。3.3 綠色化已經(jīng)頒布實施的ISO9000系列國際質(zhì)量標準和ISO14000國際環(huán)保標準為制造 業(yè)提出了一個新的課題，就是快速實現(xiàn)制造的綠色化。綠色制造則通過綠色生產(chǎn) 過程（綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理）生產(chǎn) 出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環(huán)境的負面影響

25、，同時原材料和能源的利用效率能達到 最局。如何最有效地利用資源和最低限度的產(chǎn)生環(huán)境污染，是擺在制造企業(yè)面前的一 個重大課題。綠色制造實質(zhì)上是人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)的體現(xiàn)， 也是未來制造業(yè)自動化系統(tǒng)必須考慮的重要問題。目前綠色制造技術(shù)有以下幾個方面：（1）精密成形技術(shù) 成形制造技術(shù)包括鑄造、焊接、塑性加工等。精密成形技 術(shù)包括：精密鑄造（濕膜精密成形鑄造、剛型精密成形鑄造、高精度造芯）、精密鍛壓（冷濕精密成形、精密沖裁）、精密熱塑性成形、精密焊接與切割等。（2）無切削液加工 無切削液加工的主要應用領(lǐng)域是機械加工行業(yè)，無切削液 加工簡化了工藝、減少了成本并消除了冷卻液帶來的一系列問題，

26、 如廢液排放和 回收等等。（3）快速成形技術(shù) 快速原型零件制造技術(shù)（RPM,其設計突破了傳統(tǒng)加工技 術(shù)所采用的材料去除的原則，而采用添加、累積的原理。其代表性技術(shù)有分層實 體制造（LOM,熔化沉積制造（FDM等等。以上這些技術(shù)之所以都被歸于綠色制造工藝，是因為這些工藝和技術(shù)不僅減 少了原材料和能源的耗用量或縮短了開發(fā)周期、 減少了成本，而且有些工藝的改 進對環(huán)境起到保護作用。這一切除了工藝革新外，還必須依靠信息技術(shù)，通過計 算機的模擬、仿真，實現(xiàn)綠色制造。四、結(jié)論：現(xiàn)代制造技術(shù)是現(xiàn)代技術(shù)和工業(yè)創(chuàng)新的集成，是國家制造業(yè)的水平的主要標 志，也是國家工業(yè)的基礎和支柱。 隨著社會的發(fā)展，人們對產(chǎn)品的要求也發(fā)生了 很大變化，要求品種要多樣、更新要快捷、質(zhì)量要高檔、使用要方便、價格要合 理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高