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【關(guān)鍵詞】先進(jìn)制造技術(shù);新興交叉學(xué)科;智能化;綠色制造
1.引言
制造技術(shù)是使原材料成為產(chǎn)品的一系列技術(shù)的總稱。自人類社會(huì)進(jìn)入工業(yè)社會(huì)以來,制造業(yè)一直是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),制造技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來,隨著計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)的迅速發(fā)展,產(chǎn)品更新速度明顯加快,世界范圍的競(jìng)爭(zhēng)日趨白熱化,傳統(tǒng)制造技術(shù)越來越不適應(yīng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。工業(yè)發(fā)達(dá)國家普遍認(rèn)為:在未來的競(jìng)爭(zhēng)中,誰掌握了先進(jìn)制造技術(shù)誰就掌握了市場(chǎng)。在一定程度上講,先進(jìn)制造技術(shù)已成為一個(gè)國家命運(yùn)的主宰。
2.先進(jìn)制造技術(shù)的產(chǎn)生
先進(jìn)制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology,簡(jiǎn)稱為AMT)是指微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)給傳統(tǒng)制造技術(shù)帶來的種種變化與新型系統(tǒng)。具體地說,就是指集機(jī)械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。主要包括:計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、集成制造系統(tǒng)等。
1993年,美國政府批準(zhǔn)了由聯(lián)邦科學(xué)、工程與技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(huì)(FCCSET)主持實(shí)施的先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃(Advanced Manufacturing Technology-AMT)計(jì)劃。先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃(Advanced Manufacturing Technology-AMT)是美國根據(jù)本國制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇,為增強(qiáng)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),首先提出了先進(jìn)制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology)的概念。此后,歐洲各國、日本以及亞洲新興工業(yè)化國家如韓國等也相繼作出響應(yīng)。
3.先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)
先進(jìn)制造技術(shù)是制造技術(shù)的最新發(fā)展階段,先進(jìn)制造技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)制造技術(shù)在應(yīng)用范圍上的一個(gè)很大不同點(diǎn)在于,傳統(tǒng)制造技術(shù)通常只是指各種將原材料變成成品的加工工藝,先進(jìn)制造技術(shù)雖然仍大量應(yīng)用于加工和裝配過程,但由于其組成中包括了設(shè)計(jì)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù),因而可以將其綜合應(yīng)用于制造的全過程。并且傳統(tǒng)制造技術(shù)的學(xué)科、專業(yè)單一獨(dú)立,相互間的界限分明。先進(jìn)制造技術(shù)由于專業(yè)和學(xué)科間的不斷滲透、交又、融合,界線逐漸淡化甚至消失,技術(shù)趨于系統(tǒng)化、集成化、已發(fā)展成為集機(jī)械、電子、信息、材料和管理技術(shù)為一體的新興交叉學(xué)科。
先進(jìn)制造技術(shù)是面向全球的。隨著世界自由貿(mào)易體制的進(jìn)一步完善,以及全球交通運(yùn)輸體系和通信網(wǎng)絡(luò)的建立,制造業(yè)將形成全球化與一體化的格局,新的先進(jìn)制造技術(shù)也必將是全球化的模式。目前每一國家都處于全球化市場(chǎng)中。一個(gè)國家的先進(jìn)制造技術(shù)是支持該國制造業(yè)在全球范圍市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。因此,先進(jìn)制造技術(shù)的主體應(yīng)具有世界水平。但是,每個(gè)國家的國情也將影響到從現(xiàn)有的制造技術(shù)水平向先進(jìn)制造技術(shù)的過渡戰(zhàn)略和措施。中國正在以前所未有的速度進(jìn)入全球化的國際市場(chǎng),開發(fā)和應(yīng)用適合國情的先進(jìn)制造技術(shù)勢(shì)在必行。
4.先進(jìn)制造技術(shù)的主體技術(shù)群和支撐技術(shù)群
先進(jìn)制造技術(shù)的主體技術(shù)群主要包括有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和工藝技術(shù)兩大技術(shù)群。面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群系指用于生產(chǎn)準(zhǔn)備的工具群和技術(shù)群。設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)費(fèi)用、產(chǎn)品質(zhì)量以及新產(chǎn)品上市時(shí)間都有很大影響。產(chǎn)品和制造工藝的設(shè)計(jì)可以采用一系列工具,例如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及工藝過程建模和仿真等,生產(chǎn)設(shè)施、裝備和工具,甚至整個(gè)制造企業(yè)都可以采用先進(jìn)技術(shù)更有效地進(jìn)行設(shè)計(jì)。近幾年發(fā)展起來的產(chǎn)品和工藝的并行設(shè)計(jì)具有雙重目的,一是縮短新產(chǎn)品上市的周期,二是可以將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢物減少到最低程度,使最終產(chǎn)品成為可回收、可再利用的,因此對(duì)實(shí)現(xiàn)面向保護(hù)環(huán)境的制造而言是必不可少的。制造工藝技術(shù)群是指用于物質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)的過程及設(shè)備。例如,模塑成形、鑄造、沖壓、磨削等。隨著高新技術(shù)的不斷滲入,傳統(tǒng)的制造工藝和裝備正在產(chǎn)生質(zhì)的變化。制造工藝技術(shù)群是有關(guān)加工和裝配的技術(shù),也是制造技術(shù)或稱生產(chǎn)技術(shù)的傳統(tǒng)領(lǐng)域。
支撐技術(shù)群是指支持設(shè)計(jì)和制造工藝兩方面取得進(jìn)步的基礎(chǔ)性的核心技術(shù)?;镜纳a(chǎn)過程需要一系列的支撐技術(shù),諸如:測(cè)試和檢驗(yàn)、物料搬運(yùn)、生產(chǎn)計(jì)劃的控制以及包裝等。它們也是用于保證和改善主體技術(shù)的協(xié)調(diào)運(yùn)行所需的技術(shù),是工具、手段和系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)技術(shù)。
5.先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展逐步智能化、信息化?;贑AD/CAM技術(shù)的CMS是制造業(yè)自動(dòng)化的一個(gè)重要方向。CMS通過CAX系統(tǒng)和PDM系統(tǒng),進(jìn)行產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)、仿真,并結(jié)合數(shù)字化制造設(shè)備,進(jìn)行自動(dòng)加工。智能制造技術(shù)(MT)是將人工智能融入制造過程的各個(gè)環(huán)節(jié),通過模擬人類專家的智能活動(dòng),取代或延伸制造系統(tǒng)中的部分腦力勞動(dòng),在制造過程中系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài),在外界干擾或內(nèi)部激勵(lì)下能自動(dòng)調(diào)整其參數(shù),以達(dá)到最佳狀態(tài)和具備自組織能力。信息化是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì),信息技術(shù)正在以人們想象不到的速度向前發(fā)展。信息技術(shù)也正在向制造技術(shù)注入和融合,促進(jìn)著制造技術(shù)和各種先進(jìn)生產(chǎn)模式的發(fā)展,如C IM S、并行工程、精益生產(chǎn)、敏捷制造、虛擬企業(yè)與虛擬制造等,無不以信息技術(shù)的發(fā)展為支撐。
可持續(xù)發(fā)展的綠色制造正在逐步引起人們的重視??萍嫉陌l(fā)展創(chuàng)造了歷史的奇跡,但人們也認(rèn)識(shí)到自然界的資源是有限的,環(huán)境和生態(tài)正遭受巨大的破壞,綠色制造與可持續(xù)發(fā)展已成為人們最為關(guān)注的課題之一。綠色制造是通過綠色生產(chǎn)過程、綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(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。采用綠色制造能最人限度地減少制造對(duì)環(huán)境的負(fù)而影響,同時(shí)使原材料和能源的利用效率達(dá)到最高。對(duì)十日前世界資源緊張,環(huán)境惡化的現(xiàn)狀以及人類的持續(xù)發(fā)展的要求來講,綠色制造是必然的趨勢(shì)。
加工制造技術(shù)向著超精密、超高速的方向發(fā)展超精密加工技術(shù)。目前加工精度達(dá)到0.025μm,表而粗糙度達(dá)0.0045μm,已進(jìn)入納米級(jí)加工時(shí)代。超精切削厚度由目前的紅外波段向可見光波段甚至更短波段靠近。超精加工機(jī)床向多功能模塊化方向發(fā)展,超精加工材料由金屬擴(kuò)大到非金屬。
超高速切削。目前鋁合金超高速切削速度已超過27m/s,鑄鐵25m/s,超耐熱鎳合金為5m/s,超高速切削的發(fā)展已轉(zhuǎn)移到一些難加工材料的切削加工。
生物制造系統(tǒng)正在逐步形成。日本三重大學(xué)和岡山大學(xué)率先開展了生物技術(shù)應(yīng)用于工程材料加工的研究,并初步證實(shí)了微生物加工金屬材料的可行性。我國于1982年將生物技術(shù)列為重點(diǎn)技術(shù)之一。生物學(xué)和制造學(xué)這兩個(gè)原來人們覺得毫不相干的學(xué)科,今天正在相互滲透、交叉,正在形成一個(gè)新的學(xué)科——生物制造系統(tǒng)。
6.我國先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
從“六五”開始我國就啟動(dòng)了制造技術(shù)主要是機(jī)械制造技術(shù)的國家部委與地方級(jí)重點(diǎn)攻關(guān)研究開發(fā),由于體制所限,這方面的規(guī)劃、研究開發(fā)主要是按行業(yè)分塊進(jìn)行的。企業(yè)開發(fā)先進(jìn)制造技術(shù)的能力薄弱,人力與資金投人都不足。1995年4月在北京召開了先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì),從戰(zhàn)略高度探討了我國發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的路線和方法。同一時(shí)期,國家二期863規(guī)劃也開始規(guī)劃下世紀(jì)初先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展。
十幾年來通過技術(shù)引進(jìn)和人才培養(yǎng)等各方面的努力,我國不少企業(yè)已掌握了一批相對(duì)先進(jìn)的制造技術(shù),但是和發(fā)達(dá)國家還是有很大差距。我國當(dāng)務(wù)之急首先是要改善實(shí)施先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)條件,包括擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床、加工中心的應(yīng)用,建立完善的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)群,擴(kuò)大市場(chǎng)占有率。再就是大力發(fā)展和推廣國產(chǎn)CAD/CAM計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng),在各大高校開設(shè)相關(guān)專業(yè),加大人才培養(yǎng)力度。相信我國的先進(jìn)制造技術(shù)在不久的將來會(huì)翻開嶄新的一頁。
7.結(jié)束語
知識(shí)就是財(cái)富,人類當(dāng)前社會(huì)正在由工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代步入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。高科技的發(fā)展促使制造業(yè)發(fā)生了革命性的變化。先進(jìn)制造技術(shù)就是在這個(gè)時(shí)代背景下應(yīng)運(yùn)而生,它是一個(gè)不斷發(fā)展、不斷更新的技術(shù)體系,使人類的生產(chǎn)生活發(fā)生了巨大改變??傊?,21世紀(jì)的機(jī)械制造業(yè)是信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、不斷創(chuàng)新的綠色制造業(yè),是人類智慧的結(jié)晶。
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關(guān)鍵詞:機(jī)械制造;工藝;制造技術(shù)
前言
機(jī)械制造工藝是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展好壞的一個(gè)主要體現(xiàn),隨著我國工業(yè)化進(jìn)程不斷加快,對(duì)制造業(yè)也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn),因此,現(xiàn)階段,如何使制造業(yè)跟上工業(yè)化的發(fā)展步伐,是我國制造業(yè)必須面對(duì)的問題。
1.先進(jìn)制造技術(shù)的確立
目前,先進(jìn)制造技術(shù)還沒有明確的狹義概念,但是其廣義概念是:先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)在技術(shù)上的最高體現(xiàn),并且在實(shí)際生產(chǎn)過程中,能夠取得一定的成效,而且能夠落實(shí)到生產(chǎn)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)中的一種制造技術(shù)的總稱。
先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)發(fā)展的綜合體現(xiàn),因此,改進(jìn)和完善先進(jìn)制造技術(shù)是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。現(xiàn)階段,隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展,已經(jīng)形成了大部分的高新技術(shù)群體,而且經(jīng)過逐漸的改進(jìn)和完善,已經(jīng)形成了一個(gè)完整的高新技術(shù)體系。但是,由于各個(gè)國家的國情都不同,因此,在制造技術(shù)與構(gòu)成方式方面,各國的先進(jìn)制造技術(shù)都存在極大的差異,對(duì)于我國的先進(jìn)制造技術(shù),相關(guān)管理部門已經(jīng)形成了完善的體系。
第一,先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展應(yīng)遵循以下原則:優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)、節(jié)約能源和經(jīng)濟(jì)高效,以逐漸走向機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展道路。第二,應(yīng)不斷的更新制造單元技術(shù),以此滿足市場(chǎng)需求和新興產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,使制造技術(shù)能夠與高科技技術(shù)的發(fā)展理念相結(jié)合,進(jìn)而形成現(xiàn)代化的先進(jìn)制造技術(shù),以適應(yīng)制造業(yè)的快速發(fā)展。第三,使信息的應(yīng)用同系統(tǒng)管理技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起,以互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),使制造技術(shù)與其它先進(jìn)技術(shù)融合在一起[1]。
2.先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀和特征
2.1先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀
先進(jìn)制造技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展在技術(shù)上的一個(gè)重大突破,是判斷制造業(yè)發(fā)展水平的主要因素,同時(shí)還是確保國家工業(yè)穩(wěn)固發(fā)展的關(guān)鍵因素。最近幾年,部分西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)逐漸的認(rèn)識(shí)到先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)工業(yè)發(fā)展的重要作用,而且都在進(jìn)行不斷的探索與研究。因此,要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有力位置,應(yīng)不斷的提高先進(jìn)制造業(yè)的生產(chǎn)技術(shù),目前,部分國家已形成了不同的格局,并且已經(jīng)取得了一些成效,例如,數(shù)控應(yīng)用系統(tǒng)、信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和虛擬制造等等。
2.2先進(jìn)制造技術(shù)的主要特征
2.2.1全球化
伴隨著經(jīng)濟(jì)全球化的迅速發(fā)展,對(duì)于制造業(yè)的發(fā)展既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn),制造業(yè)在各個(gè)國家形成不同的分工與合作,主要依據(jù)國情和技術(shù)發(fā)展水平的不同進(jìn)行資源的有效分配,這樣不僅能夠合理利用資源、減少不必要的成本支出,還能使各個(gè)國家在技術(shù)與管理上進(jìn)行學(xué)習(xí)與交流,使其能夠共同發(fā)展。
2.2.2多元化
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展,人們逐漸的改變了以往的生產(chǎn)、生活方式,使其從單一化轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣?,?jiǎn)單化轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜化,制度化轉(zhuǎn)變?yōu)槿诵曰kS著經(jīng)濟(jì)和政治格局的不斷變化,未來的市場(chǎng)格局也是逐漸發(fā)展與變化的,很多人在滿足物質(zhì)需要的同時(shí),也在不斷的追求個(gè)性化,這就對(duì)制造業(yè)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn),制造業(yè)的發(fā)展不但要有合理、可行的戰(zhàn)略目標(biāo),還要保證產(chǎn)品的質(zhì)量以及售后管理,還要以市場(chǎng)的需求為生產(chǎn)的導(dǎo)向,以免盲目的生產(chǎn)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)利益的損失[2]。
3.加強(qiáng)先進(jìn)制造技術(shù)水平,促進(jìn)機(jī)械制造工藝更好的發(fā)展
機(jī)械制造工藝的發(fā)展是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)最高體現(xiàn),因此,機(jī)械制造工藝的發(fā)展離不開先進(jìn)制造技術(shù),只有先進(jìn)制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝共同發(fā)展,才能使制造業(yè)更好的為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)?,F(xiàn)階段,為了使機(jī)械制造工藝有所創(chuàng)新,先進(jìn)制造業(yè)應(yīng)主要做到以下幾點(diǎn):
3.1不斷加強(qiáng)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展過程
先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展過程主要包括:技術(shù)設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)、管理理念和市場(chǎng)機(jī)制,人員的合理分配等等,這些因素是制造業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有力地位的關(guān)鍵,所以,在制造業(yè)的生產(chǎn)過程中,相關(guān)管理人員應(yīng)加強(qiáng)重視程度。
3.2在做好基礎(chǔ)工作的前提下,合理運(yùn)用先進(jìn)制造技術(shù)
在制造業(yè)的發(fā)展過程中,應(yīng)首先做好基礎(chǔ)性的工作,之后再合理運(yùn)用先進(jìn)制造技術(shù),先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用,應(yīng)以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向,依據(jù)具體情況,采取科學(xué)、合理的發(fā)展措施??梢赃x出部分重要的行業(yè),作為主要的試點(diǎn),以此不斷的積累和總結(jié)經(jīng)驗(yàn),在技術(shù)、管理、需求都合適的情況下,逐漸進(jìn)行推廣,這樣既能使制造業(yè)穩(wěn)固發(fā)展,又能降低投資風(fēng)險(xiǎn)。
3.3加強(qiáng)工作人員的專業(yè)技能和專業(yè)素質(zhì)
在制造業(yè)的發(fā)展過程中,工作人員的專業(yè)技能和專業(yè)素質(zhì)起著關(guān)鍵性的作用,所以,為了使先進(jìn)制造技術(shù)廣泛的應(yīng)用和推廣,應(yīng)加強(qiáng)工作人員的專業(yè)技能和素質(zhì)的培訓(xùn),定期的對(duì)工作人員進(jìn)行評(píng)估和考核,不斷的加強(qiáng)思想道德建設(shè),以建立一批能夠?yàn)橹圃鞓I(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)的隊(duì)伍[3]。
4.結(jié)論
綜上所述,通過分析先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)我國工業(yè)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用,我們能夠看出,在制造業(yè)的發(fā)展過程中,我國取得了一些成效,但是仍然存在很多問題。因此,現(xiàn)階段,我國應(yīng)不斷的提高先進(jìn)制造技術(shù),使機(jī)械制造工藝不斷發(fā)展,能夠適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和全球化發(fā)展的需要,不斷提高我國的綜合國力。這就要求政府和企業(yè)共同合作,政府應(yīng)加大資金和技術(shù)的扶持力度,為先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展奠定經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ);制造企業(yè)應(yīng)不斷的引進(jìn)技術(shù)型人才,改進(jìn)和完善運(yùn)行機(jī)制,建立健全信息化管理體制,使制造業(yè)穩(wěn)固的向前發(fā)展。
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作者簡(jiǎn)介:卞文杰(1973.05-),男,籍貫:山東省濰坊市,本科學(xué)歷,助理工程師,研究方向:電力工程。
TAMT技術(shù)和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)商品化和產(chǎn)業(yè)化主要取決于以下3個(gè)方面。
4.1可靠性。在不同的使用環(huán)境下AMT可靠、安全的工作是AMT技術(shù)和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)商品化和產(chǎn)業(yè)化首要條件。通過軟件的完善,降低對(duì)電控系統(tǒng)硬件的要求,利用總線控制技術(shù)減少電纜數(shù)目,提高系統(tǒng)的可靠性,降低故障率。
4.2適應(yīng)性。AMT產(chǎn)品對(duì)環(huán)境(不同道路和路面條件)和駕駛員的適應(yīng)性直接影響其使用。對(duì)駕駛員的適應(yīng)性主要指適應(yīng)不同類型和個(gè)性的駕駛員的駕駛需求,這直接影響駕駛?cè)藛T的最終產(chǎn)品選擇。適應(yīng)性主要在控制方法和控制策略中,通過使用模糊技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使AMT產(chǎn)品具有一定的智能性。
4.3舒適性。AMT產(chǎn)品舒適性直接影響工作人員的工作狀態(tài)和工作效率。AMT產(chǎn)品舒適性取決于換擋品質(zhì)的控制。采用發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速箱一體化控制,可以有效控制車輛起步、制動(dòng)、換擋的舒適性。同時(shí)完善AMT執(zhí)行操作機(jī)構(gòu)有利于提高駕駛員的駕駛舒適性。
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(一)研究現(xiàn)狀
近幾十年來,大量生產(chǎn)方式面臨著巨大的困境,消費(fèi)者的價(jià)值觀正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變化,呈現(xiàn)出主體化、個(gè)性化和多樣化發(fā)展的趨勢(shì)。同時(shí),市場(chǎng)演變和變革更加迅速?,F(xiàn)代企業(yè)必須有效應(yīng)對(duì)市場(chǎng)環(huán)境的急劇變化,并迅速做出反應(yīng),及時(shí)掌握用戶的需求,有效地生產(chǎn)和提供令用戶滿意的產(chǎn)品和服務(wù)。原來以產(chǎn)品為中心、以規(guī)模經(jīng)濟(jì)為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的大量生產(chǎn)方式遇到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
同時(shí),先進(jìn)制造技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,誕生了各種先進(jìn)制造技術(shù)。特別是隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,產(chǎn)生了很多先進(jìn)的制造模式方法。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前先進(jìn)的制造模式已有34種。在市場(chǎng)的變化發(fā)展中,為了解決新出現(xiàn)的問題,在制造業(yè)中發(fā)展了許多理論和技術(shù),包括敏捷制造、并行工程和供應(yīng)鏈技術(shù),并在實(shí)際中加以應(yīng)用。
將制造戰(zhàn)略重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到質(zhì)量和時(shí)間,著力依靠制造技術(shù)的改進(jìn)來解決問題。尤其是抓住電子計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用所提供的契機(jī),以單項(xiàng)的先進(jìn)制造技術(shù),如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)等,以及全面質(zhì)量管理(TQC)作為工具與手段,來全面提高產(chǎn)品質(zhì)量和贏得供貨時(shí)間。單項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)和全面質(zhì)量管理的應(yīng)用已確實(shí)取得了很大成效,但在響應(yīng)市場(chǎng)的靈活性方面難有實(shí)質(zhì)性的改觀,且巨額投資和實(shí)際效果形成了強(qiáng)烈的反差,原因并不是具體制造技術(shù)和管理方法本身,而是因?yàn)槠髽I(yè)仍在大量生產(chǎn)方式的舊框架之中解決問題。
(二)先進(jìn)制造模式的內(nèi)涵
模式是某種事物的標(biāo)準(zhǔn)形式或使人可以照著做的標(biāo)準(zhǔn)樣式。對(duì)于不同的地點(diǎn)、時(shí)間及使用者會(huì)有不同的生產(chǎn)系統(tǒng),特別是在以變化為特征的21世紀(jì),生產(chǎn)系統(tǒng)不可能只有一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)方式,各種生產(chǎn)方式都有其不同的生產(chǎn)環(huán)境和適用環(huán)境。依據(jù)經(jīng)典的定義,制造系統(tǒng)是指可以產(chǎn)生出特定產(chǎn)品的一系列制造工序的集合。生產(chǎn)系統(tǒng)是指在制造產(chǎn)品時(shí)所需要的人、機(jī)器、物料和信息等的集合。生產(chǎn)系統(tǒng)包括了制造系統(tǒng),它是為制造系統(tǒng)服務(wù)的。
先進(jìn)制造模式(AdvancedManufacturingModel,AMM)相對(duì)于傳統(tǒng)的制造模式有3個(gè)特點(diǎn):一是新,如計(jì)劃與控制方面,重點(diǎn)研究和應(yīng)用的是TOC、MRPⅡ以及由JIT發(fā)展起來的精益生產(chǎn)等;二是更多依賴于信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù);三是以先進(jìn)制造技術(shù)為技術(shù)基礎(chǔ),如快速成型、精密制造等。
先進(jìn)制造模式的出現(xiàn)是與先進(jìn)制造技術(shù)密切相關(guān)的。雖然它們?cè)趯?shí)踐中的混用是很難避免的,但仍是兩個(gè)不同的概念。先進(jìn)制造技術(shù)(AdvancedManufacturingTechnology,AMT)不是一個(gè)單項(xiàng)技術(shù),“先進(jìn)制造技術(shù)是在制造系統(tǒng)和制造過程中有機(jī)結(jié)合并有效應(yīng)用微電子、信息、管理等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段,優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、及時(shí)地制造出市場(chǎng)需求的產(chǎn)品的先進(jìn)工程技術(shù)的總稱?!毕冗M(jìn)制造技術(shù)在組成上有3個(gè)技術(shù)群:形成先進(jìn)制造技術(shù)核心的主體技術(shù)群、包含信息和控制等技術(shù)的支撐技術(shù)群以及制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施。
綜上所述,先進(jìn)制造模式是指在生產(chǎn)制造過程中,依據(jù)不同的制造環(huán)境,通過有效地組織各種制造要素形成的,可以在特定環(huán)境中達(dá)到良好制造效果的先進(jìn)生產(chǎn)方法,該方法已經(jīng)形成規(guī)范的概念結(jié)構(gòu)體系。目前比較成熟的先進(jìn)制造模式主要包括精益生產(chǎn)、計(jì)算機(jī)集成制造、智能制造、敏捷制造、大量定制和綠色制造等,企業(yè)可依據(jù)不同的環(huán)境條件,針對(duì)不同的制造目標(biāo)采用。
二、成本管理:先進(jìn)制造模式實(shí)施的關(guān)鍵問題
(一)先進(jìn)制造模式實(shí)施的成本問題
1.客戶管理的成本
采用先進(jìn)制造模式的企業(yè)最需要的是讓它的潛在客戶,尤其是跨國公司相信,他們具有提供高質(zhì)量產(chǎn)品和服務(wù)的能力。為了要達(dá)成這些目標(biāo),企業(yè)必須采取必要的手段讓客戶知曉他們的策略和執(zhí)行能力,特別是與顧客密切相關(guān)的質(zhì)量、技術(shù)和雇員等3個(gè)方面:質(zhì)量管理的第一步是讓所有與企業(yè)有關(guān)的人員都能參與其中;在技術(shù)方面,一種“概念生產(chǎn)”的理念被貫徹和采納,通過與顧客的協(xié)作發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品改進(jìn)的可行性;雇員方面最關(guān)鍵的就是建立良好的勞資關(guān)系。
2.先進(jìn)制造技術(shù)的選擇和執(zhí)行成本
顧客對(duì)產(chǎn)品多樣化的需求促使制造企業(yè)尋求革命性的全自動(dòng)化小批量、多品種的產(chǎn)品生產(chǎn)方法取代過去大規(guī)模的產(chǎn)品生產(chǎn)方法。制造企業(yè)發(fā)現(xiàn)了靈活性在滿足數(shù)個(gè)細(xì)分市場(chǎng)需求過程中的重要性,它能夠使制造企業(yè)在更短的時(shí)間內(nèi)推出滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品,同時(shí)兼顧生產(chǎn)效率和質(zhì)量。追求靈活性是傳統(tǒng)的制造方法向自動(dòng)化和綜合制造轉(zhuǎn)變過程中的實(shí)質(zhì)。與此同時(shí),制造企業(yè)在推行自動(dòng)化變革的時(shí)候應(yīng)當(dāng)依據(jù)企業(yè)長(zhǎng)期的發(fā)展戰(zhàn)略來區(qū)分對(duì)不同程度靈活性的需求。Mohanty,R.P.(1993)認(rèn)為,企業(yè)在選擇和實(shí)行先進(jìn)制造技術(shù)時(shí)將面臨各種各樣的問題,要成功地實(shí)行先進(jìn)制造技術(shù)就必須對(duì)這些問題有透徹的認(rèn)識(shí)。他將這些問題總結(jié)歸納為:直接成本因素、試生產(chǎn)成本因素、人力因素、社會(huì)因素、戰(zhàn)略因素和技術(shù)因素。
先進(jìn)制造技術(shù)的采用常常伴隨著巨額的投資和高風(fēng)險(xiǎn),因此,需要制造企業(yè)在戰(zhàn)略層次上給予相當(dāng)?shù)年P(guān)注,而通過合理的程序選擇和采用就顯得非常重要了。眾所周知,制造企業(yè)通過采用先進(jìn)制造技術(shù)可以獲得巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),如采用靈活制造體系、半自動(dòng)化電腦輔助設(shè)計(jì)以及使用機(jī)械化設(shè)備等。同時(shí),也有許多企業(yè)不愿意采用這些先進(jìn)制造技術(shù),主要的原因有:(1)這些企業(yè)通常無法獲取先進(jìn)制造技術(shù)帶來的好處;(2)在實(shí)現(xiàn)這些昂貴、復(fù)雜的先進(jìn)制造技術(shù)的過程中有許多困難;(3)企業(yè)缺乏內(nèi)在的技能;(4)企業(yè)在使用計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)時(shí)存在許多困難;(5)先進(jìn)制造技術(shù)的實(shí)現(xiàn)存在有多種途徑;(6)先進(jìn)制造技術(shù)的采用通常要求技能不斷地再學(xué)習(xí)和升級(jí);(7)先進(jìn)制造技術(shù)的采用需要基層組織提供不同的支持。
3.質(zhì)量管理的成本
在先進(jìn)制造模式下,企業(yè)必須致力于在整個(gè)企業(yè)的每個(gè)環(huán)節(jié)提高控制成本、質(zhì)量、運(yùn)輸?shù)乃?,以保持自身較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。成本、質(zhì)量和運(yùn)輸這3個(gè)方面相互支撐,最終以最高質(zhì)量、最低成本、最可靠穩(wěn)定的運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)顧客滿意的目標(biāo)。一個(gè)完整的質(zhì)量體系應(yīng)該以對(duì)顧客需求的理解為起點(diǎn),而以顧客的態(tài)度和服務(wù)質(zhì)量的總結(jié)為終點(diǎn)。整個(gè)體系的焦點(diǎn)是顧客的需求。對(duì)于制造業(yè),就是要消滅浪費(fèi),預(yù)防質(zhì)量問題而不是改正已經(jīng)存在的錯(cuò)誤,對(duì)于原材料的控制關(guān)鍵是保證供應(yīng),而不是過量采購。
4.設(shè)備維護(hù)成本
關(guān)于設(shè)備診斷和維護(hù)管理,有較多的論文和報(bào)告。比較典型的是1992年2月由丹麥、挪威、瑞典和芬蘭等國發(fā)起的一項(xiàng)EUREKA維護(hù)基準(zhǔn)制定計(jì)劃,這個(gè)計(jì)劃制定了各類制造公司設(shè)備維護(hù)的模式,主要的維護(hù)模式包括:(1)考察設(shè)備維護(hù)工作的新領(lǐng)域;(2)相互比較采取的措施和效果;(3)確立新的設(shè)備維護(hù)目標(biāo)。但是,美國的一項(xiàng)調(diào)查表明,從1979年開始,美國的工業(yè)企業(yè)設(shè)備維護(hù)成本以每年10%~15%的速度增長(zhǎng),但是效果并不理想,僅1990年因過度維護(hù)造成的浪費(fèi)已經(jīng)和1979年的全部正常維護(hù)支出持平。隨后又有一些學(xué)者提出諸如開發(fā)計(jì)算機(jī)決策支持系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、模糊控制和貝葉斯判別理論來進(jìn)行制造業(yè)維護(hù)成本的決策。
一些學(xué)者在對(duì)香港一家先進(jìn)的電子制造公司的設(shè)備維護(hù)成本進(jìn)行研究之后發(fā)現(xiàn),首先,維護(hù)成本主要來自兩個(gè)方面:(1)由于公司的許多制造設(shè)備是由復(fù)雜的計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制的,這些設(shè)備的保養(yǎng)和維修成本非常高昂,其中的一些保養(yǎng)和修理工作不得不交由設(shè)備供應(yīng)商完成,這就直接導(dǎo)致了高額的維護(hù)成本;(2)設(shè)備的意外停機(jī)對(duì)公司造成的高額生產(chǎn)延誤損失。其次,從管理的角度來看,該公司沒有明確的設(shè)備維護(hù)目標(biāo),許多的故障和緊急維修是可以通過預(yù)定的檢修工作來進(jìn)行預(yù)測(cè)和避免的。由于該公司缺乏設(shè)備維護(hù)方面的指導(dǎo),有的設(shè)備維護(hù)過度,浪費(fèi)了公司的資源,而有的設(shè)備由于維護(hù)投入不足,仍然經(jīng)常造成意外故障。因此,必須制定一套可靠的維護(hù)成本控制綜合系統(tǒng)并加以實(shí)施,幫助先進(jìn)制造公司記錄和跟蹤公司的設(shè)備維護(hù)支出和因故障而產(chǎn)生的產(chǎn)量意外減少,并在此基礎(chǔ)上指導(dǎo)公司制定更為實(shí)際高效的動(dòng)態(tài)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃預(yù)算,這種維護(hù)計(jì)劃能幫助公司有效避免設(shè)備過度維護(hù)和維護(hù)不足之缺陷。
(二)現(xiàn)行成本管理系統(tǒng)的局限性
羅伯特·S·卡普蘭和羅賓·庫珀(1998)在《成本與效益》一書中對(duì)成本管理系統(tǒng)發(fā)展的4個(gè)階段進(jìn)行了描述(如表1所示),他們認(rèn)為現(xiàn)行的成本管理系統(tǒng)還處在第二或第三階段。所以,現(xiàn)行的成本管理系統(tǒng)根本不能解決先進(jìn)制造模式實(shí)施中的成本問題。
三、先進(jìn)制造模式下成本管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路
針對(duì)先進(jìn)制造模式實(shí)施的選擇和執(zhí)行成本、客戶管理成本、質(zhì)量管理成本、設(shè)備維護(hù)成本等問題,本文對(duì)先進(jìn)制造模式下成本管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路是:以羅伯特·S·卡普蘭和羅賓·庫珀提出的第四階段成本管理系統(tǒng)的特征為基礎(chǔ),結(jié)合先進(jìn)制造模式的特征,通過對(duì)傳統(tǒng)成本管理系統(tǒng)的目標(biāo)、特征、功能、層次結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行梳理和變革,為選擇和實(shí)施先進(jìn)制造模式的企業(yè)提供一個(gè)具有指導(dǎo)意義的成本管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架。
(一)先進(jìn)制造模式下成本管理系統(tǒng)的目標(biāo)
先進(jìn)制造模式下成本管理系統(tǒng)的總體目標(biāo):提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì);先進(jìn)制造模式下成本管理系統(tǒng)的具體目標(biāo):改善企業(yè)的成本結(jié)構(gòu)。
(二)先進(jìn)制造模式下成本管理系統(tǒng)的特征
先進(jìn)制造模式下的成本管理系統(tǒng)應(yīng)該也必須具有以下特征:(1)信息與決策的相關(guān)性;(2)成本結(jié)構(gòu)的可視性;(3)與戰(zhàn)略成本規(guī)劃、戰(zhàn)術(shù)成本策劃、作業(yè)成本控制、成本信息與核算的適應(yīng)性;(4)對(duì)先進(jìn)方法的支持性;(5)與財(cái)務(wù)賬戶的融合性。而現(xiàn)行的成本管理系統(tǒng)不能滿足以上的特性,不利于先進(jìn)制造模式的應(yīng)用和發(fā)展,從而也阻礙了先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。
(三)先進(jìn)制造模式下成本管理系統(tǒng)的功能
先進(jìn)制造模式下成本管理系統(tǒng)應(yīng)具備的功能:
(1)列示過去、現(xiàn)在和將來的支出;(2)反映組織的成本結(jié)構(gòu)和性態(tài)以支持成本管理系統(tǒng)的改進(jìn);(3)支持切實(shí)可行的戰(zhàn)略計(jì)劃并明確管理目標(biāo);(4)引導(dǎo)個(gè)人和團(tuán)隊(duì)行為,努力實(shí)現(xiàn)組織目標(biāo);(5)為完成組織近期目標(biāo)和戰(zhàn)略規(guī)劃監(jiān)控資源耗費(fèi);(6)預(yù)警財(cái)務(wù)狀況惡化;(7)反映資源消耗的適用性;(8)明確個(gè)人和團(tuán)隊(duì)對(duì)完成經(jīng)營目標(biāo)應(yīng)負(fù)的責(zé)任;(9)有助于分析客戶、生產(chǎn)過程、產(chǎn)品和地區(qū)對(duì)營利性的不同影響;(10)為不同的決策者、管理者提供全景式的組織成本結(jié)構(gòu)信息。
(四)先進(jìn)制造模式下成本管理系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)
本文把先進(jìn)制造模式下成本管理系統(tǒng)分為戰(zhàn)略成本規(guī)劃、戰(zhàn)術(shù)成本策劃、作業(yè)成本控制、成本信息與核算4個(gè)層次:(1)戰(zhàn)略成本規(guī)劃是指,企業(yè)在選擇和確定競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略的過程中,運(yùn)用一定的技術(shù)和方法對(duì)企業(yè)成本戰(zhàn)略進(jìn)行構(gòu)筑、設(shè)計(jì)、實(shí)施、控制和評(píng)價(jià),是從行業(yè)維、市場(chǎng)維和生產(chǎn)維等方面對(duì)企業(yè)未來成本結(jié)構(gòu)的一種預(yù)先設(shè)計(jì),也是對(duì)企業(yè)未來戰(zhàn)術(shù)成本策劃的方向和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定位;(2)戰(zhàn)術(shù)成本策劃是指,對(duì)日常作業(yè)成本控制中的技術(shù)、方法和策略進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)施、控制和評(píng)價(jià),為解決人們所面臨的各種戰(zhàn)術(shù)性成本管理問題提供具有可行性的方案。它是在戰(zhàn)略成本規(guī)劃制定的方向和標(biāo)準(zhǔn)的前提下,從生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行和優(yōu)化層面,對(duì)產(chǎn)品或勞務(wù)的成本結(jié)構(gòu)進(jìn)行策劃;(3)作業(yè)成本控制是指,在日常成本管理過程中,運(yùn)用各種技術(shù)、方法和策略對(duì)生產(chǎn)運(yùn)營過程中的產(chǎn)品或勞務(wù)的成本進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)施、控制和評(píng)價(jià),解決生產(chǎn)過程中產(chǎn)品或勞務(wù)成本實(shí)際“筑入”的有關(guān)問題。它是在戰(zhàn)術(shù)成本策劃方案的指導(dǎo)下,對(duì)產(chǎn)品或勞務(wù)的成本進(jìn)行實(shí)際“筑入”和控制;(4)成本信息與核算是指,企業(yè)應(yīng)用成本核算技術(shù)以及相互關(guān)聯(lián)的正規(guī)化、自動(dòng)化的成套技術(shù)對(duì)成本信息系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、分析、設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià),以較低的成本,準(zhǔn)確及時(shí)地為企業(yè)的戰(zhàn)略成本規(guī)劃、戰(zhàn)術(shù)成本策劃、作業(yè)成本控制提供決策有用的成本信息。先進(jìn)制造模式下成本管理系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。
四、先進(jìn)制造模式下成本管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
為了解決先進(jìn)制造模式實(shí)施的選擇和執(zhí)行成本、客戶管理成本、質(zhì)量管理成本、設(shè)備維護(hù)成本等問題,使設(shè)計(jì)的成本管理系統(tǒng)能夠接近羅伯特·S·卡普蘭和羅賓·庫珀所說的第四階段成本管理系統(tǒng)的特征,即全面互聯(lián)的數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)、財(cái)務(wù)報(bào)告系統(tǒng)、整合的ABCM系統(tǒng)、運(yùn)營和戰(zhàn)略業(yè)績(jī)衡量系統(tǒng)。本文根據(jù)對(duì)先進(jìn)制造模式下成本管理系統(tǒng)的目標(biāo)、特性、功能和層次結(jié)構(gòu)界定,對(duì)其戰(zhàn)略成本規(guī)劃、戰(zhàn)術(shù)成本策劃、作業(yè)成本控制、成本信息與核算4個(gè)子系統(tǒng)擬進(jìn)行如下設(shè)計(jì)。
(一)戰(zhàn)略成本規(guī)劃子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
戰(zhàn)略成本規(guī)劃子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是:為解決先進(jìn)制造模式實(shí)施的選擇和執(zhí)行成本、客戶管理成本問題,使設(shè)計(jì)的成本管理系統(tǒng)具有全面互聯(lián)的數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)、整合的ABCM系統(tǒng)、運(yùn)營和戰(zhàn)略業(yè)績(jī)衡量系統(tǒng)的特征,必須要把企業(yè)戰(zhàn)略成本規(guī)劃作為企業(yè)戰(zhàn)略資源規(guī)劃的并行工程,運(yùn)用企業(yè)戰(zhàn)略分析技術(shù)和方法與戰(zhàn)略成本管理技術(shù)和方法的集成以及戰(zhàn)略成本規(guī)劃模型的構(gòu)建等手段,對(duì)企業(yè)的戰(zhàn)略成本從行業(yè)、市場(chǎng)和生產(chǎn)層面進(jìn)行“筑入”,以實(shí)現(xiàn)“技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一”的目標(biāo)。具體流程如圖2所示。
(二)戰(zhàn)術(shù)成本策劃子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
戰(zhàn)術(shù)成本策劃子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是:為解決先進(jìn)制造模式實(shí)施的質(zhì)量管理成本、設(shè)備維護(hù)成本問題,使設(shè)計(jì)的成本管理系統(tǒng)具有全面互聯(lián)的數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)、整合的ABCM系統(tǒng)、運(yùn)營和戰(zhàn)略業(yè)績(jī)衡量系統(tǒng)的特征,必須要把企業(yè)戰(zhàn)術(shù)成本策劃作為企業(yè)資源總體分布的并行工程,運(yùn)用企業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)和方法與戰(zhàn)術(shù)成本管理技術(shù)和方法的集成以及戰(zhàn)術(shù)成本策劃模型的構(gòu)建等手段對(duì)企業(yè)將要生產(chǎn)的產(chǎn)品成本從生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)作業(yè)和工廠布置層面進(jìn)行“筑入”,以實(shí)現(xiàn)“技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一”的目標(biāo)。具體流程如圖3所示。
(三)作業(yè)成本控制子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
作業(yè)成本控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是:為解決先進(jìn)制造模式實(shí)施的選擇和執(zhí)行成本、客戶管理成本、質(zhì)量管理成本、設(shè)備維護(hù)成本等問題,使設(shè)計(jì)的成本管理系統(tǒng)具有全面互聯(lián)的數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)、整合的ABCM系統(tǒng)、運(yùn)營和戰(zhàn)略業(yè)績(jī)衡量系統(tǒng)的特征,必須要把企業(yè)作業(yè)成本控制作為企業(yè)資源的具體分布的并行工程,運(yùn)用企業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)和方法與成本控制技術(shù)和方法的集成以及作業(yè)成本控制模型的構(gòu)建等手段,對(duì)企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的成本從產(chǎn)品目標(biāo)成本分解、作業(yè)中心責(zé)任成本形成和作業(yè)中心責(zé)任成本控制層面進(jìn)行實(shí)際性的“筑入”和控制,以實(shí)現(xiàn)“技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一”的目標(biāo)。具體流程如圖4所示。
【關(guān)鍵詞】制造工藝 模塊化 實(shí)踐教學(xué)
【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810(2014)20-0066-02
一 認(rèn)清制造工藝現(xiàn)狀,加快工藝知識(shí)普及
機(jī)械制造工藝學(xué)是一門系統(tǒng)性和實(shí)踐性較強(qiáng),內(nèi)容廣泛、課時(shí)較少的課程,它是機(jī)械類專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)課,同時(shí)制造工藝課也是機(jī)械專業(yè)、車輛工程專業(yè)、熱力專業(yè)的必修專業(yè)課。如何在有限學(xué)時(shí)內(nèi),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,使他們能夠盡快地掌握高技能人才必備的機(jī)械制造的基本知識(shí)、基本理論和基本技能,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和將來從事的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),是我們應(yīng)重點(diǎn)考慮的問題。有統(tǒng)計(jì)表明,在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)過程中,70%的錯(cuò)誤在設(shè)計(jì)開發(fā)階段已經(jīng)產(chǎn)生,而80%的錯(cuò)誤往往是在生產(chǎn)階段或是更后續(xù)的階段才被發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行修正。特別是《國家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》的有關(guān)規(guī)定提出,“大多數(shù)制造企業(yè)著重提高裝備設(shè)計(jì)、制造和集成能力”,“重點(diǎn)突破極端制造、系統(tǒng)集成和協(xié)同技術(shù)、智能制造與應(yīng)用技術(shù)、成套裝備與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證技術(shù)、基于高可靠性的大型復(fù)雜系統(tǒng)和裝備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù),其目的在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的高效率和良好經(jīng)濟(jì)性”,大幅度提升我國制造工業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。沒有制造業(yè),就沒有工業(yè);而沒有機(jī)械制造業(yè),就沒有獨(dú)立的工業(yè),即使制造業(yè)再大、再多、再好,也受制于人,也就是說行業(yè)的發(fā)展對(duì)人才的需求十分迫切。
隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展及市場(chǎng)需求日益?zhèn)€性化與多樣化,世界各國都把機(jī)械制造技術(shù)的研究和開發(fā)作為國家的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)先發(fā)展,將其他學(xué)科的高技術(shù)成果引入機(jī)械制造業(yè)中。我國制造科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)日新月異的變化和發(fā)展迅速,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(shì),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。而人才是制造加工技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵,提高機(jī)械制造技術(shù)人才的培養(yǎng)水平,為企業(yè)提供高素質(zhì)的人才,才能促進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)的良性發(fā)展。對(duì)于我們機(jī)械類專業(yè)來說,迫切的任務(wù)就是要掌握機(jī)械制造工藝發(fā)展的方向,掌握機(jī)械制造類企業(yè)對(duì)工藝人員的需求,明確工藝人員的特征。尤其是必須具備的軟性職業(yè)能力,然后進(jìn)行制造工藝課程體系和課程內(nèi)容的研究,來適應(yīng)機(jī)械制造工藝的發(fā)展對(duì)人才的需求,徹底解決當(dāng)前機(jī)械制造工藝人員應(yīng)具備哪些專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力的問題。提高制造工藝水平,必須擁有一批高素質(zhì)的工藝人員。工藝水平包括工藝技術(shù)水平、檢測(cè)水平、裝配水平、操作水平和工藝管理水平,還包括推行成組技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助工藝等現(xiàn)代化管理手段水平。而大學(xué)本科畢業(yè)生,由于所學(xué)的知識(shí)或?qū)I(yè)并不和從事的工藝工作對(duì)口,因而對(duì)工藝?yán)碚撘蚕喈?dāng)生疏,實(shí)踐水平也較低。剛從學(xué)校畢業(yè)出來的大學(xué)生,并沒有經(jīng)過一段時(shí)期很好的實(shí)習(xí),他們雖然有一定的工藝?yán)碚撝R(shí)和工程技術(shù)能力,但實(shí)踐知識(shí)普遍不足,加上有些畢業(yè)生的理論知識(shí)本來就沒學(xué)透,一知半解,一下子很難真正適應(yīng)工藝技術(shù)工作。他們?cè)O(shè)計(jì)的工藝裝備很不實(shí)用,甚至連圖面上的工藝錯(cuò)誤也很多,編制的工藝過程采用率很低。
二 改革理論教學(xué)內(nèi)容,推行模塊化教學(xué)
隨著科技的進(jìn)步,高新技術(shù)設(shè)備的普及使用以及新知識(shí)、新技術(shù)、新工藝、新方法的不斷涌現(xiàn),人才培養(yǎng)的方式和時(shí)間周期也發(fā)生了很大的變化,原有的課程體系、結(jié)構(gòu)和內(nèi)容已跟不上社會(huì)、企業(yè)對(duì)人才提出的培養(yǎng)目標(biāo),不能適應(yīng)教學(xué)改革要求。模塊化教學(xué)是一種系統(tǒng)化、規(guī)范化、科學(xué)化的教學(xué)組織形式,它圍繞一個(gè)能力和素質(zhì)的反饋?zhàn)兂赡K的反
饋,在教法上強(qiáng)調(diào)知能一體。傳統(tǒng)教學(xué)中,教師過于注重書本知識(shí)、方法、方案的同步一體化的教與傳授,而忽視學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)。模塊化教學(xué)的關(guān)鍵在于模塊的確立。模塊實(shí)質(zhì)上就是一種微觀課程的形態(tài)、內(nèi)容,綜合運(yùn)用各種教學(xué)方式、手段培養(yǎng)學(xué)生的與未來所從事職業(yè)相適應(yīng)的能力。它自成一個(gè)獨(dú)立的知能體系。
我校主要在機(jī)械專業(yè)、材料成型專業(yè)、車輛專業(yè)、熱力專業(yè)講授機(jī)械制造工藝這門課程,只是側(cè)重點(diǎn)不一樣。如何把這些課程統(tǒng)一起來,在有限的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生掌握相關(guān)的工藝?yán)碚撝R(shí)?面對(duì)現(xiàn)有的課程體系和教學(xué)模式顯現(xiàn)出的不足,嘗試實(shí)施模塊化教學(xué)。根據(jù)專業(yè)的實(shí)際需要,把制造工藝課程分成典型零件的制造工藝模塊、先進(jìn)制造技術(shù)模塊、常規(guī)工藝規(guī)程制定(夾具)、裝配工藝模塊、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造模塊和其他綜合模塊(如車輛專業(yè)車身制造),針對(duì)不同專業(yè)講授不同工藝內(nèi)容。通過這種模式嘗試,注重教學(xué)內(nèi)容的整體布局,強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的體系化,促進(jìn)理論知識(shí)與應(yīng)用能力的有機(jī)結(jié)合,幫助學(xué)生克服了枯燥難學(xué)的困難,提高了專業(yè)教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)教學(xué)得到最大限度的優(yōu)化,共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,使有限的教學(xué)資源發(fā)揮最大效能。
三 分析產(chǎn)品制造特點(diǎn),重視制造質(zhì)量
在筆者調(diào)研的生產(chǎn)廠家中,都認(rèn)為企業(yè)要注重制造技術(shù)和工藝的開發(fā)。雖然有些企業(yè)的生產(chǎn)機(jī)器不是當(dāng)今最先進(jìn)的,但他們普遍重視新產(chǎn)品開發(fā)的同時(shí),同樣注重生產(chǎn)技術(shù)和工藝的開發(fā)和創(chuàng)新,從而確保產(chǎn)品的質(zhì)量。企業(yè)讓自己的產(chǎn)品在市場(chǎng)上保持領(lǐng)先地位;產(chǎn)品設(shè)計(jì)重復(fù)率,制造過程的復(fù)雜性,檢測(cè)技術(shù)先進(jìn),這些是從事裝備制造業(yè)的每個(gè)設(shè)計(jì)者必須正視的問題。零件的制造很小很小的細(xì)節(jié)也要一絲不茍地執(zhí)行。我們常說“這個(gè)差不多、馬馬虎虎”,其實(shí)差得多,在價(jià)值的體現(xiàn)上也差得多。要提高機(jī)械產(chǎn)品的附加值,我們更要注重一些小的環(huán)節(jié),小至一個(gè)氣孔、一個(gè)毛刺、一個(gè)刀痕及外觀狀況都對(duì)我們的零件加工或產(chǎn)品的價(jià)值產(chǎn)生影響。比如講授典型零件加工這個(gè)模塊,對(duì)于車輛專業(yè)主要講解發(fā)動(dòng)機(jī)各零部件的制造技術(shù),機(jī)體毛坯制造方法有哪些,如何檢測(cè)毛坯質(zhì)量,毛坯圖紙繪制,不同國家的視圖,尺寸標(biāo)注完整性,技術(shù)要求,熱處理工藝,尺寸控制方法等,與實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)要求接軌。同時(shí)讓學(xué)生到企業(yè)參與生產(chǎn)過程與加工方法的研究,了解工藝參數(shù)、工藝流程與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃與管理以及項(xiàng)目評(píng)估與決策等,對(duì)學(xué)生在實(shí)踐過程中進(jìn)行全面的質(zhì)量管理教育與敬業(yè)精神與責(zé)任心教育。總之,要培養(yǎng)既懂得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā),又懂產(chǎn)品生產(chǎn)制造工藝,又懂市場(chǎng)消費(fèi),能將創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念、創(chuàng)新的制造方法、創(chuàng)新的生產(chǎn)流程與創(chuàng)新的市場(chǎng)手段相結(jié)合,能看懂圖、能理解工藝、能優(yōu)化性能、能推介新產(chǎn)品的創(chuàng)新型實(shí)用人才。培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品上的創(chuàng)新思維,實(shí)現(xiàn)由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”跨越式的發(fā)展。
四 加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐訓(xùn)練,提高學(xué)生工藝水平
我校工科專業(yè)學(xué)生在大三下學(xué)期安排2~3周時(shí)間進(jìn)行機(jī)械制造認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí),為后續(xù)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課學(xué)習(xí)提供感性認(rèn)識(shí),實(shí)習(xí)的地點(diǎn)是生產(chǎn)企業(yè),實(shí)習(xí)內(nèi)容跟機(jī)械制造工藝學(xué)緊密相關(guān)。老師在指導(dǎo)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)過程中,緊密結(jié)合金工實(shí)習(xí)和機(jī)械加工工藝的有關(guān)知識(shí),編制詳細(xì)的實(shí)習(xí)指導(dǎo)書。由淺入深以問題的形式將有關(guān)知識(shí)點(diǎn)列出,引導(dǎo)學(xué)生帶著問題在工廠尋求答案。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)完整的典型零件加工工藝過程,裝配工藝和焊接工藝等內(nèi)容,注重實(shí)際加工工藝的現(xiàn)場(chǎng)剖析,引導(dǎo)學(xué)生分析加工工藝的重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn),為今后的課程學(xué)習(xí)提供直觀的工程知識(shí),提前和工藝學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容接觸。在進(jìn)行課程實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)時(shí),學(xué)生就不會(huì)感到陌生抽象,很多夾具在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)都接觸過,了解實(shí)際應(yīng)用的方法、場(chǎng)合,在分析定位、夾緊原理時(shí)就不會(huì)感到抽象。學(xué)生在實(shí)習(xí)過程結(jié)合我國機(jī)械產(chǎn)品在質(zhì)量、品種、效率等方面的現(xiàn)狀以及今后制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要,面向企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),以制造工藝為主線,了解產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率與經(jīng)濟(jì)性三者之間的協(xié)調(diào)關(guān)系,系統(tǒng)理解工藝系統(tǒng)的刀具、機(jī)床、夾具、工件等各要素在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的具體功能和應(yīng)用。同時(shí)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室及實(shí)訓(xùn)中心對(duì)學(xué)生全天開放。鼓勵(lì)學(xué)生參加大學(xué)生工程訓(xùn)練比賽、機(jī)械創(chuàng)新、科研產(chǎn)品制作,通過設(shè)計(jì)、零件制作,進(jìn)一步體會(huì)零件制造的全過程和一個(gè)合格零件從選材到制造出來的艱辛。我們構(gòu)建了完善的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)體系,形成理論教學(xué)――實(shí)驗(yàn)――實(shí)習(xí)――參觀――課程設(shè)計(jì)――理論教學(xué)的鏈?zhǔn)浇虒W(xué)模式,注重對(duì)學(xué)生的理論知識(shí)應(yīng)用與基本工程能力的培養(yǎng),促進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí)普及。
五 普及先進(jìn)制造技術(shù),應(yīng)用制造軟件
先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷地吸收機(jī)械、材料、計(jì)算機(jī)及管理技術(shù)等方面最新的成果,應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理及售后服務(wù)的制造全過程。在一個(gè)國家的企業(yè)生產(chǎn)力構(gòu)成中,制造技術(shù)的作用一般占60%左右。各個(gè)國家經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng),主要是制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。其競(jìng)爭(zhēng)能力最終體現(xiàn)在所生產(chǎn)產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的高速發(fā)展、買方需求和市場(chǎng)環(huán)境的不斷變化,競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,所以各國政府都非常重視對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的研究。面向制造系統(tǒng)的制造模式和管理方法,如計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)、敏捷制造(AM)、綠色制造(GM)、并行工程(CE)、成組技術(shù)(GT)等。面向工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的先進(jìn)制造技術(shù),如CAD、CAE、CAT、CAPP、CAM和反求工程等。面向物流處理的先進(jìn)制造技術(shù),如數(shù)加工技術(shù)(NC/CNC/DNC),柔性制造技術(shù)(FM),快速原型/零件制造技術(shù)(Rapid Prototype,Part Manufacturing-RPM),工業(yè)機(jī)器人技術(shù)(Robot),超精密、超高速加工技術(shù)等。隨著社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化需求和不確定的市場(chǎng)環(huán)境,制造資源的柔性和可重構(gòu)性,將成為21世紀(jì)企業(yè)裝備的顯著特點(diǎn)。先進(jìn)的制造工藝、智能化的軟件和柔性的自動(dòng)化設(shè)備、企業(yè)的柔性發(fā)展戰(zhàn)略,構(gòu)成未來企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的軟、硬件資源。因此,加強(qiáng)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的普及,培訓(xùn)大學(xué)生對(duì)3D軟件和專業(yè)軟件的使用,將為大學(xué)生迅速對(duì)接企業(yè)提供有力的保障。
六 結(jié)束語
根據(jù)人才培養(yǎng)要求,我們深入分析了制造工藝的發(fā)展趨勢(shì),積極探索和實(shí)踐制造工藝的課程教學(xué),在教學(xué)內(nèi)容方面,突出先進(jìn)性、系統(tǒng)性和工程化;圍繞課程的主要教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新。機(jī)械制造工藝課程實(shí)踐教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作,無論是在內(nèi)容、教學(xué)方法,還是教學(xué)管理等方面,還有許多改革的空間。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞: CIMS; 離散型制造; 發(fā)展策略; 并行工程
中圖分類號(hào):G71 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1006-8228(2014)02-09-02
0 引言
CIMS(Computer Integrated Manufacture System)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的概念是1973年由美國學(xué)者約瑟夫·哈林頓在《Computer Integrated Manufacturing》一書中首次提出的。它的內(nèi)涵是借助計(jì)算機(jī),將企業(yè)中各種與制造有關(guān)的技術(shù)系統(tǒng)集成起來,從而達(dá)到降低庫存、提高生產(chǎn)效率和管理水平的目的,進(jìn)而提高企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的能力,其別強(qiáng)調(diào)企業(yè)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)是不可分割的,需要統(tǒng)一安排與組織,其“系統(tǒng)的觀點(diǎn)”及產(chǎn)品制造過程是信息采集、傳遞、加工處理的過程,即“信息化的觀點(diǎn)”。
計(jì)算機(jī)集成制造是一種組織、管理與運(yùn)行企業(yè)的理念。它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等有機(jī)結(jié)合,借助計(jì)算機(jī),使企業(yè)產(chǎn)品生命周期中的市場(chǎng)需求分析、產(chǎn)品定義、研究開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、支持(包括質(zhì)量、銷售、采購、發(fā)送、服務(wù)),以及產(chǎn)品最后報(bào)廢、環(huán)境處理等各階段活動(dòng)有序完成。這中間有關(guān)組織、經(jīng)營管理和技術(shù)是三個(gè)要素已通過CIMS,將信息流、物流和價(jià)值流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)企業(yè)制造活動(dòng)的計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化、集成化,以達(dá)到產(chǎn)品上市快,質(zhì)量高、能耗低、服務(wù)好、環(huán)境清潔,進(jìn)而提高企業(yè)的柔韌性、健壯性、敏捷性,使企業(yè)更好地贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。
1 CIMS的系統(tǒng)組成
CIMS的組成可分為四個(gè)功能子系統(tǒng)和兩個(gè)支撐系統(tǒng),分別是工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)、制造自動(dòng)化子系統(tǒng)、管理系統(tǒng)子系統(tǒng)、質(zhì)量保證子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)支撐子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫支撐子系統(tǒng),如圖1所示。
工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)來輔助設(shè)計(jì)、制造準(zhǔn)備和產(chǎn)品測(cè)試,即CAD/CAPP/CAM階段;管理系統(tǒng)子系統(tǒng)包括:預(yù)測(cè)、經(jīng)營決策、各級(jí)生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、銷售、供應(yīng)、財(cái)務(wù)、成本、設(shè)備、人力資源等市場(chǎng)信息的管理信息功能;質(zhì)量保證子系統(tǒng)包括質(zhì)量決策、質(zhì)量評(píng)價(jià)、產(chǎn)品加工過程中的質(zhì)量控制和跟蹤功能,系統(tǒng)保證從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)到售后服務(wù)全過程的質(zhì)量;計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)支撐子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫支撐子系統(tǒng)滿足不同子系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的不同需求,支撐資源共享、分布處理系統(tǒng)和實(shí)時(shí)控制,同時(shí),支撐CIMS各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和信息集成,覆蓋了企業(yè)的全部數(shù)據(jù)信息[1]。
2 我國企業(yè)實(shí)施CIMS的現(xiàn)狀及必要性
截止目前,世界發(fā)達(dá)國家60%的社會(huì)財(cái)富和45%的國民收入都是由制造業(yè)創(chuàng)造的。世界各國經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)主要是制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng),在各國企業(yè)生產(chǎn)力的構(gòu)成中,制造技術(shù)的作用一般占55%~65%,是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱[2]。
我國機(jī)械工業(yè)經(jīng)過40多年的發(fā)展,形成了一定的規(guī)模和基礎(chǔ),但還存在不少問題和差距,為此,國家已經(jīng)提出,要用15年時(shí)間,通過振興使其成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。因此,整個(gè)工業(yè)特別是離散型制造工業(yè)(約占全部工業(yè)的50%),必須尋求一種技術(shù)與管理高度結(jié)合又能快速反應(yīng)的新的生產(chǎn)方式,才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性地繼續(xù)發(fā)展。
我國傳統(tǒng)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理模式雖然經(jīng)歷了長(zhǎng)期的過程,積累了許多好的經(jīng)驗(yàn),但效率仍然低下、費(fèi)時(shí)誤工仍是其明顯的不足,CIMS的引入可以改善這一缺點(diǎn),提高整個(gè)企業(yè)運(yùn)行過程的效率、降低成本,最終提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。CIMS是21世紀(jì)最主要的生產(chǎn)和管理模式,CIMS的應(yīng)用將大大提高企業(yè)的運(yùn)行效率。
3 CIMS在我國企業(yè)應(yīng)用的發(fā)展策略
在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的推動(dòng)下,計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的研究已成為自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)前沿課題,與之相關(guān)的新思想、 新概念也層出不窮,本文通過對(duì)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進(jìn)制造技術(shù)關(guān)系的分析認(rèn)為,在制定我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略時(shí),應(yīng)該運(yùn)用并行工程的哲理,即對(duì)產(chǎn)品及相關(guān)過程包括制造過程和支持過程進(jìn)行并行、集成化處理,從而使各種先進(jìn)制造技術(shù)相互銜接,并不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)的成果,為先進(jìn)制造技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用起到促進(jìn)作用。
目前,由于我國存在科研能力薄弱、人才流失嚴(yán)重、企業(yè)管理工作滯后等因素,進(jìn)而導(dǎo)致企業(yè)對(duì)應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)的熱情不高。針對(duì)我國國情,本文提出如下發(fā)展策略。
⑴ 以企業(yè)需求為出發(fā)點(diǎn),以“甩圖板”工程為契機(jī),拋棄傳統(tǒng)手繪制圖,大力普及CAD技術(shù),幫助企業(yè)進(jìn)行人員培訓(xùn),提高企業(yè)人員的素質(zhì)(其中包括技術(shù)水平、勞動(dòng)態(tài)度、道德水平等),不斷提高企業(yè)的管理水平,在計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)成功示范企業(yè)中及時(shí)推廣并行工程,并適當(dāng)宣傳虛擬制造、快捷制造等新思想和技術(shù),為企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。
⑵ 在政府方面,應(yīng)發(fā)揮政府的協(xié)調(diào)職能,組織企業(yè)和科研部門進(jìn)多方面、多層次的合作,加強(qiáng)科研成果的應(yīng)用推廣,而且應(yīng)組織多學(xué)科、跨地區(qū)的科研力量共同攻關(guān);從宏觀上加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的指導(dǎo),集中大家的智慧制定出符合我國國情的發(fā)展計(jì)劃,并將計(jì)劃的執(zhí)行落到實(shí)處[4]。
⑶ 在技術(shù)先進(jìn)性方面,我國企業(yè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求,解決企業(yè)實(shí)際問題,力爭(zhēng)盡快創(chuàng)造效益,而不要過度追求世界領(lǐng)先。
我國有些企業(yè)為了趕超國際水平,盡快創(chuàng)造效益,一味地追求更新設(shè)備,更新技術(shù),從而導(dǎo)致了企業(yè)原本的技術(shù)、設(shè)備能力與更新后的要求嚴(yán)重脫節(jié),造成了嚴(yán)重的后果;另外,不少企業(yè)應(yīng)用新技術(shù)、新工藝時(shí),不結(jié)合本企業(yè)的實(shí)際,過多地追求高新尖,結(jié)果不僅沒有給企業(yè)帶來實(shí)惠,反而增加了成本,削弱了競(jìng)爭(zhēng)力。因此,在先進(jìn)制造技術(shù)的研究與運(yùn)用中,必須十分重視為企業(yè)帶來實(shí)際效益,在企業(yè)發(fā)展過程中,應(yīng)考慮企業(yè)自身?xiàng)l件,合理引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)設(shè)備,提高效率,從而形成良性循環(huán),促進(jìn)研究工作的進(jìn)一步開展。同時(shí),參與國際合作,跟蹤國際研究動(dòng)態(tài),也可以適當(dāng)引進(jìn)一些關(guān)鍵的、有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù),進(jìn)行消化和創(chuàng)新,縮短我國與世界先進(jìn)水平的差距,保持一定的技術(shù)領(lǐng)先性。此外,應(yīng)加強(qiáng)企業(yè)與科研單位的溝通交流,進(jìn)一步加快CIMS的信息化過程,這樣既可增強(qiáng)機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)的信心,也可增強(qiáng)企業(yè)資金積累的能力,從而使企業(yè)有進(jìn)一步研究和應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)的熱情和能力[5]。
⑷ 在人才培養(yǎng)方面,學(xué)校教育應(yīng)該適應(yīng)市場(chǎng)需求,有針對(duì)性地適應(yīng)制造業(yè)發(fā)展的需要。
在CIMS中要求的應(yīng)用型人才,既要從事機(jī)械制造工藝規(guī)程的編制,機(jī)械加工質(zhì)量的管理和控制,數(shù)控設(shè)備和柔性制造系統(tǒng)的操作,以及CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用,又要懂得車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)維護(hù)管理,知識(shí)面廣,是集機(jī)電技術(shù)、信息技術(shù)、管理技術(shù)于一體的綜合型人才。因此,為企業(yè)培養(yǎng)更多更優(yōu)秀的適應(yīng)性人才是學(xué)校教育與企業(yè)發(fā)展應(yīng)共同努力的方向。
我國CIMS研究處于起步階段,試點(diǎn)企業(yè)當(dāng)前解決的重點(diǎn)是技術(shù)問題,而對(duì)于與CIMS高新技術(shù)相匹配的管理環(huán)境并沒有充分的重視,盡管有些企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到管理環(huán)節(jié)的重要性,但缺乏如何創(chuàng)造管理環(huán)境方面的經(jīng)驗(yàn)積累、交流和傳播,如此下去,管理因素將成為日后實(shí)現(xiàn)CIMS最主要的障礙。另外,盡管CIMS可以覆蓋企業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)、銷售環(huán)節(jié),但由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的原因,CIMS不得不分步實(shí)行,一蹴而就的想法不但不能發(fā)揮CIMS的優(yōu)勢(shì),也會(huì)使得企業(yè)的發(fā)展受到影響。
先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用要突出強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求。從我國的實(shí)際情況出發(fā),更需突出強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求??v觀幾十年來我國技術(shù)發(fā)展的歷程,較多考慮的是技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),而較少考慮市場(chǎng)需求。當(dāng)然,兩者從長(zhǎng)遠(yuǎn)和根本上講并不矛盾,但從近期來看,仍存在一個(gè)輕重緩急的安排問題。突出強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求,可以使先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用在振興機(jī)械工業(yè)和發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)中較快見效,可以使制造業(yè)企業(yè)盡快改變現(xiàn)有面貌,可以使制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力得到明顯提高,從而使先進(jìn)制造技術(shù)從科學(xué)的殿堂走入經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主戰(zhàn)場(chǎng)。
4 結(jié)束語
目前,全球以計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)為主導(dǎo)的制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的時(shí)代,CIMS 系統(tǒng)不僅是一個(gè)工程技術(shù)系統(tǒng),更是一個(gè)企業(yè)整體集成優(yōu)化系統(tǒng),是一種先進(jìn)的思想方法和生產(chǎn)模式。本文提出的CIMS在我國企業(yè)應(yīng)用的發(fā)展策略涵蓋了企業(yè)需求、政府服務(wù)、技術(shù)先進(jìn)性和人才培養(yǎng)等多個(gè)側(cè)面,能有效推動(dòng)我國企業(yè)深入應(yīng)用CIMS,解決企業(yè)因各種因素而造成的對(duì)應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)缺乏熱情的問題,進(jìn)而取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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關(guān)鍵詞:制造業(yè);自主創(chuàng)新;建議
中圖分類號(hào):F420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1007-7685(2013)07-0064-04
對(duì)任何國家而言,強(qiáng)大的制造業(yè)對(duì)于一個(gè)國家保持經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期繁榮、提升知識(shí)創(chuàng)造和創(chuàng)新能力、維護(hù)國家安全都具有不可替代的重要作用。一方面,制造業(yè)的發(fā)展有利于拉動(dòng)本國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、創(chuàng)造就業(yè)崗位并促進(jìn)出口。另一方面,強(qiáng)大的制造業(yè)對(duì)于提升一個(gè)國家的知識(shí)創(chuàng)造和創(chuàng)新能力至關(guān)重要。此外,具有創(chuàng)新和安全的國內(nèi)制造業(yè)基礎(chǔ),對(duì)國家安全也十分重要。
一、全球制造業(yè)的新變化及未來發(fā)展方向
盡管發(fā)達(dá)國家的制造業(yè)在世界產(chǎn)業(yè)體系中始終發(fā)揮著主導(dǎo)作用,但是隨著時(shí)間推移,特別是20世紀(jì)90年代以來,發(fā)達(dá)國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中服務(wù)業(yè)比重不斷上升、制造業(yè)比重趨于下降,制造業(yè)的貢獻(xiàn)不斷減弱。以美國為例,美國制造業(yè)增加值占GDP比重從1957年的27%下降至2009年的11%。制造業(yè)就業(yè)人數(shù)也明顯下降,僅最近十年來,制造業(yè)就業(yè)水平就已下降了大約三分之一。2007年國際金融危機(jī)的爆發(fā),使得世界各國特別是長(zhǎng)期推行“去工業(yè)化”的發(fā)達(dá)國家,又重新認(rèn)識(shí)到強(qiáng)大的制造業(yè)對(duì)一國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性。因此,在當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下,發(fā)達(dá)國家紛紛提出“再工業(yè)化戰(zhàn)略”,試圖實(shí)現(xiàn)從“產(chǎn)業(yè)空心化”到“再工業(yè)化”的回歸。我們認(rèn)為,從全球制造業(yè)的發(fā)展格局和發(fā)展趨勢(shì)兩方面看,都正在發(fā)生著重大變革,表明全球制造業(yè)正在迎來新變化。
(一)制造業(yè)重心正在發(fā)生轉(zhuǎn)移,有望形成新的全球產(chǎn)業(yè)布局
為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、拉動(dòng)就業(yè)和提高競(jìng)爭(zhēng)力,英國、美國、日本、法國等發(fā)達(dá)國家以及印度、巴西等發(fā)展中國家都將制造業(yè)作為本國發(fā)展重點(diǎn),紛紛制定旨在促進(jìn)本國制造業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策。同時(shí),在歐美等發(fā)達(dá)國家“再工業(yè)化”戰(zhàn)略的引導(dǎo)下,也有部分制造業(yè)由新興發(fā)展中國家向經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)移,出現(xiàn)了制造業(yè)“回流”的現(xiàn)象。如,英國了制造業(yè)發(fā)展新戰(zhàn)略,明確提出,未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展是一條融合與平衡的道路,制造業(yè)與新服務(wù)業(yè)的增長(zhǎng)和需求相輔相成。無論過去、現(xiàn)在和未來,制造業(yè)都是英國經(jīng)濟(jì)獲得成功的關(guān)鍵。英國希望在競(jìng)爭(zhēng)激烈的全球制造業(yè)領(lǐng)域占據(jù)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的高端位置,鞏固包括高技術(shù)制造業(yè)、研發(fā)密集型產(chǎn)品和服務(wù)等領(lǐng)域的現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)地位。同時(shí),英國制造業(yè)協(xié)會(huì)2011年一項(xiàng)調(diào)查顯示,有七分之一的制造商將部分生產(chǎn)業(yè)務(wù)遷回本土。
國際金融危機(jī)后,美國重新擬定了制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。2009年,美國政府推出“購買美國貨”計(jì)劃,要求所有經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃項(xiàng)目必須使用美國制造的設(shè)備和商品;并在《美國振興制造業(yè)框架》中明確了政府在支持制造業(yè)發(fā)展中所起的基礎(chǔ)性作用。2010年了《美國制造業(yè)促進(jìn)法案》,旨在幫助美國實(shí)體制造業(yè)降低成本,恢復(fù)競(jìng)爭(zhēng)力,創(chuàng)造更多就業(yè)崗位。同時(shí),波士頓咨詢一項(xiàng)調(diào)查顯示,67%的橡膠和塑料制品企業(yè)、42%的機(jī)械制造企業(yè)、41%的電子制造企業(yè)、40%的計(jì)算機(jī)制造企業(yè)、35%的金屬制品企業(yè)表示,他們期望將企業(yè)從中國遷回美國。波士頓咨詢的西爾金做出保守估計(jì),到2020年,美國將增加250萬到500萬制造業(yè)崗位,從而讓美國目前接近7.8%的失業(yè)率下降二到三個(gè)百分點(diǎn)。
此外,日本制訂了《制造基礎(chǔ)白皮書》,決心提升制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,加強(qiáng)信息家電、環(huán)境與能源、納米與新材料、醫(yī)療與生物工程等領(lǐng)域的技術(shù)研究開發(fā),擬將日本建成進(jìn)行最尖端技術(shù)領(lǐng)域的研究開發(fā)以及生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的據(jù)點(diǎn)。法國“新產(chǎn)業(yè)政策”明確將工業(yè)置于國家發(fā)展的核心位置,提出了法國制造業(yè)產(chǎn)量的增長(zhǎng)目標(biāo)及具體措施。印度、巴西等發(fā)展中國家為促進(jìn)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和刺激就業(yè),也紛紛出臺(tái)了支持制造業(yè)發(fā)展的政策措施。如,印度商工部于2011年11月了《國家制造業(yè)政策》,從制造業(yè)管理、貿(mào)易政策、中小企業(yè)發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新等方面著力推進(jìn)制造業(yè)發(fā)展。根據(jù)該政策,到2022年,力爭(zhēng)制造業(yè)占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重從當(dāng)前的16%至少提高到25%,并新創(chuàng)造1000萬個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)。巴西發(fā)展、工業(yè)外貿(mào)部也于2011年“大巴西計(jì)劃(2011—2014)”,從組織保障、增強(qiáng)創(chuàng)新激勵(lì)、刺激小型微型企業(yè)成長(zhǎng)、稅收優(yōu)惠、擴(kuò)大投融資規(guī)模、加強(qiáng)貿(mào)易保護(hù)等方面實(shí)現(xiàn)工業(yè)強(qiáng)國目標(biāo)。
應(yīng)該說,歐美的制造業(yè)回歸和再工業(yè)化是當(dāng)前及未來較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)國際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的新趨勢(shì),即前三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移都是單方向由上往下的轉(zhuǎn)移,即由經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家向新興發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移,而這次轉(zhuǎn)移出現(xiàn)了雙向轉(zhuǎn)移。國際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的新趨勢(shì)有望在未來形成新的全球產(chǎn)業(yè)布局。
(二)先進(jìn)制造技術(shù)將代表全球制造業(yè)發(fā)展新趨勢(shì),成為制造業(yè)的未來發(fā)展方向
進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和逐步融合,以新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、智能化技術(shù)等為代表的先進(jìn)制造技術(shù),正在深刻改變著制造業(yè)的要素配置方式、生產(chǎn)組織模式和產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài),并有望實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的革命性轉(zhuǎn)變。研究指出,以碳纖維、納米材料等為代表的新材料技術(shù)正在改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的理念,加之新的節(jié)能和環(huán)保技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、3D打印和先進(jìn)鑄模技術(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,將極大提高制造業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新能力和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。如,重量輕、強(qiáng)度高、高性能的新材料有助于降低建筑和交通運(yùn)輸?shù)哪茉聪牧亢投趸嫉呐欧帕浚鳛榫哂刑烊徊牧纤痪邆涞某N锢硇再|(zhì)人工復(fù)合材料的超材料(Metamaterial)的一些人工屬性,使其能夠與光和其他電磁波相互作用,并通過提高光電轉(zhuǎn)換效率,以制造更加高效的太陽能電池;大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)期的能源存儲(chǔ)技術(shù)不僅使得包括風(fēng)能、太陽能、波浪能、潮汐能等可再生能源的高效利用成為可能,而且通過提供相對(duì)清潔的動(dòng)力來源,可提高能效、降低溫室氣體排放;3D打印技術(shù)是“一種與傳統(tǒng)的材料去除加工方法相反的,基于三維數(shù)字模型的,通常采用逐層制造方式將材料結(jié)合起來的工藝”,通過將復(fù)雜作業(yè)流程轉(zhuǎn)化為制造程序文件,可大幅降低制造業(yè)技術(shù)門檻,有望實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的生產(chǎn)模式;智能化技術(shù)在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過智能化的感知、人機(jī)交互、決策和執(zhí)行技術(shù),實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程智能化、制造過程智能化和制造裝備智能化。應(yīng)該說,先進(jìn)制造技術(shù)使制造技術(shù)由傳統(tǒng)意義上的單純機(jī)械加工技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械、電子、材料、信息和管理等諸多技術(shù)的一體化。未來先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)也將更多體現(xiàn)在輕量化、精密化、極端化、數(shù)字化、智能化、綠色化、系統(tǒng)化、集成化等方面。
為此,制造業(yè)也將實(shí)現(xiàn)從基于資源向基于知識(shí)的轉(zhuǎn)變、從線性模式向復(fù)雜性系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變、從個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)向系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)的轉(zhuǎn)變、從單一學(xué)科向跨學(xué)科的轉(zhuǎn)變、從宏觀到微觀再到納米層次的轉(zhuǎn)變、由自上而下生產(chǎn)向自下而上生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。先進(jìn)制造業(yè)由于具有不斷吸收信息、機(jī)械、材料以及現(xiàn)代管理等方面的高新技術(shù),并將這些先進(jìn)技術(shù)綜合應(yīng)用于制造的各個(gè)環(huán)節(jié)和全過程,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn),從而取得很好經(jīng)濟(jì)社會(huì)和市場(chǎng)效益的特點(diǎn),而成為發(fā)達(dá)國家不約而同的選擇。如,美國2011年的《確保美國在先進(jìn)制造業(yè)的領(lǐng)先地位》指出,先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展將重振美國制造業(yè)的領(lǐng)先地位,并將更好地支持美國經(jīng)濟(jì)、知識(shí)和創(chuàng)新發(fā)展。同年又啟動(dòng)了“先進(jìn)制造伙伴”計(jì)劃,計(jì)劃未來4年投資5~10億美元,以強(qiáng)化關(guān)系國家安全的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)的本土制造能力、縮短先進(jìn)材料從開發(fā)到應(yīng)用推廣的時(shí)間、發(fā)展新一代機(jī)器人和研究開發(fā)創(chuàng)新型的節(jié)能制造工藝。英國在2009年、2010年先后了《新產(chǎn)業(yè)、新工作——打造英國的未來》和《新產(chǎn)業(yè)、新工作——1年后》,初步形成了支持發(fā)展英國先進(jìn)制造業(yè)的主要框架。英國政府通過鼓勵(lì)新型設(shè)備投資、新技術(shù)投資,大力發(fā)展大學(xué)技術(shù)學(xué)院項(xiàng)目和高等教育科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)計(jì)劃,建立先進(jìn)制造研究中心、創(chuàng)新制造研究中心,成立制造業(yè)咨詢機(jī)構(gòu),設(shè)立英國創(chuàng)新投資基金等一系列扶持政策,助推本國先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。
二、制造業(yè)回流對(duì)自主創(chuàng)新能力提升的影響和建議
制造業(yè)不僅是國家競(jìng)爭(zhēng)力的標(biāo)志桿,也是自主創(chuàng)新能力的推進(jìn)器;沒有制造業(yè)的強(qiáng)力支撐,任何一個(gè)大國都不可能實(shí)現(xiàn)從落后追趕型國家向發(fā)達(dá)國家的轉(zhuǎn)變。至少在過去30年,中國把握住了國際分工深化和全球制造業(yè)轉(zhuǎn)移的機(jī)遇,借助勞動(dòng)力和資源的低成本優(yōu)勢(shì)以及政府的大力支持,制造業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,逐漸成為制造業(yè)大國。制造業(yè)的快速發(fā)展也主要從兩方面推動(dòng)了我國自主創(chuàng)新能力的提升,使我國與國際先進(jìn)水平的差距明顯縮小。一方面,是從國際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中獲得了技術(shù)溢出效應(yīng);另~方面,也是更重要的,是向發(fā)達(dá)國家借鑒、學(xué)習(xí)并利用合適的政策,以適合自己的方式推動(dòng)了“本土資源”的成長(zhǎng)。
(一)制造業(yè)回流對(duì)自主創(chuàng)新能力提升的影響
近年來,中國自主創(chuàng)新能力賴以提升的全球制造業(yè)發(fā)展格局發(fā)生了根本變化:一方面面臨著發(fā)達(dá)國家制造業(yè)回歸、其他低成本發(fā)展中國家、(如印度、巴西)的競(jìng)爭(zhēng)等一系列挑戰(zhàn);另一方面,先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展又給我國制造業(yè)的發(fā)展提出了新要求。未來我國制造業(yè)的高速發(fā)展和規(guī)模壯大可能會(huì)隨著在全球市場(chǎng)份額增加而迎來拐點(diǎn),這將對(duì)中國特色自主創(chuàng)新道路帶來深遠(yuǎn)影響。因?yàn)槊恳浑A段,都有不同的發(fā)展路徑和政策抉擇。應(yīng)該說,經(jīng)過30多年的改革開放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展,中國特色自主創(chuàng)新道路已經(jīng)走到了一個(gè)十字路口。
我們必須要意識(shí)到拐點(diǎn)期,改變既往的思維模式,改變已經(jīng)形成的路徑依賴。一是,面對(duì)來自發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家制造業(yè)領(lǐng)域的雙向擠壓,如何預(yù)防可能出現(xiàn)的“產(chǎn)業(yè)空洞化”,并擺脫過往30年我們?cè)谥圃鞓I(yè)發(fā)展中的被動(dòng)和依附地位,成為我們當(dāng)前及未來一段時(shí)期內(nèi)都必須面對(duì)和思考的問題。這一變化要求我們必須重視制造業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新,提升自我發(fā)展能力,實(shí)現(xiàn)從低附加值、勞動(dòng)密集型模式向高附加值、高技術(shù)含量模式的轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)從中國制造向中國創(chuàng)造的轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)接受者角色向掌控主導(dǎo)權(quán)角色的轉(zhuǎn)變。二是,面對(duì)世界主要發(fā)達(dá)國家都在大力推動(dòng)先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的局面,先進(jìn)制造技術(shù)未來有望在中國提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量和效益、實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、全面建成小康社會(huì)的進(jìn)程中起到關(guān)鍵性作用。這一變化要求我們必須在一定范圍內(nèi)對(duì)未來力圖發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域、方向進(jìn)行干預(yù)和調(diào)控,制定出有的放矢且有效的政策,即必須決定哪些領(lǐng)域、方向是最值得探索的,哪些領(lǐng)域是最值得鼓勵(lì)和支持的,以及如何合理地分配有限的資源。
一、我國機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀分析
機(jī)械制造技術(shù)是研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務(wù)乃至回收再生的整個(gè)過程的工程學(xué)科,是以提高質(zhì)量、效益、競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo),包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。
20世紀(jì)70年代以前,產(chǎn)品的技術(shù)相對(duì)比較簡(jiǎn)單,一個(gè)新產(chǎn)品上市,很快就會(huì)有相同功能的產(chǎn)品跟著上市。20世紀(jì)80年代以后,隨著市場(chǎng)全球化的進(jìn)一步發(fā)展,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)變得越來越激烈。
20世紀(jì)90年代初,隨著CIMS技術(shù)的大力推廣應(yīng)用,包括有CIMS實(shí)驗(yàn)工程中心和7個(gè)開放實(shí)驗(yàn)室的研究環(huán)境已建成。在全國范圍內(nèi),部署了CIMS的若干研究項(xiàng)目,諸如CIMS軟件工程與標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)自動(dòng)化、工藝設(shè)計(jì)自動(dòng)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(luò)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及系統(tǒng)理論和方法等均取得了豐碩成果,獲得不同程度的進(jìn)展。但因大部分大型機(jī)械制造企業(yè)和絕大部分中小型機(jī)械制造企業(yè)主要限于CAD和管理信息系統(tǒng),底層基礎(chǔ)自動(dòng)化還十分薄弱,數(shù)控機(jī)床由于編程復(fù)雜,還沒有真正發(fā)揮作用。因此,與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比,我國的制造業(yè)仍然存在一個(gè)階段性的整體上的差距。
目前,我國已加入WTO,機(jī)械制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)與新的機(jī)遇。因此,我國機(jī)械制造業(yè)不能單純的沿著20世紀(jì)凸輪及其機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)采用專用機(jī)床、專用夾具、專用刀具組成的流水式生產(chǎn)線——?jiǎng)傂宰詣?dòng)化發(fā)展。而是要全面拓展,面向五化發(fā)展,即全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、自動(dòng)化、綠色化。
二、機(jī)械制造技術(shù)的特點(diǎn)
做好基礎(chǔ)自動(dòng)化的工作仍是我國制造企業(yè)一項(xiàng)十分緊迫而艱巨的任務(wù)。但加工中心無論是數(shù)量還是利用率都很低??删幊炭刂破鞯氖褂貌⒉黄占?工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用還很有限。因此,我們要立足于我國的實(shí)際情況,在看到國際上制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的同時(shí)扎扎實(shí)實(shí)地做好基礎(chǔ)工作。
1.機(jī)械制造技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)工程
先進(jìn)制造技術(shù)特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)組織管理、銷售及售后服務(wù)等方面的應(yīng)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(jī)械制造技術(shù)是一個(gè)綜合性技術(shù)
先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用的目標(biāo)是為了提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)和促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)和綜合實(shí)力的增長(zhǎng)。因此,它并不限于制造過程本身,它涉及產(chǎn)品從市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品開發(fā)及工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工制造、售后服務(wù)等產(chǎn)品壽命周期的所有內(nèi)容,并將它們結(jié)合成一個(gè)有機(jī)的整體。以便提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
3.機(jī)械制造技術(shù)是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要素的統(tǒng)一體
市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的核心是如何提高生產(chǎn)率。隨著市場(chǎng)全球化的進(jìn)一步發(fā)展,20世紀(jì)80年代以后,制造業(yè)要贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要矛盾已經(jīng)從提高勞動(dòng)生產(chǎn)率轉(zhuǎn)變?yōu)橐詴r(shí)間為核心的時(shí)間、成本和質(zhì)量的三要素的矛盾。先進(jìn)制造技術(shù)把這三個(gè)矛盾有機(jī)結(jié)合起來,使三者達(dá)到了統(tǒng)一。
4.機(jī)械制造技術(shù)是一個(gè)世界性技術(shù)
? 20世紀(jì)80年代以來,隨著全球市場(chǎng)的形成,發(fā)達(dá)國家通過金融、經(jīng)濟(jì)、科技手段爭(zhēng)奪市場(chǎng),傾銷產(chǎn)品,輸出資本,使得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)變得越來越激烈,為適應(yīng)這種激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),一個(gè)國家的先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)具有世界先進(jìn)水平,應(yīng)能支持該國制造業(yè)在全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí),機(jī)械制造技術(shù)是面向21世紀(jì)的技術(shù),應(yīng)與現(xiàn)代高新技術(shù)相結(jié)合,應(yīng)是有明確范疇的新的技術(shù)領(lǐng)域。
三、我國機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展方向
先進(jìn)制造技術(shù)是制造技術(shù)的最新發(fā)展階段,是由傳統(tǒng)的制造技術(shù)發(fā)展起來的,既保持了過去制造技術(shù)中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術(shù)成果,并滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的所有領(lǐng)域及其全部過程。
20世紀(jì)80年代,隨著掃描顯微鏡的發(fā)明和使用,人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力進(jìn)入納米尺度,納米技術(shù)是指實(shí)現(xiàn)納米級(jí)精度,是一種在納米尺度上研究原子和分子結(jié)構(gòu),物質(zhì)特性及相互作用與運(yùn)動(dòng),并運(yùn)用這種技術(shù)為人類服務(wù)的高新技術(shù),納米技術(shù)對(duì)制造業(yè)產(chǎn)生了很大的影響,其應(yīng)用范圍將非常廣泛,包括納米材料技術(shù)、納米加工技術(shù)、納米裝配技術(shù)和納米測(cè)量技術(shù)等。
超精密加工的加工精度在2000年已達(dá)到納米級(jí),在21世紀(jì)初開發(fā)的分子束生長(zhǎng)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(dá)到0.0003~0.0001μm,現(xiàn)在精密工程 正向其終極目標(biāo)——原子級(jí)精度的加工逼近,也就是說,可以做到移動(dòng)原子級(jí)別的加工。
現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩個(gè)方向上:一是精密工程技術(shù),以超精密加工的前沿部分、微細(xì)加工、納米技術(shù)為代表,將進(jìn)入微型機(jī)械電子技術(shù)和微型機(jī)器人的時(shí)代;二是機(jī)械制造的高度自動(dòng)化,以CIMS和敏捷制造等的進(jìn)一步發(fā)展為代表。
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(yīng)用領(lǐng)域是機(jī)械加工行業(yè),無切削液加工簡(jiǎn)化了工藝、減少了成本并消除了冷卻液帶來的一系列問題,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(shè)計(jì)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(shí)體制造(LOM),熔化沉積制造(FDM)等等。
由于以上工藝和技術(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(jìn)對(duì)環(huán)境起到保護(hù)作用,因此被稱為綠色制造工藝。綠色制造是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展在制造業(yè)中的體現(xiàn)。這一切除了工藝革新外,還必須依靠信息技術(shù),通過計(jì)算機(jī)的模擬、仿真,才能實(shí)現(xiàn)。
四、結(jié)論
關(guān)鍵詞:加工中心 軌跡仿真 實(shí)踐教學(xué)
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-3973(2013)008-190-02
1 引言
數(shù)控技術(shù)及裝備,是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的基本技能技術(shù)和最基本的裝備。隨著我國由“制造大國”向“制造強(qiáng)國”的轉(zhuǎn)型,數(shù)控加工中心在先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用,社會(huì)對(duì)高素質(zhì)技術(shù)人才的需求也不斷發(fā)生變化。了解先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,掌握先進(jìn)制造裝備的編程、軌跡仿真和加工技術(shù)原理將成為工科院校畢業(yè)生所必備的專業(yè)知識(shí)。
2 數(shù)控加工中心實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀
美國的高校一直以來都對(duì)實(shí)踐教育給予了足夠的重視,在全面開展系統(tǒng)化的理論課程同時(shí),倡導(dǎo)開放型與實(shí)踐性,讓學(xué)生通過實(shí)踐提高創(chuàng)新能力。國內(nèi)高校也深刻地認(rèn)識(shí)到人才市場(chǎng)需求的變化,加大投入購買了一些先進(jìn)的加工中心設(shè)備。加工中心作為數(shù)控技術(shù)發(fā)展的終端,具備提高學(xué)生掌握更加復(fù)雜的數(shù)控加工工藝、加工能力和編程方法,進(jìn)一步了解更先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備和制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的優(yōu)勢(shì)。然而,加工中心在國內(nèi)高校的實(shí)踐教學(xué)中卻未能起到其應(yīng)有的作用,主要問題在于:(1)設(shè)備昂貴,維護(hù)成本高?,F(xiàn)行的實(shí)踐教學(xué)方式需要多臺(tái)加工中心設(shè)備才能達(dá)到教學(xué)效果,而目前三軸的加工中心動(dòng)輒百萬以上,使的大部分教學(xué)單位無力承擔(dān)。(2)人均占有設(shè)備數(shù)少。雖然國內(nèi)很多高校都引進(jìn)了加工中心,但大多未形成設(shè)備群,單一種類至多1-2臺(tái),對(duì)于每個(gè)班級(jí)至少20人進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)則無法實(shí)現(xiàn)。(3)操作安全性差。加工中心操作復(fù)雜程度高,學(xué)生實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)不足,出現(xiàn)誤操作的可能性大,對(duì)于人身和設(shè)備都存在安全隱患。
這些問題使得加工中心在工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)中受到限制,如何在工程訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)中擴(kuò)展加工中心的實(shí)踐課程、利用現(xiàn)有資源突破加工中心教學(xué)課程的瓶頸,使學(xué)生了解更先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備和制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),掌握更加復(fù)雜的數(shù)控加工工藝、加工能力和編程方法,成為工科院校實(shí)踐教學(xué)亟待解決的問題。
3 軌跡仿真在數(shù)控加工中心實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用模式
加工中心實(shí)訓(xùn)的目的是使學(xué)生在機(jī)械類課程學(xué)習(xí)和數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的先進(jìn)加工技能、機(jī)械加工中工藝規(guī)程制定、程序編制、切削工藝性、刀具種類等綜合專業(yè)知識(shí)。本文擬充分利用工程訓(xùn)練中心現(xiàn)有的4套美國HASS加工中心數(shù)控系統(tǒng)和1臺(tái)美國HASS三軸立式銑削加工中心(如圖1所示),開展數(shù)控加工中心實(shí)踐教學(xué)中手動(dòng)編程、軌跡仿真、實(shí)操訓(xùn)練等教學(xué)模式探索。
加工中心數(shù)控實(shí)踐教學(xué)以專業(yè)技術(shù)應(yīng)用為主線,圍繞這條主線設(shè)置課程、確定教學(xué)內(nèi)容、形成教學(xué)體系組織教學(xué)。理論課程體系的教學(xué),在密切結(jié)合專業(yè)實(shí)際需要和應(yīng)用范圍的前提下,使學(xué)生掌握必需、夠用的理論知識(shí);實(shí)踐課程體系教學(xué)主要以基本技術(shù)和工藝技能熟練為重點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生對(duì)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用能力和素質(zhì),兩者有機(jī)結(jié)合,共同圍繞主線展開教學(xué)。
3.1 加工中心編程基礎(chǔ)訓(xùn)練
編程講解與實(shí)際操作相結(jié)合,在加工中心實(shí)際加工模塊中編程的講解是必須的,也是首先要做的。但同時(shí)這種實(shí)訓(xùn)中的編程講解又與理論課中的編程講解不一樣,實(shí)訓(xùn)中的編程講解針對(duì)實(shí)際使用的設(shè)備和系統(tǒng),有很強(qiáng)的可操作性。利用現(xiàn)有的4套HASS加工中心數(shù)控系統(tǒng)和1臺(tái)立式銑削加工中心,可使5組同學(xué)每組2-3人分別在HASS數(shù)控系統(tǒng)邊學(xué)習(xí)邊演示,使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有直觀的驗(yàn)證,從而加強(qiáng)學(xué)生的理解和實(shí)際運(yùn)用能力,使學(xué)生熟悉加工中心編程特點(diǎn),掌握常用的編程G代碼,熟悉加工中心的工作原理。
3.2 手動(dòng)編程與加工軌跡仿真實(shí)踐
設(shè)置具有典型工藝特征的零件作為數(shù)控軌跡編程對(duì)象,充分利用加工中心工序集中、自動(dòng)換刀功能的特點(diǎn),零件應(yīng)具有鉆、銑等多種加工工藝特征和粗、精加工等多種工藝過程。利用現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)采用手工編程方法,實(shí)現(xiàn)零件的工藝規(guī)程的制定和數(shù)控軌跡編程。
采用數(shù)控系統(tǒng)自帶的軌跡仿真模塊對(duì)程序進(jìn)行仿真,驗(yàn)證數(shù)控軌跡的正確性。這樣既使學(xué)生綜合鍛煉了機(jī)械制造的基礎(chǔ)知識(shí),掌握了加工中心的技術(shù)特點(diǎn),同時(shí)也避免了實(shí)際加工中因程序設(shè)置不當(dāng)或操作不當(dāng)而帶來的危險(xiǎn)。學(xué)生可在數(shù)控系統(tǒng)中多次對(duì)編制的程序進(jìn)行修改、仿真,最終形成可行的加工軌跡。
3.3 數(shù)控軌跡加工驗(yàn)證實(shí)踐
在加工中心編程基礎(chǔ)訓(xùn)練和加工軌跡仿真訓(xùn)練的基礎(chǔ)上,對(duì)于在仿真模塊修改好的典型零件加工程序,可在指導(dǎo)教師審核后,在實(shí)際的加工中心中以石蠟或PVC為坯料,開展典型零件的樣件加工,充分體現(xiàn)加工中心所獨(dú)有的工序集中、高效率、高精度的加工過程,使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際,切實(shí)掌握機(jī)械制造技術(shù)。
在培養(yǎng)加工中心數(shù)控技術(shù)專業(yè)技能過程中,通過典型零件的設(shè)置,綜合運(yùn)用理論知識(shí)對(duì)零件的加工進(jìn)行合理的工藝編排,并通過軌跡仿真對(duì)編程進(jìn)行修定,最終通過樣件的加工對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證。這種教學(xué)模式有利于學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng),提高了教學(xué)效率和效益。
4 結(jié)論
本文以“編程技術(shù)――加工工藝制定――軌跡仿真――樣件加工驗(yàn)證”的課程體系設(shè)計(jì)思路,優(yōu)選典型的體現(xiàn)加工中心技術(shù)和機(jī)械制造工藝的零件,通過合理安排教學(xué)內(nèi)容,探索加工中心在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用模式,使學(xué)生更好的了解先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀、特點(diǎn),并初步掌握加工中心加工的基本技能。
(遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目“基于綜合性工程素質(zhì)培養(yǎng)的工程訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容改革與實(shí)踐”資助)
參考文獻(xiàn):
[1] 宋春華.數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].裝備制造技術(shù),2011(3):114-117.
[摘要]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,機(jī)械制造業(yè)面臨著不同方面的發(fā)展要求:最大程度地和計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化、高產(chǎn)、高效、低能耗、無污染的目標(biāo),本文從幾個(gè)方面介紹先進(jìn)制造技術(shù),指明機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向。
[關(guān)鍵詞]先進(jìn)制造技術(shù)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展方向
機(jī)械制造業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)的領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了很多年,積累了許多理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),但隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展,人們的生活水平不斷提高,各個(gè)方面的個(gè)性化需求越來越強(qiáng)烈。作為已經(jīng)深入到各行各業(yè)并已成為基礎(chǔ)工業(yè)的機(jī)械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。先進(jìn)制造技術(shù)這個(gè)概念的提出為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。雖然這個(gè)名詞沒有確定的定義,但目前被公認(rèn)的認(rèn)識(shí)是:先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果,并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程,以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn),并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。它具有如下一些特點(diǎn):
1.從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變,使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會(huì)的需要。
2.從強(qiáng)調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)變,使勞動(dòng)者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮。
3.從金字塔的多層管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,減少層次和中間環(huán)節(jié)。
4.從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變,縮短工作周期,提高工作質(zhì)量。
5.機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為:(1)機(jī)械制造自動(dòng)化。(2)精密工程。(3)傳統(tǒng)加工方法的改進(jìn)與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。
下面對(duì)自動(dòng)化技術(shù)給予論述和展望。機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)自本世紀(jì)20年代出現(xiàn)以來,經(jīng)歷了三個(gè)階段,即剛性自動(dòng)化、柔性自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化。綜合自動(dòng)化常常與計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算集成制造等概念相聯(lián)系,它是制造技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和信息技術(shù)的綜合,旨在全面提高制造企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率和對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)速度。
一、集成化
計(jì)算機(jī)集成制造(CIMS)被認(rèn)為是21世紀(jì)制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。CIMS作為一個(gè)由若干個(gè)相互聯(lián)系的部分(分系統(tǒng))組成,通常可劃分為5部分:
1.工程技術(shù)信息分系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD),計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE),計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)(CAPP),計(jì)算機(jī)輔助工裝設(shè)計(jì)(CATD)數(shù)控程序編制(NCP)等。
2.管理信息分系統(tǒng)(MIS)包括經(jīng)營管理(BM),生產(chǎn)管理(PM),物料管理(MM),人事管理(LM),財(cái)務(wù)管理(FM)等。
3.制造自動(dòng)化分系統(tǒng)(MAS)包括各種自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng),如計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC),加工中心(MC),柔性制造單元(FMS),工業(yè)機(jī)器人(Robot),自動(dòng)裝配(AA)等。
4.質(zhì)量信息分系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)(CAI),計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT),計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制(CAQC),三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)等。
二、智能化
智能制造系統(tǒng)可被理解為由智能機(jī)械和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng),該系統(tǒng)在制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng),如分析、推理、判斷、構(gòu)思、決策等。在智能系統(tǒng)中,“智能”主要體現(xiàn)在系統(tǒng)具有極好的“軟”特性(適應(yīng)性和友好性)。在設(shè)計(jì)和制造過程中,采用模塊化方法,使之具有較大的柔性;對(duì)于人,智能制造強(qiáng)調(diào)安全性和友好性;對(duì)于環(huán)境,要求作到無污染,省能源和資源充分回收;對(duì)于社會(huì),提倡合理協(xié)作與競(jìng)爭(zhēng)。
三、敏捷化
敏捷制造是以競(jìng)爭(zhēng)力和信譽(yù)度為基礎(chǔ),選擇合作者組成虛擬公司,分工合作,為同一目標(biāo)共同努力來增強(qiáng)整體競(jìng)爭(zhēng)能力,對(duì)用戶需求做出快速反應(yīng),以滿足用戶的需要。為了達(dá)到快速應(yīng)變能力,虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù),其核心是虛擬制造技術(shù),即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)的。敏捷制造是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路,它的發(fā)展水平代表了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平,是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。
四、虛擬化
“虛擬制造”的概念于20世紀(jì)90年代初期提出。虛擬制造以系統(tǒng)建模和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為基礎(chǔ),集現(xiàn)代制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、信息技術(shù)、并行工程、人工智能、多媒體技術(shù)等高新技術(shù)為一體,是一項(xiàng)由多學(xué)科知識(shí)形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)。虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真,以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題,在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取預(yù)防的措施,從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功,來達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的目的。
五、綠色制造技術(shù)的應(yīng)用及綠色設(shè)計(jì)
若從節(jié)能、降耗、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的角度出發(fā),諸如快速成形技術(shù)、并行工程及敏捷制造、虛擬制造、智能制造和網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)制造技術(shù)都可納入綠色制造技術(shù)的應(yīng)用范疇。不過目前能將綠色制造技術(shù)真正應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)的,也是較為成功的應(yīng)用,只要集中在汽車、家電等支柱產(chǎn)業(yè)上。如綠色制造技術(shù)在汽車行業(yè)上的應(yīng)用。
(1)節(jié)約資源方面:將“綠色燃料”天然氣作為汽車的能源,它的燃料同汽油相比,CO降低70%,非甲烷類降低80%等,同時(shí)也消除了鉛、苯等有害物質(zhì)的產(chǎn)生。
(2)采用新設(shè)計(jì)的加工工藝方面:2000年3月,博世、康明斯、卡特彼勒等國外著名的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)公司,發(fā)動(dòng)了“綠色柴油機(jī)行動(dòng)”,在技術(shù)上作了較大的改進(jìn),大大降低了汽車尾氣的排放。
(3)適用于環(huán)境友好的材料方面:世界上著名的汽車生產(chǎn)企業(yè),使用新材料來替代以前使用的石棉、汞、鉛等有害物質(zhì),采用輕型材料——鋁材制造車身,使汽車重量減少40%,能耗也降低了。
(4)部件回收在制造方面:從1990年中期,美國僅汽車零件回收、拆卸、翻新、出售一項(xiàng),每年就可獲利數(shù)十億美元。
六、清潔化
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