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關鍵詞:制造技術;自動化;提高
中圖分類號:TD406 文獻標識碼:A
1 先進制造技術的特點
1.1 是新世紀的技術
機械制造是蒸汽時代就已經開始,到了21世紀,它已經成為了任何一個國家發展的必要條件。先進制造技術是在制造技術基礎上的發展和升華,在這之后既保留了傳統制造技術的精華,又吸收利用了這種高科技,將這兩方面的優勢雜糅在一起,形成了更加先進的技術,快速的參與到了各項產品生產及其他環節,大大提高了產品在生產、銷售、售后等方面的效率。先進制造技術具有極其明確的范疇,是21世紀最需要、最渴求的技術。
1.2 是面向工業應用的技術
先進制造技術涉及的范圍不僅僅局限于生產過程,它還包含了產品的設計和研發、施工工藝的設計、產品在生產、加工制造、售后維護維修等。它主要是應對于一些具有壽命周期的產品。先進制造技術的使用,其直接的就會體現在生產效率的提高和產品質量的提高。應用先進制造技術對于我國的國家經濟發展有著明顯的實際效果,它不僅僅提高了企業的綜合實力,還促進了我國綜合國力的增長。
1.3 是駕馭生產過程的系統工程
目前的先進制造技術主要應用了以下的先進技術:計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務。先進制造技術是在吸收各種高新科技的基礎上不斷發展的,它是與時俱進的技術,駕馭了生產過程的物質流、能量流和信息流,是一個先進系統工程。
1.4 是面向全球競爭的技術
“地球村”概念的出現,使得全世界的經濟有了多重的一體化,全球化市場的發展,以前相對封閉的經濟活動變得多種多樣,不再局限于一域的經濟市場,使得各個國家在爭奪市場方面有著空前的激烈性,發達國家不斷向外輸出資本和工廠,世界市場呈現出寸土必爭的盛況,而先進制造技術的產生正是順應這一時代的需求而產生。國家自身先進制造技術的水平,在一定程度上表現出了該國在國際市場競爭中的地位。
1.5 是市場競爭三要素的統一
在以前產品制造技術不發的時期,往往一種熱銷產品的上市,都會引來很多相似產品的出現,而這時的競爭主要指向生產率的提高上。而在先進制造技術出現后,制造業不僅僅是簡單的生產過程,這之中的競爭已經從提高生產率水平轉化到產品生產的成本、質量和時間上。先進制造技術正是利用這三方面的合理統一,從而達到了提高市場競爭力的目的。
2 先進機械制造技術的發展現狀
改革開放30年已經過去,在這30年里,我國已經成為了世界上最大的制造業國家,中國制造在各個我家都擁有相當大的份額。這一成果是我國的先進制造技術不斷發展的結果。我國制造業的發展可以用騰飛來形容,可是與發達國家相比,差距已然是巨大的。
2.1 管理方面。發達國家的制造業普遍采用了辦公自動化管理,計算機的應用早已應用到了管理體制和生產過程的各個環節。而準時生產(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術應用,又在思想形態上占據了先進性。而我國計算機輔助管理也僅僅應用到少數企業的個別部分,大多數的企業仍然是采用的經驗管理模式。
2.2 設計方面。在工業發達的國家,制造業的設計數據和工作準則都在不斷的更新中,在很多大型企業中都已經使用了無圖紙設計和生產模式,而在我國普遍的CAD/CAM技術利用率較低。
2.3 制造工藝方面。制造工藝需要有高精的制造工藝,發達國家在這方面都已經采取了高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。這些技術在我國的使用率很低,還有一些技術是在開發中,還沒有及時掌握,因此,我國的制造工藝和發達工業國家還有很大的差距。
3 我國先進機械制造技術的發展趨勢
3.1 全球化。第一,是國內的制造業已經受到了國際制造業的猛烈沖擊,他們不僅僅是爭奪國際市場,還進一步的進駐國內市場,這對我國的制造業是一個嚴峻的挑戰。這一現實情況逼迫的我國制造業要適應生存法則--優勝劣汰。國內的很多中小企業都在這一場沒有硝煙的戰爭中紛紛落敗,也有一些優秀的企業在這之中凸顯出來。第二,今網絡通訊技術已經深入到了企業的各個方面,這一技術給企業帶來了合作的同時,又進一步計劃了國際市場的競爭。這兩個因素已經大力的帶動了制造業的全球化。
3.2 網絡化。這個社會的網絡化已經深入到了人們的日常生活,迅速的網絡化水平,給企業帶來的是更加活性化的發展。企業的產品設計、生產資料、市場拓展和產品銷售都可以跨區域和跨國界的進行。而網絡通訊技術的發展,使得企業間的信息交流、技術交流更加的便利,這不僅僅方面的企業的進一步發展,又為企業的發展提供了發展的推動作用。
3.3 虛擬化。虛擬技術是指模擬生產過程和生產產品的技術,這可以檢驗生產過程的合理性和制造過程的效率。虛擬化主要都是運用計算機的仿真軟件來模擬現實的生產,用這一技術可以在進行產品生產之前來檢驗產品的質量,保證產品制造的準確性,及時避免不必要的錯誤。
3.4 自動化。自動化的發展是順應時代的必然,制造業自動化發展的未來趨勢是在制造業環節中高度智能化、自動化、網絡化、虛擬化、綠色化。
3.5 綠色化。綠色化是針對近年來興起的可持續發展觀衍生的發展趨勢,對生產模式進行總結,就是在設計、生產、材料、工藝、包裝以及管理等各個環節都實現綠色工藝,在循環環節也能夠積極回收再次使用。綠色制造是工業生產對環境傷害最小的生產模式,也使資源的有效利用率臻至最大。
結語
先進制造技術在一個國家的發展過程中占據這非常重要的位置,是衡量一個國家現代化的重要標志,也是在國際競爭中能否占據有利位置的重要因素。我國在走過30多年的改革開放后,我們的制造業已經到了一個需要質變的階段,先進制造技術的運用已經成為了我國制造業的軟肋,只有緊跟國際先進制造技術,努力學習,積極的應用到實處,才能引起制造業的質變,才能縮短和發達國家的差距,才能在時下激烈的市場競爭中占據一席之地,才能使我國的現代化更上一層樓。綜上所述,發展先進制造技術刻不容緩,需要我們必須有緊迫意識,加快發展先進制造技術的腳步。
參考文獻
關鍵詞 機械制造 特點 發展現狀 趨勢
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質量、效益、競爭力為目標,包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。隨著社會的發展,人們對產品的要求也發生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、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的要求,就必須采用先進的機械制造技術。
1 先進制造技術的特點
1.1 是面向21世紀的技術
先進制造技術是制造技術的最新發展階段,是由傳統的制造技術發展起來的,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。先進制造技術與現代高新技術相結合而產生了一個完整的技術群,它是具有明確范疇的新的技術領域,是面向21世紀的技術。
1.2 是面向工業應用的技術
先進制造技術并不限于制造過程本身,它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果,其目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。目的是要提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。
1.3 是駕馭生產過程的系統工程
先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、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成果與傳統制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
1.4 是面向全球競爭的技術
20世紀 80年代以來,市場的全球化有了進一步的發展, 發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場,傾銷產品,輸出資本。隨著全球市場的形成,使得市場競爭變得越來越激烈,先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此,一個國家的先進制造技術,它的主體應該具有世界先進水平,應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。
1.5 是市場競爭三要素的統一
在20世紀 70年代以前,產品的技術相對比較簡單,一個新產品上市,很快就會有相同功能的產品跟著上市。因此,市場競爭的核心是如何提高生產率。到了20世紀80年代以后,制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來,使三者達到了統一。
2 先進機械制造技術的發展現狀
近年來,我國的制造業不斷采用先進制造技術,但與工業發達國家相比,仍然存在一個階段性的整體上的差距。
(1)管理方面。工業發達國家廣泛采用計算機管理,重視組織和管理體制、生產模式的更新發展,推出了準時生產(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理,多數小型企業仍處于經驗管理階段。
(2)設計方面。工業發達國家不斷更新設計數據和準則,采用新的設計方法,廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD/CAM),大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。轉貼于
(3)制造工藝方面。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高,尚在開發、掌握之中。
(4)自動化技術方面。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS),實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段,柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。
3 我國先進機械制造技術的發展趨勢
(1)全球化。一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈,例如在機械制造業中,國內外已有不少企業,甚至是知名度很高的企業,在這種無情的競爭中紛紛落敗,有的倒閉,有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業,不得不擴展新的市場;另一方面,網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展,這種發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發展的動力,全球化制造的第一個技術基礎是網絡化,網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。
(2)網絡化。網絡通訊技術的迅速發展和普及,給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外,網絡通訊技術的快速發展,加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習,推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。
(3)虛擬化。制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標,進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、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,以保證產品設計和產品工藝的合理性,保證產品制造的成功和生產周期,發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。
(4)自動化。自動化是一個動態概念,目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。
(5)綠色化。綠色制造則通過綠色生產過程 、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品,產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境的負面影響,同時使原材料和能源的利用效率達到最高。
4 結語
制造技術不僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標志,也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發展的關鍵時期,制造技術是我們的薄弱環節。只有跟上發展先進制造技術的世界潮流,將其放在戰略優先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。總之,在我國研究和發展先進制造技術勢在必行。
參考文獻
1 馬曉春.我國現代機械制造技術的發展趨勢[J].森林工程,2002(3)
關鍵詞:機械制造技術;機械制造業;生產管理;制造設計;自動化裝備
中圖分類號:TH16 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2012)33-0018-03
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生整個過程的工程學科,并廣泛將電子學、信息科學、材料學、生物學、管理科學等最新科學成就融入其中,目的是提高產品的質量、效益和競爭力。
機械制造業為整個國民經濟提供技術裝備,其發展水平是國家工業化程度的主要標志之一。我國加入了WTO后,面對日益激烈的市場競爭環境,越來越多的制造企業開始將大量的人力、財力和物力投入到先進的制造技術研究中。近年來,我國制造科學技術有了日新月異的變化和發展,但與先進的國家相比仍有一定差距,為了迎接挑戰,必須認清制造技術的發展趨勢,縮短與先進國家的差距,使我國的產品上質量、上效率、上品種和上水平。
1 現代機械制造技術的特征
1.1 面向工業應用的技術
隨著生活水平不斷提高,人們對各種產品的要求也越來越高,除了質量的要求外,人們慢慢地也開始追求產品的精美外觀,因此,現代化的各種制造技術,應該滿足人們對產品的最實際要求與效果,這無形中也促進了企業競爭實力的提升,進而促進了國家經濟實力的增長,從而提高了整個制造業的經濟效益與社會價值。
1.2 CAD/CAM的廣泛應用和開發
機械制造與電子技術、計算機技術的結合越來越緊密,計算機及其網絡技術的迅速發展,使機械技術、制造和理論計算融為一體。NC、CAD/CAM、工業機器人、柔性制造系統、計算機集成制造系統等已成為提高勞動生產率的強大手段,成為制造業現代化的標志。
1.3 設計與工藝一體化
隨著科學技術的迅速發展、社會需求的日益多樣化,更新換代加快、品種越來越多、批量越來越少。因此,小批量的生產在產品生產中已成為主流,出現了面向制造設計的并行工程(CE)和精良生產(LP)新技術,使設計與工藝一體化。隨著計算機的普及與網絡技術的迅速發展,設計與工藝一體化進程正在加速發展。
1.4 制造技術已成為系統
先進制造技術之所以具有強大的優越性,其根本原因在于它在利用傳統制造技術的同時,能不斷結合當今現代化的高新技術成果,這樣既避免了傳統制造技術的缺陷空白,又充分發揮了現代技術的能量流與信息流,使之成為一個完整的系統。
1.5 加強環境保護意識
生產者在生產的過程中,對環境的保護越來越重視,對一些可以再次利用的資源進行最大可能的回收,并加以利用,將資源的回收利用,這也是現代制造技術發展的重要方向。
2 現代機械制造技術的發展狀況
近年來,我國制造業不斷引進世界先進制造技術,并加大各領域的技術研究,形成了一定特色的制造新氣象,但是,對于高精尖端的領域,與歐美等一些工業發達國家相比,仍然存在很大一段差距,主要表現在如下幾個方面:
2.1 生產管理
工業發達強國在管理中廣泛采用計算機技術,推出了準時生產(JIT)、精益生產(LP)、敏捷制造(AM)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術,重視組織和管理體制、生產模式的更新發展。我國多數小型企業卻采用經驗管理方法,只有少數大型企業采用了計算機輔助管理技術。
2.2 制造設計
隨著計算機輔助設計(CAD/CAM)的興起,世界各工業發達國家抓緊有利時機,不斷將該技術引用其中,并能做到對設計數據和規則進行定期更新與處理。我國對CAD/CAM技術的應用卻不是很普遍,且該領域的人才較為緊缺。
2.3 自動化裝備
目前制造業正在從以機器為特征的傳統技術時代向著以信息為特征的系統技術時代邁進,進入了一個能夠增強企業在不可預見的多變環境中生存能力的全球化敏捷制造階段,世界各國十分重視發展先進制造與自動化技術,許多工業國家應用先進制造與自動化技術實現了設計、制造和經營的一體化,加強了在國際市場的壟斷地位,而我國在這一方面卻顯得非常的薄弱。
2.4 制造工藝方面
精細加工、微細加工、微型機械和微米納米技術、高精密加工技術、超塑激光加工技術、電磁加工技術以及復合加工技術等新型加工方法在工業發達國家應用較廣泛。而我國普及率不高,尚在開發、掌握之中。
3 我國機械制造先進技術的發展趨勢
現代制造技術是在保留傳統制造工藝積極要素的同時,不斷融入當今最新的研究發展技術而成,并在產品生產的所有領域及過程中廣泛滲透。
3.1 智能工程化
人類和智能機械共同組成人機一體化,形成智能系統,該系統在制造過程中能進行如構思、分析、判斷、推理、決策等智能活動。智能系統中,“智能”主要體現于系統具有極好的“柔”特性。在設計和制造中,采用模塊化,使其具有較大柔性。
3.2 自動技術化
自動化技術在制造系統中主要表現在集成技術、系統技術、柔性制造技術、人機一體化等各個方面,自動化技術向高科技方向縱深是制造業的發展趨勢所在。
3.3 虛擬技術化
虛擬技術在制造過程中可模擬和檢驗產品生產過程。為優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和成本最低標,并檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,需進行生產過程計劃、管理、調度、供應鏈及物流設計的仿真,以預知設計與生產中可能出現的缺陷和錯誤。
3.4 綠色環保化
在設計、工藝、生產過程、包裝等各個生產過程中進行綠色管理,產出綠色產品,產品在使用完后還可進行回收利用。通過綠色制造技術能使原材料和能源的利用效率達到最高,最大限度地減少制造對環境的負面影響。
3.5 全球一體化
自從加入WTO,世界各國之間的距離變得越來越小了,全球之間的貿易往來更加密切,世界是一個大工廠,全球一體化的進程日益加快。網絡通訊技術的迅猛發展,更是加速了各國企業之間的交流與合作,從而產生更激烈的競爭,這樣一種發展的模式有力地促進了國際市場間的競爭。
4 結語
在激烈的國際競爭環境中,一個國家科技發展水平的高低,制造業在其中起到了關鍵的衡量作用。我國正處于改革的轉型期,有相當的前沿科學技術還沒有自己的知識產權,制造水平也非常薄弱,需要不斷地攻堅克難。只有把握住世界先進制造技術的發展潮流,順應改革的步伐,將其放在戰略優先的高度,加大投入,這樣才能縮短與先進工業國家的距離,才能在世界的競爭場上占有一席
之地。
參考文獻
[1] 馬曉春.我國現代機械制造技術的發展趨勢[J].森林工程,2003,(3):23-24.
[2] 董艷秋.現代機械制造技術及其發展趨勢[J].煤炭技術,2006,(11).
[關鍵詞]先進制造業 制造技術 制造模式 市場網絡組織
〔中圖分類號〕F062.9 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕 1000-7326(2008)06-0074-06
在經濟全球化和信息技術革命的推動下,國際制造業的生產方式正在發生著重大變革。近十余年來,世界主要工業國紛紛制定各種發展計劃,促進傳統制造業向先進制造業(advanced manufacturing industry)轉變。加快發展先進制造業,已經成為世界制造業發展的新潮流。本文根據當代國際制造業發展的新趨勢,從超微觀、微觀和中觀三維視角進行綜合概括,建立起一個新的先進制造業理論模型。
一、關于先進制造業概念的討論
“先進制造業”是國內學術界近年中提出的新概念,目前尚沒有一個明確的、一致公認的定義。什么是先進制造業?解釋主要有以下三種。
(1)先進制造業主要指采用先進制造技術為主要生產手段的制造業。先進制造業最主要的特點是技術革新快,適應市場需求的多樣化。[1]
(2)先進制造業是指能夠不斷吸收高新技術成果,并將先進制造技術和管理方式綜合應用于研究、設計、制造、檢測和服務等全程的制造業。具有技術含量高、經濟效益好、創新能力強、資源消耗低、環境污染少、服務功能全、就業比較多等特點。[2] 它不僅包括高新技術產業,也涵蓋運用高新技術和先進適用技術改造的傳統產業。
(3)先進制造業指制造業不斷地吸收電子信息、計算機、機械、材料以及現代管理技術等方面的高新技術成果,并將這些先進制造技術綜合應用于制造業產品的研發設計、生產制造、在線檢測、營銷、服務和管理的全過程,實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產,即實現信息化、自動化、智能化、柔性化、生態化生產,取得很好的經濟、社會和市場效果的制造業的總稱。[3]
上述三種解釋都有合理之處,但又都不全面和準確。首先,先進制造業無疑離不開先進技術,但僅采用先進技術,或僅從先進技術來定義,不足以揭示先進制造業的內涵,也無法把先進制造業與以技術先進為標志界定的高新技術產業區分開來。實際上,傳統制造業也是追求技術不斷進步的。其次,先進制造業的確不僅僅局限于生產過程,還應該包括產前和產后全過程,但這也還不足以說明先進制造業是一種新的生產方式。最后,上述解釋都把先進制造視為一個封閉的系統,忽視了現代網絡化的營銷系統和企業之間的廣泛關聯。
筆者認為,應該結合國際制造業的發展趨勢和先進國家制造業的發展特征,可以從超微觀、微觀和中觀的三維視角來對先進制造業進行理論概括。
從超微觀即企業內部的角度看,先進制造業首先表現為技術的先進性,是一個能夠不斷進行技術創新的先進技術體系。既能不斷吸收當代高新技術成果來進行自主技術開發,又善于將先進技術應用于從研發、制造到營銷、維修服務的全過程。先進技術是企業生產和發展的基礎,對制造業的發展起決定性作用。正是在先進技術的基礎上,先進制造業才能夠實現信息化、自動化、智能化、柔性化和生態化生產。
從微觀即企業整體的角度看,先進制造業表現為生產模式的先進性,是一種能夠適應市場變化、不斷優化企業內部資源配置、并能兼顧生態環境和社會利益的高效生產體系。諸如柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS)、精益生產模式(LP)、清潔生產模式(CP)、高效快速重組生產系統、虛擬制造模式(VM)等,就是最為著名的先進制造模式。它決定著企業具體配置各種生產要素的方式和效率,體現著企業與市場之間密切的良性互動關系,也反映著企業與生態和社會環境的和諧相處。正是在生產模式這一點上,先進制造業與傳統制造業迥然有別。
從中觀即產業體系的角度看,先進制造業表現為營銷網絡組織的先進性,是一種以產業鏈為主干、集群化為依托的網絡化市場組織。先進制造業是以現代生產業和發達的市場網絡為支撐的。先進制造業內部各產業部門、各企業之間,在投入產出方面存在著密切的聯系,需要通過價值鏈上的整合與協同、形成供應鏈聯盟和產業集群,從而組成高效率的市場系統。
通過上述分析,概括起來,可以得出先進制造業的簡明定義:先進制造業就是廣泛應用先進制造技術、采用先進制造模式、擁有先進市場網絡組織的工業生產系統。可用圖1來清楚表示先進制造業的理論模型。
二、先進制造技術的內涵與發展
一般認為:先進制造技術是將先進的機械制造技術、電子信息技術和自動化設備以及材料技術等高新技術和先進適用性技術,綜合應用于產品的研究與開發、設計、生產、管理和市場開拓、售后服務,并取得經濟社會效益的綜合技術,它們被統稱為先進制造技術。
先進制造技術一般分為四大類。(1) 現代設計技術,包括計算機輔助設計(CAD)、反求工程技術的新產品開發、基于并行工程的產品設計、文件設計技術與質量功能配置、再生產工程、綠色產品設計等。(2) 先進的制造工藝技術,包括計算機輔助制造(CAM)、少無切削制造技術、非機械加工制造技術、生長型加工和快速原型技術制造(RPM)、虛擬制造技術(VMP)等。(3) 綜合自動化技術,包括分布式數控技術(DNC)、柔性制造技術(FMT )、集成制造技術(CIMT)、智能制造技術(IMT)等。(4) 現代系統管理技術,包括制造資源計劃(MRPII)、準時制(JIT)及精益生產(LP)、敏捷制造(AM)、全球化制造(GM)和信息管理系統(IMS)、可持續發展技術和相關技術等。[4]
1994年初,美國聯邦科學、工程和技術協調委員會(FCCSET)下屬的工業和技術委員會先進制造技術工作組,曾經對先進制造技術的內涵首次作系統的說明,認為先進制造技術主要包括三個技術群:主體技術群、支撐技術群和制造基礎設施(制造技術環境)。這三部分構成一個完整的體系,缺一不可,否則很難發揮預期的整體功能效益。
與傳統制造技術相比,先進制造技術具有四大特征。(1) 它的基礎是優質、高效、低耗、無污染或少污染工藝,并在此基礎上實現優化及與新技術的結合,形成新的工藝與技術。(2) 傳統制造技術一般單指加工制造過程的工藝辦法,而先進制造技術覆蓋了從產品設計、加工制造到產品銷售、使用、維修整個過程。(3) 傳統制造技術一般只能駕馭生產過程中的物質流和能量流,隨著信息技術的列入,使先進制造技術成為能駕馭生產過程中的物質流、能量流和信息流的系統工程。(4) 傳統制造技術的學科、專業單一,界限分明,而先進制造技術的各專業、學科、技術之間的不斷交叉、融合,形成了綜合、集成的新技術。
目前在發達國家,先進制造技術發展的基本態勢是:其一,以數控機床、加工中心和工業機器人為標志的柔性制造單元系統,以柔性制造單元和自動、半自動物料輸送組合為標志的柔性制造系統,這兩個階段的先進制造技術已相當成熟。其二,以信息、工藝、物流、計算機集成為特點的集成技術已處于完善階段。其三,以設計智能化、單元化加工過程智能化和系統整體管理智能化為特征的智能集成制造系統,仍然處在研究與開發過程中。[5] 具體來看,呈現出以下幾大發展趨勢。
(1)數字化。它是制造技術、計算機技術、網絡技術與管理技術的交叉、融和、發展與應用的結果,也是制造企業、制造系統與生產過程、生產系統發展的必然趨勢。它包含了三大部分:以設計為中心的數字制造,以控制為中心的數字制造和以管理為中心數字制造。
(2)精密化。它一方面是指對產品、零件的精度要求越來越高,一方面是指對產品、零件的加工精度要求越來越高,如精密加工技術、細微加工技術、納米加工等。
(3)集成化。先進制造技術的集成化趨勢本質就是知識的集成。其具體表現在三個方面:現代技術的集成;加工技術的集成和企業管理技術的集成。
(4)網絡化。利用網絡,在產品設計、制造與生產管理等活動乃至企業整個業務流程中充分享用有關資源,即快速調集、有機整合與高效利用有關制造資源。制造技術的網絡化由兩個因素決定:一是生產組織變革的需要,一是生產技術發展的可能。
(5)虛擬化。虛擬技術是以計算機支持的仿真技術為前提,對設計、加工、裝配等工序統一建模,形成虛擬的環境、虛擬的過程、虛擬的產品、虛擬的企業,主要包括虛擬環境技術、虛擬設計技術和虛擬制造技術。
(6)智能化。制造系統正由原先的能量驅動型轉變為信息驅動型,這就要求制造系統不但要具備柔性,而且還要表現出某種智能,以便應對大量復雜信息的處理、瞬息萬變的市場需求和激烈競爭的復雜環境。
(7)綠色化。環境保護與環境制約使先進制造技術逐漸向綠色化、可持續化發展。制造業的產品從構思開始,到設計階段、制造階段、銷售階段、使用與維修階段,直到回收階段、再制造各階段,都必須充分考慮環境保護。
三、先進制造模式的內涵與發展
由于資源、環境、市場需求變化及日趨激烈的市場競爭,對制造業市場變動能力、企業網絡組織結構、可持續發展等方面提出了更高的要求。傳統的大批量生產模式(即福特制生產模式)受到越來越多的挑戰,從而催生和創新出了一系列先進制造模式。關于先進制造模式國內外有許多不同看法。主要有兩種觀點:一是從制造科學和制造系統的角度出發,認為制造模式是一種典型的制造系統;另外一種觀點從管理的角度出發,從比較廣泛的范圍來看,認為先進制造模式是一種在生產和制造領域中應用的新生產方式和方法,或是一種制造戰略。
一般而言,制造模式具有典型的制造過程和運行機制,同時具備明確的功能、結構、通信和操作機制。它對于企業內部的信息流、物流和人流的管理具有明確的處理方法;對于企業外部的動態聯盟(包括市場銷售、供應鏈、資源、生產服務等)也具有相應的對策;最后對于上述問題的處理都具有相應的評價指標和方法。因此,制造模式是制造業為了提高產品質量、市場競爭力、生產規模和生產速度,以完成特定的生產任務而采取的一種有效的生產方式和一定的生產組織形式。現代先進制造生產模式是從傳統的制造生產模式中發展、深化和逐步創新而來。
簡單地說,所謂先進制造模式,就是圍繞企業的價值增值鏈,依據不同的環境、通過有效地組織各種要素形成的,可以在特定環境中達到良好效果的先進生產方式和運行管理機制。這種模式已經形成規范的概念、哲理和結構,可以供企業依據不同的環境條件,針對不同的制造目標來加以采用。
根據國際生產工程學會(CIRP)近10年的統計,發達國家所涌現的先進制造系統和先進制造生產模式多達33種。發達國家制造企業,特別是跨國公司和創新性中小企業已廣泛采用一些新的制造模式,如:柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS)、精益生產模式(LP)、清潔生產模式(CP)、高效快速重組生產系統、虛擬制造模式(VM)等。[6] 目前,正在開發下一代制造和生產模式,如:并行工程和協同制造(HM)、生物制造(BM)、遠程網絡制造(RM)、全球制造(GM)和下一代制造系統(NGMS)等。以下擇要簡單介紹八種主要的先進制造模式:
(1)精益生產模式(LP)。精益生產是美國麻省理工學院根據其IMVP的研究中對日本豐田生產方式的總結。精益生產的最終目標是要以具有最優質量和最低成本的產品,對市場需求做出最迅速的響應。它的基本原則是消滅一切浪費和不斷改善。準時制作業、成組技術、彈性作業人數和尊重人性是精益生產的主要支柱。
(2)準時生產制(just-in-time)。又稱無庫存生產模式,其基本思想是訂單驅動,僅當下道工序需求該零件時,才將其生產出來,任何前提生產都是浪費。追求目標是零庫存、零廢品和零設備故障。它適合于相對穩定的大批量流水線或重復生產作業。
(3)柔性制造系統(FMS)。柔性生產主要依靠有高度柔性的、以計算機數控機床生產為主的制造設備來實現多品種小批量生產。其優勢是:增強制造企業的靈活性和應變能力,縮短產品生產周期,提高設備使用率和員工的勞動生產率以及改善生產模式從而大大推動了制造業的發展。
(4)敏捷制造。又稱靈捷制造,是美國通用汽車公司于1988年提出的,1992年美國政府將其作為“21世紀制造企業的戰略”。敏捷制造是新一代生產模式,是對已有生產模式的豐富和發展,它是柔性制造和精益生產發展的結果。敏捷制造包括產品制造機械系統的柔性、員工授權、制造商供應商關系、總體質量管理及企業重構。目前較權威的定義是:敏捷制造是一種結構,在這個結構中每個公司都能開發自己的產品并實施自己的經營戰略。構成這個結構的基石是三種基本資源:有創新精神的管理機構和組織,有技術、有知識的高素質人員和先進制造技術。敏捷源于這三種資源的有效集成。
(5)計算機集成制造系統(CIMS)。是現代信息技術條件下的新一代制造系統。它以計算機來輔助制造系統的集成,以充分的、及時的信息交流或信息共享將企業的設計、工藝、生產車間以及供銷和管理部門集成為一個有機的整體,使他們相互協調的運作,以提高產品質量,縮短產品開發周期,提高生產效率,確保企業的整體效益,提高企業的競爭能力和生存能力。
(6)虛擬制造模式(VM)。是虛擬現實技術在制造中的應用。虛擬制造實際上是一種計算機科學技術,以信息技術、仿真技術、虛擬現實技術為支柱,在產品設計或制造系統的物理實現之前,就能使人體感覺到未來產品的性能或者制造系統的狀態,從而可以做出前瞻性的決策與優化實施方案。從本質上講虛擬制造技術是對真實制造過程的動態模擬、仿真,是在計算機上制造數字產品,在虛擬制造環境中生產軟產品替代傳統的硬樣品進行試驗,對其性能和可制造性進行預測和評價,從而縮短產品的設計與制造周期,降低產品的開發成本,提高系統快速響應市場變化的能力。
(7)清潔生產模式(CP)。聯合國環境計劃署對清潔生產的定義為:清潔生產是一種新的創造性的思想,該思想將整體預防的環境戰略持續應用于生產過程、產品和服務中,以增加生態效率和減少人類及環境的風險。對生產過程,要求節約原材料和能源,淘汰有毒原材料,減降所有廢棄物的數量和毒性;對產品,要求減少從原材料提煉到產品最終處置的全生命周期的不利影響;對服務,要求將環境因素納入設計和所提供的服務中。總之,清潔生產是將環境保護延伸到企業內部的方方面面。清潔生產追求的目標有二:一是追求資源和能源的循環利用和綜合利用、不可再生資源和短缺資源的代用、廢棄物的資源化和再生利用;二是追求產品生產和消費過程與環境的相容,如采用低廢、無廢的清潔生產工藝。
(8)綠色制造(green manufacturing)是一個綜合考慮環境影響和資源效率的現代制造模式,其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中,對環境的影響(負作用)最小,資源效率最高,并使企業經濟效益和社會效益協調優化。它具有以下基本特征。(1) 全球性――綠色制造的研究和應用將愈來愈體現全球化的特征和趨勢。(2) 配套性――以綠色設計和制造技術為中心的配套系統(綠色營銷、綠色標志、綠色教育、綠色法規等相關配套的社會支撐系統)是綠色制造工程的發展方向。(3)集成性――將更加注重系統技術和集成技術的研究。例如,產品和工藝設計與材料選擇系統的集成、用戶需求與產品使用的集成、綠色制造的問題領域集成、綠色制造系統中的信息集成、綠色制造的過程集成等集成技術的研究將成為綠色制造的重要研究內容。(4) 智能性――人工智能和智能制造技術將在綠色制造研究中發揮重要作用。
四、先進市場網絡組織的內涵與發展
先進制造業是以現代生產業和發達的市場網絡為支撐的。激烈的市場競爭和快速多變的市場需求使制造業企業在生產過程中面臨著提高產品質量、縮短產品的生產銷售周期、降低企業運營成本和提升核心競爭力的壓力,這使得制造商、供應商、分銷商、零售商和研究機構間的聯系趨于緊密,并使其之間的界限逐漸淡化(如制造業服務業化),形成了新的市場網絡組織結構,集群、供應鏈是其典型的表現形式。先進市場網絡組織可以降低單個企業的經營風險,妥善地解決產品的設計、生產、供應、銷售等一系列環節中的問題,并降低企業的外部效應和外部交易成本,提高了企業和整個制造業的國際競爭力。
根據波特的價值鏈理論,每一個企業都是由進行設計、生產、營銷、交貨以及對產品起輔助作用的各種活動(材料供應、技術、人力資源、 售后服務等)的集合。這些活動在公司的價值創造中相互聯系,組成公司價值增值的鏈條,即為價值鏈。價值鏈并不是一些獨立活動的集合,而是相互依存的活動構成的一個系統。并且,一個公司價值鏈與其他經濟單位的價值鏈也是相連的,任何一個企業都存在于從供應商到消費者的價值鏈體系中,體系中各價值行為之間的聯系對公司競爭優勢的大小有著至關重要的影響。因此,發展先進制造業需要對價值鏈上的活動進行整合與協同,以實現整條價值鏈的整體提升。
價值鏈上各環節的增值收益是不同的。通常可用微笑(價值鏈)曲線表示,在曲線左端(產業鏈上游)的知識產權開發企業,隨著研發和設計的投入,產品增值收益逐漸上升;在曲線右端(產業鏈下游)的品牌銷售企業,隨著品牌運作、銷售渠道的建立,產品增值收益也大幅上升;而弧底部分的成品裝配和低端產品為主的制造業則“流汗多拿錢少”,技術含量低、產品增值少,而且市場競爭激烈,容易被成本更低的同行所替代。
由于制造工藝的標準化以及“模塊化”技術的發展,產業內的各工序可以被調整與分割,通過把利潤遞減的制造環節外包轉移出去,跨國公司的經營重點從產品制造向產業鏈的兩端轉移,向上游主要是從事技術研發和產品設計;向下主要做銷售、做渠道、做品牌和服務等,從而使價值鏈上知識密集型的環節利潤遞增,先進制造產業鏈兩端的技術含量更高,附加價值也更高。
同時,先進制造業以發達的供應鏈網絡為依托。供應鏈是由供應商、制造商、分銷商( 或配送中心)、零售商及用戶等實體組成的供需網絡,是跨越企業中多個職能部門活動的集合,它包括從訂單的發送和獲取、原材料的獲得、產品的制造,到產品分銷給銷售商及最終用戶的整個過程。它是在給最終顧客提品和服務的不同的過程和活動中所涉及的上下游相互聯系的組織網絡。供應鏈是相互合作共同控制、管理和改進從供應商到用戶的物流和信息流的多個相互聯系和依賴的組織的網絡。供應鏈是伴隨先進制造業出現的一種社會生產組織方式。有兩種基本模式:一是具有單一核心企業的供應鏈;二是多核心企業的供應鏈。隨著先進制造業的發展,產生了許多先進的供應鏈管理理念,如綠色供應鏈管理、敏捷供應鏈管理、逆向供應鏈管理、閉環供應鏈管理以及供應鏈聯盟等。發達國家在制造業不斷先進化的同時,其市場支撐體系也在不斷變革與創新。
五、先進制造業的基本特征
通過上述分析,我們可以對先進制造業的基本特征作一簡要概括。首先,與傳統制造業相比,先進制造業的“先進”主要體現在以下幾點:在生產方式方面,由單一產品的大規模、標準化生產,轉變為可根據社會需求,小批量、多品種生產,具有更強的靈活性和適應性;在生產關聯方面,先進制造業更加突出了產業間的生產鏈動態關聯和企業的全球生產配置;在生產理念方面,更注重依靠科技進步,減少能源消耗和環境污染、提高經濟效益、增加產品科技含量;在經濟發展方面,著眼于未來,更注重信息化程度、無形資產的比重、技術創新的能力,更重視節約型、集約化和可持續發展。
其次,先進制造業是一個動態演變的概念,它隨著時間、空間的變化而發展。在經濟發展的不同時期,先進制造業表現在不同的制造產業上。以三次產業革命為例,在第一次產業革命中,先進制造業以紡織、煤炭、冶金等產業為代表;第二次產業革命時,先進制造業表現在電力、鋼鐵、石化等制造業上;在20世紀40年代爆發的第三次產業革命,電子通信、航空航天、光機電一體化、生物醫藥、新材料等產業作為先進制造業在各國經濟中得到較快的發展。[7] 在空間方面,先進制造業在不同經濟發展水平的區域表現在不同的產業部門上,因此不同區域在選擇先進制造業發展戰略時需結合實際情況進行產業選擇。
再次,先進制造業是一個開放的系統。其開放性一是表現為制造業已經不再局限于制造的生產環節,而是開放到了包括產前和產后的全過程;二是表現為通過網絡化組織向社會經濟領域的全面開放,尤其體現為制造業與生產業融為一體;三是表現為全球制造,即在全球范圍內整合資源,形成全球價值鏈和產業鏈體系。
最后,先進制造業本質上是一種先進的生產方式。發展先進制造業,不僅僅是一個技術進步問題,也不僅僅是一個產業結構轉型升級和產業發展問題,而是一場生產方式的深刻變革。如果說世界制造業的發展曾經歷了三個階段,即初級產品生產階段、加工裝配階段、自主知識產權階段,那么,先進制造業標志著制造業發展進入了一個新的歷史階段。
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我國的工業工程在經濟快速發展的趨勢下,得到了較快地發展,尤其在制造業的發展中被廣泛應用,本文主要討論工業工程在制造業的現狀及趨勢。
關鍵詞:
工業工程;制造業;趨勢
1工業工程的起源和定義
泰勒(FrederickW.Taylor)和吉爾布雷斯(FrankB.Gilbreth)被認為是工業工程(IE)的創始人。19世紀80年代,泰勒主要研究怎樣提高勞動生產率,以人為研究對象,管理學史上稱之為“科學管理學之父”。吉爾布雷斯主要從事作業過程中的動作研究和時間研究,其中,動作研究是把作業動作分解為最小的分析單位,然后通過定性分析,找出最合理的動作,以使作業達到高效、省力和標準化的方法,管理學史上稱之為“動作研究之父”。在這樣的理論指導下,提高了生產率,從而開創了工業工程(IndustrialEngineering,簡稱IE)研究的先河。工業工程發展已有100多年,它包含內容豐富,涉及的領域廣泛,不斷地發展和完善。因此,在工業工程發展的過程中,世界各地學者、專家對其有不同的解釋。在諸多解釋和定義中,美國工業工程協會提出的定義最具有代表性,其表述如下:“工業工程是對人員、物料、設備、能源和信息組成的集成系統進行設計、改善和實施的工程技術,它綜合運用數字、物理學、社會科學的專門知識和技術,結合工程分析和設計的原理與方法,對該系統所取得的成果進行確定、預測和評價[1]。”
2現代工業工程的內容和應用
現代工業工程講究系統優化,是一門技術和管理相結合的學科,它廣泛應用于企業的戰略管理層面,對企業的生產系統和管理進行優化,以供應鏈管理和運籌學為主要理論,用計算機技術輔助實施。工業工程的重點是系統整體的優化,系統效益最佳是其最終追求,亦即提高效率,減少浪費[2]。在當今科技飛速發展的時期,制造業企業開始運用現代工業工程的理論和方法逐漸向先進制造業轉變,其中,計算機集成技術融入到了現代工業工程中。制造業是工業工程(IE)應用的第一個產業,至今已過去100多年,在這期間,工業工程(IE)擴展到了各個工程服務相關領域,其中包括建筑、煤炭、服務、餐飲、旅游等領域。雖然,現代工業工程應用如此廣泛,但是制造業是其主要應用領域。
3工業工程在中國制造業的發展現狀
當前世界制造業發展的特點是兩個“M”(Manufacturing與Management)聯姻,技術與管理的融合是先進制造技術(AMT)的一個突破,是人類認識世界、改造世界的一大進步[3]。在這種背景下,如精益生產(LP)、標準化管理(SM)、全員生產維護(TPM)、物料需求計劃(MRP)等應運而生。在全球化貿易形勢下,制造業企業保持持續競爭力的一個有力途徑,是把工業工程融入企業的發展管理中。工業工程是一門“技術+管理”的學科,它包含著各個學科相關知識,是以提高生產率為主要目的。同時,工業工程也注重人的因素,在應用工業工程的過程中,綜合各種相關因素,把人的需求放在第一位。在這種大的環境下,制造業應加強對外界市場的感應能力,深化現代制造業企業的改革。中國的制造業企業落后于世界知名制造業如西門子,豐田汽車,通用汽車等,主要原因是起步時間晚,理論體系不成熟,認識程度低,企業應用尚需研究與開發、標志性成果少,制造業員工素質有待加強。主要表現如下:(1)自主擁有核心技術不成熟,創新技術能力差,擁有的自主知識產權少,制造企業多依賴于國外先進技術,就目前情況來看,中國也就是工業2.0時代,而遠遠落后于世界發達國家先進制造產業。(2)產業結構不合理,高新技術產業比重小,裝配制造占制造業中的比重(2017年)僅為30.4%,落后于日、美、韓、歐等發達國家。(3)中小制造業企業只追求產量,不重視質量,員工素質整體水平低,導致生產效率低,浪費現象嚴重。(4)企業缺少系統理論的營銷戰略,僅靠勞動力成本低帶來的優勢同世界先進制造企業競爭。
4工業工程在我國制造業的發展趨勢
4.1計算機集成技術與工業工程的系統性
提升研發制造全過程數字化管理水平,綜合運用工業工程的方法和思想(MRP、MRPⅡ、ERP)解決計劃需求和制造能力之間的矛盾,及時進行全方位生產,加快供應鏈流通速度,提高制造業企業的響應能力。
4.2強化制造業應用工業工程的系統性
企業首先將設立工業工程(IE)部門和崗位作為強化方式,逐步擴展工業工程的工作職能和工作范圍,推動國內工業工程的較快地發展。隨著信息技術的發展,進一步實現跨職能團隊的運行模式,要真正實現工業工程部門與其他相關部門之間的平等關系,不參與其他職能部門的具體業務,真正實現不同部門之間的有效融通,通過這種跨職能團隊的工作方式,提高工作的靈活性和有效性,強化工作授權,直接由部門經理領導,為制造企業管理層制定策略奠定重要的前提。
4.3產學研結合提高工業工程的研發和學科創新
加強高校、科研機構同企業的交流,促進制造業企業生產力的提高。同時,建立咨詢公司,強化工業工程的交流和應用。
4.4充分依靠勞動力成本的優勢,尋找產品價值鏈中的優勢環節
制造業的成本行為及其相對成本地位產生于制造業在一個產業里競爭時所從事的價值活動[5]。結合工業工程的價值分析,制造業企業分析制造過程價值鏈,確定競爭對手的相對成本和成本差異的根源,根據價值鏈觀點對制造業成本結構進行分析,來控制成本驅動因素和重構價值鏈,獲得成本優勢。
5結語
工業工程對企業的發展具有極大的推動作用,能夠提高企業整體競爭力,促進企業的經濟效益,在激烈的國際化競爭下立于不敗之地。文章主要探討了工業工程在中國的發展現狀及未來的發展趨勢,對推動我國的工業工程發展具有一定的意義。毫無疑問,工業工程的發展應用,可以作為我國制造業在危機環境下持續高速、高質量發展的原動力。
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【關鍵詞】:機械制造;特點;發展趨勢
1、我國機械制造行業發展現狀
機械制造業是一個國家最基礎的行業,也決定了一個國家制造業的整體水平,起步早,但發展又最令人擔憂,比如現在中國的汽車工業相比機械制造業來說無論是產品質量還是生產效率都要高得多,當然這也是因為機械行業的特性起了決定性的因素。面對越來越激烈的國際市場競爭,我國機械制造業面臨著嚴峻的挑戰。我們在技術上已經落后,加上資金不足,資源短缺,以及管理體制和周圍環境還存在許多問題,需要改進和完善,這些都給我們迅速趕超世界先進水平帶來極大的困難。隨著我國改革的不斷深入,對外開放的不斷擴大,為我國機械制造業的振興和發展提供了前所未有的良好條件。當今,制造業的世界格局已經和正在發生重大的變化,歐、亞、美三分天下的局面已經形成,世界經濟重心開始向亞洲轉移已出現征兆,制造業的產品結構、生產模式也在迅速變革之中。挑戰與機遇并存,我們應該正視現實,面對挑戰,抓住機遇,深化改革,以振興和發展中國的機械制造業為己任,勵精圖治,奮發圖強,以使我國的機械制造業在不太長的時間內趕上世界先進水平。
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質量、效益、競爭力為目標,包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。隨著社會的發展,人們對產品的要求也發生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、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的要求,就必須采用先進的機械制造技術。2、先進制造技術的特點2.1 先進制造技術是新世紀的技術。先進制造技術是制造技術的最新發展階段,是由傳統的制造技術發展起來的,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。先進制造技術與現代高新技術相結合而產生了一個完整的技術群,它是具有明確范疇的新的技術領域,是面向21世紀的技術。2.2、先進制造技術是面向工業應用的技術。先進制造技術并不限于制造過程本身,它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果,其目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。目的是要提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。2.3、先進制造技術是駕馭生產過程的系統工程。先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、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成果與傳統制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。2.4、先進制造技術是面向全球競爭的技術。隨著全球市場的形成,使得市場競爭變得越來越激烈,先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此,一個國家的先進制造技術,它的主體應該具有世界先進水平,應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。2.5、先進制造技術是市場競爭三要素的統一。在20世紀 70年代以前,產品的技術相對比較簡單,一個新產品上市,很快就會有相同功能的產品跟著上市。因此,市場競爭的核心是如何提高生產率。到了20世紀80年代以后,制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來,使三者達到了統一。3、先進機械制造技術的發展現狀
近年來,我國的制造業不斷采用先進制造技術,但與工業發達國家相比,仍然存在一個階段性的整體上的差距。3.1、管理方面。工業發達國家廣泛采用計算機管理,重視組織和管理體制、生產模式的更新發展,推出了準時生產(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理,多數小型企業仍處于經驗管理階段。
3.2、設計方面。工業發達國家不斷更新設計數據和準則,采用新的設計方法,廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD/CAM),大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。
3.3、制造工藝方面。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高,尚在開發、掌握之中。
3.4、自動化技術方面。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS),實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段,柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。4、我國先進機械制造技術的發展趨勢
4.1、全球化。一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈,例如在機械制造業中,國內外已有不少企業,甚至是知名度很高的企業,在這種無情的競爭中紛紛落敗,有的倒閉,有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業,不得不擴展新的市場;另一方面,網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展,這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。
4.2、網絡化。網絡通訊技術的迅速發展和普及,給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外,網絡通訊技術的快速發展,加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習,推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。
4.3、虛擬化。制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標,進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、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,以保證產品設計和產品工藝的合理性,保證產品制造的成功和生產周期,發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。
4.4、自動化。自動化是一個動態概念,目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。
自國際金融危機爆發之后,工業發達國家重新意識到了制造業的重要性。美國、德國紛紛確定了重振制造業的目標。作為制造大國,中國也正在起草相關規劃。其中,優先推進制造業網絡化、數字化、智能化發展是重要內容之一。
“現在多數企業在數字化上面有誤解,認為用了ERP系統,在管理、采購、報價、營銷上達到數字化就夠了,這是對數字化制造的片面理解。”中國工程院院士柳百成告訴《中國經濟和信息化》(以下簡稱CEI)記者。
柳百成認為,數字化制造的核心在于設計過程的數字化和制造過程的數字化。中國未來發展數字工廠,重點也應該放在數字設計和制造這兩個實體的過程上。
CEI:我國正在大力推進先進制造業的發展,先進制造業的內涵究竟是什么?
柳百成:這個可以參考美國是如何重振制造業的。2011年,美國奧巴馬總統提出并啟動了先進制造伙伴計劃(Advanced Manufacturing Partnership,AMP),并將投入5億~10億美元來推動這項計劃。美國對先進制造的定義包括兩個方面。一方面是原有的產品和工藝采用了新方法、新技術;另一方面是用新材料、新技術或新方法,生產新產品。
為確保美國制造業在全球的領導地位,2013年,美國總統執行辦公室和國家科技理事會聯合了“國家制造創新網絡-初步設計”。
美國國家制造創新網絡是由15個制造創新研究院組成的。第一批已建立了4個創新研究院,其中,第一個是增材制造創新研究院,第二個是數字化制造與設計國家創新研究院,第三個是輕量化材料制造創新研究院。最近,又在啟動第二批4個制造創新研究院的組建。
從這里可以看出,數字化制造是先進制造的一個重要部分,但并不是先進制造的全部。要將中國的制造由中低端產品發展到中高端產品,除了數字化技術外,還要與高新技術集成、融合。
美國建立的制造創新研究院集中了全國之力,例如,增材制造創新研究院由85個企業、13個研究型大學、9個社區學院和18個非營利機構組成。
CEI:你理解中的未來制造強國應該是什么樣的?需要具備什么樣的特征?
柳百成:什么樣的國家才能夠稱為制造強國?對中國而言,我認為需要具備5個特征。一是要有雄厚的產業規模。二是要有很強的創新能力。三是要有一批知名的品牌和企業。例如,汽車企業有像美國的通用或日本的豐田那樣的品牌。四是要有良好的質量和經濟效益。五是要具有可持續發展能力。
CEI:應該如何實現上述提到的未來制造強國的五個特征?
柳百成:這需要強調兩個方面。第一,要發展基于網絡的數字化、智能化制造。核心內容是設計過程的數字化和制造過程的數字化。其中,設計的數字化不要理解為繪圖的數字化,不是用了3D造型軟件就達到了設計數字化。真正的數字化設計,在設計全過程都要采用有限元等計算機輔助工程分析(CAE)。
第二,要加強制造業的基礎。什么是制造業的基礎?首先是基礎材料。我們在制造大飛機時用到的很多材料,還要靠進口。其次是軸承和液壓件等基礎零部件。例如,目前工程機械中用的很多液壓件等元器件仍依賴進口。最后是基礎工藝。很多產品和裝備我們做出來了,但工藝穩定性和可靠性都達不到用戶要求。例如,有些高檔數控機床,在出廠的時候,能夠達到國外同類產品的精度和性能,但是用不了多久,跟國外的差距就表現出來了。
CEI:機器人的應用如今在工廠里越來越普遍了,現在制造業已經掀起一股機器人熱,應該如何看待機器人在未來先進制造業中的作用?如何看待制造業中機器人對人的影響?
柳百成:機器人的發展當然很重要,但是,也不要一擁而上。對于機器人的發展,要有正確的定位。在制造工廠里,機器人是高端裝備中的一個重要組成部分,但不是高端裝備的全部。智能化裝備或智能制造單元是由先進裝備如高端數控機床和機器人集成組成的。我國已是機器人消費大國,但80%左右的機器人仍依賴進口,遠不是機器人強國。
在數字化工廠里,人的作用不可能完全被機器人取代。數字化工廠不等于無人工廠,而是需要更高水平的高級工程科技人才和高級技術工人。
CEI:制造業目前出現了服務化的趨勢,應該如何看待這個趨勢?
柳百成:服務化是一個很重要的發展趨勢。羅爾斯?羅伊斯公司是英國著名的航空發動機公司,其發展歷程經過三個階段。第一階段是賣發動機給用戶。第二階段是提供發動機租賃業務。第三階段是服務化,賣發動機的工作服務時間。例如約定5萬小時的飛行時間,只要在該時間之內,出現任何問題都由企業全權負責服務。這就是一個從賣產品到賣服務的過程。
CEI:和西門子這種百年企業相比,中國制造業企業差距在哪兒?中國制造業發展的軟肋何在?
柳百成:長期以來,我國很多制造企業光搞生產,而忽略了創新。以往國內很多汽車企業,靠引進國外技術及圖紙生產汽車。他們沒有也不需要研發隊伍,時間長了,也就缺乏自主創新的研發能力。
現在中國想要成為制造強國,企業一定要有一支能力強的研發隊伍,而且要加強研發投入。目前,國內企業的研發投入還遠遠不夠,制造企業的研發投入占銷售比例平均只在1.5%左右。而國外企業的研發投入占銷售比例在3%~5%左右。
CEI:中國應該如何發展先進制造,來彌補與發達國家的制造業差距?
關鍵詞:機械制造 技術特點 發展方向
現代機械制造技術改變著人類的生活方式、生產方式、經營管理模式和社會組織機構和文化。隨著信息和電子等高新科學技術的不斷發展和市場的多樣化和個性化,世界各國都開始將機械制造技術的開發和研究工作作為技術發展的關鍵。我國正處于經濟發展的關鍵時期,技術研究是我們的薄弱環節。只有跟上先進科學技術的世界潮流,將其放在戰略優先地位,并以合理的方式及管理方法進行實施,才能盡快縮小與發達國家的差距,才能在日趨激烈的市場競爭中立于不敗之地。
一、我國機械制造技術發展的現狀分析
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質量、效益、競爭力為目標,包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。
20世紀70年代以前,產品的技術相對比較簡單,一個新產品上市,很快就會有相同功能的產品跟著上市。20世紀80年代以后,隨著市場全球化的進一步發展,市場競爭變得越來越激烈。
20世紀90年代初,隨著CIMS技術的大力推廣應用,包括有CIMS實驗工程中心和7個開放實驗室的研究環境已建成。在全國范圍內,部署了CIMS的若干研究項目,諸如CIMS軟件工程與標準化、開放式系統結構與發展戰略,CIMS總體與集成技術、產品設計自動化、工藝設計自動化、柔性制造技術、管理與決策信息系統、質量保證技術、網絡與數據庫技術以及系統理論和方法等均取得了豐碩成果,獲得不同程度的進展。但因大部分大型機械制造企業和絕大部分中小型機械制造企業主要限于CAD和管理信息系統,底層基礎自動化還十分薄弱,數控機床由于編程復雜,還沒有真正發揮作用。因此,與工業發達國家相比,我國的制造業仍然存在一個階段性的整體上的差距。
目前,我國已加入WTO,機械制造業面臨著巨大的挑戰與新的機遇。因此,我國機械制造業不能單純的沿著20世紀凸輪及其機構為基礎采用專用機床、專用夾具、專用刀具組成的流水式生產線——剛性自動化發展。而是要全面拓展,面向五化發展,即全球化、網絡化、虛擬化、自動化、綠色化。
二、機械制造技術的特點
做好基礎自動化的工作仍是我國制造企業一項十分緊迫而艱巨的任務。但加工中心無論是數量還是利用率都很低。可編程控制器的使用并不普及,工業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發展趨勢的同時扎扎實實地做好基礎工作。
1.機械制造技術是一個系統工程
先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、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成果與傳統制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
2.機械制造技術是一個綜合性技術
先進制造技術應用的目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。因此,它并不限于制造過程本身,它涉及產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體。以便提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。
3.機械制造技術是市場競爭要素的統一體
市場競爭的核心是如何提高生產率。隨著市場全球化的進一步發展,20世紀80年代以后,制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來,使三者達到了統一。
4.機械制造技術是一個世界性技術
20世紀80年代以來,隨著全球市場的形成,發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場,傾銷產品,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應具有世界先進水平,應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。同時,機械制造技術是面向21世紀的技術,應與現代高新技術相結合,應是有明確范疇的新的技術領域。
三、我國機械制造技術的發展方向
20世紀80年代,隨著掃描顯微鏡的發明和使用,人類認識世界和改造世界的能力進入納米尺度,納米技術是指實現納米級精度,是一種在納米尺度上研究原子和分子結構,物質特性及相互作用與運動,并運用這種技術為人類服務的高新技術,納米技術對制造業產生了很大的影響,其應用范圍將非常廣泛,包括納米材料技術、納米加工技術、納米裝配技術和納米測量技術等。
超精密加工的加工精度在2000年已達到納米級,在21世紀初開發的分子束生長技術、離子注入技術和材料合成、掃描隧道工程(STE)可使加工精度達到0.0003~0.0001μm,現在精密工程 正向其終極目標——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。
現代機械制造技術的發展主要表現在兩個方向上:一是精密工程技術,以超精密加工的前沿部分、微細加工、納米技術為代表,將進入微型機械電子技術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展為代表。
1.精密成形技術成形制造技術包括鑄造、焊接、塑性加工等。精密成形技術包括: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域是機械加工行業,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,如廢液排放和回收等等。
3.快速成形技術快速原型零件制造技術(RPM),其設計突破了傳統加工技術所采用的材料去除的原則,而采用添加、累積的原理。其代表性技術有分層實體制造(LOM),熔化沉積制造(FDM)等等。
由于以上工藝和技術不僅減少了原材料和能源的耗用量或縮短了開發周期、減少了成本,而且有些工藝的改進對環境起到保護作用,因此被稱為綠色制造工藝。綠色制造是人類社會可持續發展在制造業中的體現。這一切除了工藝革新外,還必須依靠信息技術,通過計算機的模擬、仿真,才能實現。
四、結論
現代制造技術是現代技術和工業創新的集成,是國家制造業的水平的主要標志,也是國家工業的基礎和支柱。隨著社會的發展,人們對產品的要求也發生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、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的要求,就必須采用先進的機械制造技術。因此,我們應抓住機遇,了解我國機械制造技術的發展現狀,把握現代機械制造技術的發展趨勢,使我國現代制造業與世界發達國家站在同一起跑線上。
參考文獻:
[1]馬曉春.我國現代機械制造技術的發展趨勢[J].森林工程,2002,(3).
一、我國機械制造技術發展的現狀分析
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質量、效益、競爭力為目標,包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。
20世紀70年代以前,產品的技術相對比較簡單,一個新產品上市,很快就會有相同功能的產品跟著上市。20世紀80年代以后,隨著市場全球化的進一步發展,市場競爭變得越來越激烈。
20世紀90年代初,隨著CIMS技術的大力推廣應用,包括有CIMS實驗工程中心和7個開放實驗室的研究環境已建成。在全國范圍內,部署了CIMS的若干研究項目,諸如CIMS軟件工程與標準化、開放式系統結構與發展戰略,CIMS總體與集成技術、產品設計自動化、工藝設計自動化、柔性制造技術、管理與決策信息系統、質量保證技術、網絡與數據庫技術以及系統理論和方法等均取得了豐碩成果,獲得不同程度的進展。但因大部分大型機械制造企業和絕大部分中小型機械制造企業主要限于CAD和管理信息系統,底層基礎自動化還十分薄弱,數控機床由于編程復雜,還沒有真正發揮作用。因此,與工業發達國家相比,我國的制造業仍然存在一個階段性的整體上的差距。
目前,我國已加入WTO,機械制造業面臨著巨大的挑戰與新的機遇。因此,我國機械制造業不能單純的沿著20世紀凸輪及其機構為基礎采用專用機床、專用夾具、專用刀具組成的流水式生產線——剛性自動化發展。而是要全面拓展,面向五化發展,即全球化、網絡化、虛擬化、自動化、綠色化。
二、機械制造技術的特點
做好基礎自動化的工作仍是我國制造企業一項十分緊迫而艱巨的任務。但加工中心無論是數量還是利用率都很低。可編程控制器的使用并不普及,工業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發展趨勢的同時扎扎實實地做好基礎工作。
1.機械制造技術是一個系統工程
先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、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成果與傳統制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
2.機械制造技術是一個綜合性技術
先進制造技術應用的目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。因此,它并不限于制造過程本身,它涉及產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體。以便提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。
3.機械制造技術是市場競爭要素的統一體
市場競爭的核心是如何提高生產率。隨著市場全球化的進一步發展,20世紀80年代以后,制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來,使三者達到了統一。
4.機械制造技術是一個世界性技術
? 20世紀80年代以來,隨著全球市場的形成,發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場,傾銷產品,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應具有世界先進水平,應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。同時,機械制造技術是面向21世紀的技術,應與現代高新技術相結合,應是有明確范疇的新的技術領域。 免費論文下載中心
三、我國機械制造技術的發展方向
先進制造技術是制造技術的最新發展階段,是由傳統的制造技術發展起來的,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。
20世紀80年代,隨著掃描顯微鏡的發明和使用,人類認識世界和改造世界的能力進入納米尺度,納米技術是指實現納米級精度,是一種在納米尺度上研究原子和分子結構,物質特性及相互作用與運動,并運用這種技術為人類服務的高新技術,納米技術對制造業產生了很大的影響,其應用范圍將非常廣泛,包括納米材料技術、納米加工技術、納米裝配技術和納米測量技術等。
超精密加工的加工精度在2000年已達到納米級,在21世紀初開發的分子束生長技術、離子注入技術和材料合成、掃描隧道工程(STE)可使加工精度達到0.0003~0.0001μm,現在精密工程 正向其終極目標——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。
現代機械制造技術的發展主要表現在兩個方向上:一是精密工程技術,以超精密加工的前沿部分、微細加工、納米技術為代表,將進入微型機械電子技術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展為代表。
1.精密成形技術成形制造技術包括鑄造、焊接、塑性加工等。精密成形技術包括: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域是機械加工行業,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,如廢液排放和回收等等。
3.快速成形技術快速原型零件制造技術(RPM),其設計突破了傳統加工技術所采用的材料去除的原則,而采用添加、累積的原理。其代表性技術有分層實體制造(LOM),熔化沉積制造(FDM)等等。
由于以上工藝和技術不僅減少了原材料和能源的耗用量或縮短了開發周期、減少了成本,而且有些工藝的