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1、我国机械制造业的发展趋势 摘 要：制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水平和国防实力。国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力的竞争。中国的制造业在国际中的起步都很晚，和国外的发达国家还有一段差距，随着我国改革开放的进程，也在逐渐的缩小差距。本文综合了这几年的国内外的机械制造业的发展，并展现了我国现代的机械制造业的一些发展趋势， 关键词：计算机集成制造系统、敏捷制造、虚拟制造、精益生产、绿色制造。 Abstract：Manufacturing industry is a national or regional economic de
2、velopment an important pillar of，Their level of development marked the country or regions economic strength, technological level, living standards and national defense strength。Competition in the international market, the final analysis, production capacity of States to compete. The manufacturing in
3、dustry of china all the world start at late，the level of which is far away from that of advancad countries.However, Key words：computer integrated manufacturing；agile manufacturing；virtual manufacturing；virtual manufacturing；green manufacturing一：国内外机械制造业的现状当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高质量、高精、高效、自动化
4、先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在1952年最先由美国研制出来的，80年代以後加速发展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。数控机床出现至今的60年，随科技、特别是微电子、计算机技术的进步而不断发展。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。 例如：在世纪初时加工精度是mm级，到世纪初时提高到了.mm级目前在发达国家一般的工厂都能稳定掌握1um精度的加工。精密加工的
5、精度已达到0.11um、加工表面粗糙度Ra达到0.020.1um，超精密加工的精度已从小于0.1um、粗糙度Ra已经小于0.01um而进入纳米级加工在制造业自动化发展方面, 发达国家机械制造技术已经达到相当水平, 实现了机械制造系统自动化。产品设计普遍采用计算机辅助设计(CAD) 、计算机辅助产品工程(CAE) 和计算机仿真等手段, 企业管理采用了科学的规范化的管理方法和手段, 在加工技术方面也已实现了底层的自动化, 包括广泛地采用加工中心(或数控技术) 、自动引导小车(AGV) 等。在这个基础上再提高制造系统的自动化水平, 对于改善企业的TQCS ( T 尽量缩短产品的交货时间或提早新产品上
6、市时间、Q 提高产品质量、C 降低产品成本、S 提高服务水平) 已无明显的作用。因此, 近10 余年来, 发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路, 提出了一系列新的制造系统, 如计算机集成制造系统、智能制造系统、敏捷制造、并行工程等。我国机械制造技术水平与发达国家相比还非常低, 大约落后20 年。近十几年来, 我国大力推广应用CIMS 技术, 20 世纪90 年代初期已建成研究环境, 包括有CIMS 实验工程中心和7 个开放实验室。在全国范围内, 部署了CIMS 的若干研究项目, 诸如CIMS 软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略, CIMS 总体与集成技术、产品设计
7、自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等专题。各项研究均取得了丰硕成果, 获得不同程度的进展。但大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD 和管理信息系统, 因底层(车间层) 基础自动化还十分薄弱, 数控机床由于编程复杂, 还没有真正发挥作用。加工中心无论是数量还是利用率都很低。可编程控制器的使用并不普及, 工业机器人的应用还很有限。因此, 做好基础自动化的工作仍是我国制造企业一项十分紧迫而艰巨的任务。我们在看到国际上制造业发展趋势的同时, 还要立足于我国的实际情况, 扎扎实实地把基础自动化工作搞上去,
8、才能在稳步前进的基础上开展制造业自动化系统的研究与应用。二：机械制造技术的特点1.机械制造技术是一个系统工程 先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。 2.机械制造技术是一个综合性技术 先进制造技术应用的目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。因此，它并不限于制造过程本身，它涉及产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的
9、所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。以便提高制造业的综合经济效益和社会效益。 3.机械制造技术是市场竞争要素的统一体 市场竞争的核心是如何提高生产率。随着市场全球化的进一步发展，20世纪80年代以后，制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来，使三者达到了统一。 4.机械制造技术是一个世界性技术 20世纪80年代以来，随着全球市场的形成，发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场，倾销产品，输出资本，使得市场竞争变得越来越激烈，为适应这种激烈的市场竞争，一个国家的先进制造技术应具有世界先进水平，应
10、能支持该国制造业在全球市场的竞争力。同时，机械制造技术是面向21世纪的技术，应与现代高新技术相结合，应是有明确范畴的新的技术领域。三：机械制造技术的发展趋势先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了过去制造技术中的有效要素，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。 20世纪80年代，随着扫描显微镜的发明和使用，人类认识世界和改造世界的能力进入纳米尺度，纳米技术是指实现纳米级精度，是一种在纳米尺度上研究原子和分子结构，物质特性及相互作用与运动，并运用这种技术为人类服务的高新技术，纳米技术对制造业产生了很大的影响，其应用范围将非常广泛
11、，包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米装配技术和纳米测量技术等。 超精密加工的加工精度在2000年已达到纳米级，在21世纪初开发的分子束生长技术、离子注入技术和材料合成、扫描隧道工程可使加工精度达到0.00030.0001m，现在精密工程正向其终极目标原子级精度的加工逼近，也就是说，可以做到移动原子级别的加工。 现代机械制造技术的发展主要表现在两个方向上：一是精密工程技术，以超精密加工的前沿部分、微细加工、纳米技术为代表，将进入微型机械电子技术和微型机器人的时代；二是机械制造的高度自动化，以CIMS和敏捷制造等的进一步发展为代表。 1.精密成形技术成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等。精密成
12、形技术包括：精密铸造、精密锻压等。 2.无切削液加工。无切削液加工的主要应用领域是机械加工行业，无切削液加工简化了工艺、减少了成本并消除了冷却液带来的一系列问题，如废液排放和回收等等。 3.快速成形技术快速原型零件制造技术，其设计突破了传统加工技术所采用的材料去除的原则，而采用添加、累积的原理。其代表性技术有分层实体制造，熔化沉积制造等等。 由于以上工艺和技术不仅减少了原材料和能源的耗用量或缩短了开发周期、减少了成本，而且有些工艺的改进对环境起到保护作用，因此被称为绿色制造工艺。绿色制造是人类社会可持续发展在制造业中的体现。这一切除了工艺革新外，还必须依靠信息技术，通过计算机的模拟、仿真，才能
13、实现。四：我国现代机械制造在在某些领域的运用和在未来的发展方向（一）精密成型技术精密铸造技术: 近几年重点发展了熔模精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模铸造等技术。采用消失模铸造生产的铸件质量好, 铸件壁厚公差达到了0115mm , 表面粗糙度Ra25m。1997 年, 沈阳铸造研究所研究成功了一种电渣铸接新工艺, 并铸接了一块(300 190 700) mm 的试验件。这种工艺是大型水轮机叶片、下环等特大型铸件的一种理想熔铸方法, 具有广阔应用前景。该所还攻克了高强度、形态复杂、薄壁、净重217t 铝合金铸件的铸造技术, 这在国内外属首次。精密塑性成形技术: 重点发展了热锻技术、冷挤压技术、成形
14、轧制技术、精冲技术和超塑成形技术。依靠我国科技力量建设的汽车前梁、羊角和轿车连杆生产线已经达到国际先进水平。其中我国独有的汽车前轴精密辊锻和模锻复合工艺克服了多道精密辊锻的孔型设计、辊锻和模锻工序之间配合协调、无料头辊锻等技术难点, 使锻件大部分尺寸在辊锻时已经达到, 最终模锻只有局部变形, 从而使模锻负荷大大减少, 可以选择较小的设备。精密焊接与切割技术: 重点发展了电子束焊接技术、水下焊接和切割技术、逆变焊接电源及药欣焊丝制造技术。国内5kWCO2 激光焊接及切割已开始得到应用。钢带法、盘园法和钢管法等多种药芯焊丝制造技术已开始用于生产, 具有广阔的应用前景。（二）：计算机集成制造（CIM
15、S）计算机集成制造系统CIMS ( computer integrated manufacturing system) 是现代信息技术条件下的新一代制造系统。它以计算机来辅助制造系统的集成,以充分的、及时的信息交流或信息共享将企业的设计、工艺、生产车间以及供销和管理部门集成一个有机的整体,使他们相互协调的运作,以提高产品品质,缩短产品开发周期,提高生产效率,确保企业的整体效益,提高企业的竞争能力和生存能力。到目前为止,CIMS 发展经历了从以信息集成为特征,以过程集成为特征到以企业集成为特征的三个阶段,CIMS 可分为若干个分系统,如生产经营管理分系统、工程设计分系统、车间自动化分系统以及计算
16、机支撑环境分系统等。每个分系统还可有若干子系统。我国实施863/ CIMS 应用示范工程十几年,实施CIMS 的企业,均能从CIMS 及相关技术中获得明显的经济效益和社会效益。如成都飞机有限公司、无锡威孚集团、咸阳偏转线圈厂在压缩新产品开发周期和产品生产周期,降低库存,提高生产效率等方面取得了可观的效益 。此外,我国对CIMS 环境下的物流系统、工程需求、工程设计数据库开发、生产与销售管理信息化、产品品质保证体系等方面都有一定的研究、开发和应用。这些研发工作对更多的企业实施CIMS ,适应快捷多变的市场,提供了理论依据和可行性方案。（三）：敏捷制造（AM）敏捷制造AM (agile manuf
17、acturing) 指企业采用现代通信手段,通过快速配置各种资源(包括技术、管理和人员) ,以有效和协调的方式响应用户需求,实现制造的敏捷性。它依赖于各种现代技术和方法,最具代表性的是虚拟企业的组织方式和虚拟制造的开发手段。敏捷制造是新一代生产模式,是已有生产模式的丰富和发展,它是柔性制造和精良生产发展的结果。敏捷制造包括产品制造的机械系统的柔性,员工授权,制造商、供应商关系,总体品质管理及企业重构。如果说,CIMS 侧重于企业内部各部门、各环节之间的集成与信息交流,那么,敏捷制造则发展到企业之间的集成与信息交流。以计算机网络支持的、按照动态联盟的方式运作的、并采用工作小组的组织形式的敏捷制造
18、系统是实现顾客化大生产的理想企业组织结构,也将是下一个世纪的最重要的生产模式。敏捷制造的特点如下:1）敏捷性及快速响应能力。这种能力来自已有的制造资源的快速重组,而不是来自“临渴挖井”式的现投资、现开发、现引进。敏捷性不仅提高了企业对于市场变化的响应速度,而且减少了企业所承担的风险。2）制造资源的充分利用。由于分布式、网络化的制造系统实现了制造资源的跨厂、跨地区甚至跨国界的调度与协作,可以互通有无、优势互补,从而避免了资源的积压,便于充分发挥每一项制造资源的作用。3）局部利益和整体效益的高度一致性。分布式、网络化的制造系统和动态联盟建立在局部利益和整体效益高度一致性的基础上。这是一个由利益驱动
19、的系统。4）整体的协调一致性和个体的独立自主性的高度统一。在敏捷制造系统中,个体的独立自主性和整体的协调一致性在具有充分的信息交流、完全的信息共享、并行运作的网络中被统一起来。整个系统具有共同的目的、共同的利益和协调的行为。敏捷制造在保证整体的协调一致性的前提下,最大限度地发挥了个体的积极性。（四）：虚拟制造（VM）虚拟制造VM ( virtual manufacturing) 是虚拟现实(Virtual reality) 技术在制造中的应用。虚拟现实技术是借助于多媒体计算机的声像技术及先进的传感技术,虚构一种场景,给人以身临其境的“真实”感受。其内涵为:在产品设计阶段,充分考虑产品性能要求、
20、制造过程、成本价格和市场销售等产品全生命周期的影响因素,利用虚拟制造硬件和软件资源,通过建立统一的产品生命周期模型,在计算机上实时并行地动态模拟产品工艺设计、制造过程、生产调度、库存管理、成本估算和质量控制等生产活动,以便全面确定产品设计和生产的合理性,减少产品投资风险,从而更有效、更经济和柔性灵活地组织生产,以达到新产品的开发周期最短、成本最低、设计品质最优的目的。虚拟制造技术将对制造业产生革命性的影响,它是敏捷制造、精益生产的支撑技术,是品质工程实现的有力保证。虚拟制造技术在提升车间制造水平应用方面,提出建立一个离散事件仿真驱动的加工制造单元虚拟环境。通过计算机模拟和评估产品的功能以及可加
21、工性等方面存在的问题,这将成为制造技术的一个更高的集成化、智能化的阶段。虚拟制造环境系统将采用模块化同阶控制结构来进行控制,而不是采用传统的中心化控制结构或是递解控制结构,此制造系统除在制造过程中,具有敏捷性和经济性以外,它在生产控制和管理方面还应具有智能化。（五）：精益生产精益生产是通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革,使生产系统能很快适应用户需求而不断变化,并能使生产过程中一切无用、多余的东西被精简,最终达到包括市场供销在内的生产各方面的最好效果。它的特征对外以用户为上帝,对内以人为中心,在组织机构上以精简为手段,在工作方法上以Team Work 和并行设计,在供货上采用
22、J ust in time 方式。最终目标是实现零缺陷。精益生产体系的基础是在计算机网络支持下,以小组方式工作的并行工作方式8 。一般认为, 精益生产包含节时生产(J ust InTime Production , J IT) 、成组工艺( Group Technolo2gy , GT) 和全面质量管理( Total Quality Cont rol) 等方面的内容。鉴于篇幅要求,此处不作详细介绍。（六）：绿色制造近年来“, 制造”已从传统的专指生产过程发展为市场分析、产品设计、生产过程、装配、检测、销售、服务、回收等产品生命周期的全过程。绿色制造即指在“制造”过程的每个阶段,并行地考虑产品对
23、人和环境的影响,并使影响最小化。绿色制造对制造业提出了清洁生产的要求,即既可满足人们的需求,又可合理使用自然资源和保护环境的实用生产方法和措施。其实质是一种物料和能耗最少的势。同时我国在东南亚的一些地区有很少一部分投资,表明了我国已有部分压铸业向外转移。五总结：现代制造技术是现代技术和工业创新的集成，是国家制造业的水平的主要标志，也是国家工业的基础和支柱。随着社会的发展，人们对产品的要求也发生了很大变化，要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求，就必须采用先进的机械制造技术。因此，我们应抓住机遇，了解我国机械制造技术的发展现状，把握现代机械制造技术的发展趋势，使我国现代制造业与世界发达国家站在同一条竞争线上。参考文献：1马晓春.我国现代机械制造技术的发展趋势J.森林工程，2002，（3）. 2王世敬，温筠.现代机械制造技术及其发展趋势J.石油机械，2002，（11）. 3武永利.机械制造技术新发展及其在我国的研究和应用J.机械制造与自动化，2003，（1）.4冯辛安.机械制造装备设计第2版 机械工业出版社 2009
