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1、第14卷第2期北京机械工业学院学报vol.14No.21999年6月JournalofBeijingInstituteofMachineryJun.1999先进制造技术的发展趋势及先进制造模式白明光(北京机械工业学院机械工程系)摘要阐述了机械制造发展的精密化、自动化、信息化、柔性化、集成化和智能化趋势。介绍了面向21世纪的先进制造模式,并提出了我国目前存在的差距及发展策略。关键词制造技术;生产模式;柔性;信息;对策分类号TH1870引言随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈,越来越多的制造企业开始将大量的人力、财力和物力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的研究和
2、实施策略之中。改革开放20年,我国制造科学技术有日新月异的变化和发展,确立了社会主义市场经济体制,但与先进的国家相比仍有一定差距,为了迎接21世纪的挑战,必须认清制造技术的发展趋势,缩短与先进国家的差距,使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平,因此,对机械制造趋势、制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务,以实现我国机械制造业跨入世界先进行列。l机械制造业的发展趋势先进的制造业是将物料、能源、设备、资金、技术、信息和人力等制造资源通过先进的制造技术、先进的管理技术和先进的制造过程转变成人类需求产品的行业。行业追求的目标是:高质量、高效率、高
3、柔性、低成本、低劳动力、低消耗、品种多和规格全的产品,因此,面向21世纪[1]的机械制造技术的发展趋势体现在以下几个方面:1.1精密化精密加工、超精密加工技术、微型机械是现代化机械制造技术发展的方向之一。精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加工(如-3机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米(lnm=10Lm)技术发展。纳米技术己在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术得到了应用。因此,它促进了机械科学、光学科学、测量科学和电子科学的发展。美国1997年首次制造出直径仅为60Lm的静电微型电机,
4、以及几十微米的微型齿轮、弹簧及微型机构。武汉大学研制成纳米级超微电极,将其插入活体细胞后首次测出细胞内部神经递质的动态信息。目前各国科学家正在进行微[2]型机器人的研究,微型机器人可以潜入人体血管、脏器去疏通血管、诊治疾病。据国外预测,收稿日期:1999203229作者:男60岁副教授北京100085第2期白明光:先进制造技术的发展趋势及先进制造模式1121世纪将是微型机械电子技术和微型机器人的时代,因此有人将纳米技术与微型机械称为21世纪的核心技术。1.2自动化自动化技术的成功应用,不但提高了效率,保证了产品质量,还可以代替人去完成危险场合的工作。对于批量较大的生
5、产自动化,可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。小批量生产自动化可通过NC,MC,CAM,FMS,CIM,IMS等来完成。在未来的自动化技术实施过程中,将更加重视人在自动化系统中的作用。同时自动化开始面向中小型企业,以经济实用为出发点,满足不断发展的产品多样化和个性化需要。1.3信息化信息、物质和能量是制造系统的三要素。随着计算机、自动化与通讯网络技术在制造系统中的应用,信息的作用越来越重要。产品制造过程中的信息投入,己成为决定产品成本的主要因素。制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程,最终形成的产品可看作
6、是信息的物质表现,因此可以把信息看作是一种产业,包括在制造之中。为此一些企业开始利用网络技术、计算机联网、信息高速公路、卫星传递数据等实现异地生产。使生产分散网络化,以适应21世纪高柔性生产的需要。1.4柔性化随着科学技术的飞速发展和人民生活水平不断提高,促使产品更新换代的速度不断加快,这就要求现代企业必须具备一定的生产柔性来满足市场多变的需要。所谓柔性,是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力,它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人员能保证加工任务,完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零
7、件的加工能力。柔性制造自动化的形式很多,如美国提出的敏捷制造(AM)其主线就是高柔性生产。上海同济大学张曙教授提出的独立制造岛(AMI)也是高柔性生产模式。1.5集成化集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成一个能协调工作的和功能更强的新系统。集成不是简单的连接,是经过统一规划设计,分析原单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。集成化的目的是实现制造企业的功能集成,功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术集成,同时还要强调入的集成,由于系统中不可能没有人,系统运行的效果与企业经营思想、运行机制、管理模式都与人有关,因此在技
