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1、浅议现代机械制造技术和其趋势 摘要本文在大量研究分析的基础上,预测了21世纪机械制造技术的3个发展方向:(1)全球化;(2)虚拟化;(3)绿色化。关键词机械制造现状发展趋势中图分类号：TD404文献标识码：A文章编号：一、机械制造技术的发展历程机械制造业发展至今,按其生产方式的变化可划分为:(1)劳动密集型生产方式。手工制作及早期的工业生产均属于这种方式。(2)设备密集型生产方式。这是一种随着运输机械、施工机械和机床等大规模工业化生产的出现而产生的生产方式。汽车、拖拉机、轴承等大批量生产中的刚性生产流水线均属于这种生产方式。(3)信息密集型生产方式。从20世纪初期开
2、始出现了数控机床、加工中心等新型机电一体化加工设备。它实现了人与机器设备之间的信息交流,机器设备可通过获得的信息,快速、准确地实现加工,继而产生了使用这些典型设备的生产方式。(4)知识密集型生产方式。这种生产方式是制造理念的飞跃,把单向的产品制造链组成为有机的制造系统,7其中的物流系统、信息流系统、能量流系统等相互依赖、相互作用、相互协调。这种制造系统不单能与人进行信息交流,而且本身具有专家系统、数据库等必要的解决问题的知识,使其能在获取较少信息的情况下完成加工要求。柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)是这种生产方式的典型代表。(5)智能密集型生产方
3、式。这是目前正在研究和实施的一种全新的生产方式。它试图使用制造系统本身具有的人工智能,并引入了新的制造哲理和组织形式。因此,这种制造技术能够快速响应市场的变化,超前地开发产品,实现多品种产品的全过程管理。二、现代机械制造技术的现状1.国外情况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
4、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市时间、Q---提高产品质量、C---7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。(1)计算机集成制造系统它是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上,通过计算机及软件,将制造厂全部生产活动有关的各种分散的自动化系统有机地集成起来,并适合于多品种、中小批量生产的总体高效率、高柔性的制造系统。计算机集
5、成制造系统在概念上,主要强调两点:首先在功能上,它包含了一个工厂的全部生产经营活动,即从市场预测、产品设计、加工工艺、制造、管理至售后服务以及报废处理的全部活动。因此它比传统的工厂自动化的范围要大得多,是一个复杂的大系统,是工厂自动化的发展方向。其次,在集成上,它涉及的自动化不是工厂各个环节的自动化的简单叠加,而是在计算机网络和分布式数据库支持下的有机集成。这种集成主要体现在以信息和功能为特征的技术集成,即信息集成和功能集成,以便缩短产品开发周期、提高质量、降低成本。(2)智能制造系统是指将专家系统、模糊推理、人工神经网络等人工智能技术应用到制造系统中,以解决复杂的决
6、策问题,7提高制造系统的水平和实用性。人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺,学习工程技术人员的实践经验和知识,并用于解决生产中的实际问题,从而将工人、工程技术人员多年来积累起来的丰富而又宝贵的实践经验保存下来,在实际的生产中长期发挥作用。智能制造系统的核心技术是具有人工智能,柔性制造--集成制造--智能制造是现代制造技术发展的三个阶段。(3)并行工程又称同步工程或同期工程,是针对传统的产品串行开发(“需求分析--概念设计--详细设计--过程设计--加工制造--试验检测--设计修改”的流程,称为产品从设计到制造的串行生产模式)过程而提出的一个概念、一种哲理和方法。(4)
7、敏捷制造又称灵捷制造、迅速制造和灵活制造等,它是将柔性生产技术、熟练掌握生产技能和有知识的劳动力与促进企业内部和企业之间相互合作的灵活管理集成在一起,通过所建立的共同基础结构,对迅速改变或无法预见的消费者需求和市场时机作出快速响应。市场的快速响应是敏捷制造的核心。敏捷制造的基本原理是采用标准化和专业化的计算机网络和信息集成基础结构,以分布式结构连接各类企业,构成虚拟制造环境,以竞争合作为原则,在虚拟制造环境内动态选择合作伙伴,并通过组成虚拟企业来适应持续多变、无法预料的市场变化。72.国内情况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
