機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

褚呈贛

（南寧銀杉電線電纜有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530001）

機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

褚呈贛

（南寧銀杉電線電纜有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530001）

面對當(dāng)今快速發(fā)展的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，指出了機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中所處的重要地位及其面臨的發(fā)展要求和趨勢，闡述了先進制造技術(shù)應(yīng)全方位地融合包括電子計算機技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)、能源合理利用和現(xiàn)代管理等方面的科學(xué)成果，以適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

機械制造技術(shù)；發(fā)展趨勢；管理信息化；制造自動化；工藝精密化

機械制造業(yè)，一個已有近兩百年歷史的傳統(tǒng)領(lǐng)域，積累了豐富的實踐經(jīng)驗和大量的指導(dǎo)理論，其第一大工業(yè)的地位，仍然無法被撼動。

機械工業(yè)是國民經(jīng)濟的裝備工業(yè)，是科學(xué)技術(shù)物化的基礎(chǔ)，是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的載體，是國防建設(shè)的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)經(jīng)濟快速增長的重要支柱，也是為提高人民生活品質(zhì)、提供消費類機電產(chǎn)品的供應(yīng)工業(yè)。其對國民經(jīng)濟運行的品質(zhì)和效益、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化，具有極其重要的作用。

但隨著飛速發(fā)展的社會，作為國民經(jīng)濟基礎(chǔ)工業(yè)的機械制造業(yè)，面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。提出“先進制造技術(shù)”這個概念，已成為機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢。

“先進制造技術(shù)”是指：傳統(tǒng)的制造技術(shù)在不斷的吸收機械、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、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、無污染的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱。機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢可以概括為：

（1）管理信息化；

（2）機械制造自動化；

（3）工藝精密化；

（4）加工方法的改進與發(fā)展。

以下就管理信息化、自動化技術(shù)和工藝精密化，提出一些看法，謹(jǐn)供同行參考。

1 信息技術(shù)在機械制造業(yè)中得到最完善與完美的應(yīng)用

1.1 數(shù)字化設(shè)計技術(shù)

計算機輔助設(shè)計CAD、計算機輔助制造CAM、計算機輔助工程CAE、計算機輔助工藝設(shè)計CAPP、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM等，這些技術(shù)源于機械制造，同時也是在機械制造業(yè)中應(yīng)用得最充分、最完整的產(chǎn)業(yè)。

1.2 數(shù)字化產(chǎn)品技術(shù)

現(xiàn)代信息技術(shù)融入機械產(chǎn)品，例如數(shù)字傳感器、單片機、微處理器、PLC、NC、數(shù)字通信接口在機電產(chǎn)品中的應(yīng)用，能夠大大提高產(chǎn)品的機電一體化、數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的程度。

1.3 數(shù)字化制造技術(shù)

應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)制造過程的自動化和信息化，例如數(shù)控加工、柔性制造單元、物流搬運和存儲的自動化、檢測自動化等。

1.4 數(shù)字化管理技術(shù)

機械制造業(yè)是典型的離散制造業(yè)，由于產(chǎn)品機構(gòu)復(fù)雜，制造工藝過程長，產(chǎn)品及物料品種規(guī)格多，管理困難而復(fù)雜，因此也是信息技術(shù)應(yīng)用的發(fā)源地，目前 ERP、CRM、SRM、BI、EC、OA已經(jīng)在機械制造業(yè)得到了最廣泛的應(yīng)用。

2 機械制造自動化技術(shù)的發(fā)展階段

機械制造自動化技術(shù)自20世紀(jì)20年代出現(xiàn)以來，經(jīng)歷了剛性自動化、柔性自動化和綜合自動化三個階段。綜合自動化常常與計算機輔助制造、計算集成制造等概念相聯(lián)系，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)的勞動生產(chǎn)率和對市場的響應(yīng)速度。

2.1 集成化

計算機集成制造系統(tǒng)CIMS被認(rèn)為是21世紀(jì)制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。CIMS作為一個由若干個相互聯(lián)系的部分（分系統(tǒng)）組成，通常可劃分為4部分：

（1）工程技術(shù)信息分系統(tǒng)。包括計算機輔助設(shè)計CAD，計算機輔助工程分析CAE，計算機輔助工藝過程設(shè)計CAPP，計算機輔助工裝設(shè)計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SBM，生產(chǎn)管理PM，物料管理MM，人事管理LM，財務(wù)管理MF等。

（3）制造自動化分系統(tǒng)。MAS包括各種自動化設(shè)備和系統(tǒng)，如計算機數(shù)控CNC，加工中心MC，柔性制造系統(tǒng)FMS，工業(yè)機器人Robot，自動裝配AA等。

（4）質(zhì)量信息分系統(tǒng)。包括計算機輔助檢測CAI，計算機輔助測試CAT，計算機輔助質(zhì)量控制CAQC，三坐標(biāo)測量機CMM等。

2.2 智能化

智能制造系統(tǒng)可被理解為由智能機械和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)在制造過程中，能進行智能活動，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)計和制造過程中，采用模塊化方法，使之具有較大的柔性；對于人，智能制造強調(diào)安全性和友好性；對于環(huán)境，要求作到無污染，省能源和資源充分回收；對于社會，提倡合理協(xié)作與競爭。

2.3 敏捷化

敏捷制造，是以競爭力和信譽度為基礎(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，來增強整體競爭能力，對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，其發(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。

2.4 虛擬化

制造過程中的虛擬技術(shù)，是指面向產(chǎn)品生產(chǎn)過程的模擬和檢驗。檢驗產(chǎn)品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優(yōu)化產(chǎn)品的制造工藝、保證產(chǎn)品品質(zhì)、生產(chǎn)周期和最低成本為目標(biāo)，進行生產(chǎn)過程計劃、組織管理、車間調(diào)度、供應(yīng)鏈及物流設(shè)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(tǒng)，以保證產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品工藝的合理性，保證產(chǎn)品制造的成功和生產(chǎn)周期，發(fā)現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)中不可避免的缺陷和錯誤。

2.5 綠色化

綠色制造則通過綠色生產(chǎn)過程、綠色設(shè)計、綠色燃料、綠色材料、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。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環(huán)境的負(fù)面影響，同時使原材料和能源的利用效率達(dá)到最高。如綠色制造技術(shù)在汽車行業(yè)上的應(yīng)用。

（1）使用“綠色燃料”。將天然氣用作汽車的能源，其與汽油相比，CO降低70%，非甲烷類降低80%等，同時也消除了鉛、苯等有害物質(zhì)的產(chǎn)生。

（2）采用新型的加工工藝。2000年3月，博世、康明斯、卡特彼勒等國外著名的汽車發(fā)動機公司，發(fā)動了“綠色柴油機行動”，在技術(shù)上作了較大的改進，使尾氣的排放量達(dá)到歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)。即CO(g/km)、HC+NOx(g/km)、NOx(g/km) 、PM(g/km)的 排 量 分 別是：0.64、0.56、0.5、0.05。

（3）采用“綠色材料”。世界上著名的汽車生產(chǎn)企業(yè)，使用新型環(huán)保材料來替代過去的石棉、汞、鉛等有害物質(zhì)，如采用輕型材料——鋁合金材制造車身，使汽車自重減少40%，能耗也下降。

2.6 清潔化

清潔生產(chǎn)是指綜合預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略，持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品中，以便減對人類和環(huán)境的風(fēng)險。清潔生產(chǎn)的兩個基本目標(biāo)，是資源的綜合利用和環(huán)境保護。對生產(chǎn)過程而言，清潔生產(chǎn)要求滲透到從原材料投入到產(chǎn)出成品的全過程，包括節(jié)約原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺資源，二次能源和再生資源的利用，改進工藝及設(shè)備，并將一切排放物的數(shù)量與毒性削減在離開生產(chǎn)過程之前。對于產(chǎn)品而言，清潔生產(chǎn)覆蓋構(gòu)成產(chǎn)品整個生命周期的各個階段，即從原材料的提取到產(chǎn)品的最終處理，包括產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)、包裝、運輸、流通、銷售及報廢等，合理利用資源，最大限度地減少對人類和環(huán)境的不利影響。

3 工藝精密化

在制造工藝方面，工業(yè)發(fā)達(dá)國家較廣泛的采用了數(shù)控機床、加工中心及柔性制造單元FMC及前述的自動化制造系統(tǒng)，進行高精密加工、精細(xì)加工、微細(xì)加工。使用微型機械和采用微米/納米技術(shù)、激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、超塑加工技術(shù)以及復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法，使企業(yè)產(chǎn)品達(dá)到工藝精密化程度。

4 結(jié)束語

制造技術(shù)不僅是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志，也是國際間科技競爭的重點。機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢，是將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進行有機的結(jié)合，步步貼近發(fā)展先進制造技術(shù)的世界潮流，縮小與發(fā)達(dá)國家的差距，使我國的機械制造業(yè)逐步跨進世界先進行列。

[1]張世昌.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].天津：天津大學(xué)出版社，2002.

[2]李 佳.計算機輔助設(shè)計與制造[M].天津：天津大學(xué)出版社，2002.

[3]馬曉春.我國現(xiàn)代機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].森林工程，2002，（3）：25-26.

Machinery Manufacturing Technology Trends

CHUCheng-gan
（Nanning Silver Fir Wire&Cable Co.,Ltd.,Nanning530001，China）

the face of today's rapid development of modern science and technology,pointed out that the mechanical manufacturing industry in the important position in the national economy,and its development requirements and trends facing.Describes the advanced manufacturing technology,the integration should include a full range of computer technology,information technology,materials science,energy,rational use and management of other aspects of modern scientific achievements.To adapt to modern science and technology development.

manufacturing technology;trends;management information;manufacturing automation;precision technology

F407.4

A

1672-545X（2011）09-0139-03

2011-06-18

褚呈贛（1956—），男，廣西南寧人，工程師，從事機械設(shè)計及技術(shù)管理工作。