淺議數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的作用

魏大朔

摘 要：計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用是科技發(fā)展的重大成就，也是當(dāng)今社會(huì)工業(yè)發(fā)展的支柱，尤其在經(jīng)濟(jì)全球化背景下，傳統(tǒng)的制造技術(shù)已經(jīng)很難滿足社會(huì)發(fā)展的多元化和生產(chǎn)力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的需求，因此傳統(tǒng)制造技術(shù)的根本性轉(zhuǎn)變是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，數(shù)控技術(shù)是新時(shí)期工業(yè)制造的核心元素，某種程度上為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了生產(chǎn)力保障，在現(xiàn)代制造業(yè)中起到舉足輕重的作用。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；工業(yè)制造；控制系統(tǒng)

1 引言

數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)制造的基本元素，也是國(guó)內(nèi)外尖端科技發(fā)展的根本平臺(tái)，經(jīng)濟(jì)全球化背景下數(shù)控技術(shù)對(duì)制造業(yè)的影響已經(jīng)遍及全球，隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)產(chǎn)品性能的要求呈現(xiàn)多元化趨勢(shì)，因此對(duì)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提出了新的要求，不僅在精度上更加微觀化，同時(shí)對(duì)于控制邏輯上要求更加智能化。此外，數(shù)控技術(shù)的普及為社會(huì)化大生產(chǎn)創(chuàng)造了直接的生產(chǎn)力條件，是發(fā)展中國(guó)家生產(chǎn)力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的里程碑，體現(xiàn)了人類在物質(zhì)資料生產(chǎn)中的巨大成就。

2 數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的優(yōu)勢(shì)分析

2.1 高難度、精度加工，滿足更加尖端的科技需求

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展使得制造業(yè)技術(shù)水準(zhǔn)逐步提升，產(chǎn)品性能得到根本性改善。從制造流程來(lái)說(shuō)，手工加工工序大幅減少，自動(dòng)化控制系統(tǒng)是現(xiàn)代產(chǎn)品制造的核心元素，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用很大程度上滿足了產(chǎn)品加工的精細(xì)化需求，同時(shí)保證了產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性。譬如，上世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)航天技術(shù)的飛躍發(fā)展很大程度上依托于我國(guó)工業(yè)制造技術(shù)的進(jìn)步，尤其在大件產(chǎn)品的加工制造中數(shù)控機(jī)床成為必要設(shè)備，航天元件的制造不僅體現(xiàn)了國(guó)家整體的制造技術(shù)，也是在尖端科技領(lǐng)域基本實(shí)力的象征，因此對(duì)數(shù)控技術(shù)的設(shè)計(jì)提出了更高的難度和精度要求，隨著各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，我國(guó)數(shù)控技術(shù)在諸如航天研發(fā)的高端科技領(lǐng)域占據(jù)一席之地，滿足了特殊元件的高難度、高精度加工，與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比具有前沿性尖端科技的優(yōu)勢(shì)，為我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)制造和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2.2 工業(yè)量產(chǎn)需求，適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)能力的不斷擴(kuò)大，促進(jìn)生產(chǎn)力結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變

科技發(fā)展的趨勢(shì)是減小社會(huì)勞動(dòng)力的密度，使得社會(huì)生產(chǎn)力結(jié)構(gòu)由勞動(dòng)密集型轉(zhuǎn)向技術(shù)密集型，其中數(shù)控技術(shù)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力結(jié)構(gòu)改型的有效技術(shù)，也是人類社會(huì)科技發(fā)展的必然產(chǎn)物。自從上世紀(jì)計(jì)算機(jī)初次誕生以來(lái)，兩年后由美國(guó)帕斯森公司首次提出了將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到機(jī)床加工工藝中，成為數(shù)控技術(shù)發(fā)展的首個(gè)案例，為美國(guó)軍工發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，也是人類歷史上應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的先導(dǎo)。而后數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用遍及工業(yè)生產(chǎn)的各行各業(yè)，因此從社會(huì)生產(chǎn)力規(guī)模上來(lái)說(shuō)，數(shù)控技術(shù)解決了生產(chǎn)力緊缺的問(wèn)題，某種程度上為創(chuàng)造社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值節(jié)省了勞動(dòng)力成本，尤其對(duì)于初步建設(shè)發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中對(duì)建設(shè)產(chǎn)品的大量需求為社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了較大壓力，該層次上數(shù)控技術(shù)成為解決社會(huì)主要矛盾的有力工具，相比其他生產(chǎn)方式具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

譬如，近年來(lái)隨著科技水平的不斷提升，數(shù)控技術(shù)各環(huán)節(jié)的質(zhì)量和工作能力逐步改善，就簡(jiǎn)單的數(shù)控車床而言，主軸轉(zhuǎn)速是決定整個(gè)機(jī)床生產(chǎn)能力的核心單元，而現(xiàn)階段已經(jīng)對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行了多次升級(jí)，在原來(lái)3000r/min的基礎(chǔ)上提升了三倍之多，因此其生產(chǎn)能力也逐步提升，有效減少了社會(huì)生產(chǎn)力的需求量，為我國(guó)生產(chǎn)力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型做出重大貢獻(xiàn)。

2.3 構(gòu)建智能化社會(huì)的基本元素

新形勢(shì)下國(guó)際發(fā)展趨于一體化，科技發(fā)展水平的較量呈現(xiàn)人性化和智能化，因此數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)中的核心優(yōu)勢(shì)在于具備構(gòu)建智能化社會(huì)的潛質(zhì)。社會(huì)的智能化主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)設(shè)施的計(jì)算機(jī)控制和工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)控技術(shù)，數(shù)控技術(shù)的智能化的內(nèi)容主要體現(xiàn)在制造效率和滿足設(shè)計(jì)需求上。

譬如，在半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝中，為了打造全自動(dòng)生產(chǎn)車間，從前端上料設(shè)備到后端檢測(cè)設(shè)備離不開(kāi)計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)，對(duì)于加工型企業(yè)來(lái)說(shuō)，不乏數(shù)控機(jī)床技術(shù)的應(yīng)用。在具體工藝優(yōu)化過(guò)程中為了追求量產(chǎn)效率和精細(xì)化產(chǎn)品的需求，數(shù)控環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)理念離不開(kāi)智能發(fā)展，現(xiàn)階段國(guó)外先進(jìn)數(shù)控技術(shù)已經(jīng)面向工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的智能化自控適應(yīng)系統(tǒng)，亦即數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)工藝要求結(jié)合產(chǎn)品檢測(cè)的性能評(píng)估參數(shù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)智能評(píng)價(jià)，對(duì)加工工序進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，補(bǔ)償由于工藝誤差導(dǎo)致的偏差，為降低企業(yè)成本提供了有效途徑。此外，數(shù)控技術(shù)的智能化發(fā)展是構(gòu)建社會(huì)基本設(shè)施的有效工具，智能化發(fā)展優(yōu)勢(shì)不僅體現(xiàn)了設(shè)計(jì)理念的人性化，也是現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的典型應(yīng)用，該優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在大型制造型企業(yè)局域網(wǎng)特征上，企業(yè)制造部通過(guò)技術(shù)平臺(tái)統(tǒng)一公布工藝流程和優(yōu)化參數(shù)，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)可以進(jìn)行多條線同時(shí)作業(yè)，達(dá)到企業(yè)生產(chǎn)的智能化轉(zhuǎn)型，增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3 數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)制造中的應(yīng)用趨勢(shì)

3.1 提升性能的精細(xì)化、智能化設(shè)計(jì)，構(gòu)建尖端科研平臺(tái)

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用離不開(kāi)工業(yè)發(fā)展的需要，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上必須以未來(lái)科技發(fā)展趨勢(shì)為導(dǎo)向，精細(xì)化設(shè)計(jì)是未來(lái)科技發(fā)展的核心，縱觀國(guó)內(nèi)外科學(xué)技術(shù)現(xiàn)狀，科研攻關(guān)的核心呈現(xiàn)微觀化特征，尤其對(duì)于尖端科技的研發(fā)來(lái)說(shuō)，人為制造技術(shù)已經(jīng)不能滿足理念模式，因此數(shù)控技術(shù)的精細(xì)化趨勢(shì)必將成為未來(lái)科技研發(fā)的基本平臺(tái)，通過(guò)數(shù)控技術(shù)的精細(xì)化設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)高難度、高精度的特殊元件制造，增加了科研實(shí)驗(yàn)的可操作性。

現(xiàn)階段我國(guó)科研計(jì)劃的申請(qǐng)主要建立在科學(xué)家學(xué)術(shù)理念的基礎(chǔ)之上，從理論角度出發(fā)，國(guó)際不同國(guó)家在科學(xué)技術(shù)的理念差距上已經(jīng)漸趨甚微，然而在轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力的環(huán)節(jié)上發(fā)展中國(guó)家明顯落后，其主要原因是由于在工業(yè)制造中硬件設(shè)備的性能限制。此外，研發(fā)領(lǐng)域的設(shè)備條件也存在較大的差距，主要是國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)主要正對(duì)大型產(chǎn)品的加工制造，在精細(xì)化產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用較少，因此打造精細(xì)化數(shù)控技術(shù)是構(gòu)建尖端研發(fā)平臺(tái)的關(guān)鍵所在。

3.2 增強(qiáng)數(shù)控技術(shù)兼容性，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域

兼容性是衡量數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)能力的標(biāo)準(zhǔn)之一，也是數(shù)控體統(tǒng)普及發(fā)展的關(guān)鍵，在數(shù)控機(jī)床發(fā)展前期，主要應(yīng)用在機(jī)械化加工領(lǐng)域，不同廠商對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)差異較大，導(dǎo)致數(shù)控技術(shù)在行業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)多種標(biāo)準(zhǔn)的模式，不利于該技術(shù)的規(guī)范化發(fā)展，在未來(lái)通用化水平較高的時(shí)代，數(shù)控技術(shù)的兼容性是其得到發(fā)展的前提。此外，數(shù)控技術(shù)的兼容性還體現(xiàn)在對(duì)不同生產(chǎn)類型企業(yè)上的應(yīng)用，除了現(xiàn)階段在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用以外，高新技術(shù)領(lǐng)域涉及到的微型器件上的利用較少，比如在半導(dǎo)體制造工藝中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)欠缺，主要是因?yàn)榘雽?dǎo)體工藝具備較高的微觀化技術(shù)含量，在不同復(fù)雜工序的銜接上對(duì)設(shè)備的兼容性要求較高，因此要想拓寬數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，必須增強(qiáng)其兼容性，成為數(shù)控技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

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