先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢與關(guān)鍵技術(shù)分析_先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢及應(yīng)用
發(fā)布時間:2020-02-14 來源: 散文精選 點擊:
【摘要】本論文介紹了先進(jìn)制造技術(shù),闡述了先進(jìn)制造技術(shù)的特點,分析了先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢,并對先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。 【關(guān)鍵詞】先進(jìn)制造技術(shù);發(fā)展趨勢;關(guān)鍵技術(shù)
【中圖分類號】TH16 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A
【文章編號】1007―4309(2010)10―0086―2
先進(jìn)制造技術(shù)AMT(Advanced Manufacturing Technology)是傳統(tǒng)制造技術(shù)在不斷吸收機械、材料、電子、信息、能源和現(xiàn)代化管理等領(lǐng)域的成果上產(chǎn)生的,它被綜合應(yīng)用于產(chǎn)品的生產(chǎn)、設(shè)計、制造、檢測、管理和售后服務(wù)的全過程。它是由傳統(tǒng)的制造技術(shù)發(fā)展而來的,保留了過去制造技術(shù)中的有效要素,是制造技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)結(jié)合而產(chǎn)生的完整的技術(shù)群,先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,大體經(jīng)歷了四個階段:
第一階段(20世紀(jì)60―70年代):柔性制造單元(CAD/CAM),它是以數(shù)控機床、加工中心和工業(yè)機器人為代表的。
第二階段(20世紀(jì)70―80年代):柔性制造系統(tǒng)(FMS),它是以柔性制造單元加上自動或半自動物流輸送組合而成的,但特點仍然是分布式生產(chǎn)過程。
第三階段(20世紀(jì)80―90年代):集成階段(CIMS),是以信息、工藝、物流、計算機集成控制為特點的。
第四階段(20世紀(jì)90年代至今):智能集成制造系統(tǒng)階段,是以設(shè)計智能化、單元加工過程智能化和系統(tǒng)整體管理智能化為特征的。
一、先進(jìn)制造技術(shù)的特點
目前,每一個國家都處于全球化市場中,先進(jìn)制造技術(shù)的競爭是面向全球的。一個國家的先進(jìn)制造技術(shù)對該國制造業(yè)在全球范圍市場的競爭力發(fā)揮著非常重要和不可替代的作用。先進(jìn)制造技術(shù)的目標(biāo)是要提高產(chǎn)品對動態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力以及競爭能力,同時實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。它不局限于制造工藝,而是覆蓋了市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、加工和裝配、銷售、維修、服務(wù),以及回收再生的全過程,概括起來有以下特點:
。1)成形和加工技術(shù)日趨精密化。
。2)企業(yè)裝備將以制造工藝、設(shè)備和工廠的柔性與可重構(gòu)性作為顯著特點。
(3)虛擬制造技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)將被廣泛應(yīng)用。
(4)機電產(chǎn)品和先進(jìn)制造技術(shù)將把智能化、數(shù)字化作為發(fā)展方向。
。5)以提高對市場快速反應(yīng)能力為目標(biāo)的制造技術(shù)將超速發(fā)展。
(6)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展越來越離不開信息技術(shù),信息技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。
。7)21世紀(jì)的企業(yè)面臨著要在管理方面進(jìn)行創(chuàng)新的新課題。
。8)現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)將成為21世紀(jì)制造業(yè)的重要特征。(現(xiàn)代技術(shù)的內(nèi)涵即為:綠色產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)、優(yōu)良性能設(shè)計基礎(chǔ)技術(shù)、競爭優(yōu)勢創(chuàng)建技術(shù)、全壽命周期設(shè)計技術(shù)。)
二、當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢
市場需求的個性化與多樣化趨勢越來越明顯,精密化、綠色化、智能化、信息化、虛擬化將成為未來先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢。其主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
。ㄒ唬┬畔⒒
近幾年,信息技術(shù)和制造技術(shù)的不斷融合,使得數(shù)字化成為制造業(yè)日益發(fā)展的趨勢。數(shù)字化制造技術(shù)具有較多的優(yōu)點,如使市場多樣化和個性化的需求得到滿足;能夠?qū)κ袌鲎鞒隹焖俚捻憫?yīng),使生產(chǎn)成本得以降低;能夠提高產(chǎn)品精度和可靠性;等等。數(shù)字化產(chǎn)品既方便、直觀,又便于通過計算機控制產(chǎn)品,對信息進(jìn)行處理和傳遞。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,制造業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)越來越離不開Internet技術(shù),Internet技術(shù)是實現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ),是其重要的支撐平臺;赪eb技術(shù)的供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等成為產(chǎn)品的主流。據(jù)專家預(yù)測,在未來生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位的將是基于網(wǎng)絡(luò)制造的分布式網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)系統(tǒng)。因此,先進(jìn)制造技術(shù)將把以微電子技術(shù)、軟件技術(shù)為核心,以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化為特征的信息化制造技術(shù)作為重要的發(fā)展方向。
(二)智能化
智能化就是應(yīng)用人工智能技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期(包括產(chǎn)品設(shè)計、制造、發(fā)貨、支持等)各個環(huán)節(jié)的智能化,如生產(chǎn)設(shè)備的智能化,人與制造系統(tǒng)的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮等。智能化能夠使制造系統(tǒng)的自動化和柔性化水平得到進(jìn)一步的提高,使生產(chǎn)系統(tǒng)的適應(yīng)與判斷能力更加完善。
(三)精密化
超高速切削、超精密加工技術(shù)以及發(fā)展新一代制造裝備成為了加工制造技術(shù)的發(fā)展方向。
1.超精密加工技術(shù)
目前已進(jìn)入納米級加工時代,加工精度和表面粗糙度分別達(dá)到了0.025μm和0.0045μm。超精切削厚度由目前的紅外波段向可見光波段甚至更短波段近;超精加工機床向多功能模塊化方向發(fā)展;超精加工材料由金屬擴大到非金屬。
2.超高速切削
目前,鋁合金超高速切削的切削速度已超過1 600m/min,鑄鐵、超耐熱鎳合金、鈦合金的速度分別為1 500m/min、300m/min和200m/min。超高速切削的發(fā)展已轉(zhuǎn)移到一些難加工材料的切削加工上。
3.新一代制造裝備的發(fā)展
市場競爭和新的產(chǎn)品、技術(shù)和材料的發(fā)展對新型加工設(shè)備的研究與開發(fā)起著推動作用,如“并聯(lián)桁架式結(jié)構(gòu)數(shù)控機床”的發(fā)展就是一個典型的例子。它采用六個軸長短的變化,以實現(xiàn)刀具相對于工件的加工位姿的變化,是對傳統(tǒng)機床結(jié)構(gòu)方案的突破。
。ㄋ模┚G色化
由于資源與環(huán)境的約束日益嚴(yán)格,21世紀(jì)的制造業(yè)要以綠色制造為重要特征。與此相適應(yīng)的,綠色制造技術(shù)的發(fā)展也將是快速的。主要表現(xiàn)為:
1.綠色產(chǎn)品設(shè)計技術(shù),既能夠保證產(chǎn)品在生命周期內(nèi)環(huán)保和對人類健康無危害,又能保證低能耗和高資源利用率。
2.綠色制造技術(shù),使整個制造的過程對環(huán)境所造成的不利影響最小,廢棄物和有害物質(zhì)的排放量最少,資源利用效率最高。
3.產(chǎn)品的回收和循環(huán)再制造,它主要包括以設(shè)計產(chǎn)品和處理材料為主的生產(chǎn)系統(tǒng)工廠和以處理循環(huán)產(chǎn)品生命周期結(jié)束時的材料為主的恢復(fù)系統(tǒng)工廠。如汽車等產(chǎn)品的拆卸、回收技術(shù)和生態(tài)工廠的循環(huán)式制造技術(shù)。
。ㄎ澹┨摂M化
在制造業(yè)中,虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality Technology)越來越被廣泛地應(yīng)用,它主要包括兩部分,即虛擬企業(yè)和虛擬制造技術(shù)。虛擬制造技術(shù)是在產(chǎn)品真正制出之前,先在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型進(jìn)行試驗,并且預(yù)測和評價其性能和可制造性。
三、未來先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)
(一)虛擬制造VM(virtual manufacturing)
VM技術(shù)的發(fā)展是以仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實VR(virtual reality)技術(shù)為基礎(chǔ)的。VM技術(shù)是在虛擬條件下模擬產(chǎn)品的設(shè)計、制造、測試、營銷的全過程,并預(yù)測和評價有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)和性能指標(biāo),從而使產(chǎn)品開發(fā)周期得以縮短,使制造過程得以優(yōu)化。VM技術(shù)是工程設(shè)計的一次革命性的進(jìn)步,它的應(yīng)用范圍是非常廣泛的,如快速設(shè)計與快速原型、面向裝配或制造的設(shè)計、產(chǎn)品維護(hù)、產(chǎn)品設(shè)計進(jìn)入市場的并行處理和人員培訓(xùn)等領(lǐng)域。
(二)智能制造IM(intelligent manufacturing)
智能制造技術(shù)是一門綜合技術(shù)。之所以這么說,是因為它是通過自動化技術(shù)、制造技術(shù)、系統(tǒng)工程和人工智能等學(xué)科互相交織和滲透形成的一門技術(shù)。智能設(shè)計、智能裝配、智能加工、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能調(diào)度與管理、智能測量與診斷等都屬于智能制造技術(shù)的范疇。對于制造系統(tǒng)集成自動化和柔性自動化來說智能制造是其新發(fā)展,也是其重要組成部分,智能傳感與檢測是智能制造的重點。
。ㄈ┘{米制造
20世紀(jì)出現(xiàn)了一種高新技術(shù),即納米技術(shù)。它的加工精度或尺寸為0.1nm―100nm。而納米制造是納米技術(shù)與制造技術(shù)相融合而產(chǎn)生的,精密加工、超精加工、微細(xì)加工和超微細(xì)加工都屬于納米制造。常用的制造技術(shù)有聚焦離子束工藝等。
(四)綠色制造GM(green manufacturing)
綠色制造是一種現(xiàn)代制造模式,它綜合考慮資源消耗和環(huán)境影響,其目的是使產(chǎn)品在整個生命周期中(包括從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理)做到對資源利用率最高,對環(huán)境的不利影響最小,并優(yōu)化協(xié)調(diào)企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益。目前綠色制造受到了全球制造業(yè)的關(guān)注,因為未來制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展離不開綠色制造,綠色制造已成為先進(jìn)制造技術(shù)的主要內(nèi)容,也是各國支持和優(yōu)先發(fā)展的研究項目。
四、結(jié)論
我國將先進(jìn)制造技術(shù)列入“九五”科技規(guī)劃和15年科技發(fā)展規(guī)劃中。21世紀(jì)的今天,經(jīng)濟全球化進(jìn)程日益加快,隨之而來的日益加劇的制造業(yè)領(lǐng)域的競爭,實際上是以先進(jìn)制造技術(shù)為競爭核心的。在這樣的大環(huán)境、大背景下,我國不僅要迎接挑戰(zhàn),而且要抓住機遇,要不斷地對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造,發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù),要在技術(shù)、機制、管理以及人才等方面進(jìn)行創(chuàng)新,只有這樣我國才能實現(xiàn)躋身世界制造強國的目標(biāo)。
【參考文獻(xiàn)】
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[2]張平亮等.先進(jìn)制造技術(shù)[M]. 北京:高等教育出版社,2009.
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【收稿日期】2010年8月21日
【作者簡介】崔長清(1979―):男,吉林白城人,白城師范學(xué)院機電系講師,研究方向:機械制造。
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