论现代机械制造技术的特点

论现代机械制造技术的特点

摘要: 针对高新科技的飞速发展及机械新产品的竞争日益激烈, 制造业中传统的生产模 式越来越难以满足生产的需要, 论述了现代机械制造技术的特点, 即是满足这种需要的基 本条件之一。

关键词: 机械; 制造; 工艺

机械制造作为一门历4 史悠久的学科, 在人类文明进程中

曾发挥了重要作用。在人类进入21 世纪后, 随着微电子、计算机

和信息等高新技术的不断发展, 随着市场需求个性化与多样化,

随着市场由卖方为主转变为买方为主以后, 市场的竞争愈演愈

烈。这是因为买方有了更多可供选择的卖方, 从而买方对各个卖

方所提供的产品, 就有可能提出更为个性化( 或用户化) 的苛刻

要求。除了仍然考虑产品, 必须保证质优价廉的传统要求外, 买

方比过去更强调产品的交货期要短和产品的售后服务要好。交

货期短, 意味着买方所购得的产品, 可以更快地投入使用, 因而

使投资能更快地发挥效益和更快地回收; 售后服务好, 是指买方

所购得的产品一旦发生故障, 便能及时得到维修, 从而使故障引

起的停机时间损失( 实际上也即停产造成的经济损失) 减至最

小。机械制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚

拟化、智能化、清洁化、集成化和全球化的方向发展。相应地, 机

械制造学科的发展也有很多新的特点。

1 技术与管理的融合

计算机技术、传感技术、自动化技术、新材料技术以及管理

技术等诸技术的引入与传统制造技术相结合, 甚至融为一体, 使

制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、信息流和能量流的系

统工程。制造技术从单纯技术角度逐步发展成与生产经验管理

的密切结合, 成为一种生产、技术系统, 是先进制造技术系统的

系统特性。生产规模的扩大以及最佳技术经济效果的追求, 使现

代制造技术比传统制造技术更加重视工程技术与经营管理的结

合, 更加重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化, 产生一

系列技术与管理结合的新的生产方式。

2 现代制造技术系统的系统特性

传统制造技术一般单指加工制造过程的工艺方法, 而现代

制造技术则贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维

护等全过程, 成为“ 市场- 产品设计- 制造- 市场”的大系统。其

中柔性制造系统( FMS) 对技术与管理的融合具有典型性。FMS 从

工艺过程的编制、材料( 或毛坯) 消耗、生产计划控制到设备、工

量具准备与维护、生产统计、质量检测等, 使生产过程成为一个

整体。随着市场竞争的加剧, 从生产经营的角度, 从企业内部的

组成技术( GT) 、准时制( JIT) 、制造资源计划( MRPII) 、并行工程

( CE) 、灵捷制造( AE) 、精益生产( LP) 发展到企业外部的虚拟企

业、分散网络生产系统等, 并于切削机床为中心的制造技术相适

应, 实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产, 并取得理想的技术经

济效果。

当代的机械制造学科前沿是以先进制造技术的研究和应用

为核心, 发展趋势表现在许多方面, 下面仅择其要而言之。

3 信息技术在传统制造业中的应用

信息化是当今社会发展的趋势, 信息技术正在以人们想象

不到的速度向前发展。信息技术也正在向制造技术注入和融合,

促进着制造技术的不断发展。可以说先进制造技术的形成与发

展, 无不与信息技术的应用与注入有关。它使制造技术含量提

高, 使传统制造技术发生质的变化。信息技术对制造技术发展的

作用目前已占第一位。

信息技术的应用将促进设计技术的现代化, 加工制造的精

密化、快速化, 自动化技术的柔性化、智能化, 整个制造过程的网

络化、全球化。同时信息技术也是各种先进生产模式如CIMS、并

行工程、精益生产、灵捷制造、虚拟企业与虚拟制造等的。正是这

些卓有成效的计算机辅助技术, 使得现代多品种小批量的机械

制造企业, 在面对严峻的生存环境的挑战下, 能够顺应买方市场

千变万化的需求, 及时开发并生产出不同买方所需要的各种新

产品。如果没有这些现代制造技术, 而仍然沿用传统的非计算机

化的制造技术, 那就很难设想企业将如何应付如上所说的严峻

苛刻的局面。而产品的生命周期的缩短, 迫使企业必须不断更新

产品和发展新品种。而企业在市场上赖以竞争致胜的最根本的

法宝, 便是能否在现代科学技术最新成就的基础上, 以最快的速

度开发出满足买主要求的新产品, 并以最短的时间将所开发的

新产品推向市场。一个企业如果具有上述这种能力, 那么在激烈

的市场竞争中, 便能克敌制胜而立于不败之地, 否则, 企业将难

以生存和发展。

4 研究和应用现代设计技术

产品设计是制造业的灵魂。现代设计技术研究和应用的主

要发展趋势是:

( 1) 设计手段的计算机化。在已实现计算机计算、绘图的基

础上, 当前重点是研究和应用数值仿真或虚拟的现实技术, 同时

进一步完善现代产品建模理论, 并在此基础上实现产品的智能

化设计。

( 2) 发展新的设计思想和方法。不断研究和发展完善新的设

计思想和方法, 如并行设计、面向“ X”的设计( Design For XDFX)

、健壮设计( Robust Design) 、优化设计( Optimal Design) 、反求工程技术( Revese Engineering) 等。

( 3) 面向制造与面向装配的设计( DFM& DFA) 。众所周知, 单

靠现行的CAD 技术并不能排除实际生产中屡见不鲜的工程更改

问题。工程更改对企业的正常生产和经济效益所产生的负面影

响是十分严重的。因为工程更改往往导致在制品的半途而废、已

准备好的工艺装备不复使用, 从而造成不应有的生产中断、生产

费用增加、以及产品交货期延迟等一系列问题。要想解决和防止

更改问题, 必须寻求新的技术和方法。而制造过程中的大部分决

策( 约占总决策数的80%以上) 是在产品设计阶段作出的。例如:

零件的结构形状、材料选择、尺寸公差、热处理要求、以及其他技

术条件等。这些决策的正确与否, 对于以后产品的质量好环、制 造成本的高低和制造周期的长短等, 都有着极大的影响。为了不 使产品设计阶段所作出的决策发生重大失误, 单靠现行的CAD 同样于事无补。因为现行的CAD 技术, 充其量只是把人们头脑中 所构思好的零件结构形状, 通过其图形软件使之再现于屏幕上或 绘制在图纸上, 它并不具有真正意义上的设计功能。研究和发展 产品的全寿命周期设计技术势在必行。全寿命周期设计技术则 由简单的、具体的、细节的设计转向复杂的总体的设计和决策, 要 通盘考虑包括设计、制造、检测、销售、使用、维修、报废等阶段的 产品的整个生命周期。

以上仅是现代机械加工工业发展的几个基本特点, 随着科学 技术的不断进步, 必将为该工业领域赋予新的更多内容。

论现代机械制造技术的特点

摘要: 针对高新科技的飞速发展及机械新产品的竞争日益激烈, 制造业中传统的生产模 式越来越难以满足生产的需要, 论述了现代机械制造技术的特点, 即是满足这种需要的基 本条件之一。

关键词: 机械; 制造; 工艺

机械制造作为一门历4 史悠久的学科, 在人类文明进程中

曾发挥了重要作用。在人类进入21 世纪后, 随着微电子、计算机

和信息等高新技术的不断发展, 随着市场需求个性化与多样化,

随着市场由卖方为主转变为买方为主以后, 市场的竞争愈演愈

烈。这是因为买方有了更多可供选择的卖方, 从而买方对各个卖

方所提供的产品, 就有可能提出更为个性化( 或用户化) 的苛刻

要求。除了仍然考虑产品, 必须保证质优价廉的传统要求外, 买

方比过去更强调产品的交货期要短和产品的售后服务要好。交

货期短, 意味着买方所购得的产品, 可以更快地投入使用, 因而

使投资能更快地发挥效益和更快地回收; 售后服务好, 是指买方

所购得的产品一旦发生故障, 便能及时得到维修, 从而使故障引

起的停机时间损失( 实际上也即停产造成的经济损失) 减至最

小。机械制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚

拟化、智能化、清洁化、集成化和全球化的方向发展。相应地, 机

械制造学科的发展也有很多新的特点。

1 技术与管理的融合

计算机技术、传感技术、自动化技术、新材料技术以及管理

技术等诸技术的引入与传统制造技术相结合, 甚至融为一体, 使

制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、信息流和能量流的系

统工程。制造技术从单纯技术角度逐步发展成与生产经验管理

的密切结合, 成为一种生产、技术系统, 是先进制造技术系统的

系统特性。生产规模的扩大以及最佳技术经济效果的追求, 使现

代制造技术比传统制造技术更加重视工程技术与经营管理的结

合, 更加重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化, 产生一

系列技术与管理结合的新的生产方式。

2 现代制造技术系统的系统特性

传统制造技术一般单指加工制造过程的工艺方法, 而现代

制造技术则贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维

护等全过程, 成为“ 市场- 产品设计- 制造- 市场”的大系统。其

中柔性制造系统( FMS) 对技术与管理的融合具有典型性。FMS 从

工艺过程的编制、材料( 或毛坯) 消耗、生产计划控制到设备、工

量具准备与维护、生产统计、质量检测等, 使生产过程成为一个

整体。随着市场竞争的加剧, 从生产经营的角度, 从企业内部的

组成技术( GT) 、准时制( JIT) 、制造资源计划( MRPII) 、并行工程

( CE) 、灵捷制造( AE) 、精益生产( LP) 发展到企业外部的虚拟企

业、分散网络生产系统等, 并于切削机床为中心的制造技术相适

应, 实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产, 并取得理想的技术经

济效果。

当代的机械制造学科前沿是以先进制造技术的研究和应用

为核心, 发展趋势表现在许多方面, 下面仅择其要而言之。

3 信息技术在传统制造业中的应用

信息化是当今社会发展的趋势, 信息技术正在以人们想象

不到的速度向前发展。信息技术也正在向制造技术注入和融合,

促进着制造技术的不断发展。可以说先进制造技术的形成与发

展, 无不与信息技术的应用与注入有关。它使制造技术含量提

高, 使传统制造技术发生质的变化。信息技术对制造技术发展的

作用目前已占第一位。

信息技术的应用将促进设计技术的现代化, 加工制造的精

密化、快速化, 自动化技术的柔性化、智能化, 整个制造过程的网

络化、全球化。同时信息技术也是各种先进生产模式如CIMS、并

行工程、精益生产、灵捷制造、虚拟企业与虚拟制造等的。正是这

些卓有成效的计算机辅助技术, 使得现代多品种小批量的机械

制造企业, 在面对严峻的生存环境的挑战下, 能够顺应买方市场

千变万化的需求, 及时开发并生产出不同买方所需要的各种新

产品。如果没有这些现代制造技术, 而仍然沿用传统的非计算机

化的制造技术, 那就很难设想企业将如何应付如上所说的严峻

苛刻的局面。而产品的生命周期的缩短, 迫使企业必须不断更新

产品和发展新品种。而企业在市场上赖以竞争致胜的最根本的

法宝, 便是能否在现代科学技术最新成就的基础上, 以最快的速

度开发出满足买主要求的新产品, 并以最短的时间将所开发的

新产品推向市场。一个企业如果具有上述这种能力, 那么在激烈

的市场竞争中, 便能克敌制胜而立于不败之地, 否则, 企业将难

以生存和发展。

4 研究和应用现代设计技术

产品设计是制造业的灵魂。现代设计技术研究和应用的主

要发展趋势是:

( 1) 设计手段的计算机化。在已实现计算机计算、绘图的基

础上, 当前重点是研究和应用数值仿真或虚拟的现实技术, 同时

进一步完善现代产品建模理论, 并在此基础上实现产品的智能

化设计。

( 2) 发展新的设计思想和方法。不断研究和发展完善新的设

计思想和方法, 如并行设计、面向“ X”的设计( Design For XDFX)

、健壮设计( Robust Design) 、优化设计( Optimal Design) 、反求工程技术( Revese Engineering) 等。

( 3) 面向制造与面向装配的设计( DFM& DFA) 。众所周知, 单

靠现行的CAD 技术并不能排除实际生产中屡见不鲜的工程更改

问题。工程更改对企业的正常生产和经济效益所产生的负面影

响是十分严重的。因为工程更改往往导致在制品的半途而废、已

准备好的工艺装备不复使用, 从而造成不应有的生产中断、生产

费用增加、以及产品交货期延迟等一系列问题。要想解决和防止

更改问题, 必须寻求新的技术和方法。而制造过程中的大部分决

策( 约占总决策数的80%以上) 是在产品设计阶段作出的。例如:

零件的结构形状、材料选择、尺寸公差、热处理要求、以及其他技

术条件等。这些决策的正确与否, 对于以后产品的质量好环、制 造成本的高低和制造周期的长短等, 都有着极大的影响。为了不 使产品设计阶段所作出的决策发生重大失误, 单靠现行的CAD 同样于事无补。因为现行的CAD 技术, 充其量只是把人们头脑中 所构思好的零件结构形状, 通过其图形软件使之再现于屏幕上或 绘制在图纸上, 它并不具有真正意义上的设计功能。研究和发展 产品的全寿命周期设计技术势在必行。全寿命周期设计技术则 由简单的、具体的、细节的设计转向复杂的总体的设计和决策, 要 通盘考虑包括设计、制造、检测、销售、使用、维修、报废等阶段的 产品的整个生命周期。

以上仅是现代机械加工工业发展的几个基本特点, 随着科学 技术的不断进步, 必将为该工业领域赋予新的更多内容。