現代機械制造技術及其發(fā)展趨勢

【摘 要】隨著社會的發(fā)展，人們對產品的要求也發(fā)生了很大變化，要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求，就必須采用先進的機械制造技術。全球化、網絡化、虛擬化、自動化和綠色化是我國機械制造技術的幾大發(fā)展趨勢。

【關鍵詞】現代機械制造技術；現狀；發(fā)展趨勢

一、引言

機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科，是以提高質量、效益、競爭力為目標，包含物質流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。隨著社會的發(fā)展，人們對產品的要求也發(fā)生了很大變化，要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求，就必須采用先進的機械制造技術。

二、先進制造技術的特點

1.是面向21世紀的技術

先進制造技術是制造技術的最新發(fā)展階段，是由傳統(tǒng)的制造技術發(fā)展起來的，既保持了過去制造技術中的有效要素，又要不斷吸收各種高新技術成果，并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。先進制造技術與現代高新技術相結合而產生了一個完整的技術群，它是具有明確范疇的新的技術領域，是面向21世紀的技術。

2.是面向工業(yè)應用的技術

先進制造技術并不限于制造過程本身，它涉及到產品從市場調研、產品開發(fā)及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容，并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果，其目標是為了提高企業(yè)競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。目的是要提高制造業(yè)的綜合經濟效益和社會效益。

3.是駕馭生產過程的系統(tǒng)工程

先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統(tǒng)管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統(tǒng)制造技術相結合，使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。

4.是面向全球競爭的技術

20世紀80年代以來，市場的全球化有了進一步的發(fā)展，發(fā)達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場，傾銷產品，輸出資本。隨著全球市場的形成，使得市場競爭變得越來越激烈，先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此，一個國家的先進制造技術，它的主體應該具有世界先進水平，應能支持該國制造業(yè)在全球市場的競爭力。

5.是市場競爭三要素的統(tǒng)一

在20世紀70年代以前，產品的技術相對比較簡單，一個新產品上市，很快就會有相同功能的產品跟著上市。因此，市場競爭的核心是如何提高生產率。到了20世紀80年代以后，制造業(yè)要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變?yōu)橐詴r間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來，使三者達到了統(tǒng)一。

三、機械制造技術的發(fā)展歷程

制造業(yè)的發(fā)經歷了單件手式制作、批量生產、剛性自動化生產、柔性自動生產及集成化制造等階段，目前向著虛擬制造和智能制造的方向發(fā)展，其發(fā)展過程如表1。

四、現代機械制造技術的現狀

1.國外情況

在制造業(yè)自動化發(fā)展方面，發(fā)達國家機械制造技術已經達到相當水平，實現了機械制造系統(tǒng)自動化。產品設計普遍采用計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助產品工程（CAE）和計算機仿真等手段，企業(yè)管理采用了科學的規(guī)范化的管理方法和手段，在加工技術方面也已實現了底層的自動化，包括廣泛地采用加工中心（或數控技術）、自動引導小車（AGV）等。在這個基礎上再提高制造系統(tǒng)的自動化水平，對于改善企業(yè)的TQCS（T——盡量縮短產品的交貨時間或提早新產品上市時間、Q——提高產品質量、C——降低產品成本、S——提高服務水平）已無明顯的作用。因此，近10余年來，發(fā)達國家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)，如計算機集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、敏捷制造、并行工程等。

2.國內情況

我國的制造業(yè)不斷采用先進制造技術，但與工業(yè)發(fā)達國家相比，仍然存在一個階段性的整體上的差距。

（1）管理方面

工業(yè)發(fā)達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產模式的更新發(fā)展，推出了準時生產（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生產（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業(yè)局部采用了計算機輔助管理，多數小型企業(yè)仍處于經驗管理階段。

（2）設計方面

工業(yè)發(fā)達國家不斷更新設計數據和準則，采用新的設計方法，廣泛采用計算機輔助設計技術（CAD/CAM），大型企業(yè)開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。

（3）制造工藝方面

工業(yè)發(fā)達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發(fā)、掌握之中。

（4）自動化技術方面

工業(yè)發(fā)達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS），實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段，柔性制造單元和系統(tǒng)僅在少數企業(yè)使用。

五、我國先進機械制造技術的發(fā)展趨勢

（1）全球化

一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈，例如在機械制造業(yè)中，國內外已有不少企業(yè)，甚至是知名度很高的企業(yè)，在這種無情的競爭中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時還在國.內市場上占有份額的企業(yè)，不得不擴展新的市場；另一方面，網絡通訊技術的快速發(fā)展推動了企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)展，這種發(fā)展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用，已成為全球化制造業(yè)發(fā)展的動力，全球化制造的第一個技術基礎是網絡化，網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。

（2）網絡化

產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外，網絡通訊技術的快速發(fā)展，加速技術信息的交流、加強產品開發(fā)的合作和經營管理的學習，推動了企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)展。

（3）虛擬化

虛擬化是指設計過程中的擬實技術和制造過程中的虛擬技術。虛擬化可以大大加快產品的開發(fā)速度和減少開發(fā)的風險。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)，以保證產品設計和產品工藝的合理性，保證產品制造的成功和生產周期，發(fā)現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。虛擬化軟件有可能形成21世紀大的軟件產業(yè)。

（4）自動化

自動化是一個動態(tài)概念，目前它的研究主要表現在制造系統(tǒng)中的集成技術和系統(tǒng)技術、人機一體化制造系統(tǒng)、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環(huán)境等方面。制造自動化技術的發(fā)展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。

（5）綠色化

綠色制造則通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品，產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)境的負面影響，同時使原材料和能源的利用效率達到最高。已經頒布實施的ISO9000系列國際質量標準和ISO14000國際環(huán)保標準為制造業(yè)提出了一個新的課題，就是快速實現制造的綠色化。綠色制造則通過綠色生產過程（綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理）生產出綠色產品，產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)境的負面影響，同時原材料和能源的利用效率能達到最高。如何最有效地利用資源和最低限度的產生環(huán)境污染，是擺在制造企業(yè)面前的一個重大課題。綠色制造實質上是人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現代制造業(yè)的體現，也是未來制造業(yè)自動化系統(tǒng)必須考慮的重要問題。

六、結束語

制造技術不僅是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標志，也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發(fā)展的關鍵時期，制造技術是我們的薄弱環(huán)節(jié)。只有跟上發(fā)展先進制造技術的世界潮流，將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位，并以足夠的力度予以實施，才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地?？傊谖覈芯亢桶l(fā)展先進制造技術勢在必行。

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作者簡介：徐小娟（1974—），女，講師，現供職于無錫機電高等職業(yè)技術學校，研究方向：高職機床數控技術課程教學與實踐。