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中图分类号:TH16 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 06-0010-01
一、前言
21世纪的今天,科技迅猛发展,在改革开放的这几十年里,我国的制造业里的机械设计和制造技术得到飞速的发展提高,逐渐拉近与世界机械设计及制造技术的水平,当然,机遇与挑战并存,我国的机械设计和制造水平还有很多不足,面临的挑战更加严峻,我们应该明确未来发展的方向。随着计算机在全世界的普及,机械设计的设计手段变得更加多样化,科技不断推陈出新,机械设计的理论、思想、手段、方法等得到不断的充实,同时对机械设计的创新、发展及变革起到巨大的推动作用[1]。机械设计是制造业中机械工程的主要组成,机械设计水准对产品质量、产品性能、研制时间及经济利益等有直接的影响。制造技术的出现是制造业的发展要求,是提高产品竞争力的前提保障。由于社会的需求发展变得多样化并且个性化,生产发展的方向也发生根本的转变,引入了计算机等高科技的生产和管理,传统制造技术不断革新。
二、解析机械设计和制造技术的现状
(一)机械设计的现状。传统的制造业机械设计,大多都是手工设计,工作人员仅借简单的工具就能制作图稿,设计思维相对收敛及封闭,借鉴同类经验进行形式设计,预算上无法做动态分析,加大安全系数法减少数据上计算的误差。不仅设计花费的时间长,而且工作人员的设计思维不同,无法完全协调的合作,在对信息的沟通方面也不是很好。现在,传统设计已经无法满足人们对产品功能的要求以及市场的需求。随着计算机网络的普及与发展,制造业的机械设计也逐渐向现代化方向发展,利用计算机网络上庞大的共享资源系统,借鉴经验,扬长避短,在设计上优化计算结果,机械设计向着自动化以及高效率的方向发展,不仅缩短了设计的时间,而且设计上更加精确[2]。
(二)制造技术的现状。机械制造技术是一个国家繁荣发展的基本前提,制造业的先进程度和制造技术的发达水平是对一个国家的经济以及综合国力强弱的具体表现形式。制造技术的发展不仅可以加强国防、促进社会繁荣发展、提高全国人民生活水平、保障生活质量[3]。改革开放以来,我国在机械制造技术上是取得相当高的成绩,但还是比世界发达国家落后,差距还是比较大的。对新产品的研制开发上,我们欠缺专业的设计知识、缺乏自主研发能力。管理上,计算机先进的管理模式得不到广泛的应用,组织不够完善,体制管理上不够健全,我们大部分企业都还处在传统的经验管理模式阶段。技术上,对激光、微细、精密、高精密等技术方面的加工还不被广泛应用,很多技术还在学习、开发以及掌握的阶段。在自动化上,计算机的集成制造、数控机床制造、柔性制造等系统还没有实现智能化、柔性化以及集成化,我国还只是处在刚性和单机自动化的阶段[4]。
三、展望机械设计和制造技术的未来
(一)机械设计的未来。在激烈的市场竞争和产品需求的不断多元化中,企业要想生存与发展,就应该对机械设计的理念不停的改进,采用先进的技术,对产品质量要严格把关,尽量减少成本支出,把生产效率提高。设计制造的成品要尽量符合并且满足客户对产品的需求,这是现代机械设计的发展要求,是未来的发展方向。其中远程机械设计是未来机械设计发展的重点方向,目前,我国在远程机械设计方面正处在初步的发展阶段,它的研究领域非常的多样化,很多计算机和机械工程方面的知识领域都有涉及到。机械设计是对建模和设计理论过程中的设计研究的内容,在计算机的运用中,是对现有资源的设计的组织以及,方便更多的机械设计工作者在最短的时间内最快的查询和应用。达到了减低人工成本、缩短设计时间和提高有效的工作效率等目的。
(二)制造技术的未来。1.互联网方面。现今社会的科技发展迅猛,互联网遍布世界每个角落,互联网以媒介的方式成为机械的制造技术未来发展趋势的必要因素,采购材料、开发市场以及制造产品零件等都是可以通过互联网实现异地购物、付款、送货。互联网的通讯,可以更加丰富经营管理方面的知识、更加直接的信息技术间的交流,提高了机械制造技术的服务,顺应市场发展的要求。2.制造技术精密化。未来机械制造技术的市场要求越来越高,精密的技术也将成为制造技术发展的必然规律,包括有精密的加工塑性、精密的切割技术、精密的焊接技术、精密的铸造技术等,制造技术的精密度有多高,将是决定能否进入微型机器人的时代和微型电子技术的时代有着关键的意义[5]。3.自动化方面。机械自动化将是机械制造技术未来发展的方向,具有必然性,科技的日新月异极大的推动了自动化的发展与普及,在机械制造技术上,自动化发展的系统表现有集成技术、系统技术、人机一体化系统等,机械制造技术的快速发展在自动化的完善下奠定了很好的前提基础。4.环保方面。在到处都呼喊环保口号的今天,机械制造技术也向着绿色向着环保方向发展,在制造生产的过程中,对材料的选择、包装、成分等都更多的选择更环保的方面,制造生产出绿色环保尽量减少降低污染的产品,这样,制造业对环境的污染将会得到更大程度的减少,并且能源和原材料方面的利用率得到极大的提高。
四、结束语
机械设计和制造技术水平的高低直接反应一个国家科技的发展程度,是国际间科技竞争的主要手段。我国与发达国家的机械设计和制造技术水平还相距较远,所以,对我国的机械设计和制造技术的研究与发展是刻不容缓的,深入研究先进的设计技术、大力推广先进的制造技术、努力向着自动化、网络化的方向发展,并且要坚持绿色的环保的可持续发展的要求,努力跟上世界科技发展的脚步,加快我国科技的自主创新,提升综合国力,缩小与发达国家间的科技差距,提高我国人民的生活质量,创造更高的社会价值和更多的社会财富。
参考文献:
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[2]王晓晶.柔性制造技术的现状及发展趋势[J].内江科技.2010(08):106-107
德国的“工业4.0”规划
德国提出并实施“工业4.0”战略,是其应对最新技术发展、全球产业转移,以及自身劳动力结构变化的国家级战略。
由默克尔政府发起并在世界范围内推广的“工业4.0”,希望重塑德国在工业领域的全球龙头地位,并解决老龄化等问题的积极应对战略。在这一高度下,德国的“工业4.0”规划,侧重借助信息产业将原有的先进工业模式智能化和虚拟化,重视智能工厂和智慧生产,并把制定和推广新的行业标准,放在发展的首要位置即德国“工业4.0”的产业集成。
以在其规划中占据重要地位的智能工厂战略为例,其设计中,人、机器和资源将会如同在一个社交网络里自然地相互沟通协作。生产出来的智能产品能够理解自己被制造的细节以及将如何使用,并积极协助生产过程。这种设计集中体现了德国的变革思路:将信息技术引入其有着传统技术优势的“刚性”工厂,通过大数据和虚拟化等工具增强其产品的柔性,也就是生产过程适应变化的能力和定制化的程度,达到以信息技术的“器”为其制造业所用的目标,并将此模式标准化,加以推广。
美国的工业互联网规划
近年来,虽然美国依旧在航空航天、芯片制造等先进制造业领域占据全球领先地位,但其制造业内部空心化的局面,和在全球市场份额中的丢失已经很难通过简单的政策调整或商业方式加以扭转。同时,美国同样面临类似的人口结构问题,和国际消费者对产品定制化多样化的要求也从内外部促使美国利用其在信息产业方面的优势对制造业加以改造。
美国于2012年启动“先进制造业国家战略计划”,被称为“再工业化”的思路得到全面阐释。提出发展包括先进生产技术平台、先进制造工艺及设计与数据基础设施等先进数字化制造技术,核心是鼓励创新,通过信息技术重塑工业格局,激活传统产业。这种从CPU、系统、软件、互联网等信息端,通过大数据分析等工具“自上而下”重塑制造业,与德国的从制造业出发,利用信息技术等手段改造制造业的“自下而上”的思路不同。
近年来GE等制造业公司倡导的将重心放在互联网上的“工业互联网”策略,以及谷歌等高科技公司向机器人、汽车等制造业领域的渗透,可以说是美国“工业4.0”思路的一种体现。
中国的“工业4.0”规划
身为制造业大国的中国尚未成为世界级制造业强国,发展时期上也处于“工业2.0”和“工业3.0”并行发展阶段。既没有德国在传统工业领域的雄厚基础,也缺乏如美国般引领世界信息技术发展的先进技术。在中国制造业发展的过程中,我们还要解决产品质量提升、强化工业基础能力、制造业升级转型等基本问题。这种“边跑动边调整”,最终达到“工业4.0”的理想水平,在理论和实践上都是挑战性非常大的课题。
0引言
在早期的机械加工领域,机器的组装配合是其工作重点,采用物理机械知识完成加工操作,随着近年来数字化技术的快速发展,人们逐步认识到数字化技术在机械加工领域的应用潜力,是对传统机械加工模式的一种补充,数控技术与机械加工的结合也是一种必然的发展趋势。数字化技术能够对机床的加工过程实时的进行控制。对数控设备以及编程控制装置等系统进行修改操作,高精度的控制机械加工过程,同时也提高了机械加工制造的技术含量。随着上世纪六十年代第一台数控机床的出现,机械制造行业便进入了自动化技术发展阶段,历经多年的发展变革,数控技术面向了新的台阶。目前的机械制造中,通过数字、文字和符号等编译的代码信息指令可以高效的控制机械制造工艺。高精度的数控机床利用数字编程,能够对工件位置、加工角度、加工速度以及机械能量的流向等制造条件进行精确的控制,通过二进制数字运算模式的指导下,以尽可能小的误差开展机械制造工作。数控机床合理的利用了计算机高速运算能力,精度与传统的硬件组装控制相比要高出很多,计算机信息存储和数据处理过程精确高效,也进一步减少了机械加工制造中的误差。
1数控技术在国内机械制造行业的应用情况
随着现代机械制造行业对于制造精度要求的不断提升,数控技术在机械加工制造过程中得到了越来越广泛的应用,是一种有效的高精度机械制造技术。从目前国内的数控机床发展情况来看,已经具备了一定的水平。无论产品种类、操控性能,还是制造质量方面都有了长足的进步。据不完全统计,国内市场目前销售的数控机床超过1500种, 常见于金属材质的切削以及机械部件锻压方面。
1.1数控技术在国家重点工程中的应用
目前国内机械制造行业技术水平和加工精度,对于国家重点工程,尤其是国防军工项目的建设起着至关重要的作用。此外,近年来快速发展的航天航空事业中也需要更多的运用先进的数字控制技术,以不断提升机械零件制造加工的精确度。SSCKZ80-5型五轴车铣综合性加工体统在航空航天、船舶制造、铁路运输设备制造等领域有着很好的使用效果。数控机械制造具备的高技术、高精度特点,对机发动机主轴和起落架部件的等关键性机械零部件加工制造也有十分重要的作用。此外,类似于超精密球面车床等数控机械设备,推动了照相机镜片、激光加工设备与条形码检测设备等设备精细化与科学化应用,在国防侦查,监测等方面有着重要的作用。
1.2数控技术在企业生产中的应用机床设备中数控加工技术的应用
在企业日常生产中,机床设备机械制造中必不可少的工具。数字化控制技术也进一步的推动了机床设备向着现代机电一体化方向发展。此外数控机械制造技术的出现从一定程度来说,也改善了机床控制精度与生产效率,让机械制造设备更好的服务于企业的生产,让低成本高效率生产成为可能。以汽车工业为例,数控制造技术的推广直接推动了汽车零部件制造加工精度和生产效率。从某种程度上来说,也打破了制约我国汽车制造行业发展多年的“经济规模论”等传统观念的束缚,同时也实现了产品多样化、小批量部件高精度、高效生产,为汽车制造工业产品更新换代提供有力的支持。
2数控技术在机械制造行业中的发展前景
2.1机械制造中数控技术的发展方向
(1)高精度、快速数控制造技术。生产效率与产品的质量的提高有赖于高精度、快速数控制造技术的发展,缩短生产制造周期,增强企业的市场竞争能力。在汽车制造工业中,数控技术也便于进行多品种汽车部件的加工制造;在航空航天领域,机械零部件制造产品主要为薄壁和薄筋,其材质主要为铝或铝合金等轻质材料,刚度很差,仅在高切削速度或者应力比较小的情况,才可以进行加工。才是数控设备高速、高精度的特点能够发挥出良好的效果。
(2)智能化、网络化将成为数控技术的发展趋势。为智能化机械制造不仅能够提升生产效率,也有效的保障了机械制造产品的质量,例如制造自适应控制系统,加工参数自动生成系统等;智能化、网络化的发展,简化了编程与操作过程,自动编程系统与智能化操作界面的不断完善也是智能化发展带来的优势;此外智能故障诊断、联网监控等功能,也是数控技术发展的趋势。
2.2数控技术产业的发展战略分析
(1)发展战略。从国家战略安全的层面来说数控机械制造技术和产业应该得到足够的重视。制造业作为国内从业人数最多行业之一,制造业发展能够有效的改善人民生活质量,缓解国内就业压力,维护社会的和谐稳定;此外,从国防安全角度上来说,西方发达国家限制高质量的数控产品的出口,将其列为战略物质和政治筹码,对我国长期实施禁运和限制措施。
(2)发展策略。应该结合我国基本国情,从国家战略和国防需求,以及经济市场需求出发,以改善国内数控机械制造水平,优化产业结构为目标,有针对性的开展数控机械制造核心技术、配套技术的研发工作,力争实现数控机械制造行业的跨跃式发展。以终端产品为导向,带动数控机械制造行业的发展。集中解决数控设备和数控系统部件功能的完善,同时保证生产规模。没有可观的生产规模就无法生产出优质低价、竞争力强的数控机械制造产品。
结论
综上所述,数控技术对于我国机械制造水平和精度的提高有着十分重要的作用,也为我国国防军工行业以及生产制造产业发展带来了巨大的变革。目前一方面应该进一步的研究数控技术,另一方面也需要将数控技术发展同机械加工制造行业的需求结合起来。
参考文献:
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[3]刘思默.机械数控的技术应用实施与探讨[J].数字技术与应用,2011(12)
一、引言
伴随工业4.0的提出,各个国家正在积极筹谋如何在新工业革命浪潮中占据主动。一方面,发达国家想着要实现再工业化,如美国工业互联网计划,另一方面,发展中国家积极参与全球产业再分工以拓展国际市场空间,同时通过技术创新来争取全球分工的重新定位。在这场势不可当的工业化浪潮中,中国于2015年提出了“中国制造2025规划”,强调通过实现制造业的智慧转型以达到跻身制造强国行列的战略目标。随着“中国制造2025”计划的推行,无论是新经济领域还是传统经济领域,制造业的转型升级和创新发展正处于一个新的战略发展机遇期。先进制造技术深刻影响着产业格局,催生出了许多新的生产方式,新的产品以及新的商业模式、管理模式、服务模式、企业组织结构和人才资源需求模式,给工业领域、生产价值链、业务模式乃至生活方式带来根本性变革。对企业而言,先进制造技术为企业带来了价值创造的新路径,拓展了企业价值创造的空间,作为企业管理的基础,管理会计必须为能给企业带来持续价值创造的先进制造技术的成功实施保驾护航,这需要变革管理会计。
二、先进制造技术与新经济
先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnology,AMT),是先进制造系统中所需技术的集成,包括信息技术、数据库技术及管理科学技术等内容,是以计算机技术为主体的综合性技术。从体系结构上看,AMT包括主体技术群(包括面向制造的设计技术群和制造工艺过程技术群)、支撑技术群(如人工智能、数据库)以及制造技术基础设施(如用户、供应商交互等)三个层次。站在企业角度,AMT的引入是基于一种战略性的选择。先进制造技术带来的最基本的变化是改变了传统的制造方式,通过引入和投放先进的机器设备和数控技术,许多直接由人工操作的工序直接被先进技术设备所替代,通过对机器设备的精准控制,有利于降低产品废品率,降低产品的质量成本,一方面节省了大量人工,另一方面提高了生产效率。在新的科技革命的带动下,社会生产、交换、效费和分配都发生了极大的变化,导致了旧的经济模式逐渐被新经济模式渗透和替代,这是经济技术发展的必然结果。新经济一方面表现为基于互联网、物联网、云计算、大数据、新一代通信等信息技术产生的各类新产业、新业态和新模式,比如自2014年兴起的虚拟现实产业,就是利用计算机、网络技术发展起来的一种全新产业,其市场增长率较高,已经成为国际上热捧的新兴产业,根据赛迪顾问预测到2020年,中国虚拟现实市场规模将达到1000亿;另一方面又表现为先进制造技术与旧的经济领域的结合,如博世公司与百度、高德及四维图新三家公司于2017年4月达成战略合作,将“博世道路特征”引入中国自动驾驶市场,以促进本土自动驾驶技术的发展,利用更精准的定位技术以促进自动驾驶真正驶向道路。总之,新经济的基本特征主要表现为以信息技术为核心,以智能化为媒介,绿色化为标准的追求全社会的生产效率和质量的提高。先进制造的不断向前发展,逐渐改变了企业之间、顾客之间以及企业与顾客之间的联系方式,因此对经济发展的思考需要突破“线性思维”的传统,站在多维度角度,思考适应新经济发展需要的服务模式以及管理模式。
三、先进制造环境下的管理会计变革
(一)成本管理向作业成本管理转变
先进制造技术明显改变了产品的成本结构,即直接成本降低而间接成本提高。具体来说,在先进制造环境下,企业的生产设备自动化水平不断提高,导致了从事直接生产的人工减少,与此同时,通过斥巨资引进的先进技术与设备直接导致每期的折旧费用和维护费用大量增加,因此产品生产的间接费用等成本会大幅度上升。传统成本核算模式主要是为直接人工成本的计量和报告而设计的,在产品成本计算的过程中,制造费用的直接分配和交互分配远远不能达到对间接费用正确分配的目的,因此,需要一种能够对间接成本正确计量和分类的新型成本核算方式——作业成本法,将间接成本和辅助费用更准确地分配到产品和服务以实现产品与成本的准确对接,能够及时、准确提品成本信息,提高了管理会计的信息有用性。先进制造技术的不断发展,给企业的生产经营运作方式带来了根本性的变化,企业与企业之间的边界变得愈加模糊,使得企业的作业管理的外延发生了变化,作业管理的对象不再局限于企业内部,不再只是“链式”作业链,而是呈现“网状”形态。这说明企业的作业管理的视野变得更加开阔,管理程序变得更加复杂。先进技术的发展带来了企业制造范式的变革,进一步也对成本管理方式的变革提供了新的机遇,随着互联网+、大数据、云计算等先进技术的发展,加快了企业获取数据、数据加工和信息传递的速度并提高了精准性,为作业成本管理的实施提供了技术可能性。在先进制造环境下,通过最大化利用那些服务企业管理的先进技术无疑可以提高企业成本管理的效率和效果,将成本管理的传统模式转变为作业成本管理模式,提高成本控制有效性和成本信息有用性,为成本管理向着决策方向转化提供动力。
(二)资本管理重心偏移
企业的资本大致可以分为智力资本与物质资本。Botis(1998)Johnson(1999)认为智力资本包括了“人力资本”、“结构资本”和“关系资本”三类,其中,人力资本是智力资本的核心。物质资本包括了实物资本与货币资本,在整个价值活动中,实物资本(如存货、固定资产等)和货币资本没有直接创造价值在价值,是充当了整个价值活动过程的媒介,人的“活劳动”才是创造价值的唯一源泉。但是单纯地讲述智力资本与物质资本与价值创造之间的关系是毫无意义的,马克思的政治经济学中就提到,单纯以实体性资本为核心的物化劳动难以解释价值创造的源泉所在,而单纯脱离“物”的活劳动亦是无源之水、无本之木,因此二者只有达到“和谐共生”,才能有效促进企业价值创造。在以智能制造技术为代表的先进制造环境下,人机交互以及机器人之间的对话变得越来越普遍,重复性的体力劳动和脑力劳动逐渐被智能设备所替代,人在其中的角色也由服务者、操作者转变为规划者、协调者、评估者、决策者。先进制造技术(如机器人制造技术、数据挖掘技术、ERP系统、XBRL语言等)在企业的操作需要以具备知识要素的“人”为载体,才能成功实现人机交互以及价值创造。基于此,企业对从事简单劳动的人力需求逐渐减少,企业需要引进的“人”必须更多地具备战略眼光和全局视野以及企业家精神,在引进人力资本之后,企业还可以建立知识共享中心,塑造全企业的学习氛围,通过建立学习型组织,培养员工的自学习能力,促进人力资本存量的优化。基于人力资本主观能动性的发挥,进一步促进企业结构资本与关系资本的协同发展,最终促进智力资本与实物资本的协同优化。总之,在先进制造环境下,智力资本创造企业价值的空间逐渐扩大,需要重视对智力资本的管理,尽量使智力资本与实物资本达到最佳匹配度,实现二者的“和谐共生”,帮助企业建立持久的竞争优势,促进企业价值创造。
(三)将柔性理念注入管理会计
先进制造技术改变了企业的运营环境,为企业提供了一个柔性制造的平台。先进制造技术具有多品种小批量的生产特点,方便企业随时随地在短时期内生产出所需产品以满足顾客的多样化需求,而且其转换成本较低,为企业开发和生产新产品以及发现新的市场机会提供了技术保障,有效提高了企业不断适应变化的能力。因此,企业的管理模式必须从刚性变为柔性,管理会计柔性化就是为满足柔性管理需要而生的。传统管理会计偏向战术型管理,仅仅立足于企业内部,视野相对狭隘,其提供的信息容易引导决策者进入一条重眼前而轻长远利益的道路。互联网+、大数据、云计算等信息技术的快速发展,为管理会计的柔性发展提供了技术手段。通过借助大数据和数据挖掘技术帮助企业搜集超大容量的数据并建立企业共享数据中心,同时借助云计算处理大量的初始数据并生成所需信息呈交行为主体,由于先进技术的发展,信息从搜集到处理直至最后生成并传达到信息使用者手里的整个过程所需的时间会大大缩短,有利于管理会计实时监督并提供实时信息,帮助管理者迅速作出反应。先进制造为企业带来了先进的信息处理技术,加快了数据信息的搜集速度,提高了数据处理的精准性,数据的搜集和处理变得愈加快速、愈加准确和愈加精细化,有利于行为主体快速地制定应对现实挑战的方案。譬如在提前预测产品未来发展前景方面,由于技术的发展,更多的定性变量可以通过定量方式表现出来,通过采用先进的数据处理技术进行事前模拟,可以验证项目的可行性以及预见未来可能出现的情况并提前准备应变方案。通过及时掌握信息,可以帮助管理者发现并扩展或者延伸企业价值链,提升企业价值创造的空间。
(四)将绿色理念注入管理会计
现代制造技术融合了自然科学和社会科学的最新进展的成果,以绿色、低碳、可持续为发展理念,使全球技术要素和市场要素配置方式发生了革命性变化,在先进制造环境下,环境要素进入企业生产流程成为一个不可忽视的新要素。先进制造的不断发展,不仅为企业带来了绿色化的生产技术,更引发了绿色管理模式的思维变革。让绿色一直贯穿产品的全生命周期,企业会选择绿色供应商,通过建立绿色的分销系统和和采用绿色的宣传方式,实现绿色产品和服务的绿色消费。如中石化举办的“智慧能源”公众开放日活动,通过吸引公众参与,向大众消费者输送“集约利用资源,绿色简约生活”理念。在先进制造环境下,产品和服务从设计到生产再到销售直至使用寿命结束的整个寿命周期过程秉持“以环境为友”。引入先进制造技术,有利于为企业带来环境收益,与此同时企业也需要付出相应的环境成本,若继续沿用传统管理会计,环境支出与环境业绩等数据都不能被独立地表现出来,而是被分散或隐藏在其他项目中的,未被追溯归集到真正引致其发生的事项中,从而使得其分配归集丧失了相关性、准确性,而导致决策失误。将绿色理念注入管理会计,目的是能将先进制造技术所带来的环境支出与环境效益清晰地计量、表述出来,供信息使用者使用,以使产品定价能够充分涵盖产品的全要素生产率的代价。先进制造为企业带来了绿色的生产方式和理念,企业战略的制定和计划的执行以及结果的评价都不能脱离绿色标准的依据。正如冯巧根教授所说,管理会计的一大职能是“信息支持功能”,管理会计必须能够充分提供绿色决策信息,保证信息使用者所做的决策是一个衡量了所有要素之后的最佳决策。
四、总结
先进制造带来了企业的生产方式和经营方式的根本性的变化,随着客观条件的转变,企业的管理模式需要朝着先进的管理模式转变。管理会计作为企业管理的重要工具,顺应企业内外部环境变化进行的变革既是现实管理发展的需要,也是管理会计发挥其功能作用的内在需求,通过顺应先进制造环境的变化,并从从成本、资本管理以及从柔性化、绿色化理念入手逐步推进管理会计变革来提高管理会计信息的有用性和决策支持价值的发挥。值得注意的是,管理会计可以反过来借助先进制造技术的发展实现自身的飞跃,随着先进制造技术不断朝着智慧制造方向前进,管理会计也会朝着智慧管理会计的方向前进。
参考文献:
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机械制造业是制造业的最主要的组成部分,是为用户创造和提供机械产品的行业,包括机械产品的开发、设计、制造、流通、和售后服务全过程。国民经济的发展速度,在很大程度上取决于机械制造工业技术水平的高低和发展速度。
1 我国机械自动化现状?
现在中国已经是一个制造大国,中国的制造业规模已经达到世界第四位,仅次于美国、日本和德国。但是,与工业发达国家相比较,还存在很大的差距。主要表现为产品质量和技术水平不高,具有自主知识产权的产品少,而且制造技术及工艺落后,结构不够合理,技术创新能力落后,以及在先进制造技术和生产管理等方面,也存在一定的差距。
在机械制造业中,机床、夹具、检测仪器等设备很大程度上决定了加工水平。而许多关键零部件我国还不能自己生产制造,完全依赖进口,这在很大程度上限制了我国机械制造业的发展。
工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。
随着计算机技术等高新技术的发展,机械制造业的自动化技术程度进一步提高。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS),实现了柔性自动化、智能化、集成化。
2 机械自动化的发展历史
机械自动化技术从上个世纪20年代首先在机械制造冷加工大批量生产过程中开始发展应用,上世纪60年代后为适应市场的需求和变化,为增强机械制造业对市场灵活快速反应的能力,开始建立可变性自动化生产系统,即围绕计算机技术的柔性自动化。它是在制造系统不变或变化较小的情况下,机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程,并能够自动地从制造一种零件转换到制造另一种不同的零件。社会实践证明,这种定义下的制造系统自动化与当代大多数企业的实际不相容。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。
3 未来机械自动化技术的发展方向
近年来,我国机械制造行业已经慢慢朝着自动化、智能化的方向发展,近年来随着我国科技水平的不断创新和发展,越来越多的人开始重视机械制造自动化技术,未来机械制造自动化技术的性能会朝着智能化、准确化、自动化的方向发展。
3.1 智能化发展?
智能化制造系统,顾名思义就是在机械制造过程中可以应用智能程序进行相关活动,像是判断分析以及推理构思的过程。智能系统的适应性和友好性很好,这是智能化的具体体现。无论是机械设计的过程还是机械制造的过程,模块化的方法是最常采用的方法,因此有机结合智能化、自动化应该是机械制造自动化技术发展的必然趋势,可以模拟人脑实现机械自动化的智能化生产。
3.2 标准化
机械制造自动化技术会朝着精准化、高效化的方向发展,现阶段机床硬件研发水平有显著提高,因此数控机床的控制能力的可操性性会很强,未来机械制造自动化技术必然要朝着精准化的方向发展。
3.3 机电一体化
机械设计制造及其自动化在不断发展的过程中,已经逐渐向机电一体化方向发展,机电一体化是建立在机械设计制造自动化基础上的,是对其有效的延续,在工业行业中应用机电一体化,可以进一步的推动机械工业的发展,而且还可以为其持续的发展提供有力的依据以及动力。
3.4 微观领域的应用?
微型化指的是机械自动化向微观领域发展的趋势。国外将其称为微电子机械系统,或微机械自动化系统。微机械自动化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息、等方面具有不可比拟的优势。微机械自动化发展的瓶颈在于微机械技术,微机械自动化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
3.5 生态化
工业的发达给人们生活带来了巨大的变化。一方面,物质丰富,生活舒适:另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染,于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势,绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害及少,资源利用率最高。设计绿色的机械自动化产品,具有远大的发展前途。机械自动化产品的绿色化主要是指使用时不污染环境,报废后能回收利用。
总而言之,我国机械制造业发展应用自动化技术,不但要起点高,瞄准世界先进水准,包括国际领域内已展露锋芒的某些新技术,而且必须包括各种灵活的低成本、见效快的自动化技术,坚持提高与普及相结合的方针,我国的机械自动化技术发展应用才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。在我国完成无人化的工厂将恐怕不是机械制造业的主要发展模式,也不是机械自动化技术发展应用当务之急的事。这就是中国的机械自动化技术发展之路。
4 总结
随着科学技术的不断进步,机械制造自动化技术也越来越成熟,是机械制造企业的必然发展结果,使机械制造取得了飞跃性的进步。机械制造行业的发展影响着世界各国的工业生产,机械制造自动化技术水平对机械制造行业的整体发展水平发挥着重要作用,同时能够显示出国家工业整体的发展水平。因此,我国机械制造业的发展,必须投入大量的人力、物力促进机械制造自动化的进步和发展。
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[3]乔固.机械自动化控制系统浅谈[J].科技风,2010.
中图分类号:TD404 文献标识码:A 文章编号:
先进机械制造技术,是现今科技发展下的一个重要技术成果,其融合了计算机技术、信息技术以及集成化制造技术等诸多高科技的优势。以往,制造技术单一,且工作效率低,每一个产品的问世,都会随之涌现出与其功能近乎相似的相同产品;而且在产品制造方面,由于技术的不成熟,使得制造进度缓慢,生产率低,很难应对快速发展的经济竞争市场。先进机械制造技术,凭借本身智能化、系统化的优点,完全弥补了传统制造技术所表现出的不足之处,不仅有效地提高了生产效率,也使得产品向着多样化方向发展。
1 现代机械制造技术的发展趋势
1.1 全球化
制造的全球化,可以说是如今机械制造业自动化最重要的发展趋势。近年来,在各种工业领域中,国际化经营不仅成为大公司而且已是中小规模企业取得成功的重要因素。
这一方面,由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业在这种无情的竞争中纷纷落败。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场。
另一方面,由于网络通讯技术的快速发展,提供了技术信息交流、产品开发和经营管理的国际化手段,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力。
1.2 信息化网络化
互联网通信技术,几乎垄断了全球信息交流领域。在制造技术方面,一种产品的开发与研制,可以通过网络实现异地跨界进行。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售,都可以异地或跨越国界进行。利用网络通讯技术,可以加强各国产品的合作以及技术经验的交流。同时亦可在最短的时间内,达到最快速、有效的技术经验学习。
1.3 自动化
自动化是一个动态概念,目前,其研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势,是制造全球化、制造敏捷化系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。
1.4 敏捷制造
制造自动化系统的生存能力和竞争能力,在很大程度上取决于是否能在很短的开发周期内生产出低成本、高品质的不同品种产品的能力,从而去面对市场的挑战。敏捷制造是将柔性生产技术、熟练掌握生产技能的劳动力,与促进企业内部和企业之间相互合作的灵活管理集成在一起,通过所建立的共同基础结构,对迅速改变或无法预见的市场,做出快速反应。其旨在不可预测的持续变化的环境中,使企业具有卓越的自适应能力,从而占据主导地位的总体战略,同时也是对市场需求做出快速响应、快速重组的生产模式;敏捷制造是一种哲理或管理哲学,是企业管理的战略性变革。其特征,是制造柔性和成员合作,制造柔性是敏捷制造的组成部分,包括人员、设备和软件3 方面的柔性。
2 我国现代机械制造技术的发展方向
先进制造技术,是制造技术的最新发展阶段,是由传统的制造技术发展起来的,既保持了过去制造技术中的有效要素,又要不断吸收各种高新技术成果,并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。
2.1 现代机械制造技术的发展方向
现代机械制造技术的发展,主要表现在两个方向上:
一是精密工程技术,以超精密加工的前沿部分、微细加工、纳米技术为代表,将进入微型机械电子技术和微型机器人的时代;
二是机械制造的高度自动化,以CIMS 和敏捷制造等的进一步发展为代表。
(1)精密成形技术。成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等。精密成形技术包括精密锻压、精密热塑性成形、精密焊接与切割等。
(2)无切削液加工。无切削液加工的主要应用领域,是机械加工行业,无切削液加工简化了工艺,减少了成本,并消除了冷却液带来的一系列问题,如废液排放和回收等等。
(3)快速成形技术。快速原型零件制造技术,其设计突破了传统加工技术所采用的材料去除的原则,而采用添加、累积的原理。其代表性技术有分层实体制造、熔化沉积制造等等。
由于以上工艺和技术不仅减少了原材料和能源的耗用量或缩短了开发周期、减少了成本,而且有些工艺的改进对环境起到保护作用,因此被称为绿色制造工艺。
2.2 发展机械自动化技术要立足于中国国情
发展我国的机械自动化技术,应该从我国的具体国情出发,着眼于我国机械制造业的发展现状,并坚持可持续发展的战略眼光,从整个国家的角度来进行仔细的考虑,走中国特色的机械自动化技术发展之路。
发展机械自动化技术,是一个由低级到高级、由简单到复杂、由不完善到完善的过程。当机械的操作采用自动控制器以后,生产方式才能从机械化逐步过渡到机械控制自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化。另外,只有建立了自动化工厂以后,生产过程才能全盘自动化,才可能进入机械自动化的高级理想阶段。
目前,中国机械制造业同世界先进水准之间,存在着阶段性的差距。在这种情况下,普遍应用电子计算机集成制造系统的高度自动化,并不具备相应的基础技术、发展经验和所需资金。因此,应该发展生产工艺成熟的大批量生产的自动化技术。
在我国,在数量较大的同类产品连续流水作业的切削加工生产中,自动化设备仍然是以半自动机床、自动机床、组合机床及其组成的自动线、回转体零部件加工自动线等为主。在大批量的铸造、锻造、焊接、冲压、热处理以及装配等生产过程中,采用自动单机和自动线则是符合现实的,也是可行的。针对品种较多的成品生产,应该采用可快速重新调整的设备,组成成组工段或者流水线、可更换主轴箱组合机床自动线、短自动线和复合制造单元,从而实现成组自动化。针对单件小批量生产,应该从推广成组技术入手,适当发展采用数控机床应用或加工中心。
2.3 自动化技术的发展走向
正确判断、识别并坚持自动化技术的发展走向,对于机械自动化技术的发展至关重要。目前,机械制造自动化技术的发展走向,朝着数字化、绿色化与智能化方向发展。
数字化是先进制造技术发展的核心,是制造技术、计算机技术、网络技术与现代管理科学交叉作用的共同结果,这将是机械自动化技术发展的必由之路。
随着人们对人类与环境之间的关系认识的逐渐加深,实现人类与环境之间的协调、可持续发展,是当代经济发展必须遵循的原则。机械自动化技术的发展,也同样要遵循这一原则,实现绿色化发展之路。
近20 年来,制造系统正在由原来的能量驱动型,转变为信息驱动型,这就需要制造系统不但要具备一定的柔性,同时还要表现出一定的智能,实现在对大量复杂信息处理的同时,能够自主进行选择与处理。这既是现代科学技术发展的必然结果,也是人类社会进步的重要标志,具有良好的发展前景。机械制造业在任何一个国家的重要地位,都是显而易见的,机械自动化技术直接关系到机械制造业的基础和水平。
2.4 改变传统局限,研究新的技术
前几年,我国的机械制造技术理念,仅仅局限于国内,对外则少之又少。虽然近几年我国对外出口有所增加,但是相对于发达国家,我国的国外市场仍处于狭窄状态。发达国家的机械制造技术水平较高,不断地抢夺我国市场,致使我国许多知名企业在竞争中落败。
但从另一方面考虑,虽然我国的机械制造技术水平较低,但我们可以与外资企业进行合作,在合作的过程中,学习外国先进的机械制造技术,再在此基础之上,研究新的技术。
总的来说,我们必须改变传统理念,努力提高我国的机械制造技术,才能稳定住我们的市场,才能更好地发展自己的机械制造技术。
3 结束语
制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的关键。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。我们应了解机械制造技术的发展过程,认识现代机械制造技术的现状,把握现代机械制造技术的发展趋势,科学高效地进行现代机械制造技术的研究,尽早地实现我国由制造业大国到制造业强国的过渡。
参考文献:
[1] 孙建,姚芳萍. 先进制造技术的发展趋势及其应用[J]. 林业机械与木工设备,2010,(4):78- 80.
随着我国经济的不断发展,我国的机制制造技术的发展虽然取得了一定的成就,但是相比较西方发达国家来说,还是具有一定的差距。
1.1管理方面
目前在西方发达的工业国家当中,发展机械制造技术主要依靠的计算机的智能管理,在技术发展的过程当中重点关注管理模式、生产模式的发展。并且再此基础之上,提出形式多样的管理思想和管理技术。但是目前我国在机械制造技术发展过程当中,对于计算机管理思想的运用还处于一个起步的阶段,大部分的企业还停留在一个经验管理模式上。
1.2设计方面
纵观世界制造行业来看,在发达国家当中已经开始广泛使用计算机辅助技术(CAD/CAM)来完成制造产品的设计工作,目前我国对于计算机辅助技术(CAD/CAM)的利用比例仅仅只有非常小的一部分企业。
1.3制造工艺方面
在制造工艺方面目前发达国家所追求的往往的就是精密性加工、微型加工、纳米技术加工以及激光加工等等。目前这些高端现代制造加工技术在我国的制造行业当中的普及非常低,很多的技术还处于研究和实验当中。
1.4自动化技术方面
在西方发达国家当中主要利用的自动化技术有数控技术、柔性加工技术、计算机集成技术,充分的实现了制造产品加工的自动化流程。但是我国我国的制造行业还处于单机自动化、半自动化甚至是人工操作的阶段。
2机械制造技术的特点
机械制造技术的发展具有非常鲜明的时代性、系统性、市场性以及全球性的,充分实现技术的不断融合、不断发展和不断更新。我们要知道技术的发展不能仅仅局限在技术发展当中,需要纵观整个行业的发展。机械制造技术的发展对于产品的生产流程起到了非常重要的影响作用,所以在技术的研发和创新的过程当中一定要面向全球化竞争。
2我国先进制造技术的创新特点
2.1面向21世纪的技术
发展先进的制造技术是目前我国制造行业发展的必然选择,在技术发展的过程当中我们需要对传统的技术取其精华去其糟粕,同时积极的吸取国外先进的技术经验,并且将发展的技术积极的融入到产品的生产过程当中去。
2.2面向工业应用的技术
制造技术的发展是基于工业行业发展的基础之上的,所以行业环境的发展对于技术的革新发展来说有着非常重要的影响力。我们需要做好工业行业环境的调查工作,对于市场产品的工艺技术、制造技术以及寿命周期做好详细的调查工作。
2.3驾驭生产过程的系统工程
如何实现制造技术的发展,目前看来,最为有效的方式就是有机的融入各类先进技术,例如计算机技术、信息技术、传感技术、材料技术以及管理技术等等。机械制造技术在发展的过程当中应当是不断完善和融合的过程,使得技术不断趋于成熟状态。
2.4面向全球竞争的技术
在上个世纪七十年代末期,随着市场、技术的全球化发展,很多的发达国家利用自身的经济优势、技术优势、以及管理优势开始向发展中国家进行产品的倾销,输出资本。由于经济发展的全球化,制造行业的市场竞争越演越烈,如何在这样的环境上保持自身的优势,最为有效的方式进行实现制造技术的创新和发展。
2.5市场竞争三要素的统一
在上个世纪的八十年代中期,我国的制造行业技术的发展还处于一个非常简单的模式当中,所以直接导致了新型制造产品在上市之后很快技术就会被争相模仿,同类型的产品就会随之流入市场。所以如何在激烈的市场竞争当中保持企业优势,就需要重视产品生产的周期、成本和质量三个要素的发展,使得三要素之间互相协同合作,有机结合起来,共同促进企业的制造技术的发展。
3我国先进机械制造技术的发展趋势
3.1全球化
随着制造行业的竞争越演越烈,跨国制造企业的发展越来越火热。目前我们可以看到,在我国的制造行业当中也许多知名的外资制造企业,其资金实力雄厚,技术基础良好,对于我国的制造企业的发展造成了非常严峻的竞争。但是也正是在这样的形式下,制造行业的全球化发展,也为我国的制造企业和国外制造企业之间的合作提供了非常良好的契机,这样的发展也进一步的促进国际市场的竞争。
3.2网络化
二十一世纪是网络信息技术发展的时代,随着计算机技术的不断普及和发展,在制造行业当中也逐渐的开始意识到了网络通讯技术发展的作用。在产品的研发、设计、生产、制造、包装以及销售的过程当中,实现无地域、无时空限制的发展。网络技术的发展为企业之间的交流合作、经验学习提供了可能。
3.3虚拟化
在制造产品的整个生产流程当中,最后我们需要面临产品的模拟使用和产品检验的问题。需要对产成品的工艺水平、使用性能、产品质量、生产成本进行检验。旨在能够实现产品的最优化生产目标,就需要建构和仿真一系列的生产模式。虚拟化的核心技术就在于利用计算机技术进行生产系统的模拟,改进制造产品在生产过程当中存在的加工工序不合理的地方。
3.4自动化
随着机械技术的不断发展,现阶段对于机械自动化运转的要求越来越高。尤其是在集成技术、运行技术、规模适应技术、环境保护技术和人机一体化技术的发展过程当中,非常重视自动化的运行情况。目前,制造行业的自动化技术的发展可以说是面向世界,依靠网络技术的发展,逐步实现制造智能化、虚拟化和绿色化。
3.5绿色化
1 3D打印技术过程
3D 打印技术是国内称之为快速成形的一种先进制造方法。日常生活中最为常见的打印方式为普通的平面打印技术,然而3D打印设备与普通打印设备的工作方式大体相似,与普通打印设备不同的是三维打印设备内装有石蜡、金属、高分子材料、砂等不同的“原材料”如图1所示,利用三维打印机的“大脑”(计算机)控制作用,能将“打印材料”一层一层进行打印,最后将三维建转化成真实成品。因与普通打印机的工作原理及喷墨打印工作方式相似,因而得名 “3D打印机”[1]。这项打印技术称为3D立体打印技术。
3D打印过程中具有诸多不尽相同的相关的技术。它们之间的区别在于所用的打印原材料的种类及打印方式,同时在分层和对截面构建过程中以不同的方式创建部件。3D打印过程中所用的原材料通常是较易获得的材料,例如常用原材料有金属、陶瓷、塑料、砂等材料[2]。如图1所示。
三维造型软件同3D打印设备之间互相兼容的文件格式是“STL”为后缀格式。一个相应打印的文件用三角面来近似模拟物体的表面。三角面的面积越小打印后的产品表面的加工精度越高[3]。
切片处理是3D打印设备利用识别计算机模型的数据,用3D打印材料如金属、陶瓷、塑料、砂等将数据信息分层地打印出来,然后将分层打印出来的片体用不用的形式粘结在一起,最后形成产品。
打印设备打印出的片体高度和平面方向内的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米来计算的。三维打印设备在平面方向打印的分辨率能跟常见的激光打印机的分辨率相近。利用三维打印设备打印出来的“水滴”的半径可以为0.03至0.05毫米[4]。同时加工时间还跟产品的尺寸大小和精度要求的高低有关。如果采用3D打印设备就能将时间大大缩短,也跟3D打印设备的打印精度、产品的大小和精度要求而定的。
对于加工精度要求较高的产品,如果打印的分辨率不够,将不能满足精度要求,可以通过以下的方法提高产品的加工精度:打印产品时,可以首先将产品打印的大一些,留有一定的精加工余量,然后通过打磨或者光整获得满足精度要求的产品[5]。
2 3D打印国内发展状况
3D打印技术实在上个世纪90年代开始在国内发展起来的一种新型的制造技术,从3D打印机到打印材料研究与开发,以及3D 打印在航天、汽车行业发展前景广阔[6]。目前,3D打印技术在原材料的节约、节约能源等特点与我国“十三五发展的战略”高度一致。
2.1 科研机构的研究
科技研究单位和高等学校对3D技术的研究较多,所取得的成果也很骄人,清华大学是国内最早对技术对3D技术开始研究的,在三维打印技术的科学研究不断发展进程中,最先以理论研究为契机,然后考虑原料的特点、工艺特点及三维打印技术的实际应用进行研究。清华大学的研究成果是用LOM工艺用纸,较理想的解决了FDM工艺用蜡和ABS丝材的材料有机结合,同时研发出了制造该材料的工艺设备[7]。华中理工大学,在20世纪90年代跟新加坡KIN
ERGY公司共同研发,研制出基于LOM快速成型技术的Zippy系列快速成形系统,同时,为该体系建立起了新的指标加工工艺[8]。
2.2 应用方面
3D 打印技术的发展的市场广阔,国内许多相关产业公司之间已经合作共同研发,为3D产业的发展奠定了坚实的基础,同时也为三维设备的开发提供了雄厚的技术支持。依据对我国三维打印产业的具体调研可以分为三大类:第一类是主要以开发三维打印材料为主的研究公司,第二类是主要以研发三维打印设备和销售的公司,第三类主要以销售三维打印设备和服务的公司。
3 3D打印国外发展前景
20世纪80年代,麻省理工学院荣获了3D印刷技术专利。1995年,美国ZCorp公司获得唯一授权并开发三维打印机。2005年,ZCorp公司发明第一台高分辨率多色三维打印机。2010年11月,世界上第一辆利用3D打印技术开发的汽车成功制造完成。同年,全球第一架3D打印的飞机问世。2012年3D打印机打印出人造肝脏组织。
3D打印技术是加工制造行业划时代的标志,大力发展3D打印技术,必将加快未来“全民设计”的步伐,带动工业、生活、经济的快速制造行业发展。
参考文献
[1]胡迪・利普森,梅尔芭库曼.3D打印:从想象到现实[M].北京:中信出版社,2013(6).
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[4]李佳桂.金属粉末选择性激光熔化成形模拟及试验研究[D].华中科技大学,2007(5).
[5]刘晓辉.快速成型技术发展综述[J].农业装备与车辆工程,2008(2):10-14.
伴随着我国现代化经济与科技的不断发展与进步,机械自动化技术在我国各行各业中都得到广泛运用。机械自动化不仅能提高劳动生产率,减少运行成本,而且能促进生产技术改进,推动社会的进步和发展。它是一种全新的生产力,它的发展应用在国内外受到越来越多的关注。科技的进步发展,是不断开发、应用、实践的结果。大力推广科技成果,正确判断、识别并坚持机械自动化技术的发展走向,对于我国机械自动化技术的发展和应用至关重要。发展我国的机械自动化技术,应从实际出发,注重实用,抓好基础,配套发展,统筹规划,逐步实施,实行经济效益驱动政策,并借鉴国外发展机械自动化技术经验,优先发展低成本机械自动化技术,走中国的机械自动化技术发展之路。
1.机械自动化技术的特征与重要性
美国机械工程师协会于1984年为现代机械下了如下定义:现代机械是“由计算机信息网络协调与控制的,用于完成包括机械力、运
动和能量流等动力学任务的机械和(或)机电部件相互联系的系统”。它与机电一体化是一致的,因此可以说现代机械就是指机电一体化系统。20世纪90年代国际机器与机构理论联合会给出了这样的定义。机电一体化是精密机械工程、电子控制和系统思想在产品设计和制造过程中的协同结合。因此又可以说机电一体化就是在机械设计制造及其自动化基础上的发展。机械自动化技术不仅具有明确的范畴,而且主要是面向工业应用的,有助于制造行业经济效益和社会效益的提高。同时,机械自动化技术是面前全球竞争的先进技术, 是驾驭生产过程的系统工程,以节约生产时间、降低制造成本、稳定的质量制造水平、提高产品市场竞争力为主要目标。
随着现代工业的发展, 机械自动化技术的重要性越来越明显,在进入 21 世纪后,社会不断进步和发展,我国正全面的实现信息化、工业化和高科技化。自动化方式将在社会的各个领域得到广泛关注和普及。随着时代的进步,全球也开始进入到新技术革命时代,现代工业生产过程中,要用各种自动化设备来监视和控制整个生产过程,以期各个设备能在最佳状态下运行,生产出最好的产品。因此,没有自动化技术的发展现代化生产也就失去了根基。机械自动化技术在工业生产中的具体应用,不仅可以确保工业生产过程的安全、高效以及稳定性,还可以实现生产原材料和能源的节约,提高产品的生产质量,因此对我国国民经济的发展具有十分重要的现实意义。目前,我国经济正处于高速发展阶段,因此处于初级阶段的机械自动化技术,未来将具有十分广阔的发展前景。
2.自动化技术出现的历史背景
《墨子》中记载:“公输子削竹木以为鹊,成而飞之,三日不下。”这是说战国时期 木匠的祖师爷鲁班制作了一只木鸟,其运用风力能飞上天,并 长达三天不降落。这是自动化技术应用的最早记载。在后来三国时期著名的军事家、思想家诸葛亮制造的木牛流马,也说明了机械自动化的重要性。机械自动化真正起步、影响全球的时间是近代西方工业革命时期。当时,英国著名的科学家詹姆斯・瓦特改进了蒸汽机,其运用的就是机械自动化调节系统部件。蒸汽机的改进是机械自动化控制应用的一个里程碑,也将机械产业引领向了一个全 新的高度和空间领域。此后,机械自动化不断发展,真正做到了工业化生产加工,同时也减轻了劳动强度,提高了劳动效率,令整个世界的平均生产水平迈向了一个新的台阶。现在,各行各业都已离不开机械自动化系统。
机械自动化技术从上世纪二十年代在机械制造冷加工大批量生产过程中开始发展应用,60年代后为适应市场的需求和变化,为增强机械制造业对市场快速反应的能力,开始组建可变性自动化生产系统,即围绕计算机技术的柔性自动化。这种可变的自动生产系统进行工作的前提是制造系统不改变或者是变化的可能性很小,只有在这种情况下,才能使机器设备以及生产管理的过程中实现自动检测和信息的处理,并能进行合理的分析判断,然后自动进行预定的操作其中的某一过程,同时,从制造某一零件能够自动转换到制造其他的不同的零件。如汽车制造厂在装配线上进行车型和配置的快速准确更换,以适应小批量多品种产品的生产。但经过实践分析发现,在这一时期定义的自动化制造系统和现在大多数实际运用中的企业存在很多不相融合的地方。
现在,除了少数工业比较发达的国家中一些生产部门使用的机械自动化水平较高外,其他的大多数国家机械自动化的水平还处在操作的阶段,我国也处在其中,因此,需要对该技术进行不断的研究探索,循序渐进,经过不懈的努力和条件的创造来实现自动化最理想的高级阶段。
3.我国机械自动化技术的未来
1)结合实际,发展实用型机械自动化技术
先进制造技术的目的在于应用。机械自动化技术的未来发展要时刻以企业生产发展的实际需求为导向,如果背离了这一原则,将会导致我国机械自动化技术发展偏离轨道,不能为社会创造经济效益。因此,只有结合实际,对机械自动化技术进行合理应用,引入的机械自动化技术以实用为准,才能使机械自动化技术产生的效益最大化,从而提高国民经济效益。发展机械自动化技术,应以企业生产、发展实际需要、具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产,才能取得良好的技术经济效益和社会经济效益。据调查,我国引进的弧焊机器人,完全正常运转、充分发挥效益的只占 1/3; 另外 1/3 处于负荷不满或不能完全正常运转状态; 还有 1/3 不能正常使用,这直接影响了企业对机器人的开发。
2)发展投资少、见效快的低成本自动化技术
动化技术应用发展的初期阶段,应寻找投资少和见效速度快的自动化技术。这是因为,低成本的自动化技术有较大的潜力和发展前景,其较少的投资和较快的见效速度也让企业有能力发展。率先发展低成本的机械自动化技术,其潜力大、前景广、投资少、见效快。提高自动化程度,可以取得事半功倍的经济效益,这是我国现阶段发展和国情的需要。如: 美国麻省理工学院提出的精简生产 LP( Lean Production) 模式,就是以最小的投入,取得最大的产出的具体体现。日本丰田公司采用、推行适时生产 JIT( Just In Time) 、全面质量管理 TQC( Total Quallty Control) 和成组技术 GT( Group Tech-nology) 、弹性作业人数和以人为本为支柱的生产方式,均取得了良好的效益。借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验。我国机械制造业各企业有大量的通用设备,在发展现代机械自动化技术时,若以原有的设备为主,合理调整机床布局,添加少量的数控设备,引入CAD/CAM技术,充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性,共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统,为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径同时低成本的自动化技术也能为以后更高阶层的自动化技术的使用奠定良好的基础。
3)结合中国国情,发展现代机械自动化技术
机械自动化是一个由低级到高级、由简单到复杂、由不完善到完善的发展过程。当机械的操作采用自动控制器后,生产方式才从机械化逐步过渡到机械控制自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化。当前,中国机械制造业同世界先进水准相比仍存在阶段性差距。在这种情况下,基于生产工艺成熟的大批量生产是适合我国基本国情自动化技术的一种模式。大批量生产的产品品种单一,结构稳定,产量很大,具有连续流水作业和综合机械化的良好条件。因此,应发展应用电子计算机集成制造系统的高度自动化技术,应发展生产效率高和技术经济效益良好的生产自动线,应发展在自动线的基础上按先进的工艺方案建立综合自动化车间和全盘自动化工厂,应发展采用数控机床或加工中心,建立柔性制造单元( FMC) ,以取得较好的经济效益。
4)配套发展机械自动化技术,注重人才培养
发展应用机械自动化技术,基础工作不容忽视,研究生产大量性能优良、自动化水准高的机电产品是发展应用机械自动化技术的关键。自动化技术在机械制造中的应用就是在控制理论的指导下,对生产的物流和人的作用进行综合的研究,涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等各个方面。
1 引言
电子陶瓷是广泛应用于电子信息领域中的具有独特的电学、光学、磁学等性质的一类新型陶瓷材料,它是光电子工业、微电子及电子工业制备中的基础元件,是国际上竞争激烈的高技术新材料。
电子陶瓷可分为绝缘陶瓷、导电陶瓷、光学陶瓷和磁性陶瓷四大类。随着现代通讯、光电子、微电子、生物工程、智能制造和核技术等高科技的快速发展,对电子陶瓷元器件的要求也愈来愈高,高性能复合型电子陶瓷材料的研究越发引起了世界工业先进国家的重视。
现代科学技术的加速发展对电子陶瓷材料提出了严峻的挑战,也为这一领域的研究和发展创造了新的机会。在市场信息的引导下,传统电子陶瓷材料的改性研究和新型电子陶瓷材料的研发使用受到重视,日益显示出广阔的市场前景和强大的经济效益。
2 电子陶瓷发展动向
从20世纪初期开始,电子陶瓷材料的发展过程经历了由介电陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、快离子导体陶瓷、高温超导陶瓷到高性能复合型电子陶瓷的一个转变。近年来,随着厚膜、薄膜技术以及高纯超微粉体技术的研究突破以及探索信息技术、微电子技术、光电子技术等高新技术的发展,人们在电子陶瓷材料与器件的一体化研究与应用、传统材料的改性等方面都开展了广泛深入的研究,电子陶瓷已成为当前材料研究者关注的热点。
随着电子信息技术的高速发展,电子陶瓷材料由传统的消费类电子产品向数字化的信息产品比如计算机、数字化音视频设备和通信设备等应用领域转化。为了满足数字技术对陶瓷元器件提出的一些特殊要求,世界各国的研究机构及大学都在功能陶瓷新材料、新产品、新工艺方面投入大量资金进行研究开发。其中新型电子陶瓷元器件及相关材料的发展趋势和方向主要体现在以下几个方面。
2.1 技术集成化
在原有工艺的基础上,电子陶瓷材料制备技术的开发也结合了现代新型工艺的复合工艺。其中,多种技术的集成化是电子陶瓷材料制备技术的新发展趋势,比如纳米陶瓷制浼际跫澳擅准短沾稍料、快速成形及烧结技术、湿化学合成技术等都为开发高性能电子陶瓷材料打下了基础。随着多功能化、高集成化、全数字化和低成本方向发展,很大程度上推动了电子元器件的小型化、功能集成化、片式化和低成本及器件组合化的发展进程。
2.2 功能复合化
在激烈的信息市场的竞争中,单一性能的电子陶瓷器件逐渐失去了竞争力,利用陶瓷、半导体及金属结合起来的复合电子陶瓷是开发各种电子元器件的基础,它是发展智能材料和机敏材料的有效途径,同时也为器件与材料的一体化提供重要的技术支持。
2.3 结构微型化
目前,电子陶瓷材料与微观领域的联系不断深入,其研究范围也正在延伸。基于电子陶瓷的微型化和高性能正在不断出现,比如在微型化技术和陶瓷的薄膜化的联合运用以生产用于信息控制的高效微装置,电子陶瓷机构和装置尺寸减小的趋势是得益于微型化技术发展而出现的。目前元器件研究开发的一个重要目标是微型化、小型化,其市场需求也非常大;片式化功能陶瓷元器件占据了当前电子陶瓷无元器件的主要市场;比如片式电感类器件、片式压敏电阻、片式多层热敏电阻、多层压电陶瓷变压器等。要实现小型化、微型化的话,从材料角度而言,在于提高陶瓷材料的性能和发展陶瓷纳米技术和相关工艺,所以发展高性能功能陶瓷材料及其先进制备技术是功能陶瓷的重要研究课题。
2.4环保无害化
近年来,随着人类社会的可持续发展以及环境保护的需求,发达国家致力研发的热点材料之一就是新型环境友好的电子陶瓷。作为重要的功能材料,被广泛应用于微机电系统和信息领域的新型压电陶瓷,比如多层压电变压器、多层压电驱动器、片式化压电频率器件、声表面波(SAM)器件、薄膜体声波滤波器等器件也不断被研制出来。
3 电子陶瓷应用前景
3.1电绝缘陶瓷的应用前景
电绝缘陶瓷因具备导热性良好、电导率低、介电常数小、介电损耗低、机械强度高、化学稳定性好等特性,被广泛应用于金属熔液的浴槽、熔融盐类容器、封装材料、集成电路基板、电解槽衬里、金属基复合材料增强体、主动装甲材料、散热片以及高温炉的发热件中。
在电子、电力工业中,绝缘陶瓷比如电力设备的绝缘子、绝缘衬套、电阻基体、线圈框架、电子管功率管的管座及集成电路基片等主要是用于电器件的安装、保护、支撑、绝缘、连接和隔离。
由于陶瓷的绝缘性主要由晶界相决定,为了提高绝缘性,应尽量避免碱金属氧化物的存在,而且玻璃相应尽量是硼玻璃、铝硅玻璃或硅玻璃。一般来说,陶瓷内部气孔对绝缘性影响不大,但陶瓷表面的气孔会因被污染或吸附水而使表面绝缘性变差,所以绝缘陶瓷应选择无吸水性,气孔少的致密材料。
3.2介电陶瓷的应用前景