时间:2023-06-08 10:58:40
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇先进制造技术及发展,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:CAE;集成化;发展
中图分类号:TP3文献标识码:A
文章编号:1009-0118(2012)04-0210-02
计算机辅助工程(CAE)软件是迅速发展中的计算力学、计算数学、相关的工程科学、工程管理学与现代计算机科学和技术相结合,而形成的一种综合性、知识密集型信息产品。CAE与CAD/CAM/CAPP/PDM/ERP软件一起,已经成为企业家和工程师们实现工程/产品创新的得力助手和有效工具。同时,也已成为专家、教授进行研究重要手段。
一、CAE的发展
CAE的理论基础起源于20世纪40年代,1943年数学家首先涉及有限元分析领域,但由于手工计算的限制,直到1960年以后,随着电子计算机的广泛应用和发展,有限元技术依靠数值计算方法,才迅速发展起来。
随着计算机的迅猛发展,70年代到80年代初,国外的CAE技术得以蓬勃发展。有限元分析技术在结构分析和场分析领域获得了很大的成功,出现了许多著名的分析软件如Nastran,I-DEAS等,此时的CAE主要在航空、航天、军事等几个领域中被使用。上世纪90年代是CAE技术的成熟壮大时期。大量的CAE软件的涌现,使CAE技术几乎遍及所有的制造业,CAE已经成为支持工程行业和制造企业信息化的重要技术。
CAE在提高工程/产品的设计质量,降低研究开发成本,缩短开发周期方面发挥了重要作用,成为实现工程/产品创新的支撑技术。主要体现在:
(一)CAE功能不断扩充,实现多结构耦合析,实现多物理场耦合分析,多尺度耦合分析,以及结构、构件及其材料的一体化设计计算与模拟仿真。
(二)基于Internet/Intranet的CAD(计算机辅助设计)/CAE(计算机辅助工程)/CAM(计算机辅助制造)/CAPP(计算机辅助工艺设计)/PDM(产品数据管理)/ERP(企业资源计划)的集成化、网络化、智能化。
所谓CAD/CAM集成是指在CAD、CAE、CAPP、CAM各模块之间有关信息的自动传递和转换。集成化的CAD/CAM系统借助于公共的工程数据库、网络通信技术、以及标准格式的中性文件接口,把分散于机型各异的计算机中的CAD/CAM模块高效地集成起来,实现软、硬件资源共享,保证系统内信息的流动畅通无阻。
二、CAE应用中存在的问题
目前,在CAE应用中存在以下亟待解决的问题:
(一)标准化
俗话说,国有国法,行有行规。在这个工业时代,标准化就是工业生产的行规。而随着CAE技术在我国各行各业普及和应用的发展,确保CAE技术应用的标准化和规范化,便成为了迫在眉睫的事情。目前CAE的管理存在着以下几个不足,其主要表现在:
1、软件方面近年来,CAE软件开发成为商家的一块新蛋糕,市场上CAE软件各式各样,其性能的优劣却是参差不齐。多数企业在应用CAE技术方面面对林林总总的软件无从选择,急需规范CAE软件上市的准入门槛。
2、缺乏对CAE技术人才的培训和从业资格的认证。各行各业都有自己的资格认证考试,以此来规范和引导从业人员掌握相关技术及规范知识。建筑行业有建造师、监理工程师,学校有教师资格证,打官司要有律师,可是像CAE这样跨行业的新型学科却没有相关的规定,企业只能是跟着感觉走。
3、缺乏对不同行业CAE技术正确合理应用的技术指导。总之,随着CAE技术的普及与发展,制定CAE行业标准也迫在眉睫。不可否认,由于CAE技术应用的多样化与复杂化,要制定适用于所有行业的CAE技术应用标准规范是有一定难度的,甚至是不可能的。但是,如果分散开来,依据不同的行业特点,制定具体行业的CAE标准规范,如重机制造行业、汽车行业、建筑行业等等,这样操作起来应该比较容易,也会比较有针对性。
(二)与CAD协同,消除数据交换障碍
长久以来CAD软件、CAE软件都是单兵作战,数据交换障碍很难得到消除。我们希望能在一个统一的环境下直接读入各种CAD软件的零件模型,并在这一环境下实现任意模型装配和CAE分析,整合相同或不同CAD软件模型数据就能得到CAE分析用的CAD模型库,这些模型库中保留了CAD中的设计参数,并通过连接技术实现与CAD软件之间的共享,其优点是任何CAD和CAE人员对设计的改变都能立即反映到对方软件环境中,从而实现设计-仿真的同步协调。只有真正消除了数据间的交换障碍,才能真正发挥出CAE软件的强大功能。
(三)网络化
计算机支持的协同工作的出现,为异地协同设计提供了环境支持,传统的CAD/CAE/CAM技术也在向网络化方向发展。随着产品设计的复杂化及互联网通信技术的日趋成熟,传统的顺序设计方式显然已经过时,很难适应市场快速产品更新的竞争需求,企业各部门之间交互合作及数据共享,构建企业内部甚至企业之间的数字化设计交互虚拟平台已不再只是概念化的问题,如何高效实现数据的同步及信息交互对提高产品的设计质量,缩短设计周期具有重要的现实意义。
(四)开放性
众所周知,由于CAD技术和CAE技术的并行发展,使得在传统意义上的CAD技术并不能实现和CAE技术的无缝对接。同时,根据虚拟仿真的对象、计算方法、物理场、应用行业等不同维度,CAE技术可以细分出很多单元技术。许多单元技术应用于特定行业、特定问题的CAE产品,各个领域的虚拟仿真结果得出了局部的性能仿真和改进建议,但是,单元的CAE产品无法实现产品整体性能提升,只能解决局部优化问题,无法解决全局优化问题。这就需要新开发的CAE软件必须具有开放性,要为其他软件提供开放的平台。
(五)数据和系统兼容性
对产品进行虚拟仿真涉及到十分复杂的流程,而应用单元的CAE产品,需要手工管理仿真流程,导致虚拟仿真的效率不高。同时,数据的接收和系统的兼容成为了CAE技术发展的一个瓶颈。如何实现虚拟仿真流程的自动化,创建完整的仿真流程模板,并且能够根据各个学科仿真的需求动态调整网格模型,提供统一的接口,这对于提升CAE技术的使用效率和质量非常关键。
(六)良好的数据管理机制
在这个信息大爆炸的年代,如何在海量的信息中找到自己有用的信息成为一个难题。同样,在CAE虚拟仿真的过程中,生成了大量的、不同类型的仿真文档和数据。例如:同样的产品模型,应用同样的CAE软件,但不同的分析工程师,由于知识和经验的差异,给出不同的参数,就会产生不同的数据,从而分析出来的结果差异会很大。因此,如何有效管理仿真文档,如何建立分析文档与产品模型的对应关系,如何建立虚拟仿真规范和知识库,实现对虚拟仿真知识的捕捉和重用,是CAE技术深化应用必须解决的问题。
三、现代集成制造系统
现代集成制造系统(CIMS)的内涵是借助计算机,把企业中与制造有关的各种技术系统地集成起来,进而提高企业适应市场竞争的能力。这个概念强调了两个方面:
(一)企业的各个生产环节是不可分割的,需要统一安排组织
(二)产品制造过程实质上是信息采集、传递、加工处理的过程
CIMS是一种先进的制造思想,但是由于当时技术水平的限制,直到80年代初,这个思想才被制造领域重视并采用。近十余年来,在市场竞争的激励与相关技术进步的推动下,CIMS在实践中被不断充实、完善与发展。从这个概念出发,经历了信息集成、过程集成和企业集成的研究和实践,我们提出了现代集成制造系统(ContemporaryIntegratedManufacturingSystem,CIMS)的概念。四、我国的CIMS计划
(一)信息集成
在企业内部实现信息正确、高速的共享和交换,是改善企业技术和管理水平必须首先解决的问题。信息集成对于提高企业的市场竞争力是有效的,但是直到现在实施信息集成的手段还比较落后。这使得企业CIMS应用工程开发周期长,质量不易得到保证。所以,信息集成在今后仍然是企业信息化的主要内容,也是实施诸如并行工程技术的基础。在我国以信息集成为主要内容的CIMS应用工程,将仍是今后大多数企业信息化过程中必然要经历的。
(二)过程集成
传统串行作业的设计、开发过程,往往会造成产品开发过程中出现反复,使产品开发周期长、成本增加。如果把产品设计中的各个串行过程尽可能多地转变为并行工程,在设计时考虑到下面工序中的可制造性、可装配性,则可以减少反复,缩短开发时间。并行工程便是基于这一思想的一种先进制造模式。
(三)企业集成
关键词:先进制造技术 机械制造工艺 关系分析
中图分类号:TG333.17 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)03(b)-00-02
在科学技术飞速发展的当今,先进制造技术是影响国家综合竞争力的最直接条件,而良好的机械制造工艺就是先进制造技术最好的体现。随着我国对工业化发展越来越重视,因而先进制造技术引起了更多人的普遍关注,对其研究力度不断加强,并收获了令人满意的成果。可是,我国的先进制造技术与机械制造工艺与国外相比还存在较大差距,因此我们并不能止步于此,我们要正确看待二者的特点及其相互关系。在激烈的市场经济中,怎样样能做到制造技术与制造工艺不断创新,这是对于我们来说既是一次挑战,又是一次机遇,因而我们找对最佳的发展途径,将对机械制造业发展具有实际意义。
1 先进制造技术的确定和体系建立
先进制造技术具体是指什么?目前还缺少规范的、统一的定义。当广泛被接受的含义是:先进制造技术是促进制造业汲取高科技技术并应用到实践生产中所取得的成绩,并能把它贯穿于整个制造流程的制造技术的合称。
先进制造技术是制造业的综合竞争能力,其不断革新是社会发展的必然选择。目前,先进制造技术快速发展,逐渐形成高新技术群,并经过不断完善,已经构成了健全的体制系统。可是,受各国不同基本国情制约,先进制造技术内容和构成方式上差异很大。对于我国来说,我家相关部门已确定了多层次技术群组成的先进制造技术
体系。
首先,现代先进制造技术要以优质、节能、环保、经济、高效为中心,在逐渐向基础制造工艺扩展。其次,新型制造单元技术创新。这是为了适应市场需求及新兴产业的促进下,制造技术与其他现代高科技技术向融合而产生了现代先进制造技术,例如数控技术、网络监控技术、航天技术等。
最后,先进制造技术集成化。这是将应用信息技术与系统管理技术的完美结合,它是基于计算机网络和数据库等技术结合而产生的。
2 先进制造技术的现状与特征分析
2.1 先进制造技术现状分析
先进制造技术是现代技术创新与工业进步的典型代表,是衡量制造业水平的关键指标,也是国家工业赖以生存的保障。近年来,世界各工业发达国家已经深刻意识到先进制造技术在国家发展中的重要地位,并给予了前所未有的高度重视,各自都在对其进行深层次科研,可见,市场经济的竞争实质是先进制造技术的竞争。不同的先进制造技术格局已经形成,并在各自领域取得了许多科技成果,例如:网络监测系统、数控系统、虚拟制造系统等。
2.2 先进制造技术特征分析
2.2.1 全球化
随着经济全球化浪潮的袭来,对制造业也产生了巨大的冲击,主要体现在制造业的资源配置逐渐扩展到世界各国,这就推动了制造业在全球范围内发展。某种产品的制造过程可能由不同国家共同完成,将根据不同国家的国情及制造技术先进程度来对制造过程进行分配,这样做除了能够充分利用资源、减低成本、便捷方便外,还能够促进国家交流,缩小国家间贫富差距,有利于构建和谐社会。
2.2.2 多元化
由于技术创新瞬息万变,尤其是信息技术的进步使得原有的生产方式与生活方式逐渐被取代,关键体现在多元化、复杂化及人性化。今后的市场走向依然充满不确定性,没有水能够准确预见其发展趋势,当人们不仅仅满足于生理需求后,更追求自我个性化的展现。更多的消费者对原有的制造业提出了新要求,制造业既要提供特定的战略、舒适的环境及合理时间使用的有形产品,又要能够保证产品的使用质量及后期服务,制造业生产出的产品,要对市场需求有充分了解后才能生产,要避免盲目制造
产品。
2.2.3 灵敏化
以前的制造业生产出的产品种类单一、批量大、传统、统一化等特征;随着时代的发展,制造业逐渐向灵敏化发展。制造厂家通过各种合作方式来增强竞争力,最大化利用资源,节省投资成本,根据市场需求的快速变化调整制造生产目标。其建设重点就是实现各方面先进技术全面结合,使得整个制造业能够准确应对瞬息万变的市场需求,保证所生产产品能够在社会上大量流动,为制造业带来更大的经济效益。
2.2.4 服务化
现代制造业是以市场需求变化为前提的,服务质量是确保产品被人们接受的重要保障,制造业已经意识到服务的重要性,并不断努力向服务业转型。现代的制造业所考虑的重点不仅仅是设计与生产,更重要的是根据对市场的实际考察,将产品后期服务作为关键环节来抓,服务化应该体现于为社会服务、为消费者服务,制造业应将服务化作为主要建设内容。受这层发展趋势影响,很多企业对服务的关注度不断加大,而且服务所带来的综合效益会更可观。
2.3 mT的体系结构
面向制造的设计技术群。面向制造的设计技术群系指用于生产准备的工具群和技术群。设计技术对新产品开发生产费用、产品品质以及新产品上市时间都有很大影响。产品和制造工艺的设计可以采用一系列工具,例如计算机辅助设计(CAD)以及工艺过程建模和仿真等,生产设施、装备和工具,甚至整个制造企业都可以采用先进技术进行有效地设计。
制造工艺技术群( 制造技术环境)。制造工艺技术群是指用于物质产品生产的过程及设备。制造工艺技术群是有关加工和装配的技术,也是制造技术的传统领域。
3 针对机械制造工艺进步先进制造技术的措施
制造业所涉及到的领域很多,例如:机械、轻工、化工、电子、航天、建筑等等,制造业从实质上分析,其不仅仅是通常认为的基础产业,而且是创新生产力的生产过程。制造技术是现代制造业发展的前提,而机械制造则是制造技术的直接体现,这也是制造技术创新的方向。第一,先进制造技术已经被大范围的运用到机械制造领域,促进了机械制造工艺的进步,并对其他相关产业也有积极影响。第二,机械制造工艺不断革新,其重点内容又是先进制造技术。所以,先进制造技术和机械制造工艺的关系是相互促进,在其发展过程中不能倾向用于任何一方。
我国的制造业起步比较晚,与其他制造业国家相比差距比较大,而机械制造业又是制造业的重要组成部分。虽然经过几代人艰辛努力,我国机械制造业积极汲取国外的先进制造技术,但还是处于初级阶段,要想达到成熟阶段还有很漫长的道路需要探索。面对新形势下机械制造工艺创新,先进制造业应采取以下措施。
3.1 强化先进制造技术过程全面开发
强化先进制造技术过程全面开发包括技术装备、生产技术、管理体制、市场观念及人员调配等环节。它对提升制造业市场综合竞争力是很有必要的措施,因此,我们要给与其高度重视。除此以外,我们也需要关注机械制造技术自身创新,这可以丰富先进制造技术、带动相关制造业打下坚实
基础。
3.2 扎实基础工作,合理采用先进制造
技术
在机械制造业不能盲目的使用先进技术,要在各项基础工作牢靠的前提下,合理采用先进制造技术。总之,先进制造技术要以市场需求为发展核心,循序渐进,不能操之过急,因地制宜,协调发展。应该具有针对性的挑选出某些重点行业,将其作为试点来建设,不断总结实践经验,等技术使用熟练后,再进行大范围推广建设,这样能大大降低制造业投资风险。
3.3 重视人才素质道德建设
人才是先进制造技术不断进步的决定性因素。他们的素质道德高低对制造业影响最大,因此,要想确保先进制造技术应用与创新,那么一定要重视人才素质道德建设。通过对制造技术研究人员开展定期的思想道德教育,并及时向他们传播最先进的制造技术,在每次培训过后,还应该制定严格的考核制度,只有顺利通过考核的人员才可以上岗。这样能培养出一批高素质。技术硬、通管理的制造人才。
3.4 积极汲取国外先进制造技术
我国制造技术起步滞后于发达国家,因此我们要虚心接受它们的先进技术,并通过积极的汲取过程不断丰富我们自身的制造技术。经过我国对制造业的长期探索,已经形成具有中国特色的制造技术,我们在未来的制造技术发展中,要积极汲取国外先进制造技术,探索出最符合中国的先进制造技术。
4 结语
总而言之,随着社会不断的进步与科技飞速的发展,先进制造技术仍是提高国家竞争力的重要保障。我们对先进制造技术应该有侧重点,建设具有中国社会主义特色的先进制造技术。不言而喻,随着我们对制造技术研究的继续深化,不久的将来,它会有更广阔的发展空间,并在世界制造业激烈的市场经济中站稳脚步。在党的正确方针引领下,相信我国的制造技术会有更长远发展,在世界的大舞台上会绽放耀眼光芒。
参考文献
[1] 刘晓宇,艾春雨.先进制造技术与机械制造工艺[J].科海故事博览・科技探索,2011,3(2):16-18.
[2] 赵文兴,张舸.轻型碳化硅质反射镜坯体的制造工艺[J].光学精密工程,2011,7(11):145-147.
论文摘要:针对先进制造技术的特点及其在当前教学中存在的问题,从激发学生的学习兴趣、优化教学内容、改进教学方法、革新考核手段等方面,对提高先进制造技术的教学质量提出了一些建议和探讨。
0引言
先进制造技术fAdvancedManufacturingTech—nique,缩-~AMT)是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果,并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程。以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产。提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。资料表明,由于一些企业缺乏先进制造技术等产品开发与制造手段,产品开发周期长、成本高,难以适应多变的市场需求,从而严重影响了企业的核心竞争力。
先进制造技术已成为当前高校机械类专业的关键课程之一。本课程是对以前的专业基础知识和专业知识的扩展,主要围绕先进制造技术的各主题,系统介绍各种先进制造技术的理念与装备技术。旨在使学生了解国内外先进制造技术的前沿技术,开阔思维拓宽知识面,掌握先进制造技术的理念与方法,培养学生创新思维与工程实践能力。文中针对先进制造技术的特点及当前教学中存在的一些问题,就如何提高先进制造技术教学质量进行一些探讨…。
1先进制造技术的特点
1.1先进制造技术是一个发展的概念
事物的先进性具有明显的相对性.先进制造技术是相对于传统制造技术而言的。某种现阶段先进的技术若干年后可能会显得落后,甚至被淘汰。尤其随着计算机科学和电子科学的发展及渗入融合到现代制造系统中,反映现代科学理论的系统论、信息论、控制论和智能理论与控制技术有机融合为一体,导致先进制造技术具有明显的时效性。因此,先进制造技术体系只有不断补充新技术、淘汰落后技术,才能永远保持其先进性。
1.2多学科集成的特性
先进制造技术并不是指某一项具体技术,而是机械、材料、电子、信息、自动化、管理、环保等多门学科的理论和技术相互渗透。共同发展而形成的技术综合体。先进制造技术在性质上跨越自然科学、环境科学社会科学。特另是经济学和管理科学;同时又与技术科学和众多门类的工程技术相联系,是多种学科的集成。先进制造技术特别强调人、技术、管理三者的有机结合。
1.3包含的信息量很大
先进制造技术是一个庞大的科学技术体系。所有本课程包含的信息量很大。如在管理方面,先进制造技术包含准时生产(JI、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术;制造工艺方面包括高精密加工、精细加工、微型机械和微纳米技术、激光加工等;自动化技术方面包括柔性制造单~(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)。而且不同方向之间的联系不是太紧密,系统性不太强。
2提高先进制造技术教学质量的建议
1)激发学生的学习兴趣。学习兴趣是推动学生努力学习的内车动力,如学生对先进制造技术有了浓厚的兴趣,学习就会事半功倍。但当前很多学生由于缺少压力,对先进制造技术的认识不足.甚至有些学生认为学习先进制造技术只是为了通过考试和毕业。为此,首先需要从先进制造技术的重要性、用途等方面对学生加强引导。通过事实说明,让学生充分认识到先进制造技术的重要性,从而在思想上重视起来。其次在进行教学设计时.应充分挖掘课程中令学生感兴趣的内容。如果有条件可以让学生实地参观,接触先进制造技术的实际应用.从而使理论与实践相结合.激发学生的学习热情。
2)精心准备教学内容。正如前面所讲述的,先进制造技术是一个发展的概念。但实际教学中出现一些教案很长时间不更新等现象。要想提高本课程的教学质量需要保持教学内容的前沿性,教师应密切关注先进制造技术领域的最新发展;并将相关技术特别是应用性和市场潜力巨大的那些先进技术及时融合到教学内容中.从而让学生以发展的眼光来学习这门课,并从中得到终身学习的启示。当前获取相关资料的途径很多:可以通过网络、杂志或电视其它媒体很方便了解到制造业中前沿技术:有条件的教师也可以多参加一些大型的相关技术及产品展览会、学术会议以拓宽视野和积攒素材。这样才可能开阔学生的视野,很好地培养他们以动态的思维看待事物的习惯。
先进制造技术包含的信息量很大,而且各个方向的联系不是太紧密。因此,在收集教学素材的基础上需要加以整理.注意前后知识的衔接,增强授课内容的系统性。在计划教学内容时,尽量从学生在现实生活中熟悉的产品或能接触知识人手,逐渐过渡到所要讲授的某项先进制造技术,并尽量多地利用相关的录像、视频、动画、图片和CAI课件来吸引学生的眼球,激发学生的好奇心。
3)丰富教学方法。增强师生互动。在教学中贯彻“以学生为中心”和“发挥教师的主导作用”的教学思想。教师应从教学中的主体地位转变为主导作用,而学生则应由被动接受知识变为学习的主体。只有这样才能充分调动教与学双方的主动性和潜能,最大限度地实现教学目标。
在实际教学中可以采用课堂讨论的形式进行。事先告诉学生下一次课的主题,布置任务让学生通过网络、期刊去收集资料并整理;上课时先让学生自己针对该项先进制造技术的优势、技术特点、应用条件、加工成本、加工质量及效率等各个方面进行讨论;碰到问题时再由教师进行补充和总结。通过课堂讨论这种积极活泼的学习方式,不仅使学生们学到更多的知识,而且增强了他们之间进行学术交流的动力。这种教学方法在一定程度可改变传统的那种教师教得乏味,学生学得无趣的现状,从而提高本课程的教学质量和效果。
4)采取灵活多样的考核方法。考核方法主要表现在考核内容和考核形式两个方面。考试的形式采取开卷考试、上课讨论、演讲、大作业、平时查阅文献等多种形式,根据实际情况按照一定比例分别权重来决定本课程的最终成绩,这样可以改变过去“一张试卷定终身”的局面。考核的内容应尽量多涉及到先进制造技术的各个方面,知识覆盖面更宽。考核的内容更全面。另外,可以采用合适的方式让学生对本课程进行评价,一方面对教师的教学方法、教学效果提出一些建设性的意见,以便教师根据反馈意见进行改进;同时可以根据课程评价内容反映该学生对本课程的参与程度,将其当做考核学生的一种辅助方式。
工业自动化、3D打印等行业,今年以来跑出了大批牛股,但这并不是简单的概念炒作,而是有着扎实的基本面支持。国联证券对先进制造业上市公司中报财务数据的统计报告显示,报告期内先进制造板块实现营业收入8315.54亿元,同比增长10%。应对新科技革命、塑造产业竞争新优势是发展先进制造业必经之路,不可否认先进制造业已经正式进入快速发展时期,其广阔的发展前景正被各界投资者关注。作为专业投资机构的鹏华基金对于先进制造业在宏观经济调整期的逆势表现似是早有准备,自10月13日起在农业银行等各大银行券商开始发售鹏华先进制造股票基金。
记者了解到,鹏华基金投研团队不仅对当前先进制造业的市场投资环境有着全面的认识,在布局投资先进制造业时还提出新的切入视角。鹏华先进制造股票拟任基金经理袁航表示,未来基金将选择以‘产业先进’、‘技术先进’及‘模式先进’三大领域为投资方向,
鹏华基金认为,一方面近年来中国的制造业企业出现了明显的分化:传统的劳动密集型、资本密集型企业逐步面临竞争加剧、产能过剩、产品附加值低等诸多问题,企业增长的步伐开始放缓;以创新和技术进步为发展驱动力的先进制造企业,则进入蓬勃发展的状态。另一方面目前中国经济正处于转型阶段,政府推动技术进步、优化产业结构的态度极为明确,对于创新型、技术型企业在财税金融等方面的支持政策也在陆续出台,先进制造企业具备良好的发展环境和广阔的市场空间。
鹏华先进制造业股票型基金将先进制造企业分为三种类型:一是产业先进,即企业产品与新兴产业密切相关,下游需求处在高速发展阶段,例如新能源汽车、可穿戴设备、智能家居等等;二是技术先进,即企业掌握了复杂的生产工艺,产品具备高技术、高难度、高附加值的三高特性,这一类型的企业分布在军工、海工以及航空航天等多个领域;三是模式先进,即企业通过对经营中的关键环节进行流程再造,颠覆传统的经营模式,从而改变行业的竞争格局。
机构投资者普遍认为,中国先进制造业的崛起符合产业由低级向高端升级的规律,也符合政府调整优化产业结构的要求,未来先进制造业的发展将成为中国经济演进的核心方向之一。海通证券四季度基金投资策略报告建议,围绕经济结构调整的线索,应积极关注善于把握投资主题的基金产品。
[论文摘要]制造技术是发展制造业的关键技术,是创造财富和为科学技术发展提供先进手段的基础。分析我国先进机械制造技术的特点及发展现状,并阐述我国先进机械制造技术的发展趋势。
在人类社会的发展中,制造技术不断发展。从人类使用天然工具到制造工具,从简单的手工制造到简易机床的出现,人们一直为搜寻更有效更迅捷的制造技术而努力。机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。
一、先进制造技术的特点
(一)是面向21世纪的技术
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。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群,它是具有明确范畴的新的技术领域,是面向21世纪的技术。
(二)是面向工业应用的技术
先进制造技术并不限于制造过程本身,它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果,其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。
(三)是驾驭生产过程的系统工程
先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合,使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
(四)是面向全球竞争的技术
20世纪 80年代以来,市场的全球化有了进一步的发展, 发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本。随着全球市场的形成,使得市场竞争变得越来越激烈,先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此,一个国家的先进制造技术,它的主体应该具有世界先进水平,应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。
(五)是市场竞争三要素的统一
在20世纪 70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此,市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后,制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。
二、先进机械制造技术的发展现状
近年来,我国的制造业不断采用先进制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
(一)管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。
(二)设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术(CAD/CAM),大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。
(三)制造工艺方面。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。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。
(四)自动化技术方面。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、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。
三、我国先进机械制造技术的发展趋势
(一)全球化。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,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争中纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并。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,网络通讯技术的快速发展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,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术使制造的全球化得以实现。 转贴于
(二)网络化。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。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。
(三)虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性,以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真,通过仿真软件来模拟真实系统,以保证产品设计和产品工艺的合理性,保证产品制造的成功和生产周期,发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。
(四)自动化。自动化是一个动态概念,目前它的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、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
(五)绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程 、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。
四、结语
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重点。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。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之,在我国研究和发展先进制造技术势在必行。
参考文献:
[1]马晓春,我国现代机械制造技术的发展趋势[J].森林工程,2002(3).
【关键词】生产业;先进制造业;关联与互动
一、引言
甘肃具有承东启西、南拓北展的区位优势,与中西亚地区有源远流长的传统联系,具有高度的经济互补性和深化合作的广阔空间。通过对于甘肃省生产业与先进制造业的互动和融合发展趋势的理论分析和实证研究,为其存在的问题提出相关的政策和建议,对促进甘肃在实施工业强省的战略过程中,如何深化专业化分工,加快服务产品和服务模式创新,促进生产业与先进制造业的互动和融合,发挥“加快生产业发展”和“建设甘肃省先进制造业基地”的战略协同效应,实现甘肃省生产业的跨越式发展,具有重大的现实意义和战略意义。
二、生产业与先进制造业的分类标准
随着经济社会发展生产业以及先进制造业的内涵和外延也不断变化,对于二者的具体划分标准目前还没有一个统一的说法。通过文献整理,发现对生产业的常用的划分标准目前有三个,北京市(2009年)、上海市(2013年)以及国家统计局(2015年),而关于先进制造业的分类则主要集中于学者们从理论角度的界定,极少数学者利用综合评价指标法进行了划分。综合分类标准的合理性以及数据的可获得性,本文对生产业的划分标准采用国家统计局(2015年)的分类方法,先进制造业则采用商黎(2015年)在《先进制造业统计标准探析》一文中的分类方法。
具体分类结果为,生产业包括研发设计与其他技术服务、货物运输仓储和邮政快递服务、信息服务、金融服务、节能与环保服务、生产性租赁服务、商务服务、人力资源管理与培训服务、批发经纪服务、生产性支持服务(10大类);先进制造业包括信息技术产业、高端装备制造业、生物技术和化学产业、新能源产业和节能环保产业(5大类)。
三、数据来源及研究方法
根据上述对生产业以及先进制造业的界定,结合2002年甘肃省投入产出表(123部门)和2007年甘肃省投入产出表(144部门)以及2012年甘肃省投入产出表(139部门)中关于部门分类的解释,对应相关的行业代码,对投入产出表中的部门进行合并,以此来获取本次分析中相关行业及部门的投入产出数据。在具体合并的时候,只要生产业以及先进制造业的行业小类在投入产出部门所包含的范围内,就视为同一部门。
本研究侧重分析生产业与先进制造业的主要关联效应,因此,对投入产出表中的相关行业的价值量的流量数据进行了归并。为避免重复计算,本研究主要采用投入产出表中的直接消耗系数和中间需求率来衡量生产业与制造业产业之间的技术经济联系。
(一)直接消耗系数
分别为国民经济各产业对第 产业产品的中间需求量和最终需求量。这个指标反映了各产业部门的总产品中被用作中间产品的数量,即原材料为其他各产业所消耗。某一产业的中间需求率越高,表明该产业越具有中间产品的性质。
四、甘肃省生产业与先进制造业关联与互动分析
从先进制造业整体对生产业各大类行业的直接消耗系数看,二者存在关联,但关联性较弱,先进制造业每生产一单位的的产出,对生产业的消耗都较低,即对生产业的拉动作用较弱。对比这三年的数据,不难发现先进制造业在发展的过程中,对生产业某些行业的消耗逐渐增加,对一些行业的消耗却在逐渐减少,这说明先进制造业的需要结构或者发展的侧重点随着时间的改变发生了变化。
由表2可以看出,生产业对先进制造业的依赖性逐渐增强,且在2007年至2012年期间有了较大的提高。2002年生产业整体对先进制造业各行业的关联性很弱,单位产出消耗最多的新能源产业也仅有0.02310。2007年生产业对高端装备制造业和新能源产业的直接消耗系数小幅增加,说明生产业在发展的过程对这两个先进制造行业产生了一定促进效应,但作用效果较弱。2013年生产业对先进制造业各行业的促进作用明显加强,但总体水平仍然较低,有很大的发展空间。
从中间需求率的角度考察,整体先进制造业对生产服务业不同行业的需求率差距较明显,需求结构也随时间不断变化。由下表可以看出先进制造业在2002年对生产性支持服务业以及金融服务业的需求率较高,均超过了30%,对生产性租赁服务业以及人力资源管理与培训服务业的需求率较低,均不足1%;2007年对不同生产行业的需求率差距扩大,需求率最高的是生产性支持服务业,达60.06%,其与人力资源管理与培训服务业之间的差距高达74倍。
由表4数据可知,生产业对信息技术产业的需求率较高,且随着时间的发展不断增加,与当下对信息技术发展需求不断加大的情况相吻合。生产行业对生物技术和化学产业的整体需求率较低,始终低于3%的水平。与信息技术产业相似,节能环保行业也逐渐显示出其与生产业的较强关联。生产业对高端装备制造业的需求率在2007年达到27.21%后,又回落至2002年的水平。
五、结论及建议
无论是从直接消耗系数还是中间需求率的角度来考察,甘肃省生产业与先进制造业的关联与互动性都较弱,二者之间相互促进发展的程度较低。先进制造业对生产业的拉动作用表现在直接消耗方面,但现有数据表明这种拉动作用还很弱;生产业对先进制造业的促进作用体现在其对先进制造业的中间需求方面,但从上述分析结果来看,其对先进制造业不同行业的中间需求存在较大差距,呈现出一种失衡的状态。
为此,甘肃省要积极推动先进制造业服务化的进程,构筑生产业与先进制造业的互动发展机制,促进两者的融合与互动发展。
一是依托先进制造业拓展生产业,通过对先进制造业收入和生产业收入采取不同的税收政策,鼓励大中型先进制造企业向服务企业转型,引导企业在价值链分工上向微笑曲线的两端延伸,通过管理创新和业务流程再造,实行“主辅分离”。
二是鼓励制造企业合理定位,在保留和发展先进制造业部分核心价值创造环节的同时,将混合在先进制造企业中的服务支持部分分离出来,如物流、会计等非核心价值环节,将其让渡给专业的第三方服务业,或内部设立服务业专业公司。
三是结合甘肃省地区资源优势和产业发展战略,强化生产业发展重点与特色。一方面将生产业作为新的经济增长点和结构调整的战略重点,积极推进生产业与先进制造业的升级融合互动。另一方面,将生产业发展与产业战略调整相协调,尤其是与制造业等传统产业的升级方向相一致,围绕以先进制造业为主的产业需求,构建一批针对战略主导产业的有特色的生产业,突出生产业在技术进步、节能降耗、信息集成等关键环节的服务效应,使生产业成为助推战略性主导产业发展和先进制造业发展的有力手段。
参考文献:
[1]龚唯平,薛白,董华.先进制造业发展的动力模型与评价指标体系[J].产经评论,2010(02):34-42
[2] 商黎.先进制造业统计标准探析[J].统计研究,2014(11):111-112
关键词:先进制造业;技术创新;能力成熟度;评价
我国的制造业发展水平参次不齐,许多制造业企业还停留在传统的制造业水平。目前我国制造的机械产品大部分还是中、低端产品,缺乏具有较强国际竞争力的高端产品,而且产品大多是单机、单台产品,提供大型成套装备的能力还比较弱,难以满足国内对一些高端产品、重大关键产品和大型成套装备的需求。
目前世界上30%的产品都是中国制造,但在2002年美国《商业周刊》评选出的世界品牌前200位中却没有中国品牌的身影,造成这些差距的主要原因之一,是我国制造业技术基础薄弱,技术创新能力低。本文拟从先进制造业的角度对技术创新能力及其成熟度模型进行研究。
1 先进制造业的内涵及其特征
1.1 先进制造业的定义及其技术体系
先进制造业是指制造业吸收信息技术、新材料技术、自动化技术和现代管理技术等高技术,并以与现代服务业互动为特征的新型产业。在技术层面上,1994年初,美国联邦科学、工程和技术协调委员会下属的工业和技术委员会先进制造技术工作组(FCCSET)提出了有关制造技术的分类目录,这是对先进制造技术内涵的首次较系统的说明。根据这一定义,先进制造技术主要包括三个技术群:主体技术群、支撑技术群和制造基础设施(制造技术环境),如表1所示。
《上海优先发展先进制造业行动方案》指出,先进制造业是指能够不断吸收国内外高新技术成果,并将先进制造技术、制造模式及管理方式综合应用于研发、设计、制造、检测和服务等全过程的制造业,具有技术含量高、经济效益好、创新能力强、资源消耗低、环境污染少、服务功能全、就业比较多等特点。它不仅包括高新技术产业,也包括运用高新技术和先进适用技术改造的传统产业。
1.2 先进制造业的特征
1.2.1 传统制造业与先进制造业的区别
传统制造业与先进制造业的最大区别是:前者以机器资本为特征,而后者以信息和知识为特征。
1.2.2 先进制造业与工业化
①先进制造业是传统制造业的发展方向;
②发展先进制造业是走新型工业化道路、推进工业结构战略性调整和升级的必然选择;
③发展先进制造业顺应了世界产业转移趋势,对提高区域产业能级和城市国际竞争力具有重要的战略意义。
2 技术创新能力以及评价综述
2.1 技术创新能力评价研究综述
魏江,等(2000)认为应采用R&D能力、制造能力、市场营销能力、资金投入能力、组织能力五个指标度量企业的技术创新能力;黄鲁成,等(2005)采用投入能力、研发能力和产出能力作为一级指标对北京制造业的技术创新能力进行了研究;邵云飞、吴显英等从地域的角度,对区域技术创新能力进行了分析,并建立了区域技术创新能力的指标体系。
基于以上认识,制造业技术创新能力评价指标体系可包括以下三方面的基本内容。
①创新资源投入能力。可以用R&D投入强度、R&D人员比重、科技活动经费投入强度以及科技人员比重这四个指标来反映。
②研究开发能力。可以用科学家和工程师占全时R&D人员的比重和每千人发明专利拥有数这两个指标来反映。
③创新产出能力。可以用新产品销售收入占产品销售收入比重、新产品出口额占新产品销售收入比重和新产品劳动生产率这三个指标来反映,如黄鲁成,等从这几个方面来建立了北京制造业行业技术创新能力的指标体系,见表2。
而王凯、马庆国,等以黄鲁成,等(2005)评价北京制造业技术创新能力的指标体系为参照,建立了中国制造业技术创新能力评价指标体系。
2.2 先进制造业技术创新能力评价研究状况
目前,国内学术界对于装备制造业的研究,主要集中在装备制造业的现状分析、发展方式和政策建议方面,以定性研究为主,定量的研究较少,且只限于对区域竞争力的测度上。因为涉及技术创新能力的因素众多、结构复杂,只有从多个角度和层面来设计指标体系,才能准确反映产业的技术创新能力。
王章豹,等将评价指标体系分解为创新支撑保障能力、创新资源投入能力、技术创新转化能力、自主创新收益能力、技术创新环保能力五大模块(一级指标),并确定了18个二级指标。
①创新支撑保障能力,它是提高产业自主创新能力的基础和保障,主要体现为产业的经济实力、人才资源存量和劳动手段的先进性。
②创新资源投入能力,特别是R&D投入强度,是衡量行业和企业自主创新能力的一个重要指标。
③技术成果转化能力,是将一项发明创造和新工艺等技术成果转化为现实产品和产生经济效益的能力,是连接研究开发与市场需求的桥梁。可用“新产品开发项目数占科技活动项目数的比重”等2个指标来测度行业将科技成果转化为新产品的能力。
④技术创新产出能力,它包括在技术创新过程中的直接创新收益和将研发的新技术、新产品投入生产领域后所取得的经济效益。
⑤技术创新环保能力。技术创新产出不仅体现在经济效益上,也反映在社会效益特别是生态效益上。
2.3 技术创新能力的评价方法
目前,国内学术界关于企业技术创新能力的测度与评估,已经发展出各种评价指标体系。李廉水、周勇(2005)采用因子分析方法对长三角地区制造业的技术创新能力进行评价;胡恩华(2001)采用模糊数学的方法对企业技术创新能力进行综合评价;王建华、赖明勇(1999)采用DEA模型对中国工业制造业的技术创新情况进行评价;庞庆华采用灰色理论建立了企业技术创新能力综合评价模型。
综上所述,国内外对技术创新能力的评价做了大量的研究,不管是从定性的还是从定量的方面,都提出了比较详细的评价指标体系,有的还进行了实证研究。但是,国内从能力成熟度的角度来分析技术创新能力的还比较少,几乎是空白。本文就是基于能力成熟度理论来研究技术创新能力的成熟度,试从另一个视角来分析此问题。
3 先进制造业技术创新能力成熟度研究
3.1能力成熟度模型研究现状
最早提出能力成熟度模型的是美国卡内基梅隆大学(CMU)软件工程研究所(sEI)。1987年由CMU-SEI研究出一种用于评价软件承包商能力并帮助改善软件质量的方法,SW-CMM(CapabilityMaturity Model For Software软件生产能力成熟度模
型,简称CMM),其目的是帮助软件企业对软件工程过程进行管理和改进,增强开发与改进能力,从而能按时、不超预算地开发出高质量的软件,能力成熟度理论被广泛应用在IT管理和项目管理领域。
在国内能力成熟度理论也被广泛应用,孙锐,等把能力成熟度模型运用在组织知识管理中,并提出了知识管理流程成熟度框架(如图l所示),定义了知识管理成熟度等级及关键过程域。
于军提出了中关村自主创新能力成熟度模型,具有一定的新意,他把中关村自主创新能力分为五个级别,依次为初始创新、离散创新、整合创新、集群创新和优势创新;这个五个创新能力成熟度梯级可大致对应中关村发展阶段:中关村电子一条街、北京新技术产业开发试验区、中关村科技园区、创新型科技园区和世界一流科技园区。
3.2 先进制造业技术创新能力成熟度模型
国内外关于技术创新能力成熟度的概念还不多见,有关创新成熟度或技术创新能力的评价模型倒是层出不穷。
本文根据技术创新能力和能力成熟度的定义,对先进制造业技术创新能力成熟度模型进行了一定的诠释,从三个方面对该概念进行阐述,技术创新能力成熟度模型的要素包括:
①改进的内容和改进的步骤;
②使用该模型用户即先进制造企业需要知道自己现在所处的状态;
③实现改进的路线图。
因此,技术创新能力成熟度模型可由以下三个基本组成部分,如图2所示。
由此,我们可以作如下的定义。
先进制造业技术创新能力成熟度模型是指测定、评价和提升先进制造企业技术创新能力的一个标准体系,目的是为了使先进制造企业明确自身技术创新能力所处的位置,并通过一定的方式和顺序循序渐进地来提高其能力,从而通过不断的技术创新来实现其战略目标。
根据以上定义,可以将先进制造企业的技术创新能力划分为5个成熟度等级,分别为:
自发性的技术创新:企业内部的技术创新活动是自发的、零散的、无序的,企业对技术创新活动不重视,几乎没有投入,也没有专门的研发部门,完全依赖于基层技术人员个体层次上的渐进式改进。
目的性的技术创新:企业投入一定的人力、物力等资源,有目的的开展技术创新活动,设有专门开展技术创新活动的部门,但技术创新活动,只有研发部门的人员参与其它部门并不介入,协调难度大。
系统性的技术创新:企业对技术创新高度重视,有专门的研发机构,技术创新活动已成为制度化、流程化、系统化的活动,企业内部协同创新、创新共振现象普遍。
持续性的技术创新:企业可以根据战略、市场等外部环境的变化,及利益相关者的创新需求而开展技术创新活动,技术创新已经成为企业发展的源动力和市场竞争的主要武器。
变革性的技术创新:企业可以根据社会发展的需要进行变革性的技术创新,对以前保持领先的技术也能进行自我否定式的颠覆,企业技术创新已经突破自我的约束,技术创新活动已成为社会发展的推动力。
“先进制造技术”是一门新课程,这门课程的特点是涉及的内容比较多,信息量大而且知识比较新。而先进制造技术本身也是动态发展的,随着新科技、新理念不断完善,不断有新成果、新技术产生。结合“先进制造技术”这门课程和先进制造技术本身特点,将学科前沿引进“先进制造技术”的本科课堂教学,以研促教、教研结合,激发学生的兴趣,拓展视野,培养学生的创新能力是非常必要的。
一、将学科前沿引进“先进制造技术”的必要性
先进制造技术由传统的制造技术发展而来,保持了过去制造技术中的有效要素,是制造技术的最新发展阶段。先进制造技术的应用使工厂生产发生巨大的变化,产生一系列新的职业及岗位[1]。我国高等院校的机械专业正是为生产第一线培养和输送人才,这些人才作为制造部门的建设者和管理者应该紧跟新技术、新发明、新产品,全面了解制造业,为此高校开设了“先进制造技术”这门课程[2]。先进制造技术是一种动态技术,不断吸收各种最新的技术成果,那么“先进制造技术”课程也应该是一门动态的课程,随着新科技、新理念的出现而不断更新、充实和发展。而新技术、新理念、新产品、新发明等都和学科前沿紧密相关,所以将学科前沿引进“先进制造技术”的本科课堂教学就非常的必要。
二、教师以研促教、教研结合、终身学习
近些年来,国家在科学研究上投入大量的财力、物力和人力,设置不同级别和类型的基金项目,鼓励教师积极申报课题及进行成果转化。所以越来越多的高校教师积极投身科学的海洋,不断有新发明、新产品以及高水平的论文走在科学的前沿。教师在授课的过程中将自己的研究成果以及研究方向的科学前沿和教材有关章节的内容有机结合,对于学生而言能激发兴趣、开阔视野,提高课堂学习效果;对于教学而言教研结合,打破传统的教学模式,深挖教材,增加教学的深度和广度;对于教师而言提出更高的要求,要紧跟学科发展,不断提高自身科研水平,以研促教,树立终身学习的理念,同时将自己的科学研究成果展示给自己的学生是对自己的肯定,也是非常兴奋和自豪的[3]。
三、学生激发兴趣、开阔视野、积极向上
3D打印即快速成型技术的一种,以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可黏合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术在航天科技、医学、房屋建筑、汽车、电子、服装等领域都有所应用,使得一些不可能实现的变成可能,影响着人们的生活。将3D打印技术的最新成果引进“先进制造技术”快速成型这个章节,对于学生而言能开阔视野,加深书本知识的理解同时还能掌握最新动态学科前沿,这将大大激发学生的学习科研兴趣,同时也会使得一部分学生在本科阶段就投身科学研究中,积极参与感兴趣的教师课题研究并可以在相关教师的指导下自己申请大学生创新创业项目(近几年来高校加大了对大学生创新创业项目的扶持力度)。从学生的长远发展角度而言,也是终身受益的。比如本科阶段参加科研训练,能够提高学生的动手能力和养成思考的习惯,大四完成毕业论文时就能得心应手。如果学生本科阶段对科研产生浓厚的兴趣,就会继续深造,走上科研的道路。常言道:“兴趣是最好的老师。”学生对科研产生兴趣,那么在科研的道路上也会硕果累累。所以教师应该将自己的科研和本科教学有效地结合,激发学生的兴趣,开拓学生的视野,使学生受益终身。
总之,现代科学技术迅猛发展,新成果、新技术层出不穷,学科在高度分化基础上走向高度综合。“先进制造技术”这门课程更是具有这样的特点,所以在本科教学过程中,教师要将课程和科研有机结合,让学生了解学科前沿,开拓学生的视野,培养学生的创新能力,培养更优秀的学生。
关键词:先进制造技术;教学内容;考核方式
【中图分类号】G712
制造业是国民经济中重要的支柱产业,制造技术的水平和制造业的实力反映一个国家的生产力水平,决定着国家的经济竞争力和综合国力的强弱。由于传统的以大批量生产为特征的制造技术和制造模式已无法适应现代市场环境的严峻挑战,从而引发了制造技术、制造模式和管理技术的剧烈变革,先进制造技术就是在这样的环境下提出来的新观点。先进制造技术是制造业在不断吸收信息技术及现代化管理技术等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务直至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷的生产,从而提高企业市场竞争力的制造技术的总称。
随着我国制造业的迅猛发展,先进制造技术和现代管理方法在生产中的应用越来越多,我院机械类专业开设了《先进制造技术》课程,目的是拓宽学生专业视野,掌握制造技术最新发展。由于先进制造技术课程涉及的内容多,哲理深奥,覆盖面广等原因,使得学生在学习的过程中理解和掌握比较困难,学生的感性认识欠缺,对学习的兴趣不高,普遍感到枯燥难懂,学习注意力难以持久,因而学习效果不好。怎样使学生在有限的时间内学到更多的知识,培养良好的职业素养和创新能力,对先进制造技术课程进行教学内容和教学手段的改革就显得十分重要。
一、《先进制造技术》课程的特点
1.课程的内容多,覆盖面广
《先进制造技术》课程的内容十分繁杂,覆盖面广,包括柔性制造系统、计算机集成制造系统、快速成型技术、先进生产管理技术、特种加工技术、超精加工技术、纳米加工技术、生物加工技术和绿色制造等先进的制造工艺技术和成组技术、并行工程、精益生产、准时生产、敏捷制造、虚拟制造、可重构制造、网络制造、智能制造等先进的制造模式,以及现代生产管理信息系统、企业供应链管理和产品数据管理等先进的管理技术等。
2.课程内容上既继承又发展,具有动态性
《先进制造技术》课程所讲授的内容中有很多的先进技术是既继承又发展的。如在物料需求计划的基础上,将企业的经营、销售、财务、成本管理纳入,则发展为制造资源计划,而制造资源计划经过扩充和进一步完善则发展成为企业资源计划。同时,随着时间的推移,各种先进制造技术不断吸收各种最新技术成果,并不断发展和创新。故本课程的内容也具有动态性,需要不断地更新。
3.教材内容的滞后性
先进制造技术发展迅速,而教材的内容大多是已经成熟或即将成熟的知识,与相关学科的最新进展相比存在一定的滞后性。因此,授课教师必须及时检索、查阅相关技术的最新研究成果,并补充到教学内容中,使学生能够掌握制造技术的最新知识。
4.教材内容的概述性
由于该课程涉及的内容多、课时少(一般为40课时),对于每一种先进制造技术,本课程都不能进行深入、详细的讲解,而只介绍其基本原理、特点、应用和发展趋势等。
二、教学改革
1.教学内容
作为高等教育的重要组成部分,高等职业教育以造就新型工业化需要的能力强、素质高的高端技能型人才为目标,不仅要培养大量能够胜任现场操作的高技能人才,而且要为潜在的未来能够担当企业推动技术创新和实现科技成果转化的高端技能人才营造训练环境。未来先进制造技术要求从业者既有较强的实践动手能力,又有一定的理论知识和智力技能,必须具有较强的自主学习能力和创新能力,具有对新知识、新技术的快速学习、吸收和创造性的应用能力,能够把高新技术和设计成果迅速转化为实践、产品,促进制造企业的产品创新和技术创新。先进制造技术作为一种动态技术,不断吸收各种最新的技术成果,那么作为介绍先进制造技术的《先进制造技术》课程也应该是一门动态的课程,随着新科技、新理念的不断出现而不断更新、充实和发展。另外,由于先进制造技术涉及产品的整个生命周期,从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、生产管理、售前售后服务到产品的回收等方方面面的内容,因此先进制造技术课程的内容十分庞杂,涉及许多其它学科的知识,如管理科学、电子科学、材料科学、信息科学等,在短时间内全部掌握是不可能的。对于教学内容的安排就显得尤为重要,先进制造技术包含的内容非常广泛,教学课时内不能全部介绍,课堂教学只能选择有限的部分内容讲解。重点介绍现代设计技术、先进成形制造技术、先进制造工艺技术、制造自动化、先进制造的模式与管理技术等核心内容。同时,教师应注意收集各种先进制造技术最新的研究成果,及时补充教学内容,确保教学内容的前瞻性。
2.课堂教学方式
如何增加学生学习的动力,激发学生学习新知识和新技术的兴趣。要转变传统的教师观与学生观,教师不能只单纯地传授知识,为人师表,把学生当作被动受教育的客体。在课堂教学中,从以教师为中心向以教师为主导,学生为主体的转变,从单一的专业教育向综合素质教育和通识教育的转变,从以传授知识为主向全面地培养能力为主的转变,从单一的培养模式向多层次、多方位的立体培养和因材施教的转变,从封闭式教学向开放式教学转变。经过一段时间的学习,确立引导学生自主学、激励学生合作学、培养学生创造学三个学习目标。
(1)教师应引导学生自主学习
知识更新速度的加快,知识总量急剧增加,教育的重点要从传授知识转变为着重培养能力,特别是学习能力和思维能力。教师在教学过程中,要充分发挥学生的主观能动作用,引导和启发学生主动认知、质疑问题,重点掌握研究和解决问题的思路和方法。注意指导学生对所学知识的思考、归纳、总结、应用,从而了解学习过程,认识学习规律,寻找和总结适合自己的、灵活而高效的学习方法,发展学生的自主学习能力,为学生的再学习和继续发展奠定基础。教学中引导学生明确想学什么和应该知道什么,然后让学生选择自己感兴趣的部分内容自主学习,在课余的时候收集相关的新知识和新技术,在课堂中给予学生机会讲解。学生选择学习内容,掌握了学习的主动权,激发了学习兴趣。同时应及时修订和充实教学的内容,扩大课程教学资源,提高课堂教学的柔性。
(2)在课堂上引入案例教学法
通过企业生产实例提出需要解决的问题,然后介绍解决问题的方法,最后总结必要的结论和概念,避免传统的提出概念、解释概念、举例说明这一知识学习的三段论,这样可以让学生从死啃理论教学和书本中走出来。在课堂上中通过给定的问题情景,鼓励学生以小组活动的形式运用已学的知识,模拟解决问题的方法,通过讨论共同找出结论。学习能力弱的同学碰到自己解决不好的问题时,可以由能力较强的小组成员讨论解决,也可以在其他小组同学的帮助下完成。小组讨论既可以让学生互补知识,同时也锻炼了学生团队合作精神。
(3)合理应用多媒体教学课件
那种以教师为中心、课堂为中心、书本为中心的教学模式已经不能适应现代课堂的需要,而多媒体教学课件能较好地将文字、图像、声音、动画和视频信息等众多媒体的信息集于一体,给学生提供一个生动逼真、内容丰富、交互性好的人机界面,使学生的各个感官能够同时接受到大量的教学信息和丰富的知识,能培养学生的想象能力、创新思维和创新意识。虽然计算机辅助教学带来了许多新的变化,但多媒体只不过是学习和教学的-种工具,也不是所有的内容都适合应用多媒体,教师需要适时地讲解难点和提醒学生在演示过程中注意观察重点,并及时加以引导、启发、归纳和总结。
(4)培养创新意识和创新能力
创新能力是21世纪从业者的基本要素。要从授课指导思想、学习环境、课程评估、学习气氛等多种因素考虑,把课堂教育中的不同教学环节、教学方法、课外活动的作用结合起来,激发学生的创新动机和创新精神。教师应注意给学生营造不同智力要求又有挑战性的问题情景,让学生通过自己一系列思维的加工,发展自己的创新思维和能力;给学生以主动探究、自主学习的空间,通过各种途径、形式搜集、整理资料,通过质疑、思考、论证、解决问题,得出结论;采用启发式、讨论式等多种教学类型和组织形式,注意激发学生多方面的思维,使其智力活动多样化、丰富化;给学生以心理安全的教学气氛,鼓励和尊重学生的提出的各种问题和想法,让学生知道他们的观点是有价值的,并从因果关系上展开评价。
3.考核方法
考核方法主要表现在考核内容和考核形式两个方面。在考核内容上尽量涉及先进制造技术的各个方面,知识覆盖面宽,考核内容全面,同时要抓住重点,选择那些广泛应用于我国生产实际的先进制造技术,如数控技术、激光技术等。在考核形式上可以采取上课讨论、平时查阅文献、课后布置作业、实践环节、小论文等多种形式,变考知识为考能力,按照一定比例权重来决定本课程的最终成绩,这样可以改变过去"一张试卷定终身"的局面。同时给学生在学习本课程时很大的自由度,锻炼学生的查阅文献、信息获取,论文写作、实践和操作等方面的能力。另外,可以采用合适的方式让学生对本课程进行评价,一方面对教师的教学方法、教学效果提出一些建设性的意见,以便教师根据反馈意见进行改进;同时可以根据课程评价内容反映学生对本课程的参与程度,将其作为考核学生的一种辅助方式。
三、小结
先进制造技术具有先进性、广泛性、实用性、系统集成性和动态性等特点,是在传统制造技术、信息技术、自动化技术、现代管理技术等相互渗透、融合而形成的。《先进制造技术》这门课程也要随着先进制造技术的发展而与时俱进,从教学内容、教学方法、考核方法等方面进行改革。使课堂教学质量得到变革性的提高,从而培养出具备更强创新能力、综合能力、能适应环境变化的高端技能型型人才。
参考文献:
[1]贾晨辉,马文锁,任小中.先进制造技术课程教学方法研究[J].科技资讯,2009.
关键词:无锡开大机电一体化人才培养模式
一、无锡发展先进制造业的现状
无锡按照“智能化、绿色化、服务化、高端化”要求,大力发展新一代信息技术、高端装备制造、节能环保、生物医药、新能源和新能源机车、新材料、高端纺织及服装等七大先进制造业,加快培育智能制造新模式。鼓励先进制造业率先开展智能制造,围绕“设备互联、数据互换、过程互动、产业互融”等方面加快智能化改造,加快推动新一代信息技术在企业研发设计、生产制造、运营管理、售后服务中的深度应用,建设一批示范智能工厂(车间)。
二、机电专业人才培养模式存在的主要问题
(一)课程体系设置与教学模式问题
1.课程体系设置问题。课程体系设计方面模块化结构不利于学生职业综合能力的培养,课程设置中缺少适应本地产业结构调整要求的智能控制系统、工业应用软件、先进数控机床操作、工业机器人操作等课程,而学校作为办学点只能设置全部课程中的专业方向选修课,缺少专业核心课程设置的自主性;2.教学设计和组织问题。教学设计较少能结合企业工作过程实施场景教学,在教学设计中进一步融入智能制造新环境的更少;3.课程考核的主体单一,方式较为松散,技能考核要求不与先进制造企业实际要求接轨。
(二)与企业合作水平落后的问题
1.与校外先进制造业企业实训合作不够深入,学生专业实训课由具有丰富先进制造业企业经验的技能专家授课偏少,没有形成安排实验实训课进企业的定期实训计划。2.与校外先进制造业企业的专业培训合作不多,主要是教师利用寒暑假时间自己寻找企业参加岗位实践,系部联系企业安排专业教师参与企业岗位实践的机会较少,专业教师承担校外企业专业理论与技能培训的也较少。3.机电专业向先进制造业企业提供科研成果的能力尚显不足,教师的科研成果主要以论文形式发表,没有与企业形成研产联动。4.机电专业还没能建立与企业进行基于工作过程的课程开发机制,在与先进制造业企业的课程开发方面是空白。
三、完善机电专业人才培养模式的对策――基于无锡产业结构调整需要
(一)建议完善课程体系与改进教学模式
首先,系部应该积极建议学校与省校就机电专业课程体系设置进行调整,围绕无锡在制造业结构调整方面的要求,在专业核心课程设置中增加智能制造技术、智能制造信息技术应用、高端数控机床操作、工业机器人操作等新课程,适当增加其他专业核心课程的实训课时,同时相应减少文化课程的计划学时。在专业群通用课中开设智能制造专业英语课程和先进数控机床信息系统课程。其次,教学设计要充分结合课程的发展特点兼顾学情融入智能制造工厂(车间),实施基于企业工作过程的场景教学,强调学生专业应用能力和职业能力的培养目标;教学组织要实施碎片化教学,在教学过程中穿插既能紧贴课程又能激发学生兴趣的教学内容充分调动学生的学习积极性和主动性;课程考核要在全面考查学生专业理论知识的基础上突出专业知识应用能力和技能的考查,应采用考试+过程性考核+实训考核的模式,专业理论知识应恢复实行卷面考试,过程性考核主要分阶段测验学生的专业知识应用能力,实训考核主要考查技能,学生的综合成绩由三方面根据实际教学情况按合理比例组成。此外,对学生技能证书考核可考虑引入企业方参与,选择符合先进制造业企业实际技能要求的职业技能证书来考核学生。再次,机电专业学生能力培养目标要更加适应本地产业结构调整的要求,培养先进制造、智能制造所需要的高素质高技能创新创业型人才。
(二)进一步加强校企合作,实现校企合作发展
首先,机电专业应与原有合作企业建立长期合作关系。在保持邀请企业专家进课堂、让学生进企业观摩学习的基础上,就校企人才培养开展深入合作,形成学生技能培训进企业、企业技术人员培训进课堂的双向定期合作机制,在学校和企业分别设立专家工作室和教师工作站,由双方人员共同组成课程导师团队,对合作项目实行教学和培训。其次,扩大与校外先进制造企业的合作,特别是与智能制造升级的企业,系部应积极联系,安排专业教师参与企业岗位实践,承担企业科研项目。再次,机电专业应探索启动与先进制造企业进行基于工作过程课程开发的合作项目,优先与具有智能制造研发实力的企业洽谈合作,将企业的实际生产流程引入课堂教学环节,将生产技术与实际技能融入课程内容。最后,机电专业要率先适应校企深度合作培养高技能人才的发展方向要求与先进制造企业合作制定满足企业实际人才需求的个人定制培养方案,实现高素质高技能人才供给与需求的直通车。
(三)进一步提高师资专业水准和实践能力
机电专业教师应加强对先进高职教育理念的学习,将培养学生专业知识、专业能力与职业知识、职业能力结合起来,突出专业能力和职业能力培养目标,将先进制造企业典型的工作项目、生产流程、技术应用、管理情景及案例综合于基础知识、基础理论教学设计,实践教学环节的内容要紧贴生产、管理实际知识与技能,使教学具有明确的职业导向性。中青年教师应充分利用课外时间钻研专业学术领域,学习先进制造业技术发展的前沿和动态,加强对专业技能的研究、多出科研成果,通过教学实践将学术成果转化补充教学内容体系。学校也应加强对骨干教师的专业培训,联系专家来校授课或让教师赴其他高校或企业培训。实现机电专业教师专业实践能力的提高要通过校企合作让教师更多地参与技能岗位实践,特别是与先进制造企业合作建立定期实践机制。
关键词:先进制造;自动化技术;信息技术
先进制造技术是在传统制造的基础上不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术等方面的成果,它不是一般单指加工过程的工艺方法,而是横跨多个学科,包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术,涉及到设计、工艺、加工自动化、管理及特种加工等多个领域,并逐步融合与集成。
一、先进制造技术产生背景
先进制造技术计划是美国根据本国制造业面临的挑战和机遇,为增强制造业的竞争力和促进国家经济增长,首先提出了先进制造技术的概念。此后,欧洲各国、日本以及亚洲新兴工业化国家如韩国等也相继作出响应。人们往往用AMT来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。
二、先进制造技术的关键技术
一是成组技术。在机械制造工程中,成组技术是计算机辅助制造的基础,将成组哲理用于设计、制造和管理等整个生产系统,改变多品种小批量生产方式,获得最大的经济效益。
二是敏捷制造。敏捷制造是借助于计算机网络和信息集成基础结构,构造有多个企业参加的“VM”环境,以竞争合作的原则,在虚拟制造环境下动态选择合作伙伴,组成面向任务的虚拟公司,进行快速和最佳生产。
三是并行工程。并行工程(CE)是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。在传统的串行开发过程中,设计中的问题或不足,要分别在加工、装配或售后服务中才能被发现,然后再修改设计,改进加工、装配或售后服务(包括维修服务)。而并行工程就是将设计、工艺和制造结合在一起,利用计算机互联网并行作业,大大缩短生产周期。
四是快速成型技术。快速成型技术是利用所要制造零件的三维CAD模型数据直接生成产品原型,并且可以方便地修改CAD模型后重新制造产品原型。随着计算机技术的决速发展和三维CAD软件应用的不断推广,越来越多的产品基于三维CAD设计开发,使得快速成型技术的广泛应用成为可能。快速成形技术已广泛应用于宇航、航空、汽车、通讯、医疗、电子、家电、玩具、军事装备、工业造型(雕刻)、建筑模型、机械行业等领域。
五是虚拟制造技术。虚拟制造技术以计算机支持的建模、仿真技术为前提,对设计、加工制造、装配等全过程进行统一建模,在产品设计阶段,实时并行模拟出产品未来制造全过程及其对产品设计的影响,预测出产品的性能、产品的制造技术、产品的可制造性与可装配性,从而更有效地、更经济地灵活组织生产,使工厂和车间的设计布局更合理、有效,以达到产品开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最高化。
六是智能制造。智能制造(IM)是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。它强调通过“智能设备”和“自治控制”来构造新一代的智能制造系统模式。因此,智能制造技术的研究开发对于提高生产效率与产品品质、降低成本,提高制造业市场应变能力、国家经济实力和国民生活水平,具有重要意义。
三、常见先进制造加工技术
一是精密、超精密加工技术。它是指对工件表面材料进行去除,使工件的尺寸、表面性能达到产品要求而采取的技术措施。当前,纳米加工技术代表了制造技术的最高精度水平,超精密加工的材料已有金属扩大到了非金属领域。根据加工的尺寸精度和表面粗糙度,精度加工可大致分为精密加工、超精密加工和纳米加工。
二是精密成型制造技术。它是指工件成型后只需少量加工或无须加工就可用做零件的成型技术。它是由多种高新技术与传统的毛坯成型技术融合而成的综合技术,正在从近净成型工艺向净成型工艺的方向发展。
三是特种加工技术。它是指利用电、磁、声、光、化学等能量及其组合施加在工件的被加工部位上,从而达到材料去除、变形、改变性能等目的的非传统加工技术。
四是表面工程技术。它是指采用物理、化学、金属学、高分子化学、电学、光学和机械学等技术及其组合,提高产品表面耐磨、耐蚀、耐热、耐辐射、抗疲劳等性能的各项技术。表面工程技术主要包括热处理、表面改性、制模和涂层等技术。
我国制造科学技术有日新月异的变化和发展,为了迎接新的挑战,必须认清制造技术的发展趋势,缩短与先进国家的差距,使我国生产的产品无论是质量、效率,还是品种,都有较强的市场竞争力,因此,对先进制造技术研究和实施是刻不容缓的重要任务,以实现我国机械制造业跨入世界先进的行列。
参考文献:
关键词:先进制造技术;电力设备制造;应用
中图分类号:C35文献标识码: A
1、概述
1.1、先进制造技术的概念
先进制造技术AMT一词出现于20世纪80年代末,它是美国学者根据当时本国制造业面临的挑战和机遇,对其制造业中存在的问题进行深刻反省,重新认识到制造业在国民经济中的地位和作用后提出的一个新概念。笔者认为:先进制造技术是一个技术群,它是以计算机技术为支柱,综合应用信息、材料、能源、环保等高新技术及现代管理技术于产品设计、加工、生产管理和产品销售等制造全过程的制造技术的总称。
1.2、先进制造技术的特点
先进制造技术是一个技术群,而不是某项具体技术。这个技术群是一个动态技术,而不是一成不变的;先进制造技术贯穿于产品设计、制造、生产、管理及市场营销的所有领域及其全过程,而不是单纯指制造过程本身中的技术;先进制造技术是一个综合性的技术群,它融合了各专业学科中的先进技术;先进制造技术是以计算机技术为支柱的先进技术。
2、我国电力设备制造业制造技术现状
2.1、产品的品种较为单一,设计手段较差,新产品的开发周期较长,产品设计开发水平不高,自主开发能力较为薄弱。国内主要发电设备制造厂家在80年代就开始采用CAD/CAE对发电设备的主要零部件进行设计分析,已开发了一些专用设计软件,取得了一批成果。通过攻关和技术引进,引进了国外的CCAD/CAM/CAE/PDM商业软件,在某些方面也到达了世界先进水平,但系统化和集成化较差,没有充分发挥先进制造技术的作用。
2.2、我国主要发电设备制造厂家的生产设备较为陈旧,总体上的自动化水平较低,制造手段不够先进。从80年代后期以来,国内主要发电设备制造厂家相继引进了一批国外先进的制造设备。如东方电机股份有限公司和哈尔滨电机厂都引进了一批包括五轴联动大型数控设备在内的设备。同时,采用现代数控技术对一批机床进行数控改造,在设备的自动化程度上有很大的改善。
2.3、制造工艺相对较为落后,生产成本较高,产品质量不够稳定。90年代中期开始CAPP/CAM的开发应用,特别是发电设备的复杂零件、关键部件的CAM/CNC方面的研究开发做了大量的工作,在某些方面也达到了世界先进水平。现在正在推广实施CAPP,但发电设备制造技术系统化和集成化较差,总体上处于起步阶段。
2.4、传统的计划经济体制的长期影响,使我国电力设备制造企业缺少快速的市场响应能力。同时,买方市场的长期存在也使我国电力设备制造企业急需提高用户服务水平。日渐激烈的市场竞争,很大程度上演化成服务质量的竞争。企业提供给用户更快更好的服务,使顾客买得放心、用得满意,才能占领更大的市场,取得更大的利润。随着市场的进一步开拓,用户需求更加多样化、个性化,对企业的市场响应速度的要求也更为苛刻。
3、先进制造技术在电力设备制造工业中的应用
3.1、产品设计与开发
3.1.1、CAD工具
目前CAD工具与以前相比性能已有显著提高,可实现实体建模、特征建模、参数化设计、约束管理和相关性设计等多种功能。产品零件的三维造型,实现产品的三维设计;基于PDM的数据、图形库共享及产品配置管理,提高成熟零件的借用率;基于PDM的数字化产品定义与管理,实现产品统一建模,生成产品率结构树。
3.1.2、VPD工具
VPD是指以数字方式在计算机上完成包含产品设计、分析、实验和测试等各个环节在内的整个产品开发过程,从而在实际原型制造出来之前就能对产品的各方面进行评价,减少了对物理模型的依赖,加速了开发过程。采用PDM管理产品数据,为有限元分析、虚拟装配、运动力学分析、动力学分析、产品可视化等共享信息提供支持;关键件的有限元分析与优化,并根据应力、应变状况优化零件结构,使结构更合理,达到降低生产成本,提高产品质量的目的;产品的可装配性分析与虚拟装配,即根据PDM提供的零件模型,实现产品部件及整机的虚拟装配,并进行装配评价,为进行运动学,动力学分析提供模型;关键机构运动学、动学分析,即利用虚拟装配模型,进行运动学分析,利用动力学分析,分析振动形态,为改进设计提供有效手段;。
3.2、产品制造过程与工艺
3.2.1、CAM工具
利用数控机床加工的加工中心可以实现零件部分或全部加工过程的自动化,输入信息为零件的工艺路线和工序内容,输出信息为刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和数控程序。利用加工过程仿真软件仿真加工设备和加工对象在加工过程中的运动和状态,由NC代码驱动,检组NC代码和装夹等因素引起的碰撞干涉现象,并具有动画功能。利用单元控制系统软件和硬件技术,提高底层加工系统的柔性程度。
3.2.2、CAPP工具
CAPP通过向计算机输入被加工零件的几何信息和加工工艺信息,由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件,包括毛坯选择及毛坯图生成、定位夹具选择、加工方法选择、加工顺序选择、工艺设备选择、工艺参数选择以及工艺文件输出等。
3.2.3、FMS系统
FMS以加工中心为基础,包括加工中心、立体仓库、物料运输系统和控制系统。加工中心的自动换刀、自动切换工作台可以实现加工高度柔性,而机器人的应用使加工向智能化方向发展,以便适应中小批量生产和增强对市场响应的敏捷性。
3.2.4、特种加工和新兴制造技术
加工制造自动化技术范围迅速扩展,超精密加工、束流加工、快速成型技术等特种加工和新兴制造技术发展迅速。由于这些技术具有容易集成的特点,使制造自动化技术范围迅速扩展。刚刚出现的拟轴机床,改变了传统机床的工作原理,在性能上具有许多传统机床无法比拟的优势,特别适合于车间内各虚拟轴机床的控制和集成。
3.3、生产管理与经营管理
3.3.1、DSS
决策支持系统是实现企业经营管理科学决策的重要工具,利用基于Internet和群体智能决策支持系统、基于CSCW的GDSS和ODSS先进手段的支持,可以帮助企业正确制定企业生产经营战略计划和市场营销策略,赢得市场竞争。
3.3.2、MRP、MR-PII、ERP
新一代生产经营管理技术迅速发展,MRPII/JIT和MRPII/OKP这两种混合模式可以对企业生产制造这一局部的管理进行优化,而ERP在功能和技术上都超过了MRPII,它从企业全系统的观点出发,以顾客为中心,面向整个企业活动的企业资源计划,能有效地集成并管理企业内外的人财物产供销信息,有力支持企业实施先进制造模式。
3.3.3、企业经营过程重构
从全局优化的角度出发,利用企业经营过程重构的关键技术(如基准的研究、建模仿真技术工作流系统技术等)可以对企业的人员、经营过程、技术、组织结构和文化进行重构,提高企业的经济效益。
参考文献
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