时间：2023-07-19 17:30:51
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篇汽车制造工艺的流程，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：汽车车身；同步工程；制造工艺
从汽车的构成来看，车身、地盘和发动机是重要的三大部件。随着汽车市场竞争的日益激烈，汽车车身制造工艺起到决定性的作用。与汽车的底盘和发动机相比较，汽车车身制造包括结构设计、制造工艺技术和车身的造型等多个阶段，这就意味着在汽车车身制造过程中，需要对制造的各个阶段系统规划。鉴于汽车车身制造投资大、更新快的特点，就需要考虑到汽车车身制造周期。启动同步工程，将汽车车身的研究、开发和制造等各个专业阶段同步协调，不仅可以缩短汽车从开发到制造的周期，而且还可以降低车身制造成本，提高汽车车身质量，以使汽车车身的生产效率有所提升。
1 汽车车身制造工艺的同步工程
1.1 汽车车身制造工艺的主要内容
汽车车身制造工艺主要包括三个方面的内容，即涂装、焊接、冲压。
汽车车身的涂装工艺就是通过采用油漆工艺和密封工艺提高汽车的美观度，并使车身具有较高的防腐蚀效果。汽车车身的涂装过程中，每一层都要细致均匀[1]。此外，车身制造工艺还含有现场快速同步，整合了多步骤的制造流程。
1.2 汽车车身制造的同步工程
汽车车身制造的同步工程，专业技术上是指现场快速同步工程和总装同步工程。在车身产品的研究、开发中，对产品的图纸以及数据模型进行分析，做出冲压工艺分析报告交送到产品研究开发部门，然后才能够进入到产品的专业制造流程。目前的汽车制造企业所实施的车身制造工艺同步工程，主要是指产品环节和制造环节的同步工程。其中，产品环节是汽车车身产品制造过程中的工艺并行工程。具体的操作流程为：汽车企业的研究开发部门将车身产品的设计图纸以及数据模型提供给冲压部门和总装部门，以制定冲压和总装的工艺预案。通过各个部门针对工艺预案的个性内容充分交流后，将现场总装必备的工艺方案制定出来。
2 汽车车身的相关工艺的同步工程
汽车企业的车身冲压是过程性的工艺，需要分析产品信息，根据分析结果对冲压工艺技术进行调整，以获得新的设计结果。通过优化汽车车身的冲压工艺技术，使得汽车的车身设计水平有所提高。汽车车身冲压工艺多采用智能技术，运用计算机辅助工程（CAE）对工艺设计进行检验、修改，还建立优化决策机制以确保汽车车身的各项指标符合设计要求[2]。虽然在汽车车身冲压工艺技术中采用而来智能新技术，如果没有考虑到冲压和总装工艺方案的同步性，就会导致汽车车身制造中存在着堵孔等等的问题，对车身的质量造成不良影响。
2.1 冲压工艺的同步工程
汽车车身的冲压工艺同步工程的具体内容是，汽车车身的产品制造部门将产品的设计图纸和数据模型提供给冲压专业部门，冲压专业部门通过对图纸和数据模型进行分析后，做出冲压工艺分析报告提供给产品制造部门。（图1：冲压工艺的同步工程的流程）
2.2 总装工艺的同步工程
汽车车身的快速工艺同步工程的具体内容是，汽车车身的产品制造部门将产品的设计图纸和数据模型提供给总装专业部门，总装专业部门通过对图纸和数据模型进行分析后，做出总装工艺分析报告提供给产品制造部门。
2.3 工艺不同步而导致的问题
由于零件冲压后会产生一定程度的回弹，使得零件成形后，法兰边与规定值不相符合。这种误差在工艺上是不可控制的，使得零件在生产中必然会存在定位上的偏差。零件冲压过程是落料冲孔，零件成形之后就进行翻边整形。在对零件进行翻边整形的过程中，先确定定位孔的位置，根据孔的方向确定其他的孔的位置。在对零件进行检测的时候，要对定位孔的位置进行检测，对定位孔约束下的其他的孔的方向位置进行检测。
为了控制这种回弹，就要对零件的开口的回弹以控制，采用法兰边约束的方法，对起翘曲回弹以控制。在技术处理的过程中，要保证零件冲压、装配的一致，做好检测工作，使零件成型后的实际测定值与理论值相一致，确保车身的生产质量。
3 汽车车身的快速工艺同步工程的新内涵
现代的汽车企业普遍实施了车身制造工艺同步工程，但是同步工程的内容被赋予了新的涵义。汽车车身制造工艺属于是系统化工程，各个部门都要相互协调，确保产品研究、开发、制造的各个环节统一。此外，还要增加改装工艺和后续的服务的，以提高车身的制造精度，保证车身质量。工艺并行工程是车身制造工艺同步工程中的重要内容，将该工程纳入到工艺同步工程的标准化管理中，可以确保汽车车身工艺同步工程的系统化展开。
4 结语
综上所述，汽车车身的制造过程属于是系统化工程，制造周期中的每一个环节的工艺水平对汽车车身都会产生一定的影响。汽车车身制造要经历冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺和总装，其中冲压工艺和焊接工艺要相互协调，要能够保证零件质量。将同步工程引入到汽车车身制造中，实施系统化、制度化、标准化管理，实现汽车车身的研究、开发和制造工艺同步，以提高汽车的整体质量。
参考文献：
关键词：汽车；总装；工艺验证
汽车正逐步成为千万普通家庭的必要消费品，正是因为如此，广大用户对这一消费品的整体质量越来越关注。伴随汽车制造现代化工业的发展进程，精益化的生产模式已经成为更多制造企业的首选，该生产模式具有节约生产周期，有效降低制造成本，提高竞争力的优势。随着制造工艺的不断进步，汽车产品的更新也不断发生变化，汽车制造企业纷纷把生产重点放到了新产品的研发上，如何在保证质量的前提下，减少开发所用时间，尽快推出新产品成为竞的关键。实际生产中有许多设计缺陷，没有被提前发现，直到批量制造时才暴露出来，严重影响了生产的进度，修改的补救还增加了成本支出，给企业造成了负担。
一、工艺验证内涵
通常工艺验证发生在产品的设计开发阶段，产品批量生产之前。一般通过对测试制定的实物进行特定性验证，主要验证范围包括：整车工艺流程，产品设计、生产中各环节、各要素的特定性质等等。按照其内容可以分为：产品预期质量验证、设计工艺可行性验证及设备专项验证等方面。
二、工艺验证的主要内容
进行工艺验证首先应当制定方案，该方案对生产全过程工艺的各要素能够起到评价的作用，并且对于这些生产工艺因素的变化也要做到跟踪评价。根据工艺验证的最终结果，对生产工艺的可行性做出判断。汽车制造企业开发新产品时，通常会按照生产的流程开展不同的工艺验证，虚拟工艺验证通常在新产品项目启动时即可开展；进行实车试制时，则可根据产品数据进行试制工艺验证；全面工艺验证则属于产品制造全流程的范围。
汽车制造属于技术密集型行业，该产品汇集多个领域的技术成果，其工艺设计的范围不仅涵盖了制造、电子等领域，还包括材料、能源等高新产业的适用，工艺验证不仅仅需要满足功能、性能的要求，所涉及的验证范围也很广泛。经过学者多年的研究和探索，最终将工艺验证的内容确定为零部件工装验证、设备装配性工艺验证和专项验证三类。三种验证方式各具特色，分别对应不同的验证结论报告，零部件工装工艺验证报告和零部件一一对应，设备装配性工艺验证报告则是根据工位数列出，专项验证则是对应工艺重点功能开展的验证。
三、工艺验证方法研究
工艺验证为了及时发现设计隐患和缺陷，尽早采取措施解决问题，避免对制造过程造成更大的危害，需要贯穿整个新产品开发制造流程的每个阶段，并且至少要进行三个轮次的工艺验证。前文所述的三种验证方式，无论是零部件、设备还是专项验证，虽然方法各有差异，但是它们的验证检验原则是统一的，即“根据验证标准清单，逐一对照认真确认”。
（一）、零部件工装验证
该验证方法的适用对象是产品的各个零部件，验证范围涵盖零部件的外形、工艺性能性、部件匹配性、防错结构性、功能性等方面。它要求零部件通过验证可以达到外观满足标准，部件匹配程度符合、具有防错结构设计，操作工具可达、适于装配操作、可实现设计工艺、能够满足人机工程共享。
（二）、设备装配性工艺验证
该验证方法主要适用于生产现场，可被细分为11个子项目。分别是：设备的型号参数，是否具有操作性；各项工具或夹具的参数、节拍及其工艺性能；装配环节的工序顺序与位置；与总成产品相关的零件供货状态和内容；工艺文件是否满足准确完整性、其和作业指导计划是否一致性；器具的操作性及工位定位功能是否满足；SE阶段遗留问题数据分析；辅料清单验证与确认；零部件的包装是否完好以及器具状态确认；与设备相关的作业环境验证，温度湿度、光照度和清洁度确认；操作人员作业状态、姿势及技能确认，确保作业可视性。
（三）、专项验证
该验证方法是针对产品及各个专项工艺重点而设定，主要包括以下项目：制造节拍验证，全车吊装防止变形验证，车辆机械化设计通过性验证，整车车门拆装验证，防错结构性验证，信息精确追溯功能性验证，制造业适用法律法规合规性验证，车辆动力总成验证，力矩装配拧紧验证，车辆后轴合装功能性验证，车辆遮蔽性能验证，车辆防水密封性验证，加注入液体验证，车辆电器ECOS及线束系统验证，异响检测验证，空调系统及管路系统验证，玻璃、轮胎性能验证，工位操作安全专项验证。以拆装车门专项验证举例说明，其各项验证标准如下表所示。
四、结语
总装新车型的工艺验证要在确保总装质量的前提下，注重验证各个环节以及各种变化产生的不同影响，区分这些影响因素对于生产条件的改进、产品结构的调整所产生的作用，通常情况新车型在总装阶段大部分数据分析已完成，如果需要进行产品变更则需要投入更长的生产周期，会延迟新车型的时间，错失竞争良机。所以在开发阶段全面通过总装工艺验证方法的检验，按照科学合理规范的验证标准进行检验，不仅可以在新车型完成之前全面发现隐患，避免出现大批量投入生产时才发现问题的局面，给企业生产带来致命的损害，还可以杜绝由于工程师个体经验差异而导致的验证标准不一的情形。在开发阶段进行规范的总装工艺验证就完全可以避免上述问题，对控制成本和加快生产进度起到积极的作用。
参考文献：
[1]石康伟.模块化装配生产在汽车总装生产工艺中的实践分析[J].电子制作，2015（6）.
【关键词】铝合金；轮毂；制造工艺；特点
长期以来，钢制轮毂占据着汽车轮毂生产的主导地位。随着人们对汽车的舒适度、节能环保等方面要求的提高，钢制轮毂已不再适应现代汽车的需求。铝合金轮毂的出现，以优异的性能和迅猛的技术发展取代了钢制轮毂的主导地位，在现代汽车中得到了广泛的应用。
1.铝合金轮毂的优点及性能要求
铝合金轮毂与钢制轮毂相比，具有质量轻、节省能源的优点。由于材质的差异，铝合金轮毂的质量可比钢制轮毂减轻三到四成，可以有效提高轮毂的转动惯性，使汽车易于加速，并减少了制动所需的能耗，从而降低了油耗。此外，由于铝合金的振动性能比钢强，可以减少震动，改善车辆的重心，平衡性能优于钢制轮毂，尤其在高速行驶时可以得到明显的体现。在散热方面，铝合金轮毂的散热系数是钢制轮毂的两到三倍，在高速行驶时仍然可以保持合适的温度，减少爆胎的危险，提高了行车安全。
鉴于铝合金轮毂的优点，在制造铝合金轮毂的时候，就必须将这些优点全部发挥出来，才能使得铝合金轮毂充分体现其优良的性能。一般来说，一个合格的铝合金轮毂必须具备以下几个特点：（1）材质、尺寸、形状准确合理，这样才能充分发挥轮毂的作用，具有通用性；（2）汽车在行驶时，轮毂的横、纵向振摆小，失衡量与惯性矩小；（3）在保证轻便的同时，还要具有足够的强度、韧性和稳定性；（4）可分离性好；（5）性能具有持久性。
2.铝合金轮毂制造工艺及特点分析
2.1铸造法
铝合金轮毂的铸造法成形具有适应性强、品种多样、生产成本较低的优点，已经成为生产铝合金轮毂最普遍的方法，在全世界的铝合金轮毂中，采用铸造法生产的占80％以上。 其工艺方法主要有重力铸造、低压铸造、压力铸造以及挤压铸造等。
2.1.1重力铸造法
重力铸造法是指金属在熔融的状态下依靠自身重力的作用注入模具中而获得铸件的一种工艺方法。重力铸造法大致可分为制芯、浇铸、整理三个步骤，每一个步骤都在严格的工艺参数下进行。重力铸造工艺得到的铸件机械性能高，该工艺还具有生产效率高、工序简单、铸件缺陷少、较易实现机械自动化等优点。
2.1.2低压铸造法
低压铸造指金属液体在压力作用下充填型腔以形成铸件的一种铸造方法，由于所需要的压力较小，所以称为低压铸造。其工艺流程大致分为熔化、低压铸造成型、热处理、机加、涂装几个步骤。低压铸造时液体金属充型平稳，铸件成型好，形成的轮廓清晰，表面光滑。铸件致密，机械性能高。此外，该工艺所需的设备简单，同样易于实现机械自动化生产。
2.1.3压力铸造法
压力铸造法是指在高压下使液态金属以较高的速度充填压铸型型腔而获得铸件的一种工艺方法。该工艺得到的铸件尺寸精度高，表面光洁度好，强度与硬度均表现良好，产品性能稳定。同时，该工艺的生产依靠压铸机等设备生产效率高，无需进行大量的后续加工产品便可直接使用，既节省材料又减少了加工设备。但这种铸造工艺对内凹复杂的铸件生产较为困难，而且易产生气孔，对高熔点合金压铸寿命低。
2.1.4挤压铸造法
挤压铸造法是在为解决普通压铸与传统挤压铸造两项技术存在的缺陷而提出的一种铸造方法，它综合了两者的优势，其核心工艺便是用普通压铸充型，用传统挤压铸造补缩。挤压铸造件比低压铸造件的力学性能高：产品既有接近锻件的优良力学性能，又有精铸件一次精密成形的高效率、高精度。其投资大大低于低压铸造法。
2.2锻造法
锻造法是指利用冲击力或压力使金属变形而获得所需形状和尺寸的锻件的一种生产工艺，主要分为自由锻和模锻。该方法是最早应用于铝合金轮毂的成型工艺之一，锻造法生产出来的铝合金轮毂具有高强度、高韧性以及高抗疲劳强度等优点，相比铸造工艺，锻造法还具有抗腐蚀性好、尺寸精确、易于加工等特点。锻造法的缺点是生产工艺复杂，生产成本高。
2.3旋压法
旋压法是一种结合了锻造、挤压等工艺特点，根据材料的塑性特点设置合理的工艺参数，对毛坯产生连续变形作用而逐渐成形的一种加工方法。旋压法是生产铝合金轮毂的先进方法，该方法生产的轮毂可以使金属保持较高的致密度和轮毂的动平衡，在保证轮毂钢度的同时，又可以使轮毂轻便耐用。
轮毂旋压的方式主要有普通旋压和强力旋压两种，普通旋压主要是改变坯料的形状、壁厚基本不变或改变很少的一种旋压成型工艺。普通旋压工艺的优点在于制模周期短、工序紧凑、制品范围广、可以成形一些不易成形的稀有金属等。强力旋压工艺既改变坯料形状有改变壁厚，其生产效率要高于普通旋压，适用范围也大为扩展。铝合金轮毂旋压成型工艺具有不受尺寸限制、性能优良、安全性好、节省材料等优点，弥补了低压铸造无法满足大尺寸、高负荷的高端产品市场需求以及锻造法生产成本高的缺陷。
2.4半固态模锻法
半固态模锻法是锻造的一种，是指将固态和液态金属混合成形的一种生产工艺。用半固态模锻法生产的铝合金轮毂，力学性能高于压铸和挤压铸造工艺，具有机械性能好、成品率高、材料利用率高以及生产效率高等优点，而且可以显著减少机械加工量，减少能源消耗，可生产出复杂形状。但半固态模锻法要求的技术高，对锭坯组织结构要求严格，模具结构复杂，对设计人员以及生产人员的技术要求都比较高。在国外主要应用于铝合金零部件方面，是未来发展最具潜力的新兴金属成形技术，目前实际应用还较少，有待进一步开发。
3.结语
近年来，由于我国汽车工业的快速发展，铝合金轮毂市场潜力日趋显现，需求不断扩大；同时跨国公司的采购量出口量也在迅猛增长，使我国铝合金轮毂需求持续增长。我国铝合金轮毂生产企业虽然已形成较大规模，但技术含量仍就不高，缺乏高科技含量的产品，轮毂制造企业只有努力提高自身的加工工艺，增强铝合金轮毂的设计研发能力，适应市场的需求，根据产品特点选择合适的制造工艺，才能在国际竞争中立于不败之地。 [科]
【参考文献】
［1］张海渠等.铝合金轮毂成形工艺的应用与研究进展[J].沈阳大学学报，2011，23（4）.
［2］郑祥健，金龙兵，王国军，陶志民.铝合金轮毂的生产和市场现状[J].轻合金加工技术，2004，（7）：8～11.
关键词召回可追溯性标识信息流
1产品召回与产品可追溯性概述
1.1产品召回简述
首先，来了解一下召回制度。它是针对已经流入市场的缺陷产品而建立的。所谓缺陷产品，是指因产品设计上的失误或生产线某环节上出现的错误而产生的，大批量危及消费者人身、财产安全或危害环境的产品。缺陷产品召回制度，最早出现在美国，目前实行召回制度的国家还有日本、韩国、加拿大、英国和澳大利亚等国。美国的召回制度最先应用于汽车，1966年制订的《国家交通与机动车安全法》中明确规定汽车制造商有义务召回缺陷汽车。此后，在多项产品安全和公共健康的立法中引入了缺陷产品召回制度，使其应用到可能对公众造成伤害的主要产品领域，特别是食品。召回制度在美国等国家的实践表明，召回制度是产品质量和消费者权益的有力保证，实施召回制度有利于提高生产商和销售商的产品质量意识，有利于企业关注技术改造和环保问题，有利于规范市场竞争秩序。
有鉴于此，我国去年就建立缺陷产品召回制度，并首先以缺陷汽车召回为试点。建立缺陷产品召回制度，是为了有效消除各类产品因系统性缺陷所带来的危及人身、财产安全的危险，要以缺陷汽车召回为试点，加快建立缺陷产品管理制度，切实维护公共安全、公共利益和社会经济秩序。并全面实施食品市场准入制度，要在成功实施米、面、油、酱油、醋老五类食品市场准入的基础上，推进肉制品等10类食品的市场准入，启动茶叶、糕点等第三批食品市场准入工作。
1.2产品召回的追溯
就前段时间的某公司的奶粉碘超标事件，对于广大消费者来说，更关心的是市面上的奶粉是否仍然是超标奶粉，或者说所有问题奶粉是否已经全部被收回；故而就引出了关于产品流向与缺陷产品范围确定的追溯问题。从这一系列的产品召回事件可以看到，一方面由于缺陷产品往往具有批量性的特点，因此，当这些产品投放到市场后，如不加以干预，其潜在的危害是巨大的，有可能对消费者的生命、财产安全或环境造成损害。例如，燃气灶存在缺陷可能会引发火灾，玩具过于坚硬或锋利可能会危害儿童身体，而轰动国内的三菱帕杰罗事件，即日本三菱帕杰罗V31、V33越野车因刹车制动管设计上的问题，致使车辆在正常行驶中制动突然失效的安全质量事故。更让人看到了产品如果存在缺陷，可能带来的巨大安全隐患。如果不及时采取措施，就会延误迅速在社会上消除隐患的时机，使损害进一步扩大。为了确保所有问题或者说是有缺陷的产品能在被发现后及时收回，这就需要提到产品的可追溯性了。
另一方面，对于企业来说也要看到产品召回是一个既费钱又费时的过程。如果没有良好的可追溯性保证，那些没有缺陷的产品也会被大量地召回并维修或替换，从而给企业造成重大损失。此外，在未来的几年中，相关法规和产品责任将使产品的可追溯性要求扩展到整个供应链。
召回数以百万件产品对于一个公司来说影响是非常巨大的，一次大的召回行动的成本非常巨大，同时也受到许多因素影响。有些成本是与召回行动直接相关的，如产品失效调查、给客户的召回通知、召回产品的运输、重新设计和维修成本及缺陷产品本身的价值等。有些成本与产品召回不直接相关，包括在召回期间由于负面的公众影响而造成销售损失等。另外随着召回的宣告，公司市值也可能随之下降，这通常反映在公司股市价格的走低上。产品召回至少会对公司利润造成严重影响。
为了实施充分而合算的召回，制造商必须有足够的原始数据，以判断某一产品制造过程中是使用了缺陷部件还是存在工艺问题。可追溯系统有两个目的：一是当发现制造相关缺陷(缺陷部件或工艺问题)时，通过识别特定编号，减少产品需要召回或返回的数量；二是通过提供缺陷产品在组装过程中所涉及的设备、部件、岗位、班次和操作工的相关报告，尽量防止产品返回。这一目的将帮助管理层调整制造工艺以保证产品在发货前检测到更多的缺陷。
2基于产品召回的可追溯性分析
产品可追溯性在ISO9000标准体系中是这样来定义：追溯所考虑对象的历史、应用情况或所初场所的能力。当考虑的是硬件产品的时候，可追溯性可涉及到：原材料和零部件的来源，加工过程的历史，产品交付后的分布和场所。
从以上定义我们可以看出，对于一个产品的可追溯性我们关心的是这三点，就是我们为什么要确保产品的可追溯性，这一点很重要，一旦我们失去或者在不明白这一目的的时候我们就会陷入为追溯而追溯了。
在成品下生产线后也会出现质量问题，如在配送途中出现的损坏、过期等等物流问题。因此了解产品产生质量问题的原因就能帮助我们了解寻找出所有可能出现问题的产品奠定了基础。
与此同时，也需要考虑到现实的具体情况，我们可以知道从产品召回的方面看产品可追溯性的目的是：在出现质量问题后，能够尽可能及时的将问题产品召回，并且需要保证企业的和我们的顾客利益的损失降到最低程度。所以对于基于产品召回的质量追溯需要充分考虑到它的时效性、广度、精度与深度。
3基于产品召回的产品可追溯的管理
首先，企业是怎么做到可追溯性呢？随着社会和企业不断的发展，以往简单的手工记录已经不能满足企业和市场的变化要求了。这时就需要建立一个质量追溯的信息系统，这样的信息系统能包括制造产品的原材料、零部件以及生产加工过程，以及产品交付等信息；这样的信息流最终保留下来即可作为产品的追溯源。而工艺计划和生产管理是可追溯性的基础，将这两大块连接起来，就可实现产品与装配元部件或产品流程工序的可追溯性。特别值得一提的是，一个可追溯性系统相当于一个工艺设计计划、物料管理、性能监控和质量管理以及后续的物流配送等等相关环节的组合，能够获取车间制造工艺的详细数据，并与计划好的制造工艺相比较，向用户提供差距的报告和警报。同时，它也能根据所给的工单提供生产工艺的详细历史数据。一个理想的可追溯性系统必备的元素包括识别、追踪和工艺的管理与确认，这些元素必须尽可能地自动运行，并在生产执行的过程中，把对当前生产工艺的任何影响减到最少。可追溯性信息也必须可从多种厂商环境中采集。
其次，企业在下生产计划时候会有不同的形式对该批产品进行批号管理，即设定一个批号，同样，这个批号将跟随着这批产品一直到出货，为了确保这一点的实现，企业会设计一些表单，如跟踪单、流转卡等，这些表单将跟随产品从工序开始一直到进仓，一般他们都会体现这些信息：批号，顾客、使用的原材料信息（批号）、各工序加工日期、班次信息等，在各工序加工的时候，按照规定又记录了各工艺参数，以及生产信息，这就为追溯产品加工过程提供了记录证据；通过全面的现场生产和质量管理形成完整的生产档案，这些生产档案成为质量分析和产品追溯的一手材料，查找到最小的召回范围，有效降低质量成本。不但如此，质量追溯系统的建立，不仅可以进行召回的业务处理，更获知了问题的根源，从而为预防和改进指明了方向。
最后，产品到了进仓的时候，仓库又将建立进仓产品的信息，以及发货信息，这样就能知道生产出的产品都发往何处；以上这些记录根据产品特性的重要性都需要在企业里进行不同年限的保存，直到法律时效的结束。当然对于不同企业的生产管理特点对追溯的不同程度的要求，从追溯成本上的考虑，以及计划与生产管理等系统的完善程度，可提供不同级别的可追溯性。它的最低要求也必须能够追踪产品的系谱信息，这意味着它必须能够识别哪一具体元件被贴装到哪个产品中，或者说是哪些原材料被用于哪些成品中。如此一来，元件既可以是一个独立、离散的元素。一旦发生产品回收，在识别缺陷元件时，可追溯性系统可通过序列号，找出使用了同批缺陷元件或原材料的其他产品的详细情况。
可追溯性的深度在于追踪工艺相关的数据，工艺相关的数据包含了在产品生产过程中发生的任何错误。从工艺角度找出缺陷的根本原因。此外，在计划与生产管理的制造工艺之间进行比较，可在出货前识别出不合格产品，以避免回收和产生不必要的费用。
利用每个产品的具体结构树信息，可追溯系统可以通过只召回那些用到缺陷部件或工艺制造的产品，来减少产品召回成本。当然为了建立完善的可追溯系统，也需要与企业的ERP、CRM等系统互联，建立一套完备的缺陷产品召回的追溯机制与系统，它可以使制造商更好地控制制造工艺的质量和表现，它降低了制造质量成本。其结果就是由于交付给客户的产品缺陷更少，客户的满意度提高，公司盈利增加。
我们有理由相信，在未来几年，不论是客户还是法规要求，都会使得基于产品召回的可追溯越来越重要。这一需求的原因之一就是对于公司来说，产品召回的成本花费非常巨大。为了实现可追溯的基本功能，必须建立起企业与整个供应链的联系。一个完整的可追溯系统一方面能减少产品召回成本，另一方面我们在建立这样一个系统的同时，也能尽可能地避免缺陷产品与产品召回事件的发生。
参考文献
1熊祥玉.质量事故的可追溯性与全面质量管理[J].网印工业,2002(4)
关键词：涂装废水；混凝；沉淀；气浮； Fenton氧化；砂滤。
汽车制造工艺主要为冲压、焊接、涂装、总装等四大工艺，其中涂装过程中产生的废水排放是汽车制造业主要废水，涂装工序是汽车制造全过程中水污染最为严重的工序，涂装废水含有树脂、重金属离子，石油类、PO43-、有机溶剂等污染物，CODCr值高。对此类废水，传统的方法是对混合废水进行混凝处理，治理效果不理想，出水水质不稳定。
一、废水的来源和主要污染物
涂装生产一般包括下列工艺过程：
车身预清理脱脂水洗表调磷化水洗电泳底漆水洗电泳底漆烘干PVC底涂打磨喷涂中漆中涂漆烘干打磨喷涂面漆面漆烘干涂罩光漆罩光漆烘干检查。
在上述工艺过程中，主要在预清理、脱脂及脱脂水洗、表调、磷化及磷化水洗、电泳底漆及水洗、喷涂中漆、面漆、罩光漆等过程中产生废水。
车间排放的废水分为连续排放的清洗水和间歇排放的废槽液。连续排放废水主要来自于前处理工序的后喷淋、浸渍槽的溢流废水等，相对间歇排放废水，其浓度低、总排放水量大。间歇排放废水主要来源于前处理槽的倒槽废液、喷漆工段排放的废液等，废水浓度高，一次排放量大。浓度较高的废液有相对稳定的排放周期，在处理过程中，根据每种废液的处理周期分批排入对应的废液槽，以达到均质，即：脱脂废液排入脱脂废液槽，电泳废液排入电泳废液槽，表调、磷化废液排入表调、磷化废液槽。连续排放和间歇排放的废水质分别如表1和表2所示。
本工程设计处理水量40m3/h，各工艺过程的水质如下：
表1连续排放废水的水质
二、涂装废水处理工艺设计
1、工艺流程选择
涂装废水中，油、高分子树脂、颜料、粉剂、磷酸盐等在表面活性剂及各种助剂的作用下，以胶体的形式稳定地分散在水溶液中。通过投加化学药剂来破坏胶体的细微悬浮颗粒在水中形成的稳定体系，使其聚集成有明显沉淀性能的絮凝体，然后形成沉淀或浮渣加以除去。
在废水中加入一定量的无机絮凝剂后，它们可中和乳化油或高分子树脂的电位，压缩双电层，胶粒碰撞促进凝集，完成脱稳过程，形成细小密实的絮凝物。这样可使涂装废水中的金属离子和磷酸根离子在碱性条件下生成的固体小颗粒形成沉淀物。
Fenton氧化，通过Fenton试剂（H2O2+FeSO4）对电泳废水、脱脂废水和漆雾废水中的难降解物质氧化分解，使其中的有机物氧化分解，CODCr去除效率约在30%左右。
重金属离子和磷酸盐中，由于Ni2+生成Ni(OH)2沉淀以及PO43-生成Ca3 (PO4) 2沉淀的最佳pH值是10以上；而Zn2+生成氢氧化物沉淀的最佳pH值范围是8.5～9.5，pH过高会形成ZnO22－而溶解。所以要分二级混凝反应以分别去除Ni2+，PO43-和Zn2+ ，这样既可以用沉淀池来去除比重较大的重金属化合物沉淀，又可以用气浮池来去除比重较轻的有机物等。
根据不同废水水质和排放规律，采取物化处理单元采取分别处理的方式。电泳废水、漆雾废水和脱脂废水主要采用以化学脱稳+混凝+凝集+气浮+Fenton氧化+二次凝集+气浮为核心的处理工艺；表调、磷化废水主要采用以混凝+凝集+沉淀为核心的处理工艺。物化处理后的废水合并后进行再中和+石英砂过滤+活性碳过滤为核心工艺的处理，以保证达标排放。
2、设计指标
处理水中的重金属指标达到国家标准《污水综合排放标准》（GB8978-1996）规定的第一类污染物排放标准，CODCr及其它污染物排放指标按三级标准执行，并考虑污染物排放总量控制情况。具体数值如下：
3、处理过程
生产过程中产生废水分别排入各自的调节水池中。几种废水在各自的废水池中经过几个小时的停留，池底部设有穿孔管进行鼓风曝气，气泡搅动使得废水充分混合均匀，以达到均质均量的目的。
表调、磷化废水依次经过混凝反应槽、pH调整槽和凝集反应槽，在pH控制器的作用下，分别自动投加三氯化铁、氢氧化钙、PAM等药剂，利用絮凝剂的吸附架桥作用来快速去除废水中的污染物，使废水中的污染物以絮体的状态被分离出来。完成凝集反应后的废水进入快速高效沉淀槽，进行固液分离。
在阴极电泳废水中含有大量高分子有机物，CODCr值很高，还含大量电泳渣，这些物质在水中呈细小悬浮物或呈负电性的胶体状。电泳废水首先进入电泳废水调整槽、在pH控制器的作用下向其中投加氢氧化钙，以完成胶体粒子的脱稳。之后，在pH控制器的作用下，分别自动投加三氯化铁、氢氧化钙、PAM等药剂。化学混凝处理后，废水进入气浮槽，进行固液分离，气浮槽出水进入Fenton氧化处理系统，做进一步处理。
Fenton氧化反应可用将电泳废水、脱脂废水和漆雾废水中的难降解物质氧化分解掉，进一步保证出水CODCr达标。Fenton试剂具有很强的氧化能力，当pH值较低时（控制在3左右），H2O2被Fe2+催化分解生成羟基自由基（•OH），并引发更多的其他自由基，从而引发一系列的链反应。通过具有极强的氧化能力的•OH与有机物的反应，使废水中的难降解有机物发生部分氧化、使废水中的有机物C―C键断裂，最终分解成H2O、CO2等，使CODCr降低。
完成Fenton氧化后，废水再次进行一次化学混凝处理，将Fenton氧化后的产物变为絮体状浮渣分离出来。
再中和槽内的水经过pH调整后溢流进入中间水槽，并由过滤泵加压后进入石英砂过滤塔和活性碳过滤塔进行深程度处理后排放。
三、处理效果分析
该项目自建成运行后，处理效果稳定，通过对该厂的监测数据分析汇总，监测时间为3天，每天取样12次（1小时取样一次，包括废水处理装置进口和出口），监测结果如下表，表中所列为该厂废水处理站日常分析数据。
表3 废水处理设施总排口监测数据
由上表可以看出，经处理后的废水能达到工程设计指标。
四、结论
【关键词】激光淬火；工艺参数；GM246汽车覆盖件模具
1引言
在汽车制造业中,车身内外众多板件都是采用模具冲压成型，随着自动化生产线的普及和生产效率的提高，对模具表面耐磨程度要求越来越高。当模具冲压次数的达到一定数量后，模具的表面由于疲劳损伤，或者因为板料残留的金属粉末粘结附着在模具表面，导致在冲压成型过程中拉毛，拉伤甚至拉裂工件现象非常普遍，这违背了汽车的制造工艺的质量要求。由此可见，模具的表面状态（特别是硬度和光洁度）直接影响到产品质量和模具使用寿命[1]。目前国内汽车模具的热处理仍以火焰淬火、感应淬火和整体淬火为主，在淬火后的模具热变形量大，表面质量差及工艺的不均匀性大大地增加了后期的修模频率，使得生产线频繁停休，延误生产，加大工人的劳动强度。激光淬火技术是采用高能量密度的激光直接作用于工件局部可以实现精确淬火且淬火后工件变形量小无污染。研究表明[2-5]，模具激光淬火技术比传统人工火焰淬火得出金属组织晶格更加细化，硬化层更加均匀，其优势在自动化生产中体现更加优越。
2正交实验激光淬火参数优化
2.1试样制备。实验的基体材料为GM246,其主要成分见表1所示，硬度由OHL-689型硬度检测仪测试为18HRC。激光淬火处理的试样需经过以下4个步骤处理。（1）用机加工的方法从废旧模具上切下140cm*100cm*80cm的矩形块。（2）用砂轮打磨除锈和用火焰除油。（3）用丙酮清洗并晾干，用中日合资上海苏州美柯达探伤器材有限公司DPT-5型探伤剂着色探伤。（4）涂特殊配方的吸光材料做试样的表面“黑化”处理。（5）用线切割的办法沿激光扫描方向的试样切割成矩形小块并用镶嵌机做成金相试样。（6）用HVS-1000显微硬度计测试淬火层的硬度。表1GM246的化学成分（质量分数%）材料GM246C2.8-3.6Si1.5-2.6Mn0.5-1.0P<0.1Ni0.5-1.5Cr0.2-0.5Mo0.3-0.6Cu0.3-0.5S0.082.2实验方法激光淬火处理采用的工艺参数采用正交实验法，以激光功率P，光束模式及离焦量或（光斑直径D），扫描速度V，为主要影响因子进行3因素3水平方案设计见表2所示。因为汽车覆盖件模具为大型模具考虑工作效率选择宽带扫描即用积分棱镜调成矩形光斑，整个模具表面选择搭接的方式进行，搭接率根据相关参考文献选择20%。激光淬火工艺参数参考相关文献[6，7]结合技术人员的经验制定。淬火层的硬度和淬火层的深度共同决定了模具的表面质量状况故需要对两个指标进行双指标平衡分析见表3。由表3分析可知，对表面质量影响最大的因素为激光功率，激光功率增加有利于提高表面硬度，这是因为增大功率使得激光照射的金属区域内迅速升温达到了奥氏体的临界温度，控制了在熔点以下奥氏体的转变，表层的金属在随后快速冷却的过程中转变成非常细的马氏体，金属表面的组织细化有利于硬度的提高。当激光功率不变增大扫描速度，淬火层的厚度会减小，硬度也会降低，这是由于扫描速度过快，允许奥氏体相变的温度范围窄，奥氏体向马氏体转变的时间不充分造成的。从已有的9次试验结果可知采用不同的工艺参数对试样激光淬火均达到了相变温度且双指标的最佳功率都为3500w，如继续增加功率模具表面会出现熔化现象破坏了模具表面的形貌违背激光淬火处理模具的工艺原则，故不考虑继续增加功率，即功率参数选择3500w。光斑尺寸和扫描速度对表面淬火层的质量影响相差不大，也即是改变一个参数对结果的影响较小。两指标的扫描速度最佳水平数不同分别为1水平和2水平，参考8号已做实验选择2水平即扫描速度为500mm/min。对9次实验的结果直观分析知道，宽带扫描的光斑尺寸选择1水平即3mm×24mm。
3生产应用实践
3.1激光淬火处理某品牌汽车尾门外板拉伸模凹模。经过前期对柳州某微型汽车某型号尾门外板的生产状况进行调研发现：拉伸模达到17万冲次后修模率达到52.5%，现行生产的尾门外板顶部拉伤甚至拉裂，顶部拉伤的主要原因为拉伸深度过深，模具筋条部位过硬（50HRC）而平面母材硬度较低（小于18HRC）致使拉伸时顶部走料多且快，两侧走料少向中间部位叠料起皱。故考虑采用正交实验的优选参数对新投产的凹模进行激光淬火处理提高母材的硬度。激光淬火处理需经以下流程见图1所示。处理主要过程见图2所示：a模具表面火焰去油，b模具表面黑化处理，c模具表面探伤剂探伤，d模具激光处理中，e模具表面处理后（光亮部分）。对处理前的尾门外板拉伸模凹模，用中日合资上海苏州美柯达探伤器材有限公司DPT-5型探伤剂着色检测模具的宏观裂纹出现在筋条和R圆角处，处理后尾门外板拉伸模凹模采用金相显微镜检测了激光淬火层的深度为0.42mm，用HVS-1000显微硬度计检测淬火层平均硬度为55HRC最高可达62HRC。3.2产线应用效果。汽车尾门外板拉伸模凹模激光淬火后还需对模具进行抛光以去除表面的锈迹，对硬度高的筋条和R圆角粗糙部分要进行推磨修整，对由于模具表面由于材料的制造应力等产生的较大裂纹和缺陷要进行补焊和抛光处理。将经过上述理后的凹模投入产线半年后比对发现，冲件的拉毛及拉皱现象明显得到改善，在线修模率下降到5%左右。这是因为激光淬火处理后表面硬度高，摩擦系数小，在冲压一段时间后表面会越用越光，越用越亮，有效地减少在冲压过程中金属积瘤对工件表面的拉伤。经过激光处理后的模具也需要经过后期精心的养护才能长期地保持其表面冲压工件的质量。模具养护要着力改善其使用环境，使用过程中对于模具的轻微粘结要细致推磨。
4结论
（1）通过对激光淬火工艺参数的正交实验L9(34)分析可知，当激光功率在2700w-3500w区间内变动，激光功率对淬火的效果影响最大，扫描速度和光斑直径的改变对淬火效果影响相差不大，但增加扫描速度会降低淬火层的深度和表面的硬度。综合激光淬火的硬度和深度两个指标可知最优的参数为：激光功率3500w，扫描速度500mm/min，光斑尺寸3mm×24mm，搭接率20%。（2）GM246模具钢经激光淬火后硬度由原来的18HRC提高到55HRC。其凹模模具在生产线上使用拉伤和拉裂现象明显改善，在线修模停线率由最高的50%以上下降到5%左右，大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。（3）汽车模具经激光淬火后后续还需要精心养护，另外汽车模具结构复杂、曲面较多，造成在淬火过程轨迹多变，找到最优的工艺参数保持表面淬火的均匀性仍然是值得深入研究的一个问题。
作者:孙荣敏 林澎 冯树强 单位:广西科技大学鹿山学院 柳州金百汇激光技术有限公司
参考文献
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关键词：数控技术；自动化；机械制造；工业生产；汽车制造；煤矿机械 文献标识码：A
中图分类号：TG659 文章编号：1009-2374（2016）14-0049-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.14.025
1 数控技术的含义及特点
1.1 数控技术的含义
数控技术即是结合数字、符号及文字等相关信息于一体的特殊信息符号，其是能对机械的运动及在产品制造过程中具有控制性的一种科学技术。数控技术能将计算机与机械制造、传感检测等各方面科学有效地结合，使其为我国大规模大范围的自动化机械制造提供有力的技术支持，从而促进自动化机械制造产业的持续发展。
1.2 数控技术的特点
1.2.1 数控技术具有高效性。数控技术在自动化机械制造中最显著的特点就是高效率、高时效。自动化操作模式与普通的人工操作相比，其实现了高难度的复杂零部件的加工与组装，能实现长时间的多层次、多工序的加工操作。不仅节约了大量的人力操作，还极大地缩短了生产时间，降低了生产成本。从人工方面来说，机械制造实现自动化使工厂制造业的安全性提高，降低了许多人为事故和人身伤害事故的发生率。
1.2.2 数控技术具有便捷性。现代机械制造业运用数控自动化技术是其发展的必然趋势及生存之道。数控自动化机械制造与传统的机械制造相比，自动化机械制造的便捷化的特点表现得更加明显，其主要由计算机掌控加工程序和机械操作流程，大大减少了制造工艺的程序，如产品从加工到产成品再到封袋出售等整个操作过程都能经流水线一次性完成，使得加工过程中出现错误的现象极少，为生产加工带来了极大的方便。
2 自动化机械制造的发展现状
2.1 自动化机械制造技术总体偏低
虽然自动化机械制造在近几年来得到普遍发展，并且运用范围不断扩大，受到许多制造企业的青睐，但与国外先进的自动化机械制造技术相比较，其运用技术和机械的自动化程度仍比较落后。以刮板输送机为例，以国外先进的自动化技术制造加工重型刮板输送机的水平比我国自动化制造水平提前10年以上。我国目前刮板输送机出现的问题主要有事故出现频率高、加工工艺粗糙、机械使用寿命短、电机功率有限、输送机运量不抵国外一半的水平等，以上问题足以证明我国的自动化整体水平较发达国家而言落后程度较大，加之对自动化机械制造出现问题的后续处理技术不到位等原因导致我国的自动化水平一直处于低水平状态。
2.2 机械制造行业自动化趋势明显
目前，在工业企业快速发展时期，机械制造实现自动化是时代所趋。生产工艺成熟，传统的机械制造已不能满足大批量的市场需求，自动化机械制造技术能实现统一的大批量的流水线作业，是符合我国国情发展的一种技术和发展模式。自动化机械制造主要注重产品的制造和技术的运用，对提高产品的质量、丰富产品的制造体系具有重要作用。自从自动化机械制造代替了传统的机械制造以后，产品系列日益丰富，如产品的包装多样化、色彩丰富化、样式多彩化、设计多元化等，能够更好地满足市场消费的各种需求，并且大批量、流水线生产是自动机械制造的最大优势，数控自动化技术满足了机械制造业的广泛需求，同时还使得机械制造整体水平得到了提高，故而被广大生产商或消费者接受与认可。
3 数控技术在自动化机械制造中的运用
3.1 数控技术自动化运用于工业生产
在现代的工业化生产中，确保生产安全是首要考虑因素。工业生产中的自动化操作是以计算机为主要控制源，再结合控制单元、驱动单元和执行机构共同作用形成一个自动化体系，其主要运用于机器生产的流水线上和人类劳动难以承受的恶劣环境下（金属冶炼、造纸印刷、食品加工等）的作业，完成人类无法完成的复杂度较高的工作。它不仅能达到信息技能和规范操作的要求，而且最主要的是能确保安全生产，提高工作效率，达到实现最终生产的目的。
控制单元与数控自动化制造技术能实现人机分离，通过编制的有效程序和操作流程的要求能帮助人类实现预期的生产效果，甚至达到预料之外的生产效益。数控自动化机械制造一旦发生事故或者短路的现象，系统就自动通过传感系统、检测系统传到控制单元，控制单元将立马采取保护预警措施，发出警报信号，使工业生产的危险性和损失降到最低。总之，数控技术自动化机械制造运用于工业生产不仅节约了大量人财物力的支出，还在实际的工业生产中确保了加工人员的安全。
3.2 数控技术自动化运用于汽车制造
近几年来，经济发展迅速，汽车的需求市场变大，汽车生产的空间提升到了新的高度，数控技术在汽车生产中也得到了广泛运用，发展极其迅速，数控技术自动化在汽车零部件的加工与组装过程中的表现最为明显。数控自动化技术的出现使原先发展比较迅猛的汽车零部件生产企业获得了更快的发展速度，数控自动化控制机床生产的汽车零部件使先进的制造工艺得到了大力的推广，这不仅使汽车零部件生产量加大，满足了汽车制造的需要，还使零部件的生产质量得到了进一步提高。为满足当今激烈的汽车市场的需求，获得更高的有效利益，汽车的机械制造业必须将数控技术更多地运用于自动化机械制造中，以期实现短期投资、长期收益的良好发展目标。传统的汽车制造业主要注重生产的规模与效益，随着数控技术在自动化机械制造业中的广泛运用，彻底打破传统的制造生产理念，许多生产企业倾向于小规模、高效率、多元化的发展模式，获得了可观成效。除此之外，数控技术自动化机械制造还带动了计算机辅助技术和虚拟现实控制技术的发展，为汽车行业的快速发展带来了巨大动力。
3.3 数控技术自动化运用于煤矿机械
传统煤矿机械中使用的采煤机种类繁多，机械的更新换代快，并且在煤矿采掘过程中机械所承担的煤矿批量小，不能满足煤矿采掘业的需求，导致煤矿采掘成本高、效益低。随着数控技术的发展，自动化与信息化相结合使煤矿开采的地下作业变得既方便又快捷，而且安全系数也得到了提高。对此，不仅降低了煤矿开采成本，还使煤矿生产体系得到了极大的完善，使经济效益和生产效益得到同步增长。
随着数控技术在自动化机械制造中的广泛运用，使得数控自动化系统中的气割机械能更好地补偿切割工作，准确度也得到了大大提高，实现了高效益、低成本的发展目标。使用数控自动化机械，在地下作业时系统能自动地对某些破口进行切割工作，减少了因人工无法意识到的问题产生的不良影响。
4 如何让数控技术在自动化机械制造中更好地运用
4.1 引进国外先进技术，提高数控自动化水平
我国数控技术在自动化机械制造业中存在诸多不足之处，与国外先进技术理念相比较，我国数控技术水平落后近一半的水平。因此，我们必须端正态度，意识到我国自动化机械制造业不足的事实，才能从根本上解决技术落后的困境。国内必须加强数控技术成本的资金投入力度，同时引进国外先进技术，将其与我国企业的实际制造业和我国实际国情相结合，研制出更加先进的、对我国制造业有实效的数控自动化技术。
要实现数控自动化总体水平的提高，离不开其在机械制造的实际运用。如果一味地遵循本国发展理念和技术水平，将他国先进技术视而不见，没有超越意识，那么我国数控技术在自动化机械制造时代就不能取得突飞猛进的发展，将始终处于落后的成长阶段或者起步阶段，向成熟阶段发展将变得遥遥无期。所以，我们要不断加深对数控技术和自动化机械制造的认识，结合他国先进知识理念和先进的技术水平将数控自动化水平发展到最优化，在提高制造业的生产效率的同时也要在其中展现中国特色、中国元素，以更好地将数控自动化技术运用到我国机械制造业的发展中。
4.2 扩大数控实用范围，增强产业化经营效益
数控技术运用到自动化机械制造已经扩展到了一些制造企业中，但仍有许多企业安于现状，对自动化机械制造没有足够信心，其主要原因是我国目前自动化机械制造业还没有发展到成熟阶段，产业化水平低。对此我们应急切地解决现存问题，进行产业化改革，调整数控自动化技术的运用策略，将其扩展到各个生产领域，发挥其最大的作用：首先，应加强数控技术在自动化机械制造业中的运用效率，不管从人力、物力、财力，还是在产业成效上，数控自动化技术都不应该只是一个幌子，而是应该将其用到实处，发挥真正作用，提高产业效能；其次，应减少自动化技术水平被某个行业垄断的局面，将局部领域扩张到全部生产领域，使各个机械制造领域都能感受到先进科学技术给制造业带来的真正推动作用；最后，机械制造企业也应该积极主动接受先进科学技术的意识，不断学习先进技术，将数控自动化技术运用到产业生产中，提高产业整体化水平，为我国整体经济的提高做出重要贡献。
4.3 培育数控技术人才，加快自动化更新换代
培育专业的高级数控自动化人才是推动数控技术在自动化机械制造中得到有效运用的主要因素。在现代科技飞速发展的同时，数控自动化水平的提高已是刻不容缓的事情。为了适应科技发展需要：首先，应提高机械制造企业对数控技术的认识，培养符合科技发展需要的人才，定期进行培训、考核，使数控技术人员能达到高级数控技术水平；其次，加快数控技术在自动化机械制造中更新换代的步伐，一项先进技术只有不断更新，不断改变，才能使其发挥最大作用，适应生产力发展的需要；最后，不管是人才培育，还是自动化水平的更新换代都需要加大资金投入，利用先进的数控技术使我国生产力进入自动化模式，提高生产效率，降低成本，增强市场占有率，使我国制造产业真正具有竞争力，推动我国机械制造业整体水平的提高。
综上所述，我国数控技术在自动化机械制造中的运用具有远大的发展前景，只有充分认识到数控自动化技术目前存在的问题，彻底解决这些问题，将数控自动化技术真正为我国机械制造业所用，一定能促进数控技术在自动化机械制造中快速发展，取得可观成效。
参考文献
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Abstract： This paper analyzes the conversion of the role of the technician in the C3P environment. It is suggested that the technician should be involved in the product design at the conceptual design stage and evaluate the design in time. The input and output of the process design in the 3D environment are analyzed and the data in the PDM Design is considered as the only data source； the subversive innovation of the machining process， sheet metal technology and welding parts under SolidWorks environment and the assembly process design and workshop diagram system based on the graphic and animation are introduced.
P键词： C3P技术；工艺设计；装配工艺；看图系统
Key words： C3P technology；process designing；assembly processing；picture system
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）21-0103-03
0 引言
C3P是CAD/CAM/CAE/PDM的简称，C3P技术是美国福特公司在1993年至1996年期间创立的一个基于3D的产品研发平台，随后的几年间，C3P技术在全球主流汽车制造厂获得推广应用。尽管具有前瞻性的企业都在积极推广C3P技术，但其产品研发模式和制造模式还停留在二维工程图模式下，三维CAD软件在产品设计和工艺设计中应用是彼此孤立的，模型之间没有关联，工艺设计时常需要重新建模，C3P技术的优势没有充分发挥。探索基于C3P的工艺设计模式具有重要意义。
1 工艺部门的角色定位
1.1 设计评估
对产品设计进行工艺审核，评估零件的可制造、装配体的可装配性、制造的效率和成本是工艺部门的重要工作。在串行设计模式下，若没有DFX评估工具，很难对零件的可制造性、制造成本进行准确评估，只能纠正产品设计中的非常低级的错误。
C3P技术环境下，设计人员与工艺人员之间的交流可以通过PDM系统完成，工艺人员可以实时了解产品设计的状态及设计成果。建议在产品概念设计完成后就要进行工艺审核，在详细设计之前就要确定零件的加工方式，因为在三维CAD环境下，不同的加工方式其零件的建模方法是不同；同时采用DFX工具对设计的可制造性及制造成本进行评估，还有一些专业的工艺仿真软件如薄板冲压仿真软件、铸造凝固模拟软件可以模拟制造过程并给出零件优化设计的建议。在概念设计阶段进行工艺评审，可以在设计的早期及时发现错误，减少修改工作量，属于事中控制。
1.2 工艺设计
工艺设计是工艺规程设计和工艺装备设计的总称。工艺规程设计包括零部件的工艺规划，工艺路线设计卡、零件制造工艺过程卡和工序卡、部件和产品装配工艺卡的编制；工艺装备设计包括刀具与检具设计、夹具与模具设计、加工设备设计。
在C3P技术环境下，推行基于3D模型的工艺规划、工序卡制作、可视化装配工艺，才能最大化利用3D模型资源，提高工艺设计的质量和效率。我们把产品设计人员构建的、用于描述产品零部件功能要求的3D模型称为产品模型，产品模型是零部件制造与装配的依据。把工艺规划过程中，有工艺人员构建的、用于描述加工过程中零件状态的3D模型称为工艺模型，如锻造件毛坯模型、焊接件毛坯模型、数控加工模型等。
C3P技术环境下对工艺人员的技能提出了更高的要求。最基本的技能是掌握三维CAD软件的使用，能够灵活应用三维CAD中的配置设计和派生设计技术进行工艺规划并构建加工过程中的工艺模型。根据专业的不同，还应该掌握相应的CAM软件、DFX软件和工艺仿真软件，比如从事薄板冲压工艺的人员应该掌握薄板冲压模拟软件，从事焊接工艺的人员应该掌握焊接工艺仿真软件。
1.3 工艺设计的输入与输出
C3P技术环境下，工艺设计的输入数据除了工程图，还必须有3D模型和设计BOM。产品设计的交付物必须存储在PDM系统中，以便保证唯一数据源。工艺设计的输入数据只能从PDM中获取，纸质的技术文档仅作参考。
在工艺设计中会产生许多过程文件，比如描述加工过程中零件状态的工艺模型，制作装配工艺的图片或动画，产品的工艺评审报告、工艺仿真分析报告等，这些过程文件也必须保存在PDM系统中。
C3P技术环境下工艺设计的输出数据除了传统的工艺过程卡、工序卡之外，一般还需要提供锻造件毛坯模型；焊接件毛坯模型；数控加工模型及数控程序代码，装配工艺采用动画表达更为清楚。无纸化生产已经是大势所趋，工艺设计的输出数据必须存储在PDM中，生产部门通过“车间看图系统”查阅工艺文件。
2 零件的加工工艺
2.1 基于3D的工艺规划
随着三维CAD的普及，工艺设计也开始迁移到三维平台上来。基于3D模型进行工艺规划更加方便，为了更加清晰地描述制造过程，需要建立关键工序的工艺模型，最典型的工艺模型如零件的铸造毛坯模型、焊接件毛坯模型、数控编程用的过程模型。二维工艺设计模式下一般不提供铸造毛坯图、焊接件毛坯图、钣金件展开图，因为在二维CAD环境下，提供这些工艺模型是非常费时。SolidWorks的配置设计功能可以用一个文件描述零件的产品模型和各个工艺过程的工艺模型。以设计模型为基础，通过压缩一些特征（机加工），或添加一些特征（毛坯余量）可以非常方便地生成各个工艺过程的工艺模型。
当把3D模型转化为2D工程图时，就在产品制造流程中制造了一个断层，而且这个断层将消耗大量的成本。首先把3D模型转化为2D工程图是一项艰巨的工作，把3D模型中包含的制造信息无遗漏的传达到工程图需要设计师具有丰富的经验和责任心；后续制造过程中又需要把2D工程图工序转化为3D模型，而且该过程很容易a生理解歧义而导致错误。SolidWorks MBD提供了基于3D模型的制造解决方案，在产品设计过程中尺寸标注是根据设计基准标注的，在SolidWorks MBD只需要指定零件的加工基准，可以自动将基于设计基准标注的尺寸转换为基于制造基准的尺寸标注。
2.2 机加工工艺设计
传统的机加工设备已经被数控机床或加工中心取代，数控机床加工代码的编程成为机加工工艺中最关键的技术。在机床的操作界面上可以完成一些简单的数控编程，完成一些简单特征的加工；复杂零件（如叶轮、型腔模具的型芯、型腔）的加工必须采用专业的CAM软件进行编程。SolidWorks 软件中的配置设计可以方便地根据3D产品模型生成数控加工编程所需的工艺模型，目前主流的CAM软件厂商都开发了与SolidWorks 深度集成的CAM插件，可以在统一的界面下完成数控代码的编程。
现在基于特征识别的数控加工软件非常流行，这类软件需要事先对刀具库、各种典型特征的加工策略、加工工艺参数进行定制，编程时非常智能，软件会自动对工艺模型进行特征识别，根据内置的加工策略自动生成数控代码，CAM软件可以自动生成数控加工工序的工序卡片。CAMWorks就是一款非常智能的、集成于SolidWorks界面下的特征识别加工软件。可以把在CAM软件中定义的典型工艺特征移植到SolidWorks的特征库中，从而通过工艺的标准化实现设计的标准化。
2.3 钣金件工艺设计
钣金工艺设计中一项非常重要的工作是下料展开图，在二维环境下出折弯件的下料展开图都是非常困难的，拉延件的下料图根本出不了，只能在生产中反复拼凑。SolidWorks中有专业的钣金件设计模块，对于折弯件只需指定中性层系数就可以自动生成下料展开图；对于拉延件则需要通过薄板冲压成型仿真软件计算下料展开图。
大型覆盖件的模具设计非常复杂，需要通过薄板冲压成型仿真软件模拟冲压过程，评估拉延过程中是否会产生起皱、拉裂缺陷。钣金件上的许多特征，如孔、凸台、加强筋、百叶窗，是需要通过模具成型的，把冲压模具的成型部分移植到SolidWorks的特征库中，也可以通过工艺的标准化实现设计的标准化。
2.4 焊接件工艺设计
SolidWorks提供了一个很好的焊接件设计工具――焊接特征，使用接头裁剪、角撑板、顶端盖等焊接工具能高效率地进行焊接件设计，设计完成后能自动生成切割清单。插入焊接特征后，系统会自动生成两个默认配置：一个父配置是“按加工”，描述零件的设计需求，一个派生配置是“按焊接”，描述焊接件的毛坯形态。
在SolidWorks焊接件设计模块中可以对用于焊接的块料开坡口、添加真实的焊缝。在专业的焊接分析软件中模拟焊接过程，评估焊接质量和残余应力；也可以在SolidWorks Simulation中对焊接件的强度进行分析。
3 可视化装配工艺
3.1 基于图解的装配工艺
在表达装配工艺时，图比文字更有说服力，三维立体图比二维工程图更容易理解。传统的装配工艺以文字描述为主，辅以二维图加以说明，也有采用照片进行辅助说明的，这种装配工艺阅读和理解困难，外观质量差。采用三维CAD软件后，一些企业采用三维CAD软件的三维爆炸图描述产品的装配关系，但是这种爆炸图只能描述的装配体的组成，没有描述装配关系的标识符。
SolidWorks Composer是一款制作3D图解和交互式动画的软件，该软件可直接读取市面上主流三维CAD软件的3D模型，制作精美的3D图解图片。SolidWorks Composer提供了许多操作符号，可以更清楚地表达零部件之间的装配关系，生成的图片文件可以是矢量文件、或者选择高分辨率的图片。使用SolidWorks Composer可以制作表达零部件装配关系的图片，嵌入到装配工艺卡片中，就形成了基于图解的装配工艺。
3.2 基于交互式动画的装配工艺
表达产品装配关系最有效的媒介当属动画。SolidWorks Composer是一款面向工程的动画软件，其最大的优点是可以制作交互式动画（见图1），所谓交互式动画是指在动画的播放过程中，你可以暂停动画，对画面进行缩放、旋转、从各种角度以任意比例观察产品的结构（见图2）。SolidWorks Composer可以直接读取主流CAD系统创建的3D模型，不需要重新建模，生成的交互式动画可以嵌入到PPT、Word、PDF文档中，点击即可播放动画。SolidWorks Composer提供了丰富的 Advanced ActiveX API，可用于工艺管理的开发。
湘电风能是风力发电设备的骨干厂商，为了使装配工艺更加精细化，选择SolidWorks Composer制作装配工艺文档，包括工厂内部的典型部件装配工艺（用于装配车间）、陆上运输工艺、风机现场吊装工艺（用于风场）。关键部件可视化装配工艺包括车间装配工位及车间装配环境的描述，关键装配工位的工具清单和装备清单描述，轮毂、机舱、发电机等核心部件装配工艺的动画展示。风机产品陆上运输工艺包括大型零部件（如叶片）运输过程中零部件在车上的安装与固定，运输过程中典型路况的处理。风机现场吊装工艺包括现场的吊装方法和零部件的安装方法，以及关键工序的注意事项。
3.3 车间看图系统
以动画形式呈现的装配工艺只能在电脑、手机等电子设备上观看。装配工艺动画通常以装配工位为单位进行制作，即每个装配工位上的操作制成一个小动画，这样一个部件的装配工艺就由很多个小动画组成，要查看一个部件的装配工艺需要查阅多个小动画。在车间装配现场，每个装配工位需要根据工作指令查阅相关的装配工艺，所以需要有一个车间看图系统对装配工艺进行有序的管理，生产现场能够根据生产指令号、名称或物料代码快速查找、观看对应的装配工艺。
长沙凯士达信息技术有限公司基于SolidWorks Enterprise PDM开发的车间看图系统可以在车间现场查阅PDM中存储的各种技术文件、包括产品的3D模型、工程图、工艺卡片、可视化装配工艺。根据权限的不同，可以查阅特定工序的装配工艺或全部的装配工艺。
4 结论
C3P技术将彻底颠覆传统的产品制造模式，2D环境下许多无法实现的工艺设计在3D环境下变得轻而易举；在PDM平台下设计师与工艺师之间的交流更加通畅，产品设计与工艺设计的并行与协同成为可能；车间无纸化生产已经成为趋势。C3P技术中蕴含的现代设计思想和制造哲理在二维CAD环境下无法实现，只有在三维CAD环境下才能落地，只有挖掘并应用了这些先进制造理念，C3P技术的优势才得到了体现，所以C3P技术的应用不仅仅是一个技术问题，同时也是一个管理问题和哲学问题。
参考文献：
[1]王力夫，罗宇飞.C3P技术在汽车产品开发中的应用[J].公路与汽运，2002（06）.
关键词：制造业；绿色工艺创新；路径设计；路径选择；问卷调查
中图分类号：F423.2 文献标识码： 文章编号：
Abstract： The article explores the status of manufacturing green process innovation by questionnaire to 550 large and medium-sized manufacturing enterprises in China. The article understands the situation of the degree of emphasis on green process innovation， the purpose and motivation of green process innovation， the investment of personnel and funds of green process innovation， the cost and benefit， the difficulties and measures， etc. According to the status， the article designs the paths of green process innovation from the dimensions that are the degree of innovation， the resources and capacity of innovation， the guide bodies of the innovation. The article summarizes and designs the radical innovation paths that are radical and cumulative innovation path， independent， imitative and cooperative innovation path， employee-led， entrepreneur-led and government-led innovation path. At last， the article presents advices about the innovation paths selection.
Keywords： Manufacturing industry； Green process innovation； Design of path； Choice of path； Questionnaires
制造业的创新能力是促进制造业发展和保障产业提升的基石。自中国加入WTO后，制造业大而不强、自主创新能力缺乏已成为制约其进一步发展的根本障碍。制造业作为国民经济的支柱产业，一方面创造大量财富同时造成的环境污染等负面影响已直接威胁到人类生存与发展。在低碳经济背景下提升制造业的经济效益、改善生态环境，进行工艺创新尤其是绿色工艺创新成为我国制造业顺应经济发展的必然选择。因此，了解制造业绿色工艺创新现状，总结、设计绿色工艺创新路径是加快培育和提升我国制造业绿色工艺创新能力，推动产业创新体系重构和产业升级的重要战略。
1 文献综述
制造业绿色工艺创新是由参与制造业绿色工艺创新活动的各主体通过主体间的互动学习和信息交流促使制造企业在生产工艺流程、加工技术、操作方法、生产设备等方面进行的一系列开发和改良活动[1]。Utterback和Abernathy（1978）设计“A-U”模型将技术创新划分为产品创新和工艺创新两个层面[2]。Thomas Cless和Klaus Rennings（1999）提出绿色工艺创新的决定因素包括技术推动、市场拉动和管制[3]。Urmila Diwekar（2005）和Urmila M.Diwekar等（2010）认为绿色工艺设计包括化学和材料选择时期的决策和后期管理的决策[4、5]。毕克新和冯英浚（2002）提出绿色工艺创新是解决企业经济发展与环境恶化的有效方法[6]。
目前学术界对技术创新路径的研究文献比较丰富，主要从宏观（国家）、中观（产业）和微观（企业）三个层面，内涵、类型、模式、选择和评价等角度开展研究。Dosi（1982）从技术轨道的角度解释了技术创新路径，认为这是企业经过经济要素和技术要素的权衡折衷[7]。Linsu Kim（1997）认为发展中国家应沿着“引进―消化吸收―创新”的路径进行技术创新[8]。吴晓波和许庆瑞（1995）通过对二次创新动态模型研究，认为发展中国家技术创新路径的发展经历模仿创新、创作型模仿创新和改进型创新[9]。顾晓燕（2014）提出进行科技再创新的前提是具备较强的自主能力[10]。
关于产业技术创新路径选择，Hobday（1995）观察到对于新出现的技术经济范式而言每个国家都是初学者，发展中国家可能跳过过时的技术赶上发达国家[11]。杨志刚和吴贵生（2003）从路径依赖角度对我国通讯设备制造业分析，认为保持技术能力提高途径的多样性是促进产业技术能力提高的最好选择[12]。王卫红（2010）根据广东省装备制造业的现状和问题提出具体的产业技术创新路径选择方案[13]。姜红和陆晓芳（2010）测度技术创新感应度系数和影响力系数并以此为标准将我国42个产业分为四种类型，提出相应的产业创新模式[14]。
综上，作为技术创新组成部分的工艺创新已得到国内外学者的关注，并从影响因素、重要性和时机等角度对其进行研究。技术创新路径的研究范畴涵盖宏观、中观和微观三个层面，其中宏观和微观内容较多，而中观层面较少。近年来学者们对部分地区某制造行业的技术创新路径进行研究，将产业技术创新路径和模式通常作为同一问题分析和处理，并未进行严格区分。关于产业技术创新路径选择的基础，有文献认为取决于技术创新感应度系数和影响力系数、产业创新规模和发展阶段等[14]，尚没有文献根据行业创新特征对制造业创新路径选择进行研究。总之，尽管国内外已从产业层面对技术创新路径展开研究，但对制造业绿色工艺创新的研究相对匮乏，对制造业绿色工艺创新路径的研究更是基本空白。本研究拟调查我国制造业绿色工艺创新现状，在总结现状的基础上从不同角度设计绿色工艺创新路径，并提出路径选择的建议。因此，本研究具有重要的理论价值和现实意义。
2制造业绿色工艺创新现状
本研究于2013年11月至2014年5月对北京、上海、广东、浙江、河南、四川、贵州、湖北、天津、山东、辽宁、吉林、黑龙江的制造业共550家大中型企业的研发和中高层管理人员以面谈、电话访谈或电子邮件的形式进行问卷调查。问卷从创新意识、成本、效益和困境等角度，设计了创新重视程度、目的、动机、人员和经费投入、成本和效益、困境和措施等共39道题，其中主观题8道、客观题31道，共128个选项。回收问卷中有效173份、无效21份，回收率为35.27%，涉及的行业有：医药制造、运输设备制造、电气机械和器材制造、通信和其他电子设备制造、仪器仪表制造、废弃资源综合利用、造纸及纸制品、化学原料及化学制品制造、金属制品、农副食品加工、食品制造、饮品制造、通用设备制造和汽车制造。
2.1绿色工艺创新的重视程度
这部分调查包括企业是否重视绿色工艺创新以及重视到何种程度，结果见图1。调查中所有大型企业和75.5%的中型制造企业均设有独立的研发部门，有专门人员从事绿色工艺研发。
2.2绿色工艺创新的目的和动机
本研究将创新动机分为被动和主动，将创新途径分为内部和外部。调查显示51.5%的企业进行绿色工艺创新的目的是在市场中占据领先地位、积极主动创新，48.5%是被动创新。73.34%的领先者进行创新的目的是保持市场地位，26.67%的领先者是被动创新；86.67%的追逐者进行创新的目的是在市场中跨越式前进，10.15%的追逐者是被动创新，3.33%的追逐者是避免市场淘汰。关于绿色工艺创新的开发方式和调查结果见图2。
2.3绿色工艺创新的人员投入
人员投入调查包括企业看法、数量和质量三方面。企业看法通过“企业认为技术人员能力开发对企业绿色工艺创新的重要性”体现，如图3所示。数量方面通过各企业绿色工艺创新人员占职工比重体现，如图4所示。质量方面通过企业对专业技术人员的学历要求体现，调查发现80%的企业要求绿色工艺创新人员为本科以上（含本科）学历。由上述可知我国制造企业对技术人员能力开发比较重视，且绿色工艺创新的人力资源质量状况良好。
2.4绿色工艺创新的经费投入
经费投入的调查主要包含企业对经费投入的看法、投入比重、投入方向和地区差异四方面。看法方面现状如图5所示。投入比重方面，43.3%的企业对绿色工艺创新的经费投入占总收入的20%以下，30.4%占总收入的20%-40%，剩余26.3%占总收入的40%以上。投入方向的结果如图6所示。地区方面的调查发现在黑龙江省的制造企业研发费用投入比重较小，而河北省以南（包括河北省）制造企业的投入占企业每年总收入的10%以上。
2.5绿色工艺创新的成本和效益
关于绿色工艺创新成本，调查发现59.8%的企业认为创新增加了企业成本，其余40.2%则认为降低了企业成本。绿色工艺创新为企业带来的效益包括经济、社会和环境效益。关于其对企业发展重要性，调查发现50.2%认为非常重要，21.2%认为重要，11.5%认为不重要。本问卷利用“提高设备利用率、优化生产流程、提高产品质量”三个指标反映绿色工艺创新为企业提高整体收益，体现其经济效益；利用“减少环境污染”指标反映创新使企业降低生产过程对环境造成的危害，体现其社会和环境效益；利用“降低废品率和节约资源”两个指标体现其经济、社会和环境效益。调查状况如图7所示。
2.6绿色工艺创新的困境和措施
问卷了解到我国制造业在绿色工艺创新方面存在的主要障碍如图8所示，其中较高风险、经费和人员短缺是创新开展面临的主要问题。面对问题企业的主要措施如图9所示，其中最主要是对员工奖励，它对激发员工创新积极性具有重要意义。
调查发现目前制造业对绿色工艺创新缺乏系统认识，由于短期看不到显著效益故缺乏全面开展的动机和积极性，尽管部分企业意识到绿色工艺创新重要性，但活动大多是零星、分散的。制造企业进行绿色工艺创新的目的比较明确，但企业所选择的创新开发方式均较为传统，没有达到预期效果。
制造业已认识到技术人员能力开发对绿色工艺创新的重要性，目前创新的人力资源数量和质量状况良好，但能力有待提高。经费投入有待于提高，且大多集中在技术和设备购买、对人员培训投入偏低；河北省以南地区投入较多。绿色工艺创新的成本和收益并存，在环境改善方面仍需格外重视。
总之，我国制造业绿色工艺创新在实践方面整体还处于起步阶段，创新的途径和模式还没有形成一致的认识，仍需不断探索符合我国国情和制造业产业创新特征的创新路径。
3 制造业绿色工艺创新基本路径设计
本文在调查中发现各制造企业的绿色工艺创新现状重点表征了制造业绿色工艺创新三个方面的情况：绿色工艺创新的目的动机和重视程度，创新资源和能力，以及创新引导主体。而现有绿色工艺创新的途径和模式（即创新路径）主要取决于企业在这三方面的比较优势，因而本文根据创新程度、创新资源和能力、创新引导主体这三个维度，总结归纳并设计出不同情景下我国制造业绿色工艺创新的八种基本路径。具体设计思路如图10所示。
3.1基于创新程度的绿色工艺创新路径
本研究调查发现制造企业会根据自身状况选用不同创新程度的创新方式――局部累积型或者突破型，据此本文提出基于创新程度的渐进式绿色工艺创新和激进式绿色工艺创新。
（1）渐进式绿色工艺创新。根据Hermosila（2010）对渐进式创新的界定[15]，本文认为渐进式绿色工艺创新的目的是从制造工艺流程的局部入手，细化到每一个小的生产环节，持久地对工艺进行改进、完善，有利于降低创新难度和成本。它需要全员参与并且高度配合，使整个组织适应高频率的动态变化，不断累积创新成果。
（2）激进式绿色工艺创新。相对于渐进式绿色工艺创新，本文认为激进式绿色工艺创新是创造全新的工艺流程、技术或设备，摆脱过去的工艺模仿或全部引进，在若干领域实现工艺水平的突破。该路径的特点为：首先，它多由企业与高等院校或科研研究所合作开发，缩减了企业研发的时间和压力，提高工艺创新的整体效率；其次，它的研发人员对创新产生的商业价值不做单独考虑，从而降低了研发人员的工作难度；最后，它的创新程度较大，其突破性成果有助于使企业在市场中占据领先地位。
3.2基于创新资源和能力的绿色工艺创新路径
根据傅家骥（1998）对技术创新的分类：自主、模仿和合作三种模式[16]，本研究在问卷调查中发现11.2%的制造企业选择了自主创新模式；31.1%的制造企业选择合作创新模式；37.7%的制造企业选择模仿创
新模式；20%的制造企业选择了其他的创新模式。因而本文总结提出基于创新资源和能力的自主型、模仿型和合作型绿色工艺创新路径。
（1）自主型绿色工艺创新。这是指企业在响应国家绿色生态的号召下完全依靠自身力量进行节约资源、降低环境污染的工艺研发活动，摆脱从外部引进核心工艺技术和设备等的创新活动方式。进行自主型绿色工艺创新的企业具备雄厚的创新实力与充分的资源和信息，具有大规模的研发团队，对团队中技术研发人员的创新意识与技能要求高，能够对市场环境进行精准的分析和预测，在绿色战略制定方面具有前瞻性。
（2）模仿型绿色工艺创新。根据施培公（1999）对模仿创新的界定[17]，本文认为模仿型绿色工艺创新是企业通过模仿他人的先进工艺技术、设备或流程，结合自身特点进行完全模仿或者二次改良的创新活动。其中，完全模仿是对先进绿色工艺的仿造，而二次改良是在引入绿色工艺后，消化吸收、再创新，使之符合企业特点。随着知识产权保护意识的增强和专利制度的完善，要获得效益显著的模仿结果就很不容易。因此，该路径在运作时需有良好的研发团队，并积极与最早创新者进行沟通。
（3）合作型绿色工艺创新。这是指企业为达到自身利益最大化、规避创新风险，联合同类型的制造企业、科研机构或高校等进行绿色工艺研发的交流和资源共享，达到共赢的创新活动。问卷中对“企业进行绿色工艺创新主要是通过内部研究还是依靠外部合作”的调查结果显示31.1%的企业通过外部合作；认为合作研究开发非常重要的企业达40%，重要的33.3%，一般重要的13.3%。可见该路径在目前我国制造业中具有重要意义。该路径可在一定程度上减少企业的竞争和创新压力、节约时间，迅速获取更多创新资源，激发企业创新人员灵感。
3.3基于创新引导主体的绿色工艺创新路径
研究调查发现绿色工艺创新的引导主体有三类：员工、企业家和政府，本文据此设计以下路径。
（1）员工主导的绿色工艺创新。Shalley和Gilson（2004）提出员工创新是员工针对组织的产品、实践、服务或程序产生新颖、有用的想法[18]。员工主导的绿色工艺创新是指员工作为创新主体参与绿色工艺创新活动，制造企业以提高技术人员研发能力为主、开发其他员工的创新能力为辅，激发全体员工的创新积极性，实现全员协同创新[19]。该路径的成本较低，可实现员工和组织的共同成长。
（2）企业家主导的绿色工艺创新。该路径强调企业家在创新战略制定中的强势地位，发挥企业家精神，由企业家决定绿色工艺创新的决策、方向和定位[20]。该路径对企业家的素质能力要求较高，它具有冒险性，风险大小取决于企业家制订绿色工艺创新战略的合理性及企业是否有完善的绿色工艺创新管理制度。因此，“绿色战略”和“绿色工艺创新管理制度”可以是该创新路径的重要体现。本次问卷调查了这两个因素对绿色工艺创新的重要性，43.3%的企业认为绿色战略非常重要，33.3%的企业认为绿色工艺创新管理制度非常重要，可见该路径已得到部分企业注意。
（3）政府主导的绿色工艺创新。绿色工艺创新需投入大量人力、物力和财力，而创新效益未必马上出现，这就需要制造业外部“动力场”中的政府发挥动力机制[21]。调查发现51.5%的企业认为“国家政策支持”非常重要，充分印证了政府在绿色工艺创新中的重要性。该路径是指政府运用制度、政策调控、引导、支持、鼓励企业进行绿色工艺创新活动；具体包括资金动力型支持，如拨款、专项贷款、减免税政策等；引导型支持，分为技术政策和产业政策；保护型支持，分为知识产权保护和关税保护政策。与员工和企业家主导的创新不同，该路径对员工的创新意识要求不高，企业风险相对较小。
4 结论和建议
本研究历时半年通过问卷调查我国13个省、市制造行业的绿色工艺创新现状，根据现状从创新程度、创新资源和能力、创新引导主体三个维度，总结并设计出基于创新程度、创新资源和能力、创新引导主体的八种基本创新路径，针对各路径的选择本文提出以下建议。
（1）基于创新程度的绿色工艺创新路径。从前文阐述中发现，渐进式绿色工艺创新适合于相对复杂、成本较高的工艺创新。而对于时间和压力较大、创新产生的商业价值不做单独考虑的工艺创新，适合选择激进式绿色工艺创新路径，便于企业在市场中占据领先位置，为企业发展开辟新的发展领域。
（2）基于创新资源和能力的绿色工艺创新路径。当企业创新资源较少、筹资较困难、技术人员短缺时，可选择模仿型创新路径，以节省创新时间和成本。当企业实力薄弱，设立自己的研发机构和获得技术和市场信息较困难，可选择合作型创新路径，与外部机构建立信息技术沟通平台，鼓励员工积极创新。当制造企业实力较强，拥有优秀研发团队和充分资源、信息时，可选择自主型创新路径。
（3）基于创新引导主体的绿色工艺创新路径。对创新人员投入相对较大或者员工创新能力较高的企业，适合选择员工主导的创新路径，通过各部门员工之间的良好沟通共同实现组织目标。当企业领导具有很强的冒险和企业家精神、能够对市场进行精准预测，或者企业拥有良好绿色战略、绿色创新管理制度完备，可选择企业家主导的创新路径。对创新资金匮乏的中、小规模企业，或常常被动创新的企业，可依靠政府支持，选择政府主导的创新路径，为企业绿色工艺创新开拓新的发展契机。
本文仍存在以下局限性：第一，由于工艺创新是制造企业的敏感话题，多涉及企业机密，加之对“绿色工艺创新”这一研究意义不甚了解，许多企业对调查持排斥态度，调研阻力异常巨大，导致问卷的低回收率，进而约束了研究理论的实用范围。第二，不同行业由于其发展背景、产品特点、工艺特征等决定其创新方式的侧重点各不相同，对于绿色工艺创新的路径选择存在一定的差异。根据各制造行业创新方式的侧重点对制造业分类并研究其路径选择是我们后续研究要做的工作。
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生物在自身进化及自然选择的长期作用下，通过亿万年的洗礼，形成了独特的特性和功能，这为人类解决工程技术问题提供了大量的设计原型和许多创造性的设计方法，是人类技术创新取之不尽的灵感源泉。自诞生以来，仿生学的概念不断演变，并经历了由简单的模仿生物，到利用自然设计灵感的不断完善的过程。仿生学是将通过观察、分析、研究掌握的自然界生物所具有的各种特殊本领，并模拟、移植到各工程技术领域中去，为促进人类社会进步发展所用。仿生的价值在于依照相似准则和前提，按照生物系统的结构和性质为工程技术提供新的设计思想及工作原理，并找到新的更加经济、合理、高效和可靠的方法。仿生学需要多学科的交叉，是一门很难划清边界的大学科。同时由于仿生技术应用范围广，因而很难将仿生技术准确分类。本文重点研究了结构仿生的研究方法，分析了结构仿生在机械领域中的典型应用，总结了结构仿生在机械结构设计领域中的问题，并展望了结构仿生的发展趋势。
1结构仿生设计的方法研究
结构仿生是通过研究生物形态、结构、材料、功能及其相互关系，在深入理解生物机理的基础上，分析生物功能、结构与工程的相似性，提出仿生构思或建立数学模型，最终用于工程结构仿生设计。通过对生物体结构的仿生可以改变传统的设计理论与方法，取得具有创造性的突破。虽然仿生设计已经产生了大量的工程应用，但相关研究多是基于某种生物特征的发现，或基于某种技术性需求的仿生改进，对方法学的研究相对较少。如JuniorW．K．［1］基于产品开发，重点介绍了对生物样品的观察、实验阶段，此方法适用于一般产品的仿生设计。ZhaoL．［2］初步建立了适用于机械结构仿生设计的方法，综合考虑了各阶段的目的、方法，但实用性有待考证。综合现有的仿生设计的研发流程，特提出结构仿生的基本步骤，如图1所示。例:研究人员通过大量的观察和试验，对蜣螂等生物非光滑表面的观察研究及仿生，开发了具有减阻功能的非光滑犁，突破了传统的设计思路，并且降低了农业耕作的能耗，提高了工作效率。其研究过程符合“技术需求型”。基于图1可知，结构仿生研究的基本步骤［3-4］和具体的研究方法如下图2所示。
2结构仿生技术在机械工程领域中的典型应用
2.1扑翼飞行器
昆虫翅的结构比鸟翼简单得多，但翅膀的超轻质、高强度、自适应变形等性能非常突出，如蜻蜓翅是由非常轻的网状构架和薄膜材料构成，但是却能产生非凡的动力。如由SRI国际研究公司开发的仿蜻蜓飞行姿态的扑翼飞机已经试飞成功，NASA的喷气试验室也成功试验了蜂鸟和蜻蜓的自主控制和导航系统;乔治亚理工研究院与英国剑桥大学、ETS试验室合作研制模拟天蛾翅膀结构的扑翼昆虫机“En-tomopter”，机械翅膀能够像昆虫一样飞行［5］;另外国内的扑翼飞行器也取得了一定进展。这些对昆虫飞行能力的破译必然会推动人类对现有飞行器的改革。这是各国发展微型机械飞行虫(MFI)技术加以仿生借鉴的核心。而昆虫飞行功能研究已经成为昆虫仿生领域最热烈的前沿方向之一。
2.2运动仿生的机器人
仿生学的发展为机器人的设计提供了大量的解决思路和方案，如动物的身体结构、运动方式、自由度分配、铰链设计以及系统控制等都是机器人设计的重要依据，通过研究生物原型的相关规律往往可以找到更好的解决问题的方法。如南航对壁虎脚掌微观结构及粘附机理进行研究，为爬墙机器人的发展提供了依据［6］;动物的灵活高效且适应能力强的运动机构令设计者羡慕不已，许多的仿生设计工作也已开展，如仿蟑螂机器人以及仿龙虾机器人等［7］;ZhaoT．S．［8］等对海蟹的行走机构、系统参数和运动机理进行了研究;陈殿生［9］从蝗虫和龟类的翻转研究中得到启示，设计了移动弹跳机器人。另外在微型机器人方面，昆虫为微型机器人的设计提供了大量的仿生原型，研制具有昆虫足样行走能力的机器人或虫样蠕动的微型机车，可被用于行进到崎岖不平的山路或其它非平坦地带(如:地震后墙壁倒塌的废墟中)执行特殊的任务。
2.3仿生减阻及推进
仿生减阻主要包括土壤减阻、空气减阻和水流减阻等。吉林大学通过研究典型土壤动物蜣螂、黄鼠的体表面，形成了比较完善的的生物脱附与机械仿生研究理论体系。基于土壤动物体表非光滑结构的仿生非光滑结构已经被证实具有良好的防粘、减阻性能。Han［10］发现鲨鱼表皮上齿状突起能保持水流的流态，可以有效地减少表面的摩擦阻力和压差阻力。基于鲨鱼皮表面织构的减阻表面结构已经完成飞机模拟飞行试验［11］，空客320客机的机身和机翼表面增加仿鲨鱼皮结构后，降低了6%的空气阻力。基于仿生学的水上推进研究也取得了很大发展，如北航的仿生机器鳗鱼、哈工大的水下机器人以及国外的许多仿生机器人都提高了水下的推进效率，有望改进潜艇与水上交通工具。在汽车制造行业中，结构仿生设计出的产品也取得了预想不到的优良性能。特别是在汽车外型设计上模仿生物的优异外型可以大大降低风阻系数。
2.4结构轻量化
结构轻量化是飞行器设计的重要课题，岑海堂［12］借鉴竹干的细观结构和排列方式，仿生设计了仿生翼身结合框，仿生结构与原型相比重量可减轻2.1%。马建峰［13］等将蜂窝结构应用机机翼加强框的设计中，提高了结构的比强度。此外，在机床结构件的设计中，赵岭［14］利用结构仿生方法改进了工作台和移动横梁筋板结构，在降低质量的前提下获得了更好的动静态力学性能。在F1方程式赛车的变速箱、车架等承力部件以及日本的新干线车厢壳体中都采用了铝合金、碳纤维等高性能材料的蜂窝结构板来实现轻量化，使抗撞击性能更好。车身结构轻量化是当前结构仿生的重要应用领域之一。
2.5机构仿生设计
在模拟生物体优异运动机构方面也取得了许多创新性的成果。植物叶片的收叠和伸展功能起着保护嫩叶免受外来损伤的作用，如许多热带植物一旦碰到温度急骤下降就利用叶片表面波纹结构的收叠功能来避免霜冻危害。人造卫星和航天装备研究人员受到植物叶片收叠和伸展特性的启示，将植物叶片的这种功能用于航天飞船的天线和大面积太阳能电池的设计中。根据长颈鹿血液循环系统的独特机构，发明了超音速战斗机的抗荷飞行服。航天科学家受苍蝇平衡器后翅的启示，成功地研制了体积小、重量轻的“谐振陀螺仪”。蝴蝶的身体表面生长的一层极小的鳞片能够调节体温，仿生研制的人造卫星的温控系统能够避免温差损毁精密仪器等［15］。
3结构仿生在机械结构领域中的问题
结构仿生在人类技术进步的各个领域中发挥了重要作用，但在机械领域中的相关系统研究工作相对较少，并存在如下问题:(1)从研究方法上来看，许多研究者仅是对生物体进行简单的模仿，并未上升到理论研究的高度，降低了其真正价值，其应用未形成完善、系统的理论体系。(2)从结构仿生的现有成果来看，设计者的设计思想多是灵感一现，缺少成熟的理论、准则和方法的指导，对生物体结构形式和材料、结构一体化优化设计问题也尚无可资利用的成熟方法，因而有时难以系统地应用及实现。(3)从生物结构的发现，到力学特征的提取，再到仿生技术的实践应用是一个漫长而艰难的过程，且缺乏相关理论法则和信息。由于结构仿生的研究属于跨学科研究领域，涉及到多领域、多学科知识的综合运用，增加了研究难度。(4)自然界中生物体结构种类繁多、性能各异，原型的选择具有偶然性，同时由于认识水平、技术手段及科研条件的制约，许多优异生物结构的机理难于破译，有些结构的研究需要在活体条件下进行，使其结构组成和机械性能的研究相对困难。(5)生物体结构的复杂性及特殊性制约了其仿生应用，特别是对于中小尺度的机械零件，传统的铸锻、冲压、铆焊、机械加工或者很难复现生物体的复杂结构，或成本过高，使仿生结构缺乏制造工艺的支持。
4结束语
