當(dāng)前我國存在部份機(jī)械制造企業(yè)產(chǎn)品在國內(nèi)外市場上缺乏競爭力,產(chǎn)品大量積壓,除與經(jīng)營管理體制有關(guān)外,與企業(yè)設(shè)備陳舊、工程技術(shù)人員知識老化有很大關(guān)系。為了適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì),振興我國機(jī)械制造業(yè),有必要重新認(rèn)識機(jī)械制造業(yè),了解當(dāng)前國際上機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的特點和今后的趨勢。
新興技術(shù)與新興工業(yè)推動機(jī)械制造業(yè)發(fā)展
世界上各發(fā)達(dá)工業(yè)國家經(jīng)濟(jì)上的競爭,主要是制造技術(shù)的競爭。在各個國家企業(yè)生產(chǎn)力的構(gòu)成中,制造技術(shù)的作用一般占55%~65%,日本及亞洲四小龍的發(fā)展,在很大程度上都是與他們重視制造技術(shù)有關(guān)。這些國家和地區(qū)十分重視將世界各國高新技術(shù)專利買回來,通過制造技術(shù),形成獨、特、高的產(chǎn)品,率先占領(lǐng)世界市場。對此,國際模協(xié)秘書長羅百輝認(rèn)為,機(jī)械制造業(yè)必須領(lǐng)先信息科學(xué)、材料科學(xué)來改造自己,信息科學(xué)、材料科學(xué)也必須依賴于制造技術(shù)來取得新的發(fā)展。在計算機(jī)的發(fā)展中,最關(guān)鍵的問題是高密集度的大規(guī)模集成電路與存儲器件的制作,它們有賴于制造技術(shù)的發(fā)展。
美、日等國的專家已將制造科學(xué)與信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)一起列為當(dāng)今時代四大支柱科學(xué)。美國由于近年來缺乏對制造科學(xué)的重視,使他們許多產(chǎn)品缺乏競爭力。為此,美國政府已批準(zhǔn)將先進(jìn)制造計劃列為1996年國家預(yù)算唯一重點支持的科技領(lǐng)域,這已引起美國、日本、歐洲在制造技術(shù)上新一輪的競爭。要重新認(rèn)識機(jī)械制造業(yè),尚包含著另一種意義。它已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的機(jī)械制造,即所謂的機(jī)械加工。它是集機(jī)械、電子、光學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)、激光學(xué)、管理學(xué)等最新成就為一體的一個新興技術(shù)與新興工業(yè)。
自動化生產(chǎn)中的許多信息需要通過檢測來提供,生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種故障要通過檢測去發(fā)現(xiàn)和防止,所需要的精度也要靠檢測來保證。沒有可靠的檢測就沒有現(xiàn)代化與自動化,更沒有高效率和高質(zhì)量。國際模協(xié)秘書長羅百輝認(rèn)為,檢測技術(shù)是機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),為適應(yīng)柔性自動化的需要,機(jī)器人必須有視覺系統(tǒng),能對裝配件的形體與姿態(tài)進(jìn)行識別,應(yīng)裝有位置與觸覺傳感器,進(jìn)行精確定位與抓握力的控制,自動導(dǎo)引車也應(yīng)有視覺或聲發(fā)射傳感器,以發(fā)現(xiàn)行進(jìn)中可能遇到的障礙物。激光加工本身是一種“盲過程”,它只加工一個點,為了獲得所需形狀,需要通過檢測來控制,激光加工是一種侵蝕過程,其形態(tài)需要通過傳感器檢測和控制。激光加工之所以能實現(xiàn),關(guān)鍵在于傳感器。
當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的特點與趨勢
當(dāng)前機(jī)械制造技術(shù)不僅在它的信息處理與控制等方面運用了微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、激光加工技術(shù),在加工機(jī)理、切削過程乃至所用的刀具也無不滲透著當(dāng)代的高新技術(shù),再也不是原來意義上的“機(jī)械加工”了。例如激光加工,通過控制光束與工件的相對運動,可以在一臺機(jī)床上加工出孔、槽,二維、三維曲面等各種形狀,完成鉆、銑、鏜等動作,它在21世紀(jì)初可能引起機(jī)械加工的一場新的革命。激光切割、焊接、裁剪、成形加工以及激光快速找正、激光測量等技術(shù),已經(jīng)在汽車工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,并獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
當(dāng)今,將機(jī)械加工分為切削加工與無屑加工已不確切。進(jìn)入20世紀(jì)90年代,又發(fā)明了一種快速成形加工方法。由激光器發(fā)出的紫外光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)匯聚成一支細(xì)光束,對盛在容器內(nèi)的液體塑料進(jìn)行掃描。這種塑料能利用紫外激光的光化作用使其表面固化。根據(jù)所需要制造零件的尺寸與形狀,由計算機(jī)控制,只需在形成零件實體處曝光,盛有液態(tài)塑料的工作臺可作步進(jìn)橫向運動與升降運動。在激光掃描運動與工作臺橫向運動配合下,在激光光束掃描的地方形成一層薄薄的固化膜。每掃完一個平面,工作臺下降0.05mm。這樣一層層的塑料按規(guī)定形狀的圖形固化,可以制成任意復(fù)雜的零件,這種加工方法是未來的發(fā)展方向之一。
許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家的學(xué)者、專家在談到生產(chǎn)過程柔性化、敏捷化、智能化、信息化時,都指出機(jī)械制造工程師應(yīng)掌握和綜合利用工程數(shù)學(xué)、激光學(xué)、激光電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、控制論、生物學(xué)、材料科學(xué)、管理科學(xué)、人文科學(xué)等高新技術(shù),這些科學(xué)將改變著機(jī)械制造的面貌,而機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展又為這些科學(xué)提供新的工具,進(jìn)一步促進(jìn)這些科學(xué)的發(fā)展。
國際模協(xié)秘書長羅百輝認(rèn)為,當(dāng)前中國機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的特點是現(xiàn)代化高新技術(shù)的綜合利用,其趨勢是四化:即柔性化、敏捷化、智能化和信息化。
(1)柔性化:使工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要,能適用于迅速更換工藝、更換產(chǎn)品的需要;
(2)敏捷化:使產(chǎn)品推向市場準(zhǔn)備時間縮為最短,使機(jī)械制造廠機(jī)制能靈活轉(zhuǎn)向;
(3)智能化:柔性自動化的重要組成部分,它是柔性自動化的新發(fā)展和延伸。人類不僅要擺脫繁重的體力勞動,而且還要從繁瑣的計算、分析等腦力勞動中解放出來,以便有更多的精力從事高層次的創(chuàng)造性勞動。智能化促進(jìn)柔性化,它使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更完善的判斷與適應(yīng)能力。當(dāng)前,產(chǎn)品的更新?lián)Q代將不斷加快,各種各樣的需要不斷增加。據(jù)美國、日本和歐洲等發(fā)達(dá)國家的統(tǒng)計,1975~1995年機(jī)械零件的種類增加了40%~50%,而75%~85%的工作人員不直接與材料打交道,轉(zhuǎn)與信息打交道。80%~88%的活動不直接增加產(chǎn)品附加值,產(chǎn)品工藝過程、組織管理日益復(fù)雜化。設(shè)計、工藝準(zhǔn)備等項工作約占為完成用戶訂貨總時間的60%以上。另一方面,在激烈的市場競爭中,供貨期與產(chǎn)品質(zhì)量往往起著比價格更為重要的作用。敏捷化已是在機(jī)械制造業(yè)面前的重大課題。在技術(shù)上要實現(xiàn)柔性化,在生產(chǎn)組織上要實現(xiàn)變革,這些都是機(jī)械制造企業(yè)刻不容緩的大事;
(4)信息化:機(jī)械制造業(yè)將不再是由物質(zhì)和能量借助于信息的力量生產(chǎn)出價值,而是由借助于物質(zhì)和能量的力量生產(chǎn)出價值。因此,信息產(chǎn)業(yè)和智力產(chǎn)業(yè)將成為社會的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。機(jī)械制造也將是由信息主導(dǎo)的,并采用先進(jìn)生產(chǎn)模式、先進(jìn)制造系統(tǒng)、先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)組織管理方式的全新的機(jī)械制造業(yè)。21世紀(jì)初,機(jī)械制造業(yè)的重要特征表現(xiàn)在它的全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造等。