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論文摘要:本文對機械自動化的產生及在我國的現狀做了概述,在此基礎上探索了我國機械自動化的發展之路。
引言
機械自動化,主要指在機械制造業中應用自動化技術,實現加工對象的連續自動生產,實現優化有效的自動生產過程,加快生產投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術的應用與發展,是機械制造業技術改造、技術進步的主要手段和技術發展的主要方向。機械自動化的技術水準,不僅影響整個機械制造業的發展,而且對國民經濟各部門的技術進步有很大的直接影響。
一、機械自動化的產生
機械自動化技術從上個世紀20年代首先在機械制造冷加工大批量生產過程中開始發展應用,上世紀60年代后為適應市場的需求和變化,為增強機械制造業對市場靈活快速反應的能力,開始建立可變性自動化生產系統,即圍繞計算機技術的柔性自動化。它是在制造系統不變或變化較小的情況下,機器設備或生產管理過程通過自動檢測、信息處理、分析判斷自動地實現預期的操作或某種過程,并能夠自動地從制造一種零件轉換到制造另一種不同的零件。社會實踐證明,這種定義下的制造系統自動化與當代大多數企業的實際不相容。目前,世界各國的機械自動化水準除少數工業發達國家的某些生產部門外,大多數還處于操作階段的自動化。我國也不例外,需要循序漸進,不斷努力,創造條件,向自動化的高級理想階段邁進。
二、我國機械自動化的現狀
機械自動化技術從上個世紀20年代開始發展應用以來,已經得到了迅速的發展,特別是近年來計算機的高度集成化,開始采用了計算機集成制造系統,大大加快了機械自動化的發展,但我國仍處于初級操作階段的自動化。目前,世界各國的機械自動化水準除少數工業發達國家的某些生產部門外,大多數還處于操作階段的自動化。我國也不例外,我國的產業結構層次低。我國機械制造業目前有11.4萬個企業,發展很不平衡,有大量落后于現代水準的產業,大部分企業還比較落后,手工勞動占有相當的比重,我國能獨立開發現代機械自動化技術的企業可以說沒有;我國機械制造業企業中自動化裝備少、水準低,不僅在數量上同世界先進國家有較大差距,而且在品種上、質量上、使用上,同世界先進水準也存在階段性差距。實現我國機械自動化技術是一個長期的過程,不可能一蹴而就。需要循序漸進,不斷努力,創造條件,向自動化的高級理想階段邁進。當前,我國還處在社會主義初級階段,經濟、財力、生產力水準、國民素質等,與世界主要國家的差距是很大的;我國有豐富的勞動力資源,每年城鎮新增就業人口達兩千多萬,且今后每年的就業人數還會增加。機械自動化最大限度地提高勞動生產率,勞動力的過剩和分工的轉移就是一個現實問題。
三、我國機械自動化發展之路探索
(一)結合生產實際發展機械自動化技術
先進制造技術的全部真諦在于應用。發展機械自動化技術,應以企業的生產和技術發展的實際需要及具體條件為導向。只有對合適的產品采用與之相適應的自動化方式進行生產,才能收到良好的技術經濟效益和社會經濟效益。我國發展機械自動化技術,應結合實際,注重實用,即對國民經濟產生實際效益。那種盲目搞自動化、搞自動線的做法,全年生產任務只需1~2個月就完成的低負荷率生產也要搞的傾向應當糾正,對國民經濟不產生顯著促進、效率低下的要緩搞。我們要的是效益,而不單純是速度。國產造型生產線因產品質量差、可靠性低、實用性差,開工率一般僅在50%~60%。而能在生產中長期服役的主力生產線很少,像第一汽車制造廠的01線、第二汽車制造廠的BMD線等具有全年開工業績的線更是鳳毛麟角。這種現象不屬偶然或局部,而是帶有普遍性。據調查,我國引進的弧焊機器人,完全正常運轉、充分發揮效益的只占1/3;另外1/3處于負荷不滿或不能完全正常運轉狀態;還有1/3不能正常使用,直接影響了用戶使用更多機器人的信心。(二)發展投資少、見效快的低成本自動化技術
發展低成本自動化技術,潛力大,前景廣,投資省,見效快,提高自動化程度,可以收到事半功倍的經濟效果,適合我國現階段的發展需要和國情。美國麻省理工學院提出的精節生產LP模式,就是以最小的投入,取得最大的產出的具體表現。日本豐田公司采用適時生產JIT、全面質量管理TQC和成組技術GT、彈性作業人數和尊重人性為支柱的精節生產方式,使自動化程度不高的工廠取得了良好的效益。芬蘭NOKOAData機工廠的組裝車間內擁有一條能制造286、386和486微機的靈活生產線,它并不完全由自動化設備組成,中間穿插著借助計算機指導的人工參與,將高新技術與原有工藝基礎巧妙靈活地結合在一起,從而使這種生產線的造價較低,同時卻具有柔性制造系統的性能。實際上精節生產本身就意味著從國情和企業實際情況出發,借鑒國外發展機械制造業低成本自動化技術的經驗是有益的。我國機械制造業各企業有大量的通用設備,在發展現代機械自動化技術時,若以原有的設備為主,合理調整機床布局,添加少量的數控設備,引入CAD/CAM技術,就能充分發揮計算機自動化管理的優勢和人的創造性,共同構成一個以人為中心、以信息自動化為先導、樹立自主的單元化生產系統,為我國機械制造業自動化技術發展應用提供了一條投資少、見效快、效益高、符合我國國情的機械自動化技術發展應用新途徑。
(三)注重配套發展機械自動化技術
現代自動化技術在機械制造中的應用就是在控制理論的指導下,對生產的物流和人的作用進行綜合的研究,涉及到機械技術、微電子技術、自動控制理論和計算機技術等。發展機械自動化技術,必須主要地關注電子學、電子計算機技術、零件檢測和機床裝料自動化,廣泛采用程序數控機床,以及研制高效的和可靠的自動化生產線、計算機應用于生產的信息系統和自動化控制系統等。發展應用機械自動化技術,要扎扎實實地抓好自動化技術應用項目的基礎工作和從實際出發的推廣應用工作,既要發展主機,也要配套發展自動化元件及控制系統。可編程控制器、微處理機、各種傳感器、新型刀具、控制系統及系統軟件、電子計算機等,這些都將是今后機械自動化的主要技術基礎。
參考文獻:
[1]馬志平.機械自動化的未來與現狀[M].北京:機械工業出版社,2003.5.
1.1機械設計初期計劃設計
對于機械設計而言,其初期計劃設計是非常重要的,并且會在很大程度上直接影響機械設計的成果和性能。為此,應對機械設計初期計劃設計進行分析。從內容上來分析,機械設計的初期計劃設計,比較類似于計算機軟件設計分析的內容,具體工作主要分為以下幾個方面:第一,機械設計在開始工作之前必須對大量的數據和信息進行搜集,并且在整理后開展深入分析,選擇有價值的數據和信息,為機械設計工作提供必要的參考。機械設計在精度上的要求很高,不能草率的決定如何設計,需要根據實際的需求以及技術方面的標準來開展設計工作。第二,設計人員必須充分掌握好設計的器具所具備的功能與性質。現階段的發展已經進入到了高度的自動化階段,機械設計工作基本上都是通過不同的器具來完成的。因此,器具的功能和性質直接決定了機械設計的成果和應用方向,該項工作在未來的發展中必須得到充分的重視。
1.2機械設計的設計方案
相對而言,機械設計在具體的工作當中都是按照相應的方案來進行的。目前,機械設計方案被認為是設計工作中的核心部分,能夠在客觀上和主觀上對機械設計的質量和水平產生極大的影響。方案設計的工作必須保證貼合實際,過于理論化只會導致非常嚴重的后果。本文認為,機械設計的設計方案應從以下幾個方面出發:第一,機械設計方案必須滿足機器本身的性能和功能要求。機械設計從細小的零部件一直到較大的操作設備都要按照設計方案來執行。但是,方案在設計的過程中應保證其符合機器本身的功能和性能,要具有較高的匹配度,否則無法完成較多的工作。第二,機械設計方案在實際的設計當中必須充分考慮到檢驗者本身的因素。以目前的情況來看,檢驗者屬于主觀上的因素,其是否掌握機器的開發、是否能夠創新、是否具有較高的認知,都將影響機械設計方案的有效性,從而間接的影響后續的工作。
1.3機械設計的主要技術設計
隨著機械設計的重視程度不斷提升,很多地區都在機械設計的主要技術方面投入了大量的時間和精力,力求能夠在客觀上研究出更高的技術成果。但是,機械設計的限制性條件較多,理論化的成果多數情況僅適用于學術研究,未來的設計技術還是應該在實踐工作中進行較大的努力。從現有的工作來看,機械設計的主要技術設計過程中,對于主要技術層面這一要素具有非常高的要求。本文認為,在機械設計的主要技術設計階段,應達到以下兩方面的要求:第一,設計人員必須對設計圖紙信息進行反復的核對,尤其是一些重要的信息和數據,應認真對待圖紙的各種數據計算,從多方面來完成總圖與部分圖的對比分析,將最終的數據進行有效的整理。機械設計的主要設計技術,從客觀的角度來分析就是對各種數據和信息不斷加深的過程,提高精度的同時保證機械設計的質量和性能不受到影響。第二,機械設計主要技術的每一個環節都要進行審慎的比對和分析,保證階段性的工作成果。社會雖然對機械設計的需求較大,但在要求方面絲毫沒有減弱。設計人員在執行技術的時候應保證不出現任何類型的疏漏,必要時應進行反復的校對。由此可見,機械設計主要技術在目前的發展中還有很大的提升空間,且值得研究的部分較多。
2我國機械制造的技術
2.1我國先進機械制造技術的特點
近年來,我國科學技術快速發展,先進的機械制造技術在機械制造中得到廣泛應用,技術與設備都要進行不斷更新,在原有優秀技術的基礎上,運用先進技術作為發展的基礎,滿足當今市場競爭的要求,增強市場競爭力。另一方面,先進的機械制造技術能夠有效提升機械產品的性能與功能。由此可見,我國先進機械制造技術的特點還是比較突出的,且在經濟效益和社會效益上獲得了較大的提升。結合以往的工作經驗和當下的工作標準,我國先進機械制造技術的特點主要集中在以下幾個方面:第一,技術的精度不斷提升。目前的零部件機械制造獲得了廣泛的重視,零部件的精度和性能都有所提升,促使我國的機械制造技術更上一層樓。第二,面對社會的強大需求,我國先進機械制造技術的體系不斷健全,在很多方面都獲得了突出的成就,告別冗雜操作的同時,還實現了工作量的降低、工作效率的提升,這是值得肯定的。
2.2我國機械制造技術的發展方向
機械制造技術的發展是一個不斷深化的過程,單純在精度上或者是質量上要求提升,并不是最終的訴求。應用機械制造技術的目的在于為社會提供所需要的產品,促進生產生活的快速發展,減少各種問題的出現。因此,明確機械制造技術的發展方向是非常重要的。根據發展方向,結合當下的工作成果,努力地朝著目標努力,才是今后需要做的事情。本文認為,我國機械制造技術的發展方向應在以下幾個方面來展開:第一,機械制造的管理。健全規范的計算機管理制度是我國的機械制造技術發展方向之一,因此,我國機械制造業應該加強對機械制造技術的計算機管理。第二,機械制造的設計。現代的機械產品的設計要求更加傾向于智能化,如CAD設計軟件以及虛擬的設計技術對需要設計的機械產品進行模擬設計,并能夠通過多媒體等對產品的性能、結構等進行模擬演示。
3結語
與英美等工業發達的國家相比,我國制造業的現狀不能令人樂觀,需要更多的人一起努力。社會的進步,使得如今的人們對產品的要求發生了極大的變化。人們更多的希望品種多樣化、快捷的更新速度、高檔的產品質量、方便的使用模式、合理的價位,靚麗的外形、完善的售后服務,要滿足人們這些日漸增長的需求,就必須采用先進的機械制造技術。加入WTO之后,我國的機械制造業遇到了前所未有的機遇和挑戰。要把握住機遇、應對和挑戰,就決不能再沿著20世紀的發展模式,必須全面拓展,步入全球化、網絡化、虛擬化、自動化、綠色化的“五化”發展模式。只有這樣,才能走出一條中國自有的先進機械化道路[2]。
機械制造技術的特點
機械設備的設計、研發、生產,是促進國民經濟發展、推進企業創新的一個重要因素。因為無論是新產品的制造,或是新技術的推廣,都離不開新的、高科技的機械設備的支持。要想使機械設備的設計研發工作更加合理、科學,要想促進機械水平的整體快速提高,就必須清楚的了解和掌握機械制造技術的特點,只有這樣,才能設計出符合規范的大中小型機械設備[3]。
作為一項先進的制造技術,往往在機械產品設計制造、生產組織、管理銷售以及售后服務等方面,特別強調計算機技術、信息傳感技術、自動化技術以及現代系統管理技術的應用。其原因在于,它要不斷使一直以來的傳統制造技術和最近的高新技術成果相結合,從而使機械制造技術成為能夠駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流三者合一的系統工程。
促進國家經濟和綜合實力的增強、提高我國企業在國際市場上的競爭能力是先進的制造技術應用的兩大目標。因此,它往往并不限于制造過程本身,而是涉及了產品從市場調查、產品研發、工藝設計、生產準備、制造加工以及售后服務等一般產品涵蓋的所有內容,在此基礎上,將它們結合成為一個有機的整體。最終,提高制造業在所有行業的綜合經濟效益和社會效益。
怎樣提高企業的生產率,是企業參與市場競爭的核心問題。20世紀80年代以后,隨著全球市場的進一步融合及發展,制造業要想在市場上擁有一席之地,就必須以側重提高勞動生產率為根本,轉變為側重時間為核心的時間、質量和成本三者的有機統一為根本。只有達到了三者的統一,機械制造技術才能真正的進步,才能在日漸激烈的市場競爭中處于不敗之地。
上世紀80年代開始,全球市場逐步形成,以歐美為首的發達國家通過金融、科技等手段爭奪其在全球的市場份額,利用其自身優勢,向不發達國家傾銷商品、輸出資本,導致市場的競爭趨于白熱化。為了不被激烈的市場大潮沖垮,各個國家爭相發展本國的機械制造技術。只要一個國家的機械制造技術能夠趕超世界先進水平,并能成為該國制造業贏得全球市場的支撐力,整個國家的經濟實力才能有所提高。與此同時,機械制造技術是21世紀的高科技技術,它理應和最先進的科技成果相集合,理應有明確的新的技術領域。
我國機械制造技術的未來發展
制造技術分為傳統制造技術和先進制造技術。顯然,先進制造技術是由傳統制造技術發展而來的,它保留了傳統制造技術中的有效部分,又源源不斷的吸取各種新的高技術成果,之后將二者結合到生產的所有領域及其全部過程[4]。掃描顯微鏡的發明和使用,使人類認識和改造世界的能力進入納米的尺度。納米技術是指產品能夠實現納米級精度,是在納米尺度范圍內研究物質原子和分子結構、物質特性及其相互作用和運動,最終運用這種技術為人類服務的高新科技。納米技術對制造業的發展進程產生了極其深遠的影響,就目前來說,它的應用范圍十分廣泛,包括納米材料技術、納米加工技術、納米裝配技術以及納米測量技術等等。2000年,超精密加工的加工精度已經達到納米級。而在21世紀初開發的分子束生長技術、離子注入技術和材料合成、掃描隧道工程可使加工精度達到0.0003-0.0001μm。目前的精密工程正向其終極目標——原子級精度的加工逼近,即可以做到移動原子級別的加工[5]。
1)對于現代機械制造技術的未來發展,將主要體現在兩個方面:(1)精密工程技術。它以超精密加工的前言部分、微細加工、納米技術為代表,目的是將來進入微型機械電子和微型機器人的時代。(2)機械制造的高度自動化。它以CIMS和敏捷制造等的發展為代表。
2)飛速發展的網絡通訊技術的發展和普及,給從事機械制造業的眾多企業的生產經營活動帶來了翻天覆地的變化。因此,必須加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習,從而推動機械類企業朝著良性競爭和多方合作的方向發展。
3)未來還需要注意產品生產過程中的模擬和檢驗,即制作過程中的虛擬技術。計算機仿真是機械制作虛擬化的核心,它通過仿真軟件來模擬真實系統,以此來保證產品設計和工藝的合理性,同時,也確保產品制造的成功,并及時發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。