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數控技術是一種將計算機技術、通信技術、光機電技術以及傳感監測技術等融為一體的通過數字命令信息指令對機械進行二次加工并控制的自動化技術,該技術由數字化信息設備以及控制運行設備組成,技術含量極高,在用于機械制造領域中能夠大大提升生產效率,保證產品質量和精確度。數控技術的特征有以下三點:首先,數控技術可有效提高制造業的產品質量以及精確度,從而提高生產效率。例如,在機床夾具制造過程中利用數控技術,在同一時間內對多個夾具進行統一規格的加工,簡化操作程序,縮短制造時間,從而提高了生產聊率,統一規格的加工操作,讓機床夾具更符合標準,精確度更高。其次,提供簡化工藝流程,減少投入。利用數控技術能夠大大簡化工藝數量和程序,以自動化的方式代替更多繁瑣復雜的工藝,使生產更便利;第三,功能強大。數控技術不僅能提高生產效率,統一規格,提高精確度,還能改變生產參數,使其適用于更多規格不同、批次不同產品的要求。數控技術只需要通過電腦調整生產參數、規格就可以實現以上要求。
2數控技術在機械制造中的實際應用
2.1機床設備上的數控技術
機床設備是機械制造過程中的基礎設備,絕大部分的操作程序都是在機床上面實現完成的。數控技術引入機床設備中將計算機技術以及互聯網通信技術融合進機床設備中,控制生產過程中的每道工序的參數、時間、以及規格,做到統一規范化的操作,讓機床設備在工作時更加穩定、安全和高效,同時完善機床的各類零部件開關控制,使操作開關系統、冷卻泵系統等調節得更加精準、細致。
2.2工業生產中的數控技術
工業生產過程中的數控技術應用最為頻繁,尤其是食品加工、藥品加工以及印刷造紙等工業領域。數控技術的使用不僅可以有效降低工業生產中的材料損耗,提高工作環境的利用率,降低工業投入成本,將工業化生產由傳統的、人工化、滯后化帶入一個智能化、高效化的全新時代。比如某牛奶加工廠,從牛奶的提取、檢測、加工、包裝等一系列的過程中,采用數控技術,全程利用計算機控制牛奶加工生產的各個流程和環節,既保證了效率和質量,還能全程監控牛奶的生產加工包裝過程,一旦發現不利因素,可及時采取應對措施解決問題,保證奶制品的安全可靠。
2.3航天器材上的數控技術
航空航天技術一直以來是屬于高精密型的、技術含量超高的技術,而它所采用到的材料和零件都是經過特制而成的。以往沒有出現數控技術之前,對于航天器材的制造尚處于較為粗淺的階段,往往不能滿足航空航天的高要求和高標準。當數控技術引入航天宇航工業中后,以精密的計算機技術以及超強的網絡通信技術為支撐,力求將航天器材制作的更符合要求、更完美的程度,尤其是對航天器材的小部件的制作更是精益求精,堅持節約,反對能源浪費。
2.4汽車領域的數控技術
隨著人們生活水平的不斷提高,對生活質量的要求越來越高,汽車作為出行代步工具和顯示人們財富地位的象征已經成為許多人擁有的物品之一,汽車需求量與日俱增,而由此引發的汽車行業的競爭愈演愈烈。汽車生產領域引入數控技術,可以有效提升構成汽車各個零部件的生產速率,加快汽車零部件的組裝和后期測試的效率,加大汽車成品的生產量,提高汽車成品的質量,最終提高汽車從生產都投入銷售過程中的經濟效益。現階段的汽車生產車間中,全部采用的是現代化、高科技的數控機床設備,生產流水線作業高效化、智能化,讓汽車從零件的生產、組裝到后期的試運行全程控制中,實現了高產能和高質量的要求。
2.5煤礦機械領域中的數控技術
眾所周知,煤炭是人們生產和生活中必不可少的能源之一,而煤炭的開采以及運輸屬于一項高危險生產活動,必須要求參與者擁有較強的專業技術和高度工作警惕。采煤過程中最常使用到的就是采煤機,尤其采煤工作面的環境極為惡劣,地形地質條件復雜,通常意義上的采煤機只能完成小部分工作面的采煤工作量,無法對一整個礦料進行單獨開采和整合,在這種惡劣的情況下難以正常工作并保證工作效率,倘若引入數控技術,即在采煤機添加了數控氣割,利用焊接技術將采煤機功能擴展,解決傳統采煤機程序單一、功能不全的缺陷,使其能在不同的采煤工作面正常快速的工作,不僅有效提升了采煤工作效率,縮短了煤炭采礦時間,還大大降低了采煤礦工的危險,值得在煤礦機械領域廣泛推廣。
3結論
上個世紀80年代,計算機技術的飛速發展帶動各行各業的迅速進步,依賴計算機自動控制技術的現代機械制造業也逐步脫離傳統制造,轉變為高效率生產。由集成電路板支撐的數控技術為核心的數控銑床率先走進了機械制造業,然后各種數控機械迅速充斥了機械制造業。從數控車床到鏜床、磨床、鉆床再到大型的沖床、板材一次性成型機械、車削設備等等,CAD等機械模擬制圖軟件的開發利用又進一步的提高了機械制造的工程化發展。計算機已經走進了微電子的時代,數控技術也不例外,微電子技術為數控技術的更精細更準確操作提供了可能,微電子技術使得操作界面更加人性化,也更加小巧精致,實現的功能也更加豐富。不僅僅是單個制造產品,還可對成品進行計數打包裝箱等后續步驟,操作工人只需在一旁監管突況的發生。傳統的機械制造業也可以進行計算機自動控制化的改造,實現對零散的生產設備統一管理,協調一致的生產。通過計算機模擬技術,可以找到機械制造中效率和利益最高的生產狀況,為企業帶來更大的利益。計算機技術不僅僅是對機械生產中起到作用,在原材料的購進,原材料的加工利用,產品的后續包裝銷售過程中,計算機能構架一條完整的集成制造體系。
2數控技術的生產利用
在一些惡劣的生產環境中利用數控技術尤為重要,在化工生產過程中,粉塵、有毒有害氣體無時不刻威脅著生產工人的人生安全,數控技術的引用不僅改善了工人的勞動條件,提供了安全保障,同時對企業來說,也提高了產品的生產效率,實現機械化。在生產加工中對環境要求非常高的加工過程中,數控技術可以擺脫人的因素,能提供更優的生產環境,例如在食品加工過程,傳統的作坊式生產明顯不能滿足我們對食品衛生的要求,在現在化無菌化生產條件中數控技術減少了人為操作,一切由機械代替手工自動完成,保證了生產加工的質量要求。數控技術對既定的生產過程進行控制,一般采用負反饋的調節機制,利用傳感器發現錯誤并及時采取相應的處理方法,實現全過程的智能化一體化生產。
2.1在采煤業中的應用
在傳統的采煤業中,一般是由采煤工人在地下進行挖煤作業,由于地下情形的不可預知性,煤礦事故頻繁發生。即使是在采用機械化采煤技術的今天人工的操作依舊存在,地下煤層環境的不同,也需要采用不同的機械。數控技術在采煤機的應用,解決了單件下料的重要難題,數字化技術能夠模擬出最優的套料方案,不僅能實現采煤機械的高效率生產,還能極大的避免人工直接操作的危險性,降低甚至杜絕了煤礦事故的發生,提高煤礦生產企業的經濟效益。
2.2在汽車行業中的應用
汽車行業近些年在我國發展迅猛,數控技術在汽車工業中加快了汽車零部件的標準化生產,有數控技術控制的生產中心更加智能化,不僅高效率還能滿足產品更新的要求,還能制造一些極為復雜的零部件,為汽車工業的整體發展添磚加瓦。將不同零部件數字化處理后存儲在計算機中,利用模擬技術可以虛擬制造出各種汽車模型同時利用各種試驗軟件模擬測驗,了解其參數,更迅速的開發出一種產品來,縮減了汽車的研發周期。
2.3在新型機械制造領域的應用
在航天領域,許多零部件需要特殊的加工,才能滿足平整度、剛度、柔韌性的要求,傳統的制造也很難滿足這些加工要求,這就要求數控技術對材質進行精密的微加工,不僅節約了材料還能更快的實現零部件的加工,推動了航天領域的發展。其它高精度的科學儀器亦是需要數控技術的應用。
3機械數控技術的未來發展
3.1更精確
利用數控技術完成高精度的機械操作,在微米級乃至于納米級的操作級別上手工借助機械一般很難完成及其細微的工作,只有通過數字控制技術進行分子的自組裝完成對納米級別的加工,數控技術精確到每一步,嚴格控制生產環境,將各個生產環節嚴絲合縫的連接起來,最終完成高精度超復雜的產品生產。
3.2更大
在微觀領域,數控技術可以做到微米級和納米級,機械設備也可以做的很小。在另一方面,數控技術結合大型生產機械也成了未來發展的一種走向。利用數控技術為核心的3D打印技術可以自行一體化建設大型建筑,在對復雜機械的組裝上,大型組裝機械自動精確組裝每一個零部件,節省時間提高效率。
3.3更快
沒有最快只有更快,數控裝置在未來幾年內需要具備高速處理大量指令的能力,處理數據的能力和反應的時間長短決定了精確度。這不僅需要算法上的不斷改進和優化,更需要硬件設施的不斷提升。由于計算機運行速度的飛速提升,CPU的運行頻率早已達到上千兆MHz,在微秒級別上依舊能夠快速做出反應。在另一個方面,伴隨著數據處理速度的提升,機械傳動速度度提升也十分迅猛,主傳動軸的轉動速度已經達到100000轉每分鐘了,轉速的提高對附加的進給部件的剛度和韌性也提高了很大的要求。
4小結
1.1實踐性強
工業設計的一個重要的目標就是通過設計能夠為人們提供一個更為舒適的生活方式,提升人們的生活質量,使得我們的生活更加的自然、環保以及和諧,因此工業設計這項工作還具有很強的實踐性,需要有較強的應用性。
1.2時代感強
應該注意的是,在不同的時代背景之下,工業設計應該有不同的需求。在當前新的形勢之下,工業設計的基本需求就是綠色、節能,由此可見,工業設計還具有較強的時代感。
2工業設計的發展現狀
在工業革命之后,工業設計行業迅速發展起來,但是從總體上來看,我國的工業設計歷史較短,發展的速度相對比較緩慢。近幾年來,隨著我國社會主義市場經濟的發展,我國很多企業面臨經濟方面的糾紛也越來越多,這就使得一些企業開始意識到工業設計的重要意義,將更多的注意力轉移到了工業設計當中。并且這些企業在工業設計中也確實投入了大量的財力和人力資源,他們希望能夠通過優化工業設計來提升企業自身的核心競爭力。
3機械設計制造技術的發展情況
機械設計制造技術包括了很多的步驟和環節,例如:產品的設計以及產品的制造等,此外還涉及到了產品的售后服務等環節。我國的機械設計制造基礎相對比較薄弱,同西方發達國家相比較還存在較大的差距,主要表現為當前我國主要依靠引進國外的先進技術來實現發展,自主創新能力不高,這也限制了我國機械設計制造技術的發展與進步。此外,雖然我國的勞動力資源豐富,但是在投入的資金方面還不夠充足,這也在一定的程度上造成了機械設計制造行業發展緩慢。我國工業產品的質量雖然在最近幾年得到了一定的提升,但是在工業產品的使用性能方面還存在一定的不足,在產品外觀的設計上還有所欠缺。
4工業設計以及機械設計制造技術的應用
工業設計同機械設計制造技術有各自不同的特征,如果能夠將這二者有機的結合在一起,那么就可以極大的提高企業的競爭力,提高企業的經濟效益。但是從當前的實際情況來看,我國很多的小型企業在生產的技術以及生產的資金投入等方面還受到了一定的限制,這樣就使得他們在機械的設計和制造技術上難以取得突破,技術水平相對比較落后,為企業的工業設計帶來了難度。所以在機械設計制造技術的應用過程中,政府的相關部門需要充分的發揮好宏觀調控的作用,對市場經濟進行合理的、適當的調節,從而更好的引導工業企業朝著節能以及環保的方向發展。此外還可以對中小企業給予一定財政方面的支持,鼓勵他們轉變傳統的設計理念。
5結語
關鍵詞機械制造特點發展現狀趨勢
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質量、效益、競爭力為目標,包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。隨著社會的發展,人們對產品的要求也發生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術。
1先進制造技術的特點
1.1是面向21世紀的技術
先進制造技術是制造技術的最新發展階段,是由傳統的制造技術發展起來的,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。先進制造技術與現代高新技術相結合而產生了一個完整的技術群,它是具有明確范疇的新的技術領域,是面向21世紀的技術。
1.2是面向工業應用的技術
先進制造技術并不限于制造過程本身,它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果,其目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。目的是要提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。
1.3是駕馭生產過程的系統工程
先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
1.4是面向全球競爭的技術
20世紀80年代以來,市場的全球化有了進一步的發展,發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場,傾銷產品,輸出資本。隨著全球市場的形成,使得市場競爭變得越來越激烈,先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此,一個國家的先進制造技術,它的主體應該具有世界先進水平,應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。
1.5是市場競爭三要素的統一
在20世紀70年代以前,產品的技術相對比較簡單,一個新產品上市,很快就會有相同功能的產品跟著上市。因此,市場競爭的核心是如何提高生產率。到了20世紀80年代以后,制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來,使三者達到了統一。
2先進機械制造技術的發展現狀
近年來,我國的制造業不斷采用先進制造技術,但與工業發達國家相比,仍然存在一個階段性的整體上的差距。
(1)管理方面。工業發達國家廣泛采用計算機管理,重視組織和管理體制、生產模式的更新發展,推出了準時生產(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理,多數小型企業仍處于經驗管理階段。
(2)設計方面。工業發達國家不斷更新設計數據和準則,采用新的設計方法,廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD/CAM),大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。
(3)制造工藝方面。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高,尚在開發、掌握之中。
(4)自動化技術方面。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS),實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段,柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。
3我國先進機械制造技術的發展趨勢
(1)全球化。一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈,例如在機械制造業中,國內外已有不少企業,甚至是知名度很高的企業,在這種無情的競爭中紛紛落敗,有的倒閉,有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業,不得不擴展新的市場;另一方面,網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展,這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用,已成為全球化制造業發展的動力,全球化制造的第一個技術基礎是網絡化,網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。
(2)網絡化。網絡通訊技術的迅速發展和普及,給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外,網絡通訊技術的快速發展,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,推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。
(3)虛擬化。制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標,進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真,通過仿真軟件來模擬真實系統,以保證產品設計和產品工藝的合理性,保證產品制造的成功和生產周期,發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。
(4)自動化。自動化是一個動態概念,目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。
(5)綠色化。綠色制造則通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品,產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面影響,同時使原材料和能源的利用效率達到最高。
4結語
制造技術不僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標志,也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發展的關鍵時期,制造技術是我們的薄弱環節。只有跟上發展先進制造技術的世界潮流,將其放在戰略優先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。總之,在我國研究和發展先進制造技術勢在必行。
參考文獻
1馬曉春.我國現代機械制造技術的發展趨勢[J].森林工程,2002(3)
1.1圖片多,無層次課本上有很多圖形,這些圖形是黑色白描畫,不夠生動,也不夠形象,沒有層次,學生對此沒有興趣,講解也難以生動,應在電子教案中增加多媒體素材。例如講解到汽車零件的加工方法,里面有很多加工機床和車刀的圖形,在課件中增加了很多車床、銑床的實物彩色照片,并針對性地講解。本校有一些普通車床和銑床,學生較容易理解,可以增加一些其它型號的車床供學生比較學習,同時采用多角度的實物照片就易于學生學習其結構并理解其工作原理。這樣能更透徹地了解機床的加工原理和加工過程,更加便于學生理解汽車零件的制造過程。
1.2顯示多,無區分圖形上的動畫,一個圖形整體出現,講解其組成和結構時,僅用鼠標控制指針來指明區域不足以說明清楚,不利于學生的理解接受。想要區分出各個不同的區域,可以用不同的色彩來表示不同區域。有時僅要劃分不同部分又要依然能清晰看出其內部的組成,這時可以將色彩在設計中調節成半透明的,這樣即成顯現出色彩又不會遮蓋其它信息。例如講解夾具的組成時,可用半透明的彩色區域標志出定位元件、夾緊元件,即不遮蓋住夾具的結構組成,又能清晰區分出不同的組件。
1.3程序多,無步驟多媒體教學時板面大,計算過程如果全部顯示,步驟不清,學生不易掌握計算過程,通常學生看懂了卻又不知道如何下筆運算。應當計算一步,顯示一步,并引導學生思考下一步,再繼續講解下一步,再依次顯示出來。以尺寸鏈的計算為例,依次顯示出基本尺寸、上下偏差的計算過程,計算過程采用動畫的形式將計算過程按步驟一步一步體現出來,增加步驟和程序的清晰度,就像教師在黑板上一步一步板述。
2.課堂上教學過程中容易出現的問題及解決思路
2.1過度依賴多媒體教學課件多媒體教學課件內容形式多樣,講解詳細,圖文并茂,操作性強。教師過度依賴就表現為:在課堂上,教師手握鼠標,逐一“演示”課件內容。教師從以前的知識傳播者變成了現在的計算機操作員,缺少與學生的交流。教師可以根據實際情況評價、肯定或部分肯定學生的回答,學生的主動性較高,成就感較強。以講解汽車零件的加工工藝規程為例,里面包含零件從毛坯到成品的全部內容,為了體現每一次工序的內容,雖然采用多媒體動畫技術將加工過程和加工表面按加工步驟一步一步體現出來,但在講解中以提問為主,例如:加工中是如何安裝工件?采用了何種刀具?加工精度是如何控制?這些問題引發了學生認真的思索,許多學生大膽回答,學生在自己的思考與回答中尋找答案,比直接提出加工工藝過程的效果更好。2.2內容講解方式過于簡單講解相關知識點時,應將前后內容融會貫通,多媒體可以很好地實現各模塊的鏈接,設置好鏈接內容,即可用控制鍵調出相關的知識點。以講解各加工工藝為例,將機床與刀具的知識貫穿,同時結合具體加工過程,使得學生更容易將汽車制造技術的各類零件加工的知識點進行歸類和總結。這樣也就更利于學生具體分析一些刀具加工的工作原理,對新產品開發中制訂工藝規程設計提供了一個可行的設計思考方向。第一課對學習興趣的培養十分重要,不是只講解教學安排和第一章的內容,可以播放寶馬汽車的整個加工流程,有底盤和車身的組裝,再到噴漆上蠟,儀表板和座椅等部件的安裝,直至通過測試,完整地顯示汽車組裝加工過程。這樣即增加了學生的學習興趣,教學氣氛熱烈,又讓學生直觀地了解了汽車是如何制造出來的,對現今的汽車制造技術也有了直觀的認識。
2.3在一定程度上削弱了學生的主觀能動性多媒體課件在形式和內容上下了功夫,枯燥的文字與生動的畫面相結合,意在激發學生的學習主動性。但教學又成了另一種意義上的滿堂灌。教師無形中就把學生的思路限制在課件設定的固定框架內,學生缺少自主思考與學習,學生的主動性必然會受到不同程度的影響。在課堂教學中要多啟發,多引導,多提問,多思考,讓學生自己去發現問題、提出問題,讓學生“動”起來。互動性活動較易組織,課堂氣氛較為活躍,師生互動是互動教學理念中最重要的一個方面。教師將在學生自主學習、理解、鉆研、觀察時,積極地看,積極地聽,設身處地地感受學生的所作所為、所思所想,考慮如何指導學生學習。
3.課后容易出現的問題及解決思路
3.1課后師生交流少下課后,學生和老師都急于進行下一節課,師生交流較少,對于學生的課堂學習效果,教師不能得到及時的反饋。教育實踐證實,課后交流能讓學生在課堂知識的基礎上更上一個層次,這就要求教師和學生能夠及時溝通,及時討論。在課后的師生交流中,我們可以采用多種多樣的形式.如輔導答疑、實踐討論、交流座談、網上交談等。這些互動都有助于多媒體課件不斷完善,有助于教師更好的教,學生更好的學。
3.2作業形式單一通常課后作業形式過于單一,學生一味地抄寫或計算,容易產生厭煩情緒,不利于學習積極性的培養。課后作業不僅僅是單一的書本作業,還可以有多種形式,例如推薦學生在課外參觀汽車4S店或車展,對一些新車型和新技術去做一些調查和研究。在講解汽車制造新技術的時候,就讓學生自己上講臺展示并講解自己制作的制造新技術的課件,很多同學都非常積極,他們覺得自己的成果不僅能讓老師看到,還能與其他同學共享,效果非常好。從學生的展示中看出,很多同學事先都是作了充分的準備的,這無疑極大提升了學習的主動性與極積性。
4.結語
隨著社會的進步和生活水平的提高,社會對產品多樣化,低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切,傳統的制造技術已不能滿足市場對多品種小批量,更具特色符合顧客個人要求樣式和功能的產品的需求。90年代后,由于微電子技術、計算機技術、通信技術、機械與控制設備的發展,制造業自動化進入一個嶄新的時代,技術日臻成熟。柔性制造技術已成為各工業化國家機械制造自動化的研制發展重點。
1基本概念
11柔性柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統適應外部環境變化的能力,可用系統滿足新產品要求的程度來衡量;第二方面是系統適應內部變化的能力,可用在有干擾(如機器出現故障)情況下,系統的生產率與無干擾情況下的生產率期望值之比來衡量。“柔性”是相對于“剛性”而言的,傳統的“剛性”自動化生產線主要實現單一品種的大批量生產。其優點是生產率很高,由于設備是固定的,所以設備利用率也很高,單件產品的成本低。但價格相當昂貴,且只能加工一個或幾個相類似的零件,難以應付多品種中小批量的生產。隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態變化的生產所替換,一個制造自動化系統的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發周期內,生產出較低成本、較高質量的不同品種產品的能力。柔性已占有相當重要的位置。柔性主要包括1)機器柔性當要求生產一系列不同類型的產品時,機器隨產品變化而加工不同零件的難易程度。
2)工藝柔性一是工藝流程不變時自身適應產品或原材料變化的能力;二是制造系統內為適應產品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。
3)產品柔性一是產品更新或完全轉向后,系統能夠非常經濟和迅速地生產出新產品的能力;二是產品更新后,對老產品有用特性的繼承能力和兼容能力。
4)維護柔性采用多種方式查詢、處理故障,保障生產正常進行的能力。
5)生產能力柔性當生產量改變、系統也能經濟地運行的能力。對于根據訂貨而組織生產的制造系統,這一點尤為重要。
6)擴展柔性當生產需要的時候,可以很容易地擴展系統結構,增加模塊,構成一個更大系統的能力。
7)運行柔性利用不同的機器、材料、工藝流程來生產一系列產品的能力和同樣的產品,換用不同工序加工的能力。
12柔性制造技術柔性制造技術是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群,我們認為凡是側重于柔性,適應于多品種、中小批量(包括單件產品)的加工技術都屬于柔性制造技術。目前按規模大小劃分為:
1)柔性制造系統(FMS)
關于柔性制造系統的定義很多,權威性的定義有:
美國國家標準局把FMS定義為:“由一個傳輸系統聯系起來的一些設備,傳輸裝置把工件放在其他聯結裝置上送到各加工設備,使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統,柔性制造系統有時可同時加工幾種不同的零件。國際生產工程研究協會指出“柔性制造系統是一個自動化的生產制造系統,在最少人的干預下,能夠生產任何范圍的產品族,系統的柔性通常受到系統設計時所考慮的產品族的限制。”而我國國家軍用標準則定義為“柔性制造系統是由數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統組成的自動化制造系統,它包括多個柔性制造單元,能根據制造任務或生產環境的變化迅速進行調整,適用于多品種、中小批量生產。”簡單地說,FMS是由若干數控設備、物料運貯裝置和計算機控制系統組成的并能根據制造任務和生產品種變化而迅速進行調整的自動化制造系統。目前常見的組成通常包括4臺或更多臺全自動數控機床(加工中心與車削中心等),由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來,可在不停機的情況下實現多品種、中小批量的加工及管理。目前反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS,日本從1991年開始實施的“智能制造系統”(IMS)國際性開發項目,屬于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS預計本世紀十年代后才會實現。
2)柔性制造單元(FMC)
FMC的問世并在生產中使用約比FMS晚6~8年,FMC可視為一個規模最小的FMS,是FMS向廉價化及小型化方向發展的一種產物,它是由1~2臺加工中心、工業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成,其特點是實現單機柔性化及自動化,具有適應加工多品種產品的靈活性。迄今已進入普及應用階段。
3)柔性制造線(FML)
它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床;亦可采用專用機床或NC專用機床,對物料搬運系統柔性的要求低于FMS,但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統和連續生過程中的分散型控制系統(DCS)為代表,其特點是實現生產線柔性化及自動化,其技術已日臻成熟,迄今已進入實用化階段。
4)柔性制造工廠(FMF)FMF是將多條FMS連接起來,配以自動化立體倉庫,用計算機系統進行聯系,采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使計算機集成制造系統(CIMS)投入實際,實現生產系統柔性化及自動化,進而實現全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產的最高水平,反映出世界上最先進的自動化應用技術。它是將制造、產品開發及經營管理的自動化連成一個整體,以信息流控制物質流的智能制造系統(IMS)為代表,其特點是實現工廠柔性化及自動化。
2柔性制造所采用的關鍵技術2.1計算機輔助設計
未來CAD技術發展將會引入專家系統,使之具有智能化,可處理各種復雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術,該項新技術是直接利用CAD數據,通過計算機控制的激光掃描系統,將三維數字模型分成若干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環操作,逐層掃描成形,并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數據,數小時內便可制出精確的原型。它有助于加快開發新產品和研制新結構的速度。
2.2模糊控制技術
模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊控制器具有自學習功能,可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調整,使系統性能大為改善,其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。
2.3人工智能、專家系統及智能傳感器技術
迄今,柔性制造技術中所采用的人工智能大多指基于規則的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規則進行推理,求解各類問題(如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修復、命令及控制等)。由于專家系統能簡便地將各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得的知識相結合,因而專家系統為柔性制造的諸方面工作增強了柔性。展望未來,以知識密集為特征,以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統)技術必將在柔性制造業(尤其智能型)中起著日趨重要的關鍵性的作用。目前用于柔性制造中的各種技術,預計最有發展前途的仍是人工智能。預計到21世紀初,人工智能在柔性制造技術中的應用規模將在比目前大4倍。智能制造技術(IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個環節,借助模擬專家的智能活動,取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動。在制造過程,系統能自動監測其運行狀態,在受到外界或內部激勵時能自動調節其參數,以達到最佳工作狀態,具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀的制造技術。對未來智能化柔性制造技術具有重要意義的一個正在急速發展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能而產生的,它使傳感器具有內在的“決策”功能。
24人工神經網絡技術
人工神經網絡(ANN)是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域,神經網絡不久將并列于專家系統和模糊控制系統,成為現代自動化系統中的一個組成部分。
3柔性制造技術的發展趨勢
31FMC將成為發展和應用的熱門技術
這是因為FMC的投資比FMS少得多而經濟效益相接近,更適用于財力有限的中小型企業。目前國外眾多廠家將FMC列為發展之重。
32發展效率更高的FML
多品種大批量的生產企業如汽車及拖拉機等工廠對FML的需求引起了FMS制造廠的極大關注。采用價格低廉的專用數控機床替代通用的加工中心將是FML的發展趨勢。
33朝多功能方向發展
由單純加工型FMS進一步開發以焊接、裝配、檢驗及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。
4結束語
柔性制造技術是實現未來工廠的新穎概念模式和新的發展趨勢,是決定制造企業未來發展前途的具有戰略意義的舉措。屆時,智能化機械與人之間將相互融合,柔性地全面協調從接受訂貨單至生產、銷售這一企業生產經營的全部活動。
近年來,柔性制造作為一種現代化工業生產的科學“哲理”和工廠自動化的先進模式已為國際上所公認,可以這樣認為:柔性制造技術是在自動化技術、信息技術及制造技術的基礎上,將以往企業中相互獨立的工程設計、生產制造及經營管理等過程,在計算機及其軟件的支撐下,構成一個覆蓋整個企業的完整而有機的系統,以實現全局動態最優化,總體高效益、高柔性,并進而贏得競爭全勝的智能制造技術。它作為當今世界制造自動化技術發展的前沿科技,為未來機構制造工廠提供了一幅宏偉的藍圖,將成為21世紀機構制造業的主要生產模式。實現了按端口、MAC地址、應用等來劃分虛擬網絡,有效地控制了企業內部網絡的廣播流量和提高了企業內部網絡的安全性。
4結論
1.1數控技術的便利性
(1)數控技術的便利性是多方面的展現,與傳統制造業相比,數控技術的應用就很好地減少了機械制造中繁復的工藝流程,通過這種減少工藝流程的方法之后,那么數控技術的便利性就會完全展露無遺。
(2)數控技術在機械制造中的發展應用還能夠改變機械制造中的加工工藝參數,改變了機械制造中的加工工藝參數之后,我們的機械制造將會更加的便利。
1.2數控技術的高效率
(1)數控技術在機械制造中的發展應用能夠實現一次裝夾工件完成多道工序的加工,從而能確保加工的精度和減少輔助的時間;
(2)數控技術在機械制造中的發展應用能夠高質量的完成普通機床難以完成的復雜零件和零件曲面形狀的加工;
(3)在我國機械制造產品的穩定性和可靠性存在一定的問題,再加上網絡化程度也不夠普及,只用于一些簡單的程序數據傳輸,就串口通訊技術來說,網絡數字化水平不高,集成化和遠程故障的排除能力較弱。總而言之,數控技術在我國機械制造業的應用上還不是很成熟,需要投入更多的人力和財力,加強相關方面的技術人員的培訓,不斷地吸收新技術的同時,真正做到將技術成果實踐于實際操作中。
2數控技術在機械制造中的實際應用探究
2.1數控技術在機床方面的實際應用
在機床的數字化作用下對于刀具以及機械的部件以及主軸的變速等等都是由數字來進行操作,只需要在對機械的一些零部件加工之前由編程人員把零部件的相關程序進行編程,而后再通過程序的載體,在這一過程中如果是想改變對機械的零部件加工只要在電腦系統的程序中進行修改,輸入新的程序即可,這對于傳統的人工調整有著很大的方便性,在效率上得到了提高。
2.2數控技術在汽車機械制造中的實際應用
在我國的經濟得到穩步上升過程中人們的生活水平也隨之得到了很大的提高,在對產品的消費方面需求愈來愈大,在這一市場激烈競爭的背景下數控技術就有著其重要的作用,數控技術在汽車機械制造中得以應用能夠在質量上以及效率上都能夠得到有效的提高,對于汽車的零部件的加工以及新產品的研制都有著很好的效率提升,從而也把汽車機械的零部件加工向著集成化以及規模化的方向得到了發展。
2.3數控技術在煤礦機械制造中的實際應用
(1)當前的煤礦產業的發展中對于采煤機械的要求也已經愈來愈高,在實際的采煤環境制約下采煤機的種類也比較的多,并且都不是大批的進行生產,這就給采煤機械的制造有了很大的困難,對于傳統的機械制造的技術在采煤機的單件下料問題上得不到很好的解決,而數控技術的應用可以通過龍骨板程序進行下料,對于在套料的選用方案上起到了很好的優化作用,在效率提高的同時,在對機械的零部件生產過程中的精確度也有了很好的保障。
(2)在數控技術得到了一定程度的發展的同時,也應當清醒的看到一些不足之處,在長期的發展過程中,我國的數控機床還處在一個低檔膨脹和中檔發展遲緩以及高檔進口的這樣一個局面,在我國的一些重要的工程方面的應用上還是依靠于進口的設備和技術來完成,從整體的發展上來看,我國在數控技術上的水平以及精確度和質量、性能和其他國家相比還處于比較落后的階段,在自主創新能力方面還不夠,在自主產權的操作系統方面還比較的缺乏。
3結語
[摘要]在現代制造業,高科技產品不斷出現,高技術含量的設備不斷應用,一線工人崗位正從勞動密集型逐漸向知識密集型轉變,企業對生產一線的技術工人的技術能力及綜合素質提出了更高的要求,傳統的知識技能結構已難以滿足工作的要求。為此,無論是從當前應對國際金融危機,還是企業長遠發展,大力培養技能型員工都應作為企業一項長期的戰略任務常抓不懈。
[關鍵詞]企業勞動組織員工
一、企業勞動組織方式的變革,要求員工必須向知識型技能型轉變
進入21世紀,人類正邁入知識經濟時代,企業的生產經營活動也呈現出一系列的特征。企業的生產方式發生了重大轉變,建立在泰羅科學治理原則基礎之上的、以增加物質財富為最終目的的大批量生產方式,正在被以精益生產和靈敏制造為代表的靈活多變、適應性強、個性化的柔性生產方式所取代;相對于傳統工業的金字塔型組織治理模式,精益生產方式條件下的企業是一種扁平化的組織,企業的每一個體都是創造性的個體。為此,企業要求每一個員工都必須由傳統的簡單操作的勞動密集型向現代企業所要求的知識型技能性轉變。因為:1、勞動者操作的機床設備和生產的產品的科技含量,在不斷提升,其變化提升之快在一些領域已達到日新月異的程度,這對勞動者的素質就提出了更高的要求,勞動者必須與時俱進,迅速跟上形勢,實現由一般的勞動操作向知識型技能型的操作轉變。2、企業的組織形式發生了重大的變化。由于現代企業制度的建立,過去粗放型的簡單操作的企業組織形式,早已向著集約的技術密集型的企業組織形式過渡。企業集團化結成了緊密合作的伙伴關系和并行關系,其組織結構屬于網絡結構,企業不但是良好的經濟組織,而且是一個良好的學習組織。這種學習型組織以建設學習型企業和培養知識型技能型員工代替了傳統的企業和員工。3、現代企業制度要求每個人都成為自主創新的主體,每個人都需要具備創業、解決問題和自我創新的技能。而這種人,實際上就是知識型技能型的人才。當前,為提高生產效率,加快企業發展,企業大量引進先進設備,如自動化生產線、數控機床等,使員工的工作性質從以體力操作勞動為主轉向以知識、信息處理及腦力勞動為主;工作范圍也在不斷拓寬,專業間業務交叉,人員間的多方面的協作,也更需要員工具備多方面的知識和技能。因此,企業勞動組織的變革,要求員工必須向知識型技能型轉變。
二、對技能型員工和培養技能型員工的正確認識
技能是指運用知識和經驗去完成某一活動的行為能力,一般表現為實際的操作技術。技能是實踐訓練的結果。企業一般把熟練掌握一定操作技能的人員統稱為技能型人才,把掌握一定技術能力或從事相關技術工作的熟練工人稱為技術工人,而技術工人作為技能型人才的基礎,在基層班組中占有很大比例,技能型人才與技術工人相比,除了具備更豐富的生產操作經驗和事故處理能力,能獨立解決有一定難度的生產技術問題,還要能夠組織或作為骨干積極開展班組技術革新活動。技能型人才是企業最寶貴的人力資源之一,是企業核心競爭力的重要組成部分。在一般意識中,技術工人的身份僅僅是工人,其作業的技術含量普遍較低,故而其待遇較差,也很容易受企業改革改制的沖擊。而知識型、技能型工人則不然,比如在沿海和經濟發達地區,熟練的數控工和模具工,常常被企業重金招聘,而且不少企業重金也難以招聘到,由于技能型工人比較緊缺,所以才有了企業對技能型員工的呼喚。
三、培養技能型員工的措施
培養技能型員工要結合不同班組所擔負的科研生產任務及自身特點,找準切入點,解決工作中的實際問題,杜絕形式主義,一切從實際出發。做到長計劃、短安排,有序推進,把著力點放在提升員工的理論水平、技術水平和創新能力上。
1、強化理論學習。理論知識的學習是員工技能培訓中最基礎又是最重要的環節,只有理論上首先弄懂,才有實際操作技能提高的基礎。因此,搞好基礎理論知識的學習,對技能型員工基本素質的提高,對員工在今后實際生產活動中運用理論,對實際技能的提高有著重要的意義。
2、抓好崗位技能培訓。崗位技能是員工完成實際任務的能力,要本著“干什么學什么”的原則,針對性地開展培訓。這是一項既需要細心耐心,又必須嚴密組織的系統工程。為了做好這項工作,企業培訓部門應對所有技能性崗位展開培訓需求調查,認真分析分類,力爭做到技能崗位員工的操作能力、技術水平以及存在的薄弱環節有較清楚全面的了解,有針對性地制定企業員工系統的培訓計劃。
3、充分發揮技術骨干的傳幫帶作用。班組里工作多年的老同志具有豐富的工作經驗,要充分利用導師帶徒這一機制,為進入班組的新員工選配技術過硬、素質優秀的技術骨干做師傅。通過一對一培訓,使他們迅速成長起來。為了使新員工盡快掌握工作技術。
4、加強班組內部員工之間及班組之間的學習交流。班組每個人經歷不一樣,技能熟練程度也不一樣,生產技能的提高需要借助于互相交流學習。同時,班組與班組間,由于具體負責的工作內容不同,但往往又互有關聯,因此在抓好日常生產的同時,可以在班組間開展同創共建活動。首先,要抓好同類班組的互動學習活動,通過學習同類班組的先進經驗,邀請別人挑毛病,查找自身存在的問題,不斷提高技能水平。其次,也要抓好不同類型的班組互相學習活動,通過組織員工到這些班組的學習,了解相關技術知識,掌握不同類型班組的需求,激勵大家不斷提高解決、處理問題的能力。
1.1鄉土性與多樣性原則
首先,鄉土性原則主要是指在選擇植物品種時,應注重對該地區長期演變過程中形成的地域性植物配置。由于其本身在長期發展和演變過程中,對該地區的環境、氣候等因素已經有了較強的適應性和抗逆性,同時具有較為豐富的林相和季相變化,能夠形成不同特色的園林景觀。其次,多樣性原則主要是指除了加強選擇鄉土性植物,還應適當擴寬植物選擇范圍,從而達到多種類型植物的組合所帶來的不同效果。
1.2科學性和美學性原則
科學性原則主要是指在植物配置過程中,應充分遵循植物的生物學特性和環境協調性,從而做到不同種類型植物之間的和諧統一。綜合考慮植物配置土壤、環境、氣候條件等各個因素,避免產生“相生相克”的現象。美學性原則主要指的是園林植物造景的觀賞性、藝術性和生態性的和諧統一,可以通過利用不同種植物的高低錯落,營造出多層次、多色彩的園林植物景觀,同時通過觀葉植物和觀花植物的結合,最大程度上延長觀賞期,并充分注重色調與色調的搭配,最終形成較強的色度對比。
2植物配置與植物造景的作用
2.1美化周邊環境
在園林植物配置與植物造景過程中,通過對不同植物景觀特點的利用,在合理布置的基礎上,呈現出植物景觀的不同形態及特有美感,在創造良好生活環境的同時,對園林景觀起到了重要點綴作用。另一方面,園林植物配置與植物造景還進一步凸顯出了園林景觀的層次感和變化性,不僅是城市的亮點,而且能美化城市環境。
2.2精神熏陶
作為自然景觀的標示性元素,園林設計中的植物是重要自然景觀類型的代表性元素,其在不同季節的形態和色澤變化,能夠給人帶來不同層次的美學感受。對于生活在都市中的每個個體來說,其內心都有一種奔赴大自然的欲望,而作為大自然最具代表性的元素,園林景觀設計中的植物配置與造景能夠充分使人感受到大自然的氣息。
2.3改善生態環境
首先,產生光合作用,吸收了大量二氧化碳氣體,并且制造出氧氣,凈化周邊的空氣環境,提升空氣質量。其次,部分類型的植物還能夠有效吸收空氣中的各種毒害物質,從而大大減少了給人體帶來的危害。
2.4災害防護作用
植物配置與植物造景的災害防護作用主要體現在不同的植物組合和配置過程中,不僅提供了較為基本的生存環境,還能有效抵御風沙及揚塵災害,從而創造出良好的生活環境。
2.5提供休閑場地
對于園林設計中的植物配置與植物造景來說,其通過合理的植物選擇和組合,在很大程度上起到了美化園林環境的作用,同時還創造出了良好的休閑環境場所。不僅提供了較為豐富的園林景觀觀賞,還在人們觀賞之余為其提供了避暑休閑場所,使之更有一種回歸自然的感覺,對身心健康發展極為有利。
3園林設計中植物配置與植物造景中存在的問題
3.1科學性及鄉土性的缺乏
首先表現在植物配置與植物造景的過程中,考慮較多的因素是植物和樹種的形狀及顏色,沒有對植物配置的適應性進行充分了解,直接造成了植物景觀的成活效率低下。另一方面園林設計人員頭腦中沒有形成正確的和諧共生思想,片面地認為植物種類越多,群落相對越為穩定,但實際上也會帶來對地方文化特色的沖擊和外種入侵。其次,鄉土性應用的滯后,園林景觀設計中植物配置的多樣性是極為重要的,但對于鄉土樹種的開發和運用,在實際過程中,往往會由于其不能達到大宗采購的數量而變更設計方案。
3.2片面注重觀賞效益
該項問題主要表現在,園林設計中對于植物配置和造景關注較多的是外在形體的優美以及色彩和圖案的精細,片面追求具有較高觀賞價值的植物造景,沒有充分考慮生態效益,往往會產生較多的景觀后期養護費用。
4解決策略