机械制造自动化技术特点与发展趋势
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机械制造自动化技术特点与发展趋势
现代化的机械制造技术是一种一体化、综合性、系统的技术手段。随着现代科学技术的不断发展,机械制造技术逐渐沿着高度自动化和精密工程技术上发展。机械制造技术是一门致力于研究机械产品的设计、加工制造、生产、使用、销售、维修甚至回收再生的整个流程的工程学科。这门学科主要是以提高效益、质量和竞争力为目标。机械制造自动化技术是我国国民生产经济的最重要基础产业之一,也是机械工业不断发展的动力和基础。
一、机械制造技术的发展历程
机械制造业是国民经济最重要的基础产业,而机械制造技术的不断创新则是机械工业发展的技术基础和动力。机械制造业发展至今,按其生产方式的变化可划分为:
(1)劳动密集型生产方式。手工制作及早期的工业生产均属于这种方式。
(2)设备密集型生产方式。这是一种随着运输机械、施工机械和机床等大规模工业化生产的出现而产生的生产方式。汽车、拖拉机、轴承等大批量生产中的刚性生产流水线均属于这种生产方式。
(3)信息密集型生产方式。从20世纪初期开始出现了数控机床、加工中心等新型机电一体化加工设备。它实现了人与机器设备之间的信息交流,机器设备可通过获得的信息,快速、准确地实现加工,继而产生了使用这些典型设备的生产方式。
(4)知识密集型生产方式。这种生产方式是制造理念的飞跃,把单向的产品制造链组成为有机的制造系统,其中的物流系统、信息流系统、能量流系统等相互依赖、相互作用、相互协调。这种制造系统不单能与人进行信息交流,而且本身具有专家系统、数据库等必要的解决问题的知识,使其能在获取较少信息的情况下完成加工要求。柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)是这种生产方式的典型代表。
(5)智能密集型生产方式。这是目前正在研究和实施的一种全新的生产方式。它试图使用制造系统本身具有的人工智能,并引入了新的制造哲理和组织形式。因此,这种制造技术能够快速响应市场的变化,超前地开发产品,实现多品种产品的全过程管理。这种制造技术的实施,将使人们梦寐以求的“无图纸加工”、“无人化加工”、“无害化加工”成为可能。目前正在研究的智能制造系统(IMS)、智能型计算机集成制造系统(I- CIMS)、敏捷制造等就属于这种生产方式。
二、机械制造技术的几点特点
1. 现代机械制造已经成为一个系统工程
计算机技术、感应技术、自动化技术、信息管理技术、新材料开发技术等逐渐运用在现代机械制造技术中。其中系统工程中的产品设计、组织管理、销售网络分布以及售后服务已经具有相当成熟的现代技术的应用。机械制造已经从传统的生产制造业发展成了以高新技术为基础,传统技术与现代信息技术相结合的高新产业。新技术的使用使制造技术迈入全新的领域,使之可以贯穿整个制造业的生产过程。
2. 现代机械制造是一项综合技术
运用先进的制造技术是为了提高企业的行业竞争力以促进整个国家的经济实力。所以,机械制造业已经不仅仅是制造产品的过程本身,而它涉及到市场调查、产品设计和开发、生产加工、销售手段和售后服务等各个环节,并将这些过程串联成一个集合体,集中式开发。制造销售一体化大大提高了制造企业的经济效益。
3. 现代机械制造技术体现了市场竞争要素
提高产品生产率是市场竞争力的核心所在。随着经济市场化的进一步发展,全球经济一体化速度加快,在 20 世纪 90年代之后,制造业要具有市场竞争力的主要矛盾已经由提高劳动生产率转变成了时间、成本和质量三者综合考虑的矛盾。而先进制造业技术就是建立在高效地基础上,同时兼顾产品的成本和质量,将三者有机地结合了。
三、我国机械制造技术日后的发展趋势 1. 自动化技术性能的发展方向。
自动化和智能化。机械制造业中早期的自动化系统通常只能对理想情况下进行简单的操作来调度任务,使任务可以顺利完成。而智能系统则是基于计算机模型来模拟人类的思想行为然后得出最优命令并执行。随着科学的发展,自动化和智能化系统已经可以相互结合,智能化系统发出的指令通过机械自动化系统可以自动完成各种人类工作,智能自动化系统正朝着更复杂、更精确的方向发展。精确高效化。衡量一个机械制造技术的关键性指标是精度和效率。随着信息时代的来临,机床硬件的发展日新月异,尤其是高频 CPU、多核 CPU、RISC 芯片迅速的更新换代以及机床数字控制系统地不断优化改善,使得数控机床的效率和精确度都得到了质的飞跃。工艺多元化和复合化。复合加工是通过多轴控制来减少工序和辅助时间的一种科学制造业技术。工艺多元化指当制造某一产品的时候可供选择的方案不仅仅只有一种,可以择优而取。工艺多元化和复合化的结合是未来制造业改革的方向。
2. 自动化技术功能的发展方向
多媒体技术的运用。多媒体技术即指广义上的计算机技术,也指通讯和声像技术。将计算机、声像和通讯技术有机结合后,可以直接在计算机上进行图像声音的编辑或者是通讯功能。在数控领域,应用多媒体技术可以高效地对信息进行综合处理以及通过通讯设备实时监察生产现场的设备运行参数及故障。而多媒体技术的运用需要专业的数控人员,因此,尖端人才的培养显得愈发重要。
3. 操作界面简单化
因为数控系统软件多如牛毛,而用户界面的设计没有统一的行业标准。大量的系统软件导致用户客户端操作界面差异很大,一方面加大了开发软件者的工作量,同时也提高了对软件操作者的要求。如果软件开发行业能够制定统一的用户界面,并且将操作的界面简化,不但可以减少软件开发者的任务,也间接提高了企业运行速度。简单的操作界面以形象的图形界面为主,用户可以通过窗口中的菜单和工具栏的工具直接进行操作,大大降低了操作人员的操作难度。所以软件界面的简化也是未来机械技术的发展方向。
4.科学计算直观化
计算结果的直观化可以更高效的对数据进行处理和解释。信息的交流通常是通过文字信息,而借用可视化技术可以将文字信息内容转化成更直接的图像或者是动画等可视信息。一般来说,可视化信息交流要借助于多媒体技术,从而诞生出如虛拟样机技术、无纸设计等。采用这类技术可以有效地缩短产品的生产周期,并且提高产品的质量。