21世纪初期机械制造业发展的趋势

　　国际生产工程学会(CIRP)每两年召开一次。每届年会上的主题报告、圆桌讨论和发表的论文均集中地体现出各个行业当前和未来发展的特点和趋势。

　　第44、45、46届年会上各个发达工业国，如美国、日本、欧洲等国家和地区与会机械制造专家、学者发表的论文，可以集中地体现出21世纪初机械制造业发展的特点和趋势，其特点是现代高新技术的综合利用，其趋势是四化：柔性化、灵捷化、智能化和信息化。再也不是20世纪20～40年代发展起来的机械学科自身的成就—凸轮及其它机构为基础，采用专用机床、专用夹具、专用刀具组成的流水式生产线—刚性自动化。刚性自动化的缺点是：严重影响产品的更新换代，妨碍采用高新技术，从而使产品在国际市场上缺乏竞争力。

　　目前，我国的机械制造业中，一些国营工厂亏损，产品在国内外市场上缺乏竞争力，长期积压除与经营管理体制有关外，与工厂设备老化、科技人员知识陈旧有很大关系。

　　为了进一步适应市场经济，振兴我国机械制造业，把产品推向国外，并牢固地占有国际市场，当前，很有必要重新认识机械制造业，研讨21世纪初机械制造业发展的总趋势、机械制造工艺装备的特点以及我国机械制造工程师应掌握高新技术的主要方向。

　　1重新认识机械制造业

　　1.制造技术是国民经济发展的支柱1999年第46届年会主席日本吉川教授在他的总结报告中指出，世界上各个工业国经济上的竞争，主要是制造技术的竞争。在各个国家的企业生产力的构成中，制造技术的作用一般占55%～65%。日本及亚洲四小龙的发展，在很大程度上都是依靠他们重视制造技术的结果，这些国家和地区十分重视将世界各国高新技术应用专利买过来通过制造技术形成产品，再占领世界市场，这就是他们所以能崛起、腾飞的诀窍。

　　机械制造工业必须依靠信息科学、材料科学来改造自己，这只是问题的一个方面，而另一方面，信息科学、材料科学也必须依赖于制造技术来取得新的进展。例如，在计算机的发展中最关键的问题是高密集度大规模集成电路与存储器件的制作，而它们有赖于制造技术的发展。

　　发达的工业国，例如美国、日本、德国、瑞士等国的专家、教授已将制造科学与信息科学、材料科学、生物科学一起列为当今时代的四大支柱科学。而美国由于前些年缺乏对制造科学的重视，使他们许多产品缺乏竞争能力，为此，克林顿政府曾批准将先进制造计划列为1994年国家预算唯一重点支持的科技领域。这已经引起美国、欧洲、日本在制造技术上新一轮的竞争，21世纪初，竞争将更加激烈。

　　要重新认识机械制造业，包含着另一种意义：它已经不是传统意义上的机械制造业，即所谓的机械加工。它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新兴工业的综合体。

　　2.机械制造技术是当今高科技的综合利用现代机械制造技术不仅在它的信息处理与控制等方面运用了微电子、计算机技术、激光加工技术，在加工机理、切削过程乃至所用的刀具也无不渗透着当代高新技术的结晶。

　　例如，激光加工通过控制激光束与工件的相对运动，可以在一台机床上加工孔、槽、二、三维曲面等各种形状的工件，完成钻、镗、铣等动作。它可能是21世纪初机械加工的一场新的革命。激光切削、焊接、剪裁、成形加工，例如，在激光束作用下使板料折弯、激光快速找正、激光测量等技术有许多已在美国、日本、德国等汽车、计算机、家用电器等工业中得到广泛应用，并获得巨大的经济效益。

　　第44、45、46届年会一些论文强调指出，将机械加工分为切削加工与无切削加工已不确切，还有一种称为长成加工方法，以晶体生长为其一例，介绍了一种一层一层生长的加工工艺。

　　由激光器发出的紫外光，经光学系统汇聚成一支细光束，对盛在容器内的液体塑料进行扫描这种塑料能因紫外激光的光化作用使其表面固化，根据所需制造零件的尺寸与形状，由计算机控制，只需要在形成零件实体处曝光，盛有液体塑料的工作台可作步进横向运动与升降运动，在激光扫描运动与工作台横向运动配合下，在激光光束扫到的地方形成一层薄薄的固化膜每扫完一个平面，工作台下降0.02mm，这样一层一层地塑料按规定形状的图形固化，可以制成任意复杂的零件这种方法可以说是展现出21世纪初一个新工艺方向。许多论文和圆桌座谈会上在谈到生产过程柔性化、灵捷化、智能化和信息化时都指出：他们需要将工程数学，激光学、微电子技术、计算机技术、控制论、生物学、材料科学、管理科学、信息科学以及人文科学等知识综合利用。这些科学改变着机械制造的面貌，而机械制造技术的发展又为这些科学提供新的工具，促进这些科学的进一步发展。

　　3.自动化与传感检测自动化生产中的许多信息需要通过检测来提供，生产中出现的各种故障要通过检测去发现和防止，生产中所要求的精度也要靠检测来保证没有可靠的检测就没有现代自动化，便没有高效率、高精度的高质量。

　　在1999年第46届年会上发表的“装配系统的新发展”一文中指出，为适应柔性自动化的需要机器人必须有视觉系统，能对装配件的体形与姿态进行识别应具有位置与视觉传感器，进行精确定位与抓握力的控制。自动导引车也有视觉或声发射传感器，用来判断行进中可能出现的障碍物等。

　　在46届年会上发表的“激光加工中的传感器”与“粗糙度与表面形貌学”两篇论文，则完全以检测为主要内容进行讨论的。“激光加工中的传感器”一文中指出。激光加工本身是一种“盲”过程，它只加工一个点，为了获得所需形状，完全要通过检测来控制。激光加工是一种腐蚀过程，其形态需要通过传感检测、控制。激光加工之所以能实用，关键在于传感器。

　　在44、45、46届年会的许多论文中均强调。越是柔性化的过程，越需要传感器。

　　2柔性化、灵捷化、智能化和信息化

　　高质量、高生产率一直是机械制造业发展的主要目标。因此，21世纪初机械制造业发展的总趋势为“四化”：柔性化——使工艺装备与工艺路线能适应于生产各种产品的需要，并能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要；灵捷化——使生产力推向市场的准备时间缩为最短使工厂机制能灵活转向；智能化——柔性自动化的重要组成部分，它是柔性自动化的新发展和延伸；信息化——机械制造业将不再是由物质和能量借助于信息的力量生产而是由信息借助于物质和能量的力量生产。因此，信息产业和智力产业将成为社会的主导产业。机械制造业也将是由信息主导的，并采用先进生产模式、先进创造系统、先进制造技术和先进组织合理方式的全新的机械制造业。21世纪初机械制造业的重要特征表现在它的全球化、络化、虚拟化、智能化以及与环保协调的绿色制造等。人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁琐的计算、分析等脑力中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动。智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。

　　近年来产品更迭不断加快，各种各样的需求不断增加。据一些发达工业国，例如美国、德国、瑞士等国的统计表明年机械零件的种类增加了约50%；80%的工作人员不直接与材料打交道，而与信息打交道；85%的活动不直接增加产品的附加值，而产品、工艺过程、组织管理日益复杂化及设计、下艺准备等均占去为完成订货总时间的65%以上。另一方面，在激烈的市场竞争中供货期与质量往往起着比价格更为重要的作用。时间就是金钱，时间能赢得竞争的胜利。灵捷化又是摆在机械制造业面前的头等重大课题。在技术上要实现柔性化，在生产组织上要实现变革，这是刻不容缓的大事。

　　进入20世纪90年代以来，在国际生产工程学会年会上，每届都有大量关于并行工程(ConcurrentEngineering或SimutaneousEngineering)，精益生产(LeanProduetion)、及时生产(AquilingProduction)等方面的论文。这些论文都将是21世纪初机械制造业十分热门的研究课题。所以，柔性化、灵捷化、智能化和信息化便成为21世纪初机械制造业发展的总趋势。

　　321世纪初机械制造工艺装备的特点

　　进人20世纪90年代末，面临动态多变市场的机械制造业，产品周期短、产品更新加快、品种增多、批量减少，产品的质最、价格和交货期已成为增强企业竟争力的三个主要决定性因素。为此，21世纪初机械制造上艺装备的特点是：

　　1.专机是高精度、结构简单、使用方便、低价位、通用可调的数控专用机床；

　　2.夹具是高精度、结构简单、使用方便、通用可调的夹具；

　　3.刀具将是高速切削、超高速切削、高速磨削、强力磨削、砂带磨削、涂层刀具、超硬刀具和模具。此外还有激光辅助车削和铣削；

　　4.量具是结构简单、通用性、高精度的量具。

　　4机械制造工程师的主攻方向

　　当前国内机械制造厂(公司)第一线的工程技术人员主力，大部分是20世纪70～80年代的机械制造及其工艺设备专业的毕业生。在学校所学过的专业课基本上是原苏联50～60年代，即西方发达工业国30～40年代的制造技术，就是说，在学校所学的专业课知识已非常陈旧，在工厂实习的设备和制造技术已老化。

　　到20世纪90年代末的机械制造业再也不是传统意义上的机械加工。为此，我国机械制造工程技术人员思想要解放，知识要更新，技能要拓宽，主要方向为：①信息科学；②材料科学；③控制论；④生物科学；⑤管理科学；⑥表面科学；⑦微电子技术；⑧激光技术；⑨计算机技术等。只有熟练地掌握了以上高新技术，才能适应21世纪初机械制造业发展的需要。

　　机械制造的工程技术人员应该不断地进行更新知识、拓宽技能和掌握高新技术到先进的外资或合资企业去学习实践；有条件的企业可派科技人员赴美国、日本、德国、瑞士等国相关公司实习，提高水平，持证上岗。这样才能为我国机械制造业在21世纪初登上个新台阶，奠定坚实的基础。

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