机械制造业自动化技术发展前景

机械制造业的发展前景机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向。虽然这个名词没有确定的定义，但目前公认的认识是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有如下一些特点：1 从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要。2 从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥。3 从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节。4 从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量。5 从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。6 机械制造技术的发展趋势可以概括为：（1）机械制造自动化。（2）精密工程。（3）传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。下面对自动化技术给予论述和展望。机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个研究领域。也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段。机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。 一、集成化 计算机集成制造（CIMS）被认为是21世纪制造企业的主要生产方式。CIMS作为一个由若干个相互联系的部分（分系统）组成，通常可划分为5部分：1 工程技术信息分系统包括计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程分析（CAE），计算机辅助工艺过程设计（CAPP），计算机辅助工装设计（CATD）数控程序编制（NCP）等。2 管理信息分系统（MIS）包括经营管理（BM），生产管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），财务管理（FM）等。3 制造自动化分系统（MAS）包括各种自动化设备和系统，如计算机数控（CNC），加工中心（MC），柔性制造单元（FMS），工业机器人（Robot），自动装配（AA）等。4 质量信息分系统包括计算机辅助检测（CAI），计算机辅助测试（CAT），计算机辅助质量控制（CAQC），三坐标测量机（CMM）等。5 计算机网络和数据库分系统（Network & DB）它是一个支持系统，用于将上述几个分系统联系起来，以实现各分系统的集成。 二、智能化 智能制造系统可被理解为由智能机械和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，该系统在制造过程中能进行智能活动，如分析、推理、判断、构思、决策等。在智能系统中，“智能”主要体现在系统具有极好的“软”特性（适应性和友好性）。在设计和制造过程中，采用模块化方法，使之具有较大的柔性；对于人，智能制造强调安全性和友好性；对于环境，要求作到无污染，省能源和资源充分回收；对于社会，提倡合理协作与竞争。 三、敏捷化 敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建立是关键技术，其核心是虚拟制造技术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。敏捷制造是现代集成制造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路，它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平，是现代集成制造系统的发展方向。实现敏捷制造的技术基础包括：1 大范围的通讯基础结构，要求在全国范围内建立工厂信息网络和准时信息系统（Just-In-Time-Information）。2 柔性化、模块化的产品设计方法。3 高柔性、模块化、可伸缩的制造系统。4 为定单而设计、制造的生产方式。5 基于任务的组织与管理。6 基于信任的雇佣关系。 四、虚拟化 “虚拟制造”的概念于20世纪90年代初期提出。虚拟制造以系统建模和计算机仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、信息技术、并行工程、人工智能、多媒体技术等高新技术为一体，是一项由多学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造利用信息技术、仿真计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防的措施，从而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。 五、清洁化 清洁生产是指：将综合预防的环境战略，持续应用于生产过程和产品中，以便减少对人类和环境的风险。清洁生产的两个基本目标是资源的综合利用和环境保护。对生产过程而言，清洁生产要求渗透到从原材料投入到产出成品的全过程，包括节约原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺资源，二次能源和再生资源的利用，改进工艺及设备，并将一切排放物的数量与毒性削减在离开生产过程之前。对于产品而言，清洁生产覆盖构成产品整个生命周期的各个阶段，即从原材料的提取到产品的最终处理，包括产品的设计、生产、包装、运输、流通、销售及报废等，合理利用资源，并最大限度地减少对人类和环境的不利影响。综上所述，机械制造业的发展方向是将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机的结合，通过计算机技术是企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化达到产品上市快、服务好、质量优成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，是企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。二十一世纪初机械制造业发展趋势与重点【文】江苏省发展计划委员会 余 洪机械制造业是现代工业的主体，是装备工业的支柱产业。在工业化中期，国民经济增长主要依赖制造业的高速增长，机械制造业对整个工业的发展起到基础和支撑作用。1、工程机械类。产品发展趋势：向节能、高效、可靠、环保型和大型化与小型化并重等方向发展，机、电、液一体化高新技术获得广泛应用，配套动力技术先进，人机工程融为一体。发展重点：塔式起重机械，筑养路机械，工程推土机械，装载机械，压实机械，工程起重机械，工程挖掘机械，混凝土搅拌及运输机械，铲土运输机械，桩工机械，内燃凿岩机械，叉车等。2、农业机械类。产品发展趋势：农业机械向自动化、节能化、智力化、无人化方向发展。发展重点：新型少耕、免耕机械，节水、节能设备，设施农业设备，新型水土环保及农作物病虫害防治机械，新型水稻种植及收获机械，玉米联合收获机械，棉花采摘及加工设备，种子加工设备，新型粮食仓储设备，大型复合饲料加工设备，主要农副产品深加工机械，农村新能源与再生能源应用设备，新型农用运输车，精密农业设备，大马力拖拉机等。3、冶金矿产机械类。冶金机械产品发展趋势：直接还原和熔融还原等无焦冶炼技术与装备将获得更大发展，双工序和多工序连续化生产线的形式将会不断增多，短流程工艺装备方兴未艾，大力推进近终形连铸技术。发展重点：以发展连铸为中心，推动炼钢和轧钢装备结构优化。逐步淘汰落后的连铸设备，采用高效连铸设备以提高拉速、单流产量和作业率，发展一火成材的型线材机，大力推进热装热送的热衔接冶金设备和无焦非高炉炼铁装备、近终形冶金产品生产装备，高精度轧制装备。矿山机械产品发展趋势：发展安全、高效、高可靠、节能、低污染连续开采成套设备，远程自动工况监视和自动控制技术得到广泛应用，破碎粉磨设备向简化流程、多破少磨方向发展，超微粉磨设备、移动式选矿洗煤设备进一步发展。发展重点：大型露天开采成套设备，适应地下采矿条件的防爆、低噪声中小型成套设备，超微粉碎成套设备。4、通用机械类。产品发展趋势：产品的容量增大，高效节能化，高速、高压、小型化，产品低噪声化，提高产品运转可靠性，安全性，控制自动化，计算机集成技术在产品设计、制造上广泛应用。发展重点：大型乙烯装置用压缩机，大型化肥装置用压缩机，输气管线离心压缩机，透平膨胀机，整体小流量组装式离心压缩机，轴承离心复合式压缩机，大型工艺活塞压缩机，大型空分设备，大型空分设备上稀有气体全提取设备，大型油田气、天然气分离液化设备。5、石油机械。产品发展趋势：旋转式石油钻井设备，石油钻井用动力水龙头、双吊卡、动力大钳加立根移动机械结合使用，井下动力钻具，自动化、智能化、机器人、遥控传输等技术进一步应用。发展重点：石油钻井设备，石油采油设备；沙漠与海洋石油油气多相流输送与分离装备。6、环保机械。开发环保专用新材料：提高产品质量、可靠性和使用效率，向大型、自动化控制方向发展，由“末端治理型”向“预防污染型”转变。发展重点：燃煤工业炉窑和锅炉湿法反应、干法出渣脱硫成套设备；大型干法脱硫脱硝一体化成套设备；电除尘器系统配置数据、实地采样及定量分析设备；城市生活垃圾处理成套设备；大、中型工业及城市污水生物处理成套设备；高浓度微生物降解的有机废水处理成套设备。7、发电与输变电设备。发电设备产品发展趋势：开发高效、低能耗、低污染、低造价的发电设备及先进的清洁煤燃烧发电技术。普遍采用大容量火电机组，单机容量大多为6080万千瓦；单机容量为60万千瓦及以上大容量超临界机组；联合循环发电机组；大容量高效燃气轮机发电机组；大型空泠发电机组和热电联产供热机组；压水堆核电机组。发展重点：60万千瓦级以上超临界机组、大型热电联产供热机组；60万千瓦级大型空冷机组；燃用低挥发份和高含硫煤的大型锅炉和洁净煤燃烧技术。输变电设备产品发展趋势：注重成套性和参数优化匹配；城市电网简化配电电压层次；高压及超高压深入负荷中心，电器设备无油化、防火化、组合化、小型化、集成化、智能化；发展高可靠性、低噪声、节能型、免维护型产品。发展重点：在完善交流500KV输变电装备的基础上，开发百万伏级输变电设备；开发城市电网建设输变电设备；开发农村电网建设电器设备、变电站和配电装备，提高自动化水平；研究500KV直流输电装备。8、内燃机。产品发展趋势：开发智能、高效、节能、低排放、低噪声、满足环保要求的新型内燃机和清洁能源内燃机（天然气、液化石油气等替代燃料发动机）；提高内燃机产品可靠性和耐久性。发展重点：电控内燃机；采用涡轮增压及中冷技术的中小功率内燃机；高速、高喷射压力的新型喷油系统；顶置凸轮、多气门高速内燃机配气系统；多点喷射和缸内喷射技术；高速直喷燃烧系统；机外净化装置和清洁能源内燃机。9、金属加工机械。产品发展趋势：数控机床向更高层次的三高（高效率、高精度、高柔性）兼有的方向发展；精密化；高速化；柔性化和系统化；经济适用的普及型数控机床；高速、高效、专用、成套数控机床；重视数控机床关键配套产品。发展重点：数控系统；加工中心；虚拟轴机床；数控车床和车铣中心；数控磨床；数控齿轮加工机床；数控铣床；数控电加工机床；精密组合机床及其自动线；数控锻压机械。10、通用仪器仪表。产品发展趋势：向IGBT器件及装置，现场总线智能化仪表和自动测试系统方向发展。发展重点：工业自动化仪表中的主控装置、变送和检测仪表；大型工程装置自动化分析系统；执行器；科学测试仪器中的自动测试系统；各类微机色谱仪；大型成套自动化探伤仪器；大型试验机；光机电一体化大地测量仪器；环保监测仪器；生物工程用测试仪器。11、汽车。产品发展趋势：提高车辆的动力性、经济性，使车辆更具有易操纵性、安全性、舒适性和可靠性；降低污染排放；轿车普遍采用电子控制的供油和点火系统；底盘采用电子控制的自动变速箱、制动防抱死系统、电子防盗、电子仪表、自动导航、安全气囊等新技术，电子系统在整车成本中的比重增加到了2030。发展重点：发展安全、节能、舒适、易操作的清洁汽车；经济型轿车；动力总成;关键零部件；高附加值专用汽车和客车。12、纺织机械。产品发展趋势：标准化、系列化、通用化程度高；工作稳定、一致性好；具有故障监测与自动控制装置。化纤机械将向连续化、大型化、自动化、智能化、高可靠性发展，连续8000小时运转不检修；纤维机械实现单机自动化、生产连续化、管理智能化；印染机械智能化、环保型、节能、降耗。发展重点：化纤机械重点发展年产4.5万吨的涤纶短丝机械、年产1.5万吨的湿法腈纶成套机械、年3万吨的粘胶成套机械；纺织纤维加工机械重点发展清梳联合机、附有自条匀整的并条机、机电一体化的悬锭粗纱机、附有自动落纱的细纱机长车、精梳机和自动络筒机。染色、印花与后整理机械将加快开发高效短流程前处理机械、精密印花机械、多功能后整理机械及在线检测控制技术。13、船舶。产品发展趋势：向大型化，专用化，高速化，标准化，系列化，智能化，节能型发展。发展重点：大型油船；大型高技术、高附加值船舶（集装箱船、化学品船、液化石油气船、天然气运输船、滚装船、豪华旅游船、冷藏船、大型渡船等）；高速船；海洋工程装备；船舶自动化设备。14、航空设备。产品发展趋势：向安全、高效、可靠、舒适、低成本、低污染方向发展，气动效率、结构效率、推进系统效率、设备可靠性进一步提高。发展重点：对现有飞机进