3、先進技術(shù)——制造業(yè)之原動力

    正如前面所述，機械制造業(yè)所以能夠發(fā)展壯大，得益于日趨激烈的市場競爭刺激下，先進技術(shù)的支持與推動。我們知道制造業(yè)整個運作過程包括產(chǎn)品決策、產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、制造加工、銷售、售后服務(wù)等諸多環(huán)節(jié)。先進制造技術(shù)體系亦包含了管理技術(shù)、設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)等方面。下面從制造加工環(huán)節(jié)入手，就先進技術(shù)在其中關(guān)鍵環(huán) 節(jié)上的應(yīng)用以及它們?yōu)檫m應(yīng)未來制造業(yè)發(fā)展要求而需不斷創(chuàng)新的趨勢展開論述。

    3.1 制造加工環(huán)節(jié)

    跨世紀(jì)的先進切削加工技術(shù)概括起來就是：超高速、超大進給量加工；單軸復(fù)合加工；異種材料同時加工；難切削材料加工以及干式切削。這些技術(shù)涉及機床設(shè)備、刀具等。

    3.1.1機床設(shè)備

    機床設(shè)備有兩次質(zhì)的飛躍對現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展意義深遠：一次就是數(shù)控機床的廣泛應(yīng)用；另一次就是高速銑床的商業(yè)化。

    早期使用的單板機或單片機控制系統(tǒng)將逐步被基于PC的數(shù)控系統(tǒng)所取代，數(shù)控機床的應(yīng)用意味著CAM已進入實際應(yīng)用階段。繼數(shù)控機床之后，為適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展需求，高速銑床出現(xiàn)了。應(yīng)該說，它是“機械”、“電子”“材料”等多學(xué)科技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶。概括地講，其關(guān)鍵技術(shù)包括高速主軸單元、大進給驅(qū)動系統(tǒng)、大容量數(shù)字控制系統(tǒng)、高速刀具系統(tǒng)、機床支承與輔助單元。

    高速銑床的出現(xiàn)，給工藝設(shè)計帶來新的思路：無論是按排工藝路線，還是對難切削材料、薄壁零件的認識，都與傳統(tǒng)工藝有著質(zhì)的不同，更加符合現(xiàn)代制造業(yè)“快”

    字當(dāng)頭的特點。是對先進切削加工技術(shù)的有力支持。

    今后，機床發(fā)展趨勢：

    （1）仍然是高速切削，至于硬車削、硬銑削也要建立在高速切削基礎(chǔ)之上；

    （2）IT（信息技術(shù)）與機床結(jié)合。目前，世界計算機、網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速。在2000年9月美國芝加哥制造技術(shù)展（IMTS2000）和日本國際機床發(fā)展（20JIMTOF）上，IT與機床結(jié)合的發(fā)展已開始成為展覽會的重要特色之一。新世紀(jì)，IT應(yīng)用將更加廣泛，一是將出現(xiàn)許多各種精密、高效、高自動化小型機床為加工通信、電子、醫(yī)療、軍工等產(chǎn)品小型零件服務(wù)；二是機床本身更加廣泛使用IT技術(shù)，實現(xiàn)控制、監(jiān)視、診斷、補償、調(diào)整等功能，提高機床無人化、智能化、集成化之水平；三是利用IT網(wǎng)絡(luò)將機床與工段、車間、工廠、外界數(shù)據(jù)庫等聯(lián)系起來，并進一步實現(xiàn)管理、經(jīng)營、銷售、服務(wù)等各方面之網(wǎng)絡(luò)化。在21世紀(jì)，IT將成為機床發(fā)展的主潮流；

    （3）進一步發(fā)展高精、高效、高自動化、多樣化、成套化、集成化，納米技術(shù)將有突破性進展。確保不斷提高精度、可靠性、穩(wěn)定性、持久性，是提高加工效率、自動化程度的基礎(chǔ)。在20世紀(jì)80年代～90年代，加工中心的定位精度約提高了一倍，已從±0.01mm普遍提高到±5μm，有的已達±3μm～±1μm。在21世紀(jì)，在確保精度的基礎(chǔ)上，不斷提高效率（如多軸聯(lián)動，多方位，盡可能保證大型零件，一次裝夾完成；復(fù)合化即多工種集于一身）；另外，隨著對零部件小型化、精密化、輕量化的不斷需求，納米技術(shù)在迅速發(fā)展。目前，有的非球面零件加工精密車床，主軸振擺已達10nm以下。日本開發(fā)的ULG-100C（H3）型超精密非球面加工機，X，Y，Z軸移動量各為300mm,75mm,150mm,C軸分度能力0.0001°，X，Y，Z軸控制分辨率達1nm。

    （4）節(jié)能環(huán)保技術(shù)運用到機床領(lǐng)域。（5）更加適應(yīng)CIMS、精益制造、敏捷制造等新型生產(chǎn)、組織、管理體系（6）新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)、新元件，以及各種配套基礎(chǔ)元部件、測量、刀具、附件等將不斷創(chuàng)新。

    3.1.2刀具

    與刀具有關(guān)的技術(shù)主要是切削機理和材料。切削機理決定刀具切削方式及形狀。材料決定在切削機理一定的前提下的切削性能。切削機理方面，除常規(guī)的車、銑、刨、磨、線切割等，目前，又出現(xiàn)了水切割、激光切割。特別是激光切割，它是當(dāng)今迅速發(fā)展起來的新型加工技術(shù)——快速成型的基石。刀具材料方面：超細晶硬質(zhì)合金、金剛石涂層硬質(zhì)合金、納米晶陶瓷、超細晶金屬陶瓷及其涂層、立方氮化硼等已得到應(yīng)用。陶瓷和立方氮化硼多用于車削；硬質(zhì)合金和金剛石涂層硬質(zhì)合金多用于銑削。

    今后切削加工技術(shù)特點：超高速、超大進給量加工；難切削材料加工以及干式切削。自然，用于硬車削刀片和高速銑削整體立銑刀材料的研究應(yīng)是發(fā)展方向。而在切削機理方面，應(yīng)重點開發(fā)新領(lǐng)域。一個新的切削機理的產(chǎn)生，往往會產(chǎn)生聯(lián)動效應(yīng)。如激光切割的產(chǎn)生，帶動快速成型技術(shù)的發(fā)展。

    3.2 先進技術(shù)在制造業(yè)宏觀方面的應(yīng)用

    在這里，我們不想對產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計等各環(huán)節(jié)具體新技術(shù)的應(yīng)用做過多的討論。我們單從它們之間銜接環(huán)節(jié)及完成各環(huán)節(jié)的過程就可以充分體會到先進技術(shù)在制造業(yè)中起著何等重要的作用。正是信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，使得制造業(yè)產(chǎn)生了革命性的變革。這種變革就是由傳統(tǒng)的串行運作模式向現(xiàn)代的并行運作模式轉(zhuǎn)化。CE、LP、AM等涉及技術(shù)、企業(yè)管理體制的新概念，并強調(diào)人、技術(shù)與經(jīng)營三者集成，使人員組織管理、任務(wù)分配、工作協(xié)調(diào)、信息交流、設(shè)計資料與資源共享等發(fā)生根本性變化。這里之所以重點提及并行工程，是因為從觀念上講，它更符合“快速響應(yīng)”的要求；從技術(shù)上講，現(xiàn)在計算機技術(shù)、信息技術(shù)等飛速發(fā)展，為其構(gòu)成強有力支持。

    并行設(shè)計是并行工程的核心，其內(nèi)容包括：

    （1）過程重構(gòu)：由傳統(tǒng)的串行產(chǎn)品開發(fā)模式轉(zhuǎn)變成集成的、并行的產(chǎn)品開發(fā)模式，使下游設(shè)計過程中的需求及早地反饋給相應(yīng)過程；

    （2）數(shù)字化產(chǎn)品定義：包括數(shù)字化產(chǎn)品模型和管理、數(shù)字化過程定義和管理、數(shù)字化工具定義和信息集成，如DFQ、DFA、DFM、CAD/CAE/CAM集成等；

    （3）產(chǎn)品開發(fā)隊伍重構(gòu)：將傳統(tǒng)的以功能部門為主線的產(chǎn)品設(shè)計，改變以產(chǎn)品為主線，組織多功能集成產(chǎn)品開發(fā)團隊，進行產(chǎn)品并行開發(fā)；

    （4）協(xié)同工作環(huán)境：利用多媒體、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，組織協(xié)調(diào)工作環(huán)境，支持并行設(shè)計。

    并行設(shè)計作為一種設(shè)計“哲理”，應(yīng)該說是多學(xué)科思想和技術(shù)的集成。今后，將主要在以下幾個方面發(fā)展：

    （1）產(chǎn)品設(shè)計的虛擬化、集成化——虛擬產(chǎn)品開發(fā)；

    （2）產(chǎn)品設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)化、敏捷化——基于虛擬企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)；

    （3）產(chǎn)品設(shè)計個性化、敏捷化——大規(guī)模定制。

    制造業(yè)每一次質(zhì)的飛躍無不依賴于各學(xué)科的技術(shù)突破。計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)、新材料技術(shù)，甚至生物技術(shù)對傳統(tǒng)制造業(yè)的無孔不入的滲透，使傳統(tǒng)制造業(yè)生機盎然，使制造者的智力和制造業(yè)的能力沖破傳統(tǒng)的時間、空間及觀念的束縛飛速發(fā)展。這就是先進技術(shù)對制造業(yè)的影響。

    4、適時的管理模式——開啟制造業(yè)動力源(資訊 行情 論壇)泉之催化劑

    先進的制造技術(shù)如果不配以適時的管理模式，效益同樣出不來。有人統(tǒng)計過，適時的管理模式能給企業(yè)帶來數(shù)倍，甚至十幾倍的效益。

    管理的積極作用來自它適時的變化。21世紀(jì)制造業(yè)組織管理的特點將有如下變化：

    (1)從以技術(shù)為中心向技術(shù)驅(qū)動，人為中心轉(zhuǎn)變；

    (2)從金字塔式的多層次生產(chǎn)管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變；

    (3)從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變；

    (4)從按功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)的、自主管理的小組工作組織形式轉(zhuǎn)變；

    （5）從質(zhì)量第一的竟?fàn)幉呗韵蚴袌鲰憫?yīng)、速度第一，進而向產(chǎn)品創(chuàng)新第一的竟?fàn)幉呗赞D(zhuǎn)變 。

    適時的管理模式包含著以下新思想和新方法：網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)、虛擬企業(yè)、新的制造投資評價觀、新的質(zhì)量保證體系、重組工程和人因工程等。這些新思想和新方法用以解決組織創(chuàng)新、高素質(zhì)人才培養(yǎng)和如何促成制造資源的快速有效集成等先進生產(chǎn)模式是有待解決的核心問題。就拿上面所提的產(chǎn)品創(chuàng)新來說，企業(yè)必須制定出一套完整的、切實可行的運行體制，來適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展要求。

    5、產(chǎn)品創(chuàng)新——制造業(yè)之龍頭

    美、日、德等發(fā)達國家，它們的制造業(yè)之所以能在世界上領(lǐng)先，首要的是其新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，并占據(jù)某領(lǐng)域大部分份額。在這些國家里，即使是最有實力的企業(yè)，其憂患意識也很濃。產(chǎn)品創(chuàng)新作為其頭等重要的事情。眾所周知，經(jīng)過半個世紀(jì)的建設(shè)，中國機械制造業(yè)已是中國最大的產(chǎn)業(yè)。工業(yè)總產(chǎn)值、利稅總額和職工人數(shù)均為全國工業(yè)的1/5～1/4，產(chǎn)值僅次于美、日、德、法，位居世界第五。中國機械制造業(yè)門類齊全，具有14個大行業(yè)，145個小行業(yè)，4萬多個企業(yè)，6萬多個品種。但是，由于長期受計劃經(jīng)濟的影響，產(chǎn)品創(chuàng)新能力極為薄弱。因此，在6萬多個品種中，很大部分為全球市場中檔次較低、技術(shù)含量和附加價值較低的產(chǎn)品，不少高檔產(chǎn)品或是空白或是不具備國際市場競爭能力。例如，在幾個轎車建設(shè)項目中，國產(chǎn)裝備只占總裝備價值的30％左右，有些工業(yè)部門的一些重大裝備全部依賴進口。更為嚴重的是，這樣的進口正以每10年為一輪回地在繼續(xù)下去。透過現(xiàn)象，這實際上是產(chǎn)品創(chuàng)新問題——21世紀(jì)中國機械制造業(yè)面臨的最大課題。

    針對這一問題，主要從觀念、體制和機制及方法等方面著手解決：

    （1）必須樹立在市場經(jīng)濟條件下，是否具備產(chǎn)品創(chuàng)新能力關(guān)系著一個企業(yè)生死存亡的頭等大問題的觀念。在當(dāng)今產(chǎn)品生命周期日益縮短的情況下，產(chǎn)品創(chuàng)新不是畢其功于一役的事，而是永恒的課題。必須實行生產(chǎn)一代，開發(fā)下一代，和預(yù)研下二代、下三代的發(fā)展戰(zhàn)略。

    （2）我國工程技術(shù)人員的聰明才智和素質(zhì)并不亞于國外競爭對手，只是長期在舊體制和機制下，受到抑制。為此，不解決建立能最大限度調(diào)動開發(fā)人員積極性的體制和機制，則產(chǎn)品創(chuàng)新難以成為現(xiàn)實。

    （3）方法上：其一從消化吸收引進產(chǎn)品著手。其二另辟蹊徑，超越對手。廣泛吸收高新技術(shù)領(lǐng)域和其它門類學(xué)科的最新成果，集成、轉(zhuǎn)化為自己的；不局限于現(xiàn)有的機理和原理，以跨越一代或幾代而不是單純以逐代跟蹤對手的方式進行創(chuàng)新。在這里順便提一下，目前很流行的說法叫作“綠色設(shè)計”、“綠色制造”，自然生產(chǎn)出的也是“綠色產(chǎn)品”。這里的“綠色”不光是環(huán)保的意思，而是各方面綜合指標(biāo)，包括產(chǎn)品創(chuàng)新。其三組織好產(chǎn)、學(xué)、研的結(jié)合，同時應(yīng)充分利用國際資源。

    對于一個國家來說，抓幾個大項目，如汽車、通訊等，其產(chǎn)品檔次、技術(shù)含量和附加值上去了，自然大大增加其在世界市場上的競爭力，只要創(chuàng)出幾個知名品牌，就會帶動整個國家制造業(yè)的迅速發(fā)展。總而言之，不管是發(fā)達國家，還是不發(fā)達國家，都要首先解決好產(chǎn)品創(chuàng)新問題，產(chǎn)品創(chuàng)新——制造業(yè)之龍頭。

    6、結(jié)束語

    面對新世紀(jì)，機遇與挑戰(zhàn)并存，機械制造業(yè)只有與先進技術(shù)相結(jié)合，不斷出新品、精品，才富有生命力。

    展望21世紀(jì)，集成化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、虛擬化以及智能化是改變傳統(tǒng)制造系統(tǒng)，使之成為信息時代、知識經(jīng)濟時代的先進制造系統(tǒng)的最主要的內(nèi)容。除此以外，新的切削機理、新材料以及與其相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)和工藝等方面也會有大的發(fā)展。在計算機、通訊等行業(yè)成為人們追逐熱點的今天，可以相信，一個以人為本，以產(chǎn)品創(chuàng)新為龍頭，以先進技術(shù)為支撐，以全球化、信息化、智能化為發(fā)展方向的機械制造業(yè)將會蓬勃發(fā)展。