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先進(jìn)制造技術(shù)與企業(yè)發(fā)展 中國(guó)工程院院士 柳百成 〖柳百成--鑄造工藝與設(shè)備專(zhuān)家。1955年畢業(yè)于清華大學(xué),F(xiàn)任清華大學(xué)機(jī)械工程系教授、博士生導(dǎo)師。在國(guó)內(nèi)較早提出用計(jì)算機(jī)技術(shù)改造傳統(tǒng)鑄造行業(yè),在開(kāi)拓鑄造過(guò)程模擬仿真新領(lǐng)域作出了重要貢獻(xiàn)! 我國(guó)雖然已是制造大國(guó),但與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有很大差距,表現(xiàn)在:1.勞動(dòng)生產(chǎn)率低,人均產(chǎn)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國(guó);2.技術(shù)含量低,以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)為例,仍停留在繪圖功能;3.重要的關(guān)鍵復(fù)雜產(chǎn)品基本沒(méi)有自主創(chuàng)新開(kāi)發(fā)能力。 我國(guó)制造業(yè)在過(guò)去的二十年中發(fā)生了巨大變化,而且這種變化還會(huì)延續(xù)。高速發(fā)展的工業(yè)技術(shù)要求加工制造的產(chǎn)品精密化、輕量化、集成化;國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)更加激烈的市場(chǎng)要求產(chǎn)品性能高、成本低、周期短;日益惡化的環(huán)境要求材料加工原料與能源消耗低、污染少。面對(duì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)與全球競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜環(huán)境,企業(yè)必須重視先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)步。 先進(jìn)制造技術(shù)促進(jìn)企業(yè)發(fā)展 企業(yè)發(fā)展要依靠先進(jìn)制造技術(shù),而先進(jìn)制造技術(shù)必然促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。在這里,僅以以下實(shí)例說(shuō)明: 實(shí)例一:南京汽車(chē)制造廠(chǎng)在引進(jìn)依維柯汽車(chē)時(shí),與清華大學(xué)及鄭州機(jī)械研究所合作,采用微合金化、均勻化及特殊熱處理等先進(jìn)制造技術(shù),成功地制造出牌號(hào)為QT900—5的高強(qiáng)度、高韌性球墨鑄鐵曲軸。1996年—2001年為工廠(chǎng)取得經(jīng)濟(jì)效益數(shù)千萬(wàn)元。 實(shí)例二:長(zhǎng)江三峽水輪機(jī)的第一個(gè)葉輪是從加拿大進(jìn)口的,價(jià)值為960萬(wàn)美元。在我國(guó)重型制造企業(yè)的共同努力下,長(zhǎng)江三峽水輪機(jī)葉輪的第一個(gè)不銹鋼葉片重62噸已由德陽(yáng)中國(guó)二重集團(tuán)鑄造廠(chǎng)于2001年首先一次試制成功,其鑄造工藝方案采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù),經(jīng)反復(fù)模擬得到了最優(yōu)化的鑄造工藝方案。由國(guó)務(wù)院三峽辦、中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)共同主持召開(kāi)的鑒定委員會(huì)專(zhuān)家組認(rèn)為:“該葉片技術(shù)資料齊全,采用了計(jì)算機(jī)優(yōu)化等先進(jìn)技術(shù),符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,達(dá)到國(guó)際同行業(yè)先進(jìn)水平! 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 美國(guó)在“新一代制造計(jì)劃”中指出,未來(lái)的制造模式將是批量小、質(zhì)量高、成本低、交貨期短、生產(chǎn)柔性、環(huán)境友好。未來(lái)的制造企業(yè)將由人、管理及技術(shù)三要素組成,而以人為本。輕量化、精確化、高效化將是未來(lái)制造技術(shù)的重要發(fā)展方向。以汽車(chē)制造為例,美國(guó)新一代汽車(chē)研究計(jì)劃的目標(biāo)是:在2003年每100公里油耗要減少到3升。汽車(chē)重量減輕10%可使燃燒效率提高7%,并減少10%的污染。為了達(dá)到這一目標(biāo),要求整車(chē)重量要減輕40%~50%。從美國(guó)福特汽車(chē)公司新車(chē)型中使用的主要材料可以看出,新一代汽車(chē)中鋼鐵等黑色金屬用量將大幅度減少,而鋁及鎂合金用量將顯著增加。 近年來(lái),隨著汽車(chē)工業(yè)和電子工業(yè)的迅速發(fā)展,對(duì)通過(guò)降低產(chǎn)品的自重以降低能源消耗和減少污染提出了更迫切的要求,輕量化的綠色環(huán)保材料將作為人們的首選。 快速產(chǎn)品和工藝開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 我國(guó)制造業(yè)的主要問(wèn)題之一是缺乏創(chuàng)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力,繼而缺乏國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 傳統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的特點(diǎn):一是照貓畫(huà)虎、知識(shí)老化、缺乏創(chuàng)新;二是周期長(zhǎng)、返工多、成本高。例如,美國(guó)空軍研究所從1981—1991年研發(fā)武器共發(fā)布圖紙20000張,但共有90000張圖紙進(jìn)行了更改,平均每張圖紙改動(dòng)了4.5次,多花費(fèi)了16億美元。 現(xiàn)代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的特點(diǎn)是:1.采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法;2.進(jìn)行全生命周期設(shè)計(jì);3.設(shè)計(jì)全過(guò)程采用信息技術(shù);4.加快采用新材料、新工藝;5.產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期短、返工少、成本低,努力做到一次成功;6.產(chǎn)品有創(chuàng)新,在國(guó)際市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)能力。波音公司采用現(xiàn)代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng),將新產(chǎn)品研制周期從8年縮短到5年,工程返工量減少了50%。日本豐田汽車(chē)公司在研制2002年嘉美新車(chē)型時(shí),將研發(fā)周期縮短了10個(gè)月,減少了65%的試驗(yàn)樣車(chē)數(shù)量。 |
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