制造業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱,制造技術(shù)是制造業(yè)賴以發(fā)展的支撐,是發(fā)展競爭優(yōu)勢的有力武器。在制造技術(shù)近200年的發(fā)展過程中,經(jīng)歷了從作坊—機(jī)器生產(chǎn),向批量生產(chǎn)、低成本大量生產(chǎn)、高質(zhì)量生產(chǎn)、柔性生產(chǎn),直到目前面向市場的生產(chǎn)的變化過程,并進(jìn)一步向面向顧客生產(chǎn)方向前進(jìn)。正是為了實現(xiàn)這種生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變,先進(jìn)制造技術(shù)(AdvancedManufacturingTechnology,簡稱AMT)應(yīng)運而生。它是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、材料、能源、信息及現(xiàn)代管理等技術(shù)成果,將其綜合應(yīng)用于制造全過程,實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和靈活生產(chǎn),取得理想經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。
1 先進(jìn)制造技術(shù)的概念
先進(jìn)制造技術(shù)一詞出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代末,在1994年美國政府就已批準(zhǔn)將先進(jìn)制造技術(shù)列為當(dāng)今唯一重點支持的科學(xué)領(lǐng)域。它是美國學(xué)者根據(jù)當(dāng)時本國制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇,對其制造業(yè)中存在的問題進(jìn)行深刻反省,重新認(rèn)識到制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用后提出的一個新概念。關(guān)于先進(jìn)制造技術(shù)的定義,目前理論界尚沒有一個一致公認(rèn)的嚴(yán)格定義。有學(xué)者認(rèn)為:先進(jìn)制造技術(shù)是一個技術(shù)群,它是以計算機(jī)技術(shù)為支柱,綜合應(yīng)用信息、材料、能源、環(huán)保等高新技術(shù)及現(xiàn)代管理技術(shù)于產(chǎn)品設(shè)計、加工、生產(chǎn)管理和產(chǎn)品銷售等制造全過程的制造技術(shù)的總稱。
今天的先進(jìn)制造技術(shù)已由傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)經(jīng)過改造融合吸收、蛻變升華為集機(jī)械、液壓、電子、光聲射線、信息科學(xué)、材料科學(xué)、檢測、通訊、自動控制及其他領(lǐng)域最新成就的嶄新科學(xué)與高新科技的濃縮一體化的結(jié)合產(chǎn)物,是機(jī)械、材料、電子、信息、自動化、管理、環(huán)保等多門學(xué)科的理論和技術(shù)相互滲透,共同發(fā)展而形成的技術(shù)綜合體。它的基本內(nèi)容包括:柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、加工中心(MC)、數(shù)控技術(shù)(CNC)、激光加工、特種加工、機(jī)器人、自動檢測技術(shù)、自動化倉庫以及自動化車間、自動化工廠等硬件裝備和物料需求計劃(MRP)、網(wǎng)上制造技術(shù)(e—M)、制造資源計劃、計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)、計算機(jī)輔助制造(CAM)、計算機(jī)管理信息系統(tǒng)(MIS)、專家系統(tǒng)等軟件工具和技術(shù)體系。
2 先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用基礎(chǔ)及應(yīng)用領(lǐng)域
2.1 數(shù)控技術(shù)是應(yīng)用與發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)
2.1.1 數(shù)控技術(shù)是應(yīng)用制造技術(shù)的基礎(chǔ)和核心
數(shù)控技術(shù)是數(shù)字化技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)應(yīng)用的高新技術(shù),是機(jī)械加工工業(yè)向現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代化工業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù),數(shù)控技術(shù)的推廣應(yīng)用,為機(jī)械制造業(yè)由剛性自動化向柔性自動化的過渡發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn),揭開了機(jī)械制造業(yè)第三次歷史性的技術(shù)改造的序幕。
隨著微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)控技術(shù)得到了新的發(fā)展。特別是PC機(jī)進(jìn)入數(shù)控系統(tǒng)后,使數(shù)控系統(tǒng)由封閉型向開放型的體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化,數(shù)控技術(shù)已應(yīng)用在各種各樣的機(jī)床上,形成了數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等,并發(fā)展了工序集中的復(fù)合數(shù)控機(jī)床(加工中心),開發(fā)出了FMC,從而為FMS和CIMS奠定了基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的各部門,已成為先進(jìn)加工技術(shù)的基礎(chǔ)。
2.1.2 數(shù)控技術(shù)的推廣應(yīng)用給機(jī)械制造業(yè)帶來了重大變革
(1)數(shù)控技術(shù)的推廣應(yīng)用帶來了機(jī)床行業(yè)的重大變革。
數(shù)控技術(shù)的典型產(chǎn)品是數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是工廠自動化的基礎(chǔ),數(shù)控機(jī)床擁有量的多少是衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展直接影響到國民經(jīng)濟(jì)各部門制造技術(shù)水平的提高,是發(fā)展航空、航天等國防工業(yè)的重要裝備,是實現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)各部門制造技術(shù)與國際接軌的關(guān)鍵設(shè)備。
數(shù)控技術(shù)的推廣應(yīng)用給機(jī)床行業(yè)帶來的重大變革主要體現(xiàn)在以下兩個方面:
a.數(shù)控技術(shù)促進(jìn)了舊機(jī)床數(shù)控化的改造;
b.數(shù)控技術(shù)為數(shù)控機(jī)床發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
(2)數(shù)控技術(shù)的推廣應(yīng)用促進(jìn)了制造工藝的發(fā)展。
隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,常規(guī)加工工藝條件得以變更,工藝參數(shù)的優(yōu)化成為可能,從而為實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗、潔凈、靈活的目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)的推廣應(yīng)用使得以優(yōu)質(zhì)、低耗、潔凈、靈活為特征的先進(jìn)制造工藝在國內(nèi)得到高度重視及應(yīng)用。
(3)數(shù)控技術(shù)的推廣應(yīng)用促進(jìn)了制造技術(shù)向高層次發(fā)展。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化,將大大促進(jìn)機(jī)械加工工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式和管理體制發(fā)生深刻的變革。
2.2 先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域
近年來,由于先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和市場需求的變化,通用機(jī)床、專用機(jī)床及組合機(jī)床自動線都向著柔性化方向發(fā)展,傳統(tǒng)的以單臺機(jī)床為單位的“機(jī)臺”的概念,也逐漸讓位于“制造單元”和以“加工中心為基礎(chǔ)的制造系統(tǒng)”,并且出現(xiàn)了帶自動刀庫的加工中心和可換主軸箱的加工中心,通過加工中心,將通用機(jī)床和專用機(jī)床溶為一體,演變成為“柔性加工系統(tǒng)”。加工中心的出現(xiàn)和發(fā)展是依賴于NC、CNC技術(shù)以及機(jī)械手、機(jī)器人和自動倉庫技術(shù)的發(fā)展。結(jié)合光學(xué)、電子學(xué)和其他機(jī)電一體化技術(shù)的柔性化的可變制造系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入實用化階段。
據(jù)統(tǒng)計,工業(yè)