制造業是國家經濟發展的重要支柱,制造技術是制造業賴以發展的支撐,是發展競爭優勢的有力武器。在制造技術近200年的發展過程中,經歷了從作坊—機器生產,向批量生產、低成本大量生產、高質量生產、柔性生產,直到目前面向市場的生產的變化過程,并進一步向面向顧客生產方向前進。正是為了實現這種生產方式的轉變,先進制造技術(AdvancedManufacturingTechnology,簡稱AMT)應運而生。它是傳統制造技術不斷吸收機械、電子、材料、能源、信息及現代管理等技術成果,將其綜合應用于制造全過程,實現優質、高效、低耗、清潔和靈活生產,取得理想經濟效果的制造技術的總稱。
1 先進制造技術的概念
先進制造技術一詞出現于20世紀80年代末,在1994年美國政府就已批準將先進制造技術列為當今唯一重點支持的科學領域。它是美國學者根據當時本國制造業面臨的挑戰和機遇,對其制造業中存在的問題進行深刻反省,重新認識到制造業在國民經濟中的地位和作用后提出的一個新概念。關于先進制造技術的定義,目前理論界尚沒有一個一致公認的嚴格定義。有學者認為:先進制造技術是一個技術群,它是以計算機技術為支柱,綜合應用信息、材料、能源、環保等高新技術及現代管理技術于產品設計、加工、生產管理和產品銷售等制造全過程的制造技術的總稱。
今天的先進制造技術已由傳統的機械制造技術經過改造融合吸收、蛻變升華為集機械、液壓、電子、光聲射線、信息科學、材料科學、檢測、通訊、自動控制及其他領域最新成就的嶄新科學與高新科技的濃縮一體化的結合產物,是機械、材料、電子、信息、自動化、管理、環保等多門學科的理論和技術相互滲透,共同發展而形成的技術綜合體。它的基本內容包括:柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)、加工中心(MC)、數控技術(CNC)、激光加工、特種加工、機器人、自動檢測技術、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)、網上制造技術(e—M)、制造資源計劃、計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機管理信息系統(MIS)、專家系統等軟件工具和技術體系。
2 先進制造技術在機械制造業中的應用基礎及應用領域
2.1 數控技術是應用與發展先進制造技術的基礎
2.1.1 數控技術是應用制造技術的基礎和核心
數控技術是數字化技術在機械制造行業應用的高新技術,是機械加工工業向現代化發展的關鍵技術。數控技術是現代化工業的基礎技術,數控技術的推廣應用,為機械制造業由剛性自動化向柔性自動化的過渡發展做出了重要的貢獻,揭開了機械制造業第三次歷史性的技術改造的序幕。
隨著微電子技術、計算機技術和自動控制技術的飛速發展,數控技術得到了新的發展。特別是PC機進入數控系統后,使數控系統由封閉型向開放型的體系結構轉化,數控技術已應用在各種各樣的機床上,形成了數控車床、數控銑床、數控磨床等,并發展了工序集中的復合數控機床(加工中心),開發出了FMC,從而為FMS和CIMS奠定了基礎。數控技術廣泛應用于制造業的各部門,已成為先進加工技術的基礎。
2.1.2 數控技術的推廣應用給機械制造業帶來了重大變革
(1)數控技術的推廣應用帶來了機床行業的重大變革。
數控技術的典型產品是數控機床。數控機床是工廠自動化的基礎,數控機床擁有量的多少是衡量一個國家制造業現代化水平的重要標志。數控機床的發展直接影響到國民經濟各部門制造技術水平的提高,是發展航空、航天等國防工業的重要裝備,是實現國民經濟各部門制造技術與國際接軌的關鍵設備。
數控技術的推廣應用給機床行業帶來的重大變革主要體現在以下兩個方面:
a.數控技術促進了舊機床數控化的改造;
b.數控技術為數控機床發展奠定了基礎。
(2)數控技術的推廣應用促進了制造工藝的發展。
隨著數控技術的發展,常規加工工藝條件得以變更,工藝參數的優化成為可能,從而為實現優質、低耗、潔凈、靈活的目標奠定了基礎。數控技術的推廣應用使得以優質、低耗、潔凈、靈活為特征的先進制造工藝在國內得到高度重視及應用。
(3)數控技術的推廣應用促進了制造技術向高層次發展。數控技術是制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎。數控技術的推廣應用和產業化,將大大促進機械加工工業的產業結構、產品結構、生產方式和管理體制發生深刻的變革。
2.2 先進制造技術在機械制造業中的應用領域
近年來,由于先進技術的發展和市場需求的變化,通用機床、專用機床及組合機床自動線都向著柔性化方向發展,傳統的以單臺機床為單位的“機臺”的概念,也逐漸讓位于“制造單元”和以“加工中心為基礎的制造系統”,并且出現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,將通用機床和專用機床溶為一體,演變成為“柔性加工系統”。加工中心的出現和發展是依賴于NC、CNC技術以及機械手、機器人和自動倉庫技術的發展。結合光學、電子學和其他機電一體化技術的柔性化的可變制造系統已經進入實用化階段。
據統計,工業