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1 引言
數控技術是現代工業制造的基本元素,也是國內外尖端科技發展的根本平臺,經濟全球化背景下數控技術對制造業的影響已經遍及全球,隨著社會科學技術的不斷進步,對產品性能的要求呈現多元化趨勢,因此對數控技術的發展提出了新的要求,不僅在精度上更加微觀化,同時對于控制邏輯上要求更加智能化。此外,數控技術的普及為社會化大生產創造了直接的生產力條件,是發展中國家生產力結構轉變的里程碑,體現了人類在物質資料生產中的巨大成就。
2 數控技術在現代制造業中的優勢分析
2.1 高難度、精度加工,滿足更加尖端的科技需求
科學技術的不斷發展使得制造業技術水準逐步提升,產品性能得到根本性改善。從制造流程來說,手工加工工序大幅減少,自動化控制系統是現代產品制造的核心元素,數控技術的應用很大程度上滿足了產品加工的精細化需求,同時保證了產品質量的可靠性。譬如,上世紀以來,我國航天技術的飛躍發展很大程度上依托于我國工業制造技術的進步,尤其在大件產品的加工制造中數控機床成為必要設備,航天元件的制造不僅體現了國家整體的制造技術,也是在尖端科技領域基本實力的象征,因此對數控技術的設計提出了更高的難度和精度要求,隨著各項基礎設施的發展,我國數控技術在諸如航天研發的高端科技領域占據一席之地,滿足了特殊元件的高難度、高精度加工,與傳統制造技術相比具有前沿性尖端科技的優勢,為我國現代工業制造和國民經濟的發展奠定了基礎。
2.2 工業量產需求,適應社會生產能力的不斷擴大,促進生產力結構的轉變
科技發展的趨勢是減小社會勞動力的密度,使得社會生產力結構由勞動密集型轉向技術密集型,其中數控技術是實現生產力結構改型的有效技術,也是人類社會科技發展的必然產物。自從上世紀計算機初次誕生以來,兩年后由美國帕斯森公司首次提出了將計算機技術應用到機床加工工藝中,成為數控技術發展的首個案例,為美國軍工發展做出了巨大貢獻,也是人類歷史上應用數控技術的先導。而后數控技術的應用遍及工業生產的各行各業,因此從社會生產力規模上來說,數控技術解決了生產力緊缺的問題,某種程度上為創造社會經濟價值節省了勞動力成本,尤其對于初步建設發展中國家來說,基礎設施建設過程中對建設產品的大量需求為社會工業生產帶來了較大壓力,該層次上數控技術成為解決社會主要矛盾的有力工具,相比其他生產方式具有得天獨厚的優勢。
譬如,近年來隨著科技水平的不斷提升,數控技術各環節的質量和工作能力逐步改善,就簡單的數控車床而言,主軸轉速是決定整個機床生產能力的核心單元,而現階段已經對主軸轉速進行了多次升級,在原來3000r/min的基礎上提升了三倍之多,因此其生產能力也逐步提升,有效減少了社會生產力的需求量,為我國生產力結構轉型做出重大貢獻。
2.3 構建智能化社會的基本元素
新形勢下國際發展趨于一體化,科技發展水平的較量呈現人性化和智能化,因此數控技術在現代工業中的核心優勢在于具備構建智能化社會的潛質。社會的智能化主要體現在基礎設施的計算機控制和工業生產的數控技術,數控技術的智能化的內容主要體現在制造效率和滿足設計需求上。
譬如,在半導體生產工藝中,為了打造全自動生產車間,從前端上料設備到后端檢測設備離不開計算機智能控制系統,對于加工型企業來說,不乏數控機床技術的應用。在具體工藝優化過程中為了追求量產效率和精細化產品的需求,數控環節的設計理念離不開智能發展,現階段國外先進數控技術已經面向工業生產過程中的智能化自控適應系統,亦即數控系統根據工藝要求結合產品檢測的性能評估參數,經過計算機智能評價,對加工工序進行自動調整,補償由于工藝誤差導致的偏差,為降低企業成本提供了有效途徑。此外,數控技術的智能化發展是構建社會基本設施的有效工具,智能化發展優勢不僅體現了設計理念的人性化,也是現代化網絡技術的典型應用,該優勢體現在大型制造型企業局域網特征上,企業制造部通過技術平臺統一公布工藝流程和優化參數,通過數控系統可以進行多條線同時作業,達到企業生產的智能化轉型,增強了企業的市場競爭力。
3 數控技術在現代工業制造中的應用趨勢
3.1 提升性能的精細化、智能化設計,構建尖端科研平臺
數控技術的應用離不開工業發展的需要,因此在系統設計上必須以未來科技發展趨勢為導向,精細化設計是未來科技發展的核心,縱觀國內外科學技術現狀,科研攻關的核心呈現微觀化特征,尤其對于尖端科技的研發來說,人為制造技術已經不能滿足理念模式,因此數控技術的精細化趨勢必將成為未來科技研發的基本平臺,通過數控技術的精細化設計可以實現高難度、高精度的特殊元件制造,增加了科研實驗的可操作性。
現階段我國科研計劃的申請主要建立在科學家學術理念的基礎之上,從理論角度出發,國際不同國家在科學技術的理念差距上已經漸趨甚微,然而在轉換為生產力的環節上發展中國家明顯落后,其主要原因是由于在工業制造中硬件設備的性能限制。此外,研發領域的設備條件也存在較大的差距,主要是國內數控技術主要正對大型產品的加工制造,在精細化產品領域的應用較少,因此打造精細化數控技術是構建尖端研發平臺的關鍵所在。
3.2 增強數控技術兼容性,拓寬應用領域
兼容性是衡量數控系統生產能力的標準之一,也是數控體統普及發展的關鍵,在數控機床發展前期,主要應用在機械化加工領域,不同廠商對數控系統的接口標準差異較大,導致數控技術在行業領域出現多種標準的模式,不利于該技術的規范化發展,在未來通用化水平較高的時代,數控技術的兼容性是其得到發展的前提。此外,數控技術的兼容性還體現在對不同生產類型企業上的應用,除了現階段在機械加工領域的應用以外,高新技術領域涉及到的微型器件上的利用較少,比如在半導體制造工藝中數控技術的應用相對欠缺,主要是因為半導體工藝具備較高的微觀化技術含量,在不同復雜工序的銜接上對設備的兼容性要求較高,因此要想拓寬數控技術的應用領域,必須增強其兼容性,成為數控技術發展的主要趨勢。
Key words: machinery manufacturing; NC technology ;application development
中圖分類號:TG519.1 文獻標識碼:文章編號:
0 引言 在機械制造業中,數控加工技術已經越來越受到重視。隨著計算機技術為主流的現代科技技術發展和市場產品競爭的加劇,傳統的機械制造技術很難滿足現代產品多樣化的發展和日新月異的換代速度。面對多品種小批量生產比重的加大,產品交貨質量和成本要求的提高,要求現代的制造技術具有很高的柔性。如何能增強機械制造業對外界因素的適應能力以及產品適應市場的變化能力,就需要我們能利用現代數控技術的靈活性,最大限度的應用于機械制造行業。將機械設備的功能、效率、可靠性和產品質量提高到一個新的水平,從而滿足現代市場的競爭需求。
1 技術特點 數控技術是用數字信息對機械加工和運動過程進行控制的技術。它是集傳統的機械制造技術、計算機技術、傳感檢測技術、網絡通信技術、光機電技術于一體的現代制造業基礎技術,具有高精度、高效率、柔性自動化等特點。目前是采用計算機控制,預先編程然后利用控制程序實現對設備的控制功能。由于計算機軟件的輔助功能替代了早期使用純硬件電路組成的數控裝置,使得輸入數據的存儲、處理、判斷、運算等功能均由現場可編輯的軟件來完成,這樣極大的增強了機械制造的靈活性,提高設備的工作效率。
2 機械制造中數控技術的應用
2.1 工業生產 工業機器人和傳統的數控系統一樣是由控制單元、驅動單元和執行機構組成的。主要運用機器設備的生產線上,或者運用于復雜惡劣的勞動環境下下,完成人類難以完成的工作,很大程度上改善了勞動條件,保證了生產質量和人身安全。 在實際操作中,控制單元是由計算機系統組成,指揮機器人按照寫入內核的程序向驅動單元發出指令,完成預想的操作,同時同步檢測執行動作,一旦出現錯誤或發生故障,由傳感系統和檢測系統反饋到控制單元,發出報警信號和相應的保護動作。而執行機構是由伺服系統和機械構件組成。有動力部分向執行機構提供動力,使執行機構在驅動元件的作用下完成規定操作。
2.2 煤礦機械 現代采煤機開發速度快、品種多,都是小批量的生產,各種機殼的毛坯制造越來越多地采用焊件,傳統機械加工難以實現單件的下料問題,而使用數控氣割,代替了過去流行的仿型法,使用龍骨板程序對采煤機葉片、滾筒等下料,從而優化套料的選用方案。使其發揮了切割速度快、質量可靠的優勢,一些零件的焊接坡口可直接割出,這樣大大提高了生產效率。同時,數控氣割機裝有自動可調的切縫補償裝置。它允許對構件的實際輪廓進行程序控制,好比數控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調節切縫的補償值來精確的控制毛坯件的加工余量
2.3 汽車工業 汽車工業近20年來發展尤為迅猛,在快速發展的過程中,汽車零部件的加工技術也在快速發展,數控技術的出現,更加快了復雜零部件快速制造的實現過程。將高速加工中心和其它高速數控機床組成的高速柔性生產線集“高柔性”與“高效率”于一體,既可滿足產品不斷更新換代的要求,做到一次投資,長期受益,又有接近于組合機床剛性自動線的生產效率,從而打破汽車生產中有關“經濟規模”的傳統觀念,實現了多品種、中小批量的高效生產。數控加工技術中的快速成形制造技術在復雜的零部件加工制造中可以很輕易方便的實現,不僅如此,數控技術中的虛擬制造技術、柔性制造技術、集成制造技術等等,在汽車制造工業中都得到了廣泛深入的應用。21世紀的汽車加工制造業已經離不開數控加工技術的應用了。
2.4 機床設備 機械設備是機械制造中的重中之重。面對現代機械制造業的需求,具備了控制能力的機床設備是現代機電一體化產品的重要組成部分。計算機數控技術為機械制造業提供了良好的機床控制能力,即把計算機控制裝置運用到機床上,也就是用數控技術對機床的加工實施控制,這樣的機床就是數控機床。它是以代碼實現機床控制的機電一體化產品,它把刀具和工件之間的相對位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動作數字碼記錄在控制介質上,從而發出控制指令來控制機床的伺服系統或其他執行元件,使機床自動加工出所需零件。
3 數控技術的發展 從第一臺數控機床開發成功到現在已有50多年的歷史,由傳統的封閉式數控系統發展到現今的開放式PC數控系統。傳統的計算機數控系統,由于采用封閉的體系結構,它的通用性、軟件移植性、功能擴展和維修都比較困難;開放式體系結構的計算機數控系統的發展,使傳統的計算機數控系統的市場正在受到挑戰。開放式計算機數控系統,采用軟件模塊化的體系結構,顯示了優良的性能,能適應各種計算機的軟件平臺,具有統一風格的用戶交互環境,操作、維護、更新換代和軟件開發都比較方便,具有較高的性能價格比,已成為數控系統發展的方向。
隨著經濟的發展和科技的進步,機械制造生直接影響著國家工生的發展和綜合國力的提高。數控技術是機械制造自動化的關犍,要增強機械制造業的發展壯大,以適應飛速發展的現代化經濟環境和市場的廣大需求;數控技術是近年來應用領域中發展十分迅速的一項綜合性的高新技術,它能夠滿足現代產品多樣化的發展和日新月異的換代速度,因此,以數控為核心的機械設備的應用已經成為衡量一個國家技術水平的重要標準。數控技術的應用也是我國通向工業經濟大國的途徑之一。
1、數控技術及其特點
數控技術是用數字信息對機械加工和運動過程進行控制的技術。它是集傳統的機械制造技術,計算機技術、傳感檢測技術、網絡通信技術、光機電技術于一體的現代制造業基礎技術,具有高精度,高效率、柔性自動化等特點。目前它是采用計算機控制,預先編程然后利用控制程序實現對設備的控制功能。由于計算機軟件的輔助功能替代早期使用純硬件電路組成的數控裝置,使得輸入數據的存儲、處理、判斷、運算等功能均由現場可編輯的軟件來完成,這樣極大的增強了機械制造的靈活性,提高設備的工作效率。總的說來可將其特點概括為以下幾個方面:
(1)能方便地改變加工工藝參數,因而利于換批加工和新產品的研制。
(2)可實現一次裝夾工件完成多道工序的加工,從而能確保加工精度和減少輔助時間。
(3)能高質量的完成普通機床難以完成的復雜零件和零件曲面形狀的加工。
(4)采用模塊化的標準工具,既減少了換刀和安裝時間,又提高了工具標準化的程度和工具的管理水平。當然,隨著微處理器的發展以及現代SOPC技術的發展,無論從機械加工的生產技術發展還是從機械設備的維修檢測以及集成程度的層次上,都勢必有極大程度的提高。而我國現代數控技術的發展尚處于對國外產品的模仿階段,缺乏技術創新。這不僅是對引進技術的消化不夠,更重要的在于我們缺乏完善的技術創新環境和應有的創新機制。另外我們產品的可靠性和穩定性不高,網絡化程度也不夠,目前主要用于NC程序傳送,串口通訊技術,其集成化、遠程故障排除、網絡化水平有限。
2、機械制造中數控技術的應用
2.1、工業生產
工業機器人和傳統的數控系統一樣是由控制單元、驅動單元和執行機構組成的。主要運用機器設備的生產線上,或者運用于復雜惡劣的勞動環境下下,完成人類難以完成的工作,很大程度上改善了勞動條件,保證了生產質量和人身安全。
2.2、煤礦機械
現代采煤機開發速度快、品種多,都是小批量的生產,各種機殼的毛坯制造越來越多地采用焊件,傳統機械加工難以實現單件的下料問題,而使用數控氣割,代替了過去流行的仿型法,使用龍骨板程序對采煤機葉片、滾筒等下料,從而優化套料的選用方案。使其發揮了切割速度快、質量可靠的優勢,一些零件的焊接坡口可直接割出,這樣大大提高了生產效率。同時,數控氣割機裝有自動可調的切縫補償裝置。它允許對構件的實際輪廓進行程序控制,好比數控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調節切縫的補償值來精確的控制毛坯件的加工余量。
2.3、汽車工業
汽車工業近20年來發展尤為迅猛,在快速發展的過程中,汽車零部件的加工技術也在快速發展,數控技術的出現,更加快了復雜零部件快速制造的實現過程。
數控加工技術中的快速成形制造技術在復雜的零部件加工制造中可以很輕易方便的實現,不僅如此,數控技術中的虛擬制造技術、柔性制造技術、集成制造技術等等,在汽車制造工業中都得到了廣泛深入的應用。21世紀的汽車加工制造業已經離不開數控加工技術的應用了。
2.4、機床設備
機械設備是機械制造中的重中之重,面對現代機械制造業的需求,具備了控制能力的機床設備是現代機電一體化產品的重要組成部分。計算機數控技術為機械制造業提供了良好的機床控制能力,即把計算機控制裝置運用到機床上,也就是用數控技術對機床的加工實施控制,這樣的機床就是數控機床。它是以代碼實現機床控制的機電一體化產品,它把刀具和工件之間的相對位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動作數字碼記錄在控制介質上,從而發出控制指令來控制機床的伺服系統或其他執行元件,使機床自動加工出所需零件。
縱觀目前我國的數控市場,我國數控產品在性能、外觀、可靠性方面與國外產品有一定差距,特別是國外企業有雄厚的資金,加上外國企業為占領中國市場,對我國能夠生產的數控系統壓價銷售,而對我國未能生產的數控系統,不僅高價而且附加許多限制。在國外數控企業采用技術封鎖和低價傾銷的雙重策略下,中國數控產業經歷了坎坷的歷程,我國曾花巨資引進西門子和FANUC的技術,并希望在此基礎上吸收消化,開發我國自己的數控技術。如北京密云所引進了FANUC的數控系統,可是,FANUC賣給我們的都是即將過時的落后技術。我國引進后,尚未來得及吸收消化和批量生產,FANUC即宣布停止生產該系統的生產,并將性能價格比更好、質量更高、體積更小的數控系統推向中國市場。這種總是跟在別人后面走的做法,必然受人制約,永遠落在后面。
隨著計算機技術日新月異的發展,基于微機的開放式數控是數控技術發展的必然趨勢。在傳統數控技術方面,我國處于相對落后的狀態,開放式數控為我國數控產業的發展提供良好的契機,加強和重點扶持開放性數控技術的研究和應用,我國的數控產業才有發展壯大可能,才有可能在未來的市場競爭中立于不敗之地。
參考文獻:
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[2]孫榮創.數控技術及裝備的發展趨勢及策略[J].中國科技信息,2006(12).
近幾年來我國的經濟快速發展,這使得人們對生產水平的要求也越來越高。特別是我國機械制造行業的技術改革,已經成為社會非常關注一個問題。若要提高我國機械制造行業的生產水平就要應用數控技術。利用數控技術這一先進的技術可以有效提高機械制造行業生產過程的智能性以及科學性,減小在機械生產當中遇到的故障,從而進一步提高我國機械制造行業的生產水平。隨著科技的發展,市場競爭越來越激烈,機械制造行業為了適應市場的需求,數控技術越來越被機械制造業重視。數控技術是機械制造行業實現自動化的關鍵,它的出現給傳統的機械制造業帶來了巨大的變革。如何能增強機械制造業的競爭力以適應飛速發展的社會,這就需要我們能夠充分將現代數控技術應用于機械制造行業。將機械制造行業的效率和質量大力提高的新的水平,從而滿足市場的競爭。
1數控技術的發展現狀
機械制造行業的發展促進了經濟的發展,也為很多人提供了更多的就業崗位,促進了很多高品質機械產品的產生,方便了人們的生活。因此,機械制造行業有效推動了我國工業化的發展,促進了我國經濟的快速發展。若要進一步提高我國機械制造行業的水平就需要對生產技術加以優化,而通過數控技術就可以實現這一技術的優化。數控技術實現了機械制造行業的高制造效率和高產品質量,同時實現了制造過程的監督和控制。現階段我國的機械制造行業發展相對于西方發達國家較為落后,因此,我國在發展機械制造行業時要充分借鑒國外先進的生產理念,通過將國外的先進機械生產技術引進國內,來將我國傳統的機械生產模式轉變為現代化的機械生產模式。我們應充分意識到,現代化的生產模式是離不開數控技術應用的[1]。在機械生產時利用數控技術,可以通過計算機處理器系統來控制機床,更便于管理,也會提高加工產品的質量和規范性,也會節約很多的時間,從而提高生產效率,并進一步提高經濟效益。在20世紀50年代,數控技術就已在我國有所應用,但受限于當時我國的技術水平,而且我國科研人員對數控技術的認識不足,使得數控技術并沒有在我國更多地應用起來。隨著我國科研水平的提高,數控技術才開始被重視起來,尤其是在我國的機械制造行業有了很大的應用,我國開始建立數控技術研究中心來對數控技術進行專門的研究,并且取得較大的成效。在20世紀80年代,我國的數控技術開始發展,但由于當時數控技術水平較低,不能實現機械生產的智能化操作,也不能實現生產自動化,導致我國的機械制造行業不能快速發展。后來隨著科學技術的發展,我國的數控技術才有了一定的發展,實現了控制系統的智能化以及數字化,在機械制造行業有了廣泛的應用,有效提高了機械制造質量,從而促進了我國機械制造行業的發展。我國的機械制造業已經初具規模,除了能夠滿足國內的需求,還有部分出口國外。現在我國的機械制造的機床性能已經有了大力的提升,甚至有的機床性能達到了世界先進的水平。目前PC機已經廣泛引用于數控機床,使得我國的數控技術在硬件和軟件都有了一定的提升,數控系統的可靠性也有了極大的提高。雖然我國的機械制造工業已經取得了巨大成就,但是與世界先進技術相比還差的很遠。高精度的機床不能夠滿足需求,精度相對較差,尤其是在數控機床的產量方面,技術水平方面,還有質量保證方面都大大落后于世界先進水平。造成這種局面的主要因素是管理不到位、生產技術水平低下、制造工藝較差等。因此為了振興我的機械制造業,必須加強管理,提高工藝水平,大力推行全方面的質量管理。
2數控技術的發展趨勢
2.1數控技術正在向更為廣泛的領域發展
現階段,我國發展數控技術的目標是不斷地提高其數字化以及智能化。為滿足我國社會經濟的發展需要,并適應時代的發展趨勢,我國必須要在機械生產領域有效提高數控技術水平。在我國,數控技術在機械制造行業的應用領域主要為汽車及航空設備的制造等,這些機械制造都為技術集中型,通過數控技術可以有效控制這些機械的生產從而保證產品生產的規范化以及精確性[2]。在機械產品制造時,就算只是一個小小的零件的加工失誤都有可能造成很大的損失,因此在機械制造過程當中要求必須能保持謹慎性和科學性。當人工進行操作時可能會由于身體原因或者個人的失誤而使產品制造過程出現問題,不能滿足機械制造所要求的謹慎性和科學性,而數控技術的出現就避免了這種問題的發生,并且有助于提高產品的精密度。在未來的生產中,機械制造的精密度和規范化將會成為數控技術的發展趨勢。
2.2五軸聯動加工和復合加工機床快速發展
當采用五軸聯動加工三維的曲面零件時可以用刀具的最佳幾何形狀切削零件,這既能提高零件光潔度還能進一步提高生產效率,相比三軸聯動而言,五軸聯動加工可以發揮更高的效益。但是由于過去五軸聯動數控系統、主機結構復雜等一系列的原因,五軸聯動數控技術的價格過高,編程技術也較難,這就在很大程度上制約了五軸聯動數控機床的發展[3]。而電主軸的出現大大簡化了五軸聯動加工的復合主軸頭結構,從而降低了機床成本以及制造難度,這就促進了復合主軸頭類型五軸聯動數控機床和復合加工機床的發展。
2.3智能化、開放式、網絡化成為主要趨勢
新時代的數控裝備都具有智能化系統,智能化會表現在數控系統中的不同方面[4]。為了實現加工效率和加工質量上的智能化,如加工過程的自適應控制,自動生成加工工藝參數;為了提高驅動性能和使用連接方便的智能化,如數控電機參數的自適應運算以及前饋控制等;簡化操作及編程方面的智能化,如智能化人機界面以及智能化自動編程等。為了進一步解決傳統數控系統的封閉性以及數控應用軟件的產業化生產問題,有很多的國家開始研究開放式數控系統。開放式數控系統即在統一的運行平臺上進行數控系統開發,并面向最終的用戶或者機床廠家。可以對結構對象進行增加、改變或者是剪裁來形成系列化,將用戶的特殊性應用以及技術方法統一地集成到控制系統中,從而實現不同檔次、不同品種的開放式數控系統,并進一步形成有著鮮明個性的名牌產品。
3數控技術的應用
3.1數控技術在機床中的應用
要提高機械制造業的產品質量,提高機械制造業的市場競爭力,以便能夠適應市場的變化,這就需要機床設備的機電一體化。利用計算機技術來控制機械制造,就是在機械制造的過程中充分將先進的數控技術應用到機床的控制上,計算機的數控技術為我的機械制造提空了這種方便。數控機床因為其自身強大的控制力和很多無可代替的優點,被廣泛應用到機械制造行業,在機械制造行業備受青睞。數控機床依靠計算機技術實現了機床的機電一體化,實現了機床的各種操作被計算機程序代替。我國的數控機床飛速的發展正是由于計算機的大力支撐。
3.2數控技術在汽車工業的應用
近年來隨著社會的發展,我國的汽車工業也突飛猛進的發展著,加工汽車配件的技術也在飛速發展,將數控技術應用到汽車制造業更是極大的促進了汽車工業的發展。將數控技術應用于汽車配件的生產中心,組成了高質量、高效率的生產線,極大的滿足了配件的更替頻率越來越快的需求。實現了多種類品種,小批量的高效率的生產模式。運用現代數控加工技術,復雜的配件加工制造能夠很輕易的實現。數控技術在汽車行業還有其他的應用,例如虛擬制造技術、柔性制造技術、集成制造技術等。現當今可以說,沒有數控技術,就沒有汽車制造業的飛速發展[5]。
3.3數控技術在機床設備的應用
機械制造的過程中,機床設備的作用無可比擬,數控技術使機床設備實現了機電一體化。數控技術是機床更加容易控制、更加安全,使其生產效率更高。在當代數控技術成為機械制造領域的發展主流趨勢,越來越多的零件需要高精度的加工,也越使得人們越來越重視數控技術在機械加工中的應用。數控技術使機床設備具有了明顯的優勢,它提高了機械產品的加工精度、提高了機械制造的整體加工水平、提高了機械設備的應用性能。目前應用最廣泛的機械設備是數控機床,它是傳統機床和現代數控技術的完美結合[6]。數控程序代替了原先的操作人員,只要按照設定好的參數,數控機床便能夠依照指令加工需要的產品,而且提高了加工精度和生產效率。
4總結
總而言之,現階段數控技術已經成為我國機械制造技術的核心,也是機械制造實現網絡化、集成化、自動化以及柔性化的基礎,同時數控裝備的水平也成為了衡量一個國家綜合國力和工業現代化水平的標志。我國應引進先進的數控自動生產線、數控機床以及刀具并同實用的高速加工技術相結合,使其在機械制造領域得以廣泛應用。隨著科學技術的發展,我國對機械制造的產品要求越來越高。數控技術正可以保證制造業的蓬勃發展,所以數控技術在機械制造業的應用越來越顯得重要。我國要通過信息化系統來不斷提高企業自主創新的能力、服務質量以及管理水平。要堅持培養一種可持續發展的核心競爭力,使我國的機械制造行業在國際競爭中立于不敗之地。
參考文獻:
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[4]張文文.淺談高速數控機床在機械加工中的應用分析[J].中國機械,2014.
前言
在機械制造業中,數控加工技術已經越來越受到重視。隨著計算機技術為主流的現代科技技術發展和市場產品競爭的加劇,傳統的機械制造技術很難滿足現代產品多樣化的發展和日新月異的換代速度。
1、 機械制造業現狀
機械制造是指從原材料開始,經過熱、冷加工,裝配成產品,對產品進行調試和檢測,包裝和發運的全過程。現階段,我國機械制造業的生產能力和規模都不小,處于世界前列,但是我們機械產品大部分都是中、低檔的,技術水平含量比較低,且缺乏獨立自主的知識產權品牌。人們在潛移默化中,承認了只要是進口的外國產品,質量就一定好于我國制造的產品。正因為這樣,提高機械設備的功能、效率、可靠性和產品質量成為我國機械制造業的目標,從而滿足現代化市場的競爭需求。
2 、數控技術的原理
所謂數控技術是現代數控系統綜合運用了計算機、自動控制、電氣傳動、精密測量、機械制造等多門技術而發展來的,它是自動化機械系統、機器人、柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS)等高技術的基礎。
3 、 現代數控系統(CNC)系統的結構
現代數控系統,即CNC系統,主要是靠存儲程序來實現各種機床的不同控制要求。由圖1可知,整個數控系統是由程序、輸入、輸出設備、計算機數控(CNC)裝置、可編程控制單元、主軸控制單元和速度控制單元等部分組成,習慣上簡稱為CNC系統。CNC系統能自動閱讀輸入載體上事先給定的數字值并將其譯碼,從而使機床動作并加工出符合要求的零件。
(1) CNC裝置的工作原理
CNC裝置的工作原理是通過輸入設備輸入機床加工所需的各種數據信息,經過譯碼、計算機的處理、運算,將每個坐標軸的移動分量送到其相應的驅動電路,經過轉換、放大,驅動伺服電機,帶動坐標軸運動,同時進行實時位置反饋控制,使每個坐標軸都能精確移動到指令所需求的位置。
(2)CNC裝置的插補原理
對于連續切削的CNC機床,不僅要求工作臺準確定位,還必須控制刀具相對于工件給定速度沿著指定的路徑運動,進行切削運動,并保證切削過程中每一點的精度和粗糙度,這取決于CNC裝置的插補功能。數控機床加工曲線時,用一小段折線逼近要加工的曲線。“插補”實質是數控系統根據零件輪廓線型的有限信息,計算出刀具的一系列加工點、完成所謂的數據“密化”工作。
4、 數控技術裝備
(1)自動控制及智能化的數字化技術
自動控制理論和伺服驅動技術對數控機床的功能、動態特性和控制品質具有決定性影響。在對一個具體的控制裝置或系統的設計、仿真和現場調試中,自動控制理論具有重要的理論指導作用。在伺服速度環控制中采用的前饋控制,使傳統的位置環偏差控制的跟蹤滯后現象得到了很大的改善,而且增加了系統的穩定性和伺服精度。
交流驅動系統發展迅速,交流傳動系統已由模擬化向數字化方向發展,而且向智能化的數字伺服技術發展。以運算放大器等模擬器件為主的控制器正在被以微處理器為主的數字集成元件所取代,從而克服了零點漂移、溫度漂移等弱點。與交流伺服電動機驅動技術相配套的是電力電子技術,它提供了瞬時輸出很大的峰值電流和完善的保護功能。
(2)精密機械技術
精密機械技術是數控機床的基礎,它包括精密機械設計和精密機械加工兩大方面。精密機械技術,當今正面臨著重大的挑戰。機械系統自身在結構及傳動精度、剛度、體積、質量和壽命等方面對數控機床仍具有舉足輕重的影響。在制造過程所使用的機電一體化系統中,(如:Computer Aided Deigning,簡稱CAD;Computer AidedManufacturing ,簡稱CAM;Computer Aided Process Planning,簡稱CAPP等)、人工智能和專家系統,形成新一代的機械制造技術。但傳統的以知識和技能形式存在的機械技術是任何其它技術所無法取代的。因此對一臺數控機床而言,機械結構和傳動占了很大比例,不斷發展各種新的設計計算方法和新型結構,采用新材料和新工藝,使新一代數控機床的主機具有高精度、高速度、高可靠性、體積小、質量小、維護方便和價格低廉的機械結構。
(3)精密檢測和智能化的傳感技術
精密檢測和傳感技術一直是閉環和半閉環控制的系統中的關鍵技術,檢測和傳感裝置則是實現自動化控制的關鍵環節之一。精密檢測和傳感的精度與功能直接影響自動控制的品質,在精度補償方面發揮重要作用。精密檢測的關鍵元件是傳感器,數控系統要求傳感器能快速、精確地獲取信息,并在各種各樣的工作環境下能夠可靠地運行。
5、 數控技術在機械制造中的應用
(1)數控技術在機床上的應用
數控機床的工作過程是將加工零件的幾何信息和工藝信息進行數字化處理,即對所有的操作步驟(如機床的啟動或停止、主軸的變速、工件的夾緊或松夾、刀具的選擇和交換、切削液的開或關等)和刀具與工件間的相對位移以及進給速度等都用數字化的代碼表示。在加工前由編程人員按規定的代碼將零件的圖紙編制成程序,然后通過程序載體(如穿孔帶、磁帶、磁盤、光盤和半導體存儲器等)或手工直接輸入(MDI)方式將數字信息送入數控系統的計算機中進行處理,最后通過驅動電路又伺服裝置控制機床實現自動加工。數控機床的最
大特點是當改變加工零件時,一般只需要向數控系統輸入新的加工程序,而不需要對機床進行人工的調整和直接參與操作,就可以自動地完成整個加工過程。
(2)數控技術在汽車工業中的應用
近些年來,汽車工業發展突飛猛進,在如此快速的發展過程中,汽車配件的加工技術也同步在飛速發展,而數控技術的應用,在一定程度上更大的加快了汽車配件的生產制造。將加工中心和其它高速數控機床組成的高速柔性生產線集“高柔性”與“高效率”于一體,不僅滿足了產品更新換代頻率越來越快的要求,做到一次投資,長期受益,又有不遜于組合機床剛性自動線的制造效率,從而打破汽車生產中有關“經濟規模”的傳統觀念,實現了多品種、中小批量的高效生產。其中復雜的零部件加工制造能夠運用現代數控加工技術中的快速成形制造技術輕易實現,不但如此,還有一些其他方面的技術,如數控技術中的虛擬制造技術、柔性制造技術、集成制造技術等等,在汽車制造工業中都有了更加廣泛的應用。
(3)數控技術在機械設備中的應用
機械設備在機械制造中占有著極其重要的作用,基于現代機械制造業的要求,擁有著控制能力的機床設備在現代機電一體化產品中發揮著不可取代的作用。計算機數控技術為機械制造業提供了良好的機床控制能力,即在機床上應用計算機控制技術,也就是用數控技術對機床的加工進行指揮控制,這就是我們現在所熟悉的數控機床。這種新一代機電一體化產品是以代碼來實現機床控制的,它把刀具和工件之間的相對位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的工作等各種操作儲存在控制介質內,從而發出控制指令來控制機床的伺服系統或其他執行元件,以控制機床使其加工出我們所需的工件。
6、 數控技術的發展趨勢
2集成技術
由于航空產品有研制周期長,結構復雜,制造精度要求高,產品使用期長,售后情況復雜,研發生產合作國際化等特點,因此集成技術顯得尤為重要。作為集成制造技術的重要組成部分,計算機集成制造技術通過計算機技術將CAD、數控編程、數控加工等原本各自獨立的環節整合為一個有機整體,以達到提高產品質量,縮短制造過程,減少生產成本的目的。現代集成技術包含有信息集成、過程集成和企業間集成。通過現代集成技術可實現數字化、網絡化、全球化制造。完成波音777研發生產后波音公司,開始實施DCAC/MRM(飛機結構設計與控制/制造資源管理),以達到從用戶訂單、設計制造、最終到交付使用的統一信息和過程管理的目的。現代集成技術可以解決以前單一數據源方面存在的問題,統一管理產品數據、生產管理過程數據。確定信息的完整性、唯一性、協調性、有效性、無冗余和安全性。將資源管理、設計、制造、銷售、服務等5個過程的信息整合為一體。
3數控加工技術
先進的數控加工技術是當代航空制造業中一個重要的組成部分,也是柔性制造技術的基礎。隨著我國近年來大量新機研制項目的開發,大量的業務都需要國際間合作,各航空企業所保有的數控機床總量已大幅度增加,通過數控機床加工的零件數量明顯增多。在航空制造所涉及的零部件主要特點是結構復雜、零件數量多,表面形狀復雜。因此加工技術難度很大,在此需求背景下,對航空行業的數控加工技術水平有很高要求。為實現這一要求,以特征技術為基礎的針對飛機零部件和發動機機構件的CAD/CAPP/CAM集成系統技術,分布式的DNC技術,CAP智能化技術,網絡數據庫以及相應的數據管理技術,車間生產組織、管理調度技術有了很大的提高。
4虛擬制造技術
虛擬制造的實質是通過相關軟件在計算機中的制造,可在計算機中演示完整的制造過程。通過虛擬制造可以驗證制造過程的安全性,并且可以進一步優化生產方案。從而保證設備與操作人員的安全,降低產品的生產成本,縮短生產工期,提高生產效率。
5計算機技術在常規成形領域中的應用
作為最早于計算機技術相結合的行業,計算機技術明顯地推動著航空制造工業各方面的改變。計算機技術在航空部件制造的三大傳統工藝(鈑金、機械加工、鉚裝)中的廣泛應用,航空制造技術水平有很大進步。飛機鈑金件往往具有結構體積大,質量輕的特點,而且大部分飛機結構中的鈑金部分是保證飛機氣動外形的重要組成,其加工水平直接決定了飛機的氣動性能。然而以蒙皮加工為例,傳統的蒙皮拉形機往往以人工操作為主,加工質量取決于操作員的熟練度與技術水平,導致產品質量不穩定。不過隨著大量采用數控技術的蒙皮拉形機的投入使用,產品質量得到穩定保障。在傳統的機械加工方面,大量地對先進數控設備進行采用,使飛機零部件中的復雜表面加工,如發動機葉片的生產效率大大提高。在傳統的飛機連接技術中主要采用鉚接等方法,同時也導致了疲勞壽命低,密封性差等。而隨著對真空電子束焊,激光焊等先進連接技術的研究,可以有效地改善機體結構的各項力學性能。
[作者簡介]周紅(1966- ),女,湖南攸縣人,湖南鐵道職業技術學院機電工程系數控教研室,教授、高級工程師,碩士,研究方向為機械工程。(湖南 株洲 412001)
[中圖分類號]g642 [文獻標識碼]a [文章編號]1004-3985(2013)21-0111-02
我國鐵路正向高速、重載方向實施跨越式發展,軌道交通裝備正向“精益制造”的高標準邁進,對直接為制造業服務的數控高技能人才的職業素養、規范和技能提出了更新更高的要求。作者作為高職院校的一線教師,從重構課程體系,改革教學方式、方法,營造職場環境,建設專兼結合的師資隊伍四個方面入手,對深化工學結合數控專業人才培養模式進行探討。
一、以制造業對人才的新需求為驅動,解構重構課程體系
1.重新定位人才培養目標,將職業素養、規范和技能并重作為解構重構課程體系的核心指導思想。只注重知識的系統性講述或只注重技能培養的數控課程體系已經不適應制造業對人才的要求。我們邀請了多名教育專家和現場數控專家對人才培養目標進行論證,對學生培養目標進行了重新確定,把個人目標、企業需求和教育目標三者有效結合,從過去的注重技能,演變為職業素養、規范和技能并重;把“立德樹人”放到第一位,指導人才培養的全過程,以此來引領課程體系重新建構工作。
2.導入iso9000質量管理體系,從工作程序上保障課程體系開發建設的質量。借鑒cbe、雙元制理論與模式,融合英國btec、澳大利亞tafe先進職教理念進行專業建設。對工作過程導向的課程體系進行本土化的設計與開發,引入iso9001:2000質量管理體系,創建了企業全程參與的“一支團隊、兩方論證、三個階段、四層循環”的課程開發流程,開發了課程體系和課程標準建設的程序控制文件、作業文件、記錄文件,保障新的課程體系符合市場對人才培養的要求。
3.大膽破舊立新,解構學科體系課程,重構基于工作過程本土化的課程體系。原有的高職課程體系是“本科的壓縮食品”或“中職的發酵饅頭”,不適合培養學生的職業技能和素養。我們對課程體系進行了深層次剖析,依照三點對課程進行重組:一是完善工作過程的完整性,把講述性知識轉化成過程性知識;二是利用真實存在的項目、產品、頂崗實習等,注重培養學生的方法能力、技術技能和操作規范,從而解決理論性偏強、應用性太弱這一多年存在的問題;三是把職業標準融入課程體系,強化學生的產品質量意識、安全意識、環保意識以及成本意識。重新構建了基于“產品加工”的專業課程標準和課程體系,構建了符合高職人才培養目標的人才培養方案。公開出版了《基于工作過程數控技術專業學習領域課程方案開發與設計》專著,出版特色教材6本,國家精品課程1門,省級精品課程1門。新課程體系實施后,數控技術專業在湖南省專業評估中排名同類專業第一。
二、以培養職業能力和綜合素質為導向,改革教學方式、方法
1.以六步教學法為核心,實施教學方法創新組合。全面推廣工作過程“資訊計劃決策實施檢查評價”的六步教學法,它體現了一個完整的工作過程,實現了教與學的過程與工作過程的對接。根據不同的教學內容選擇六步教學法,任務設計法、自由工作法、實驗法等多種教學方法的創新組合,進行行動導向,提高學習熱情,幫助學生自我學習、自我管理和自我提升,促使學生實現“要我學”到“我要學”的轉變。
2.加強教學資源庫建設,構建校內外資源共享的網絡平臺。學院與企業深度合作,整合專業資源,構建“先進、豐富、共享、開放”的教學資源庫。資源庫在專業教學網站,為學生、為企業提供技術資源和培訓資源,為大眾學習提供條件,實現校內、校外資源共享。
3.構建“三三四”頂崗實習運行模式,確保學生職業能力在實踐中得到提升。在“以學習者為中心、以需求為動力、有教無類”的理念指導下,建立“三三四”頂崗實習模式,即三層次目標導向、三階段實習保障和四途徑組織實施。為了確保頂崗實習順利實施,實行工期定學期的浮動管理,這樣能滿足企業柔性生產需求,學
院通過實行小學期制、串行排課、學分制等柔性教學管理,頂崗實習時間可以根據企業需求靈活安排,最大限度地解決了因市場變化而導致的企業用工需求與校內教學安排銜接不上的問題。
三、以制造文化和現場“6s”管理為主,在實訓基地營造真實職場氛圍
1.結合學院cis標準,構建企業文化環境與氛圍。職業院校的學生只有在校內就受到企業文化的熏陶,畢業后才能盡快融入企業。2004年開始,我院建立了cis(corporate identity system),對實訓基地進行統一、規范、系統的建設,從職業教育理念、技能、態度、素養、現場管理、品質管理、安全管理、成本管理、團隊精神等多個方面入手,形成了比較濃郁的企業文化氛圍。
2.按企業生產的要求,建設布局實訓基地。根據企業生產管理、工作過程課程體系的要求,同時依據本專業的特點,將實訓室分成基礎教學型、產品加工型、技術應用型、模擬仿真型四種類型。擁有校內實訓車間30間,擁有企業當期主流的西門子、法拉克、華中等數控系統,及企業當期主流生產設備。
3.引入企業管理理念,全面推行“3t”“6s”管理。在實訓基地管理中,引入“3t”管理(tqm全面質量管理、tpm全面生產管理、tps / lp精益生產管理)、企業現場管理5要素(人、機、法、料、環)、“6s”管理(整理、整頓、安全、清潔、素養、清掃)等管理理念,完善實訓基地管理機制和評估指標體系。在實訓教學現場管理中,以學生素養作為“6s”管理的落腳點,從點滴小事上培養學生良好的職業行為習慣,同時嚴格執行考核激勵機制,充分調動了學生參與“6s”管理的積極性。4.師生扮演企業員工角色,切實加強職業技能和素養的訓練。實訓采用“車間組織”教學模式,實現教學小班化。學生是生產員工,老師是技術主管或車間主任,實訓教學過程就是車間生產、管理過程。實訓管理依照企業班組管理模式進行,讓學生成為準員工,可以強化學生的職業技能,培養學生的職業操守,鍛煉學生的協作精神、溝通能力和責任心。
四、以雙師素質教師隊伍建設為基礎,打造專兼結合的高水平師資隊伍
1.建立全員提升雙師素質機制。把雙師素質作為專業課教師的最低任教要求,教師必須具有同類專業的職業資格證書才能上崗。通過在校內實訓基地培訓、到對口企業培訓、參加國內知名師資培訓基地培訓等措施,對所有教師進行輪訓。校辦企業是生產型實訓基地,教師可以到校辦企業掛職,擔任技術員,零距離把握企業的最新需求和前沿技術。專任教師的雙師素質比例達到100%,教師100%具有2年以上企業工作經歷,平均企業工作經歷為5年。有4位省級專業帶頭人,3位省青年骨干教師,1位省級優秀“雙師”,5人取得碩士學位。學生對老師的測評滿意度平均達到了95%以上。
2.建設高水平動態兼師庫。學校以“不求所有,但求所用”為原則,招聘經驗豐富的現場專家進入學校的校外兼職教師資源庫,全程參與專業建設、課程建設、教學科研等工作。兼職教師的加入與專任教師形成了優勢互補。
五、實踐效果
1.大幅度提高了人才培養質量。新課程體系和課程方案的實行,學生的實踐技能、開拓創新、上崗能力得到較大提高,滿意度達96%以上。該模式打破傳統,凸顯了人才全面發展和理論實踐一體化的教育理念,更重要的是在職業綜合素質的養成教育方面形成了體系,實現了突破。成果的實施培養了學生的情操和技術應用能力,大幅度提高了人才質量,畢業生在市場經濟的激烈競爭中立于不敗之地。2010年該專業三名學生獲湖南省春季數控技能競賽一等獎。近三年,畢業生就業率分別達到97%、98%、96%。
2.專業建設。“示范學院工作過程導向的課程體系的構建”在長沙面向湖南62所職業院校進行專題交流,學院基于工作過程系統化課程開發模式開發的課程方案和教學實施方案被全國知名專家教授收錄,并在全國各地的講學中運用與推廣。
中圖分類號:G718 文獻標識碼: C 文章編號:1672-1578(2013)09-0245-01
1 前言
隨著我國經濟的發展,也帶動了我國科技的迅速發展,這就使我國從原來的機械大國逐步轉變成為了機械強國,但是從目前高等院校的人才培養模式來看,仍然存在著很多問題,具體表現在雖然每年畢業生的人數都在不斷增加,但是個人素質卻沒有顯著提高,很難達到企業的要求。追溯這個原因,主要體現在大部分高校在現階段的教育僅僅是注重單純的給學生傳授專業方面的知識,但是卻忽視了培養學生的個人能力、綜合能力以及創新意識。高校應該盡快完成對教學模式和教學體系的調整與改革,不僅重視理論的培養,還更應該做好學生實踐能力的培養工作。
2 當前的人才培養目標與定位
由于當今科學技術的迅速發展,使得傳統機械方面的學科和人文科學、材料以及信息等方面的其他專業的邊界變得越來越模糊,幾個專業之間的聯系也變得越來越緊密。因此,機械設計制造及其自動化專業為了適應新形勢教學要求的需要,就需要對該專業的人才培養模式做出全面的改革。第一,改革的目的主要是為了給一些事業單位及企業提供具有高素質的人才,以滿足現代社會對于人才的能力、個人素養以及專業知識等方面日益增長的需求。在人才類型上主要可以分成工程應用型以及工程研究型兩類,這兩種類型的人才在培養時所需要的專業知識、操作能力以及個人素質的方式既有共同點也有區別。第二,為了滿足新時代下的現代化需求,應該培養出德智體美勞各個方面全面發展,具備專業的基礎知識、基本技能以及創新能力的優秀人才,這樣才能夠滿足制造行業一線生產的要求。第三,在現代化的培養目標中,能夠充分地體現出當今社會的發展與社會的進步。培養的人才主要應該具備機電結合與工程應用兩個方面的特征,人才培養視為了服務制造行業的一線生產;其業務范圍具體規定了需要設計制造、管理銷售和技術運用及改造等方面的人才。而在該專業的人才培養目標中,并不包含開發型人才。
3 人才培養結構的基本框架
當前該專業的應用型人才培養框架大致可以概括為以下幾點:以工程應用為一條主線;以機與電為兩根支柱;以設計、制造、測控和傳動三個方面為三個模塊;以數學物理、人文科學、計算機技術、外語四個方面為四塊基石;以專業技術、工程素質、人文修養、道德品質、身心健康五個方面為五種素質。
4 應用型人才培養的主要措施
4.1加強高校師資隊伍建設
要想實現教學改革,高校就需要建立起一支具有高素質、專兼結合的已經優化配置的師資隊伍。在一所高校中,師資隊伍的教學質量、學術水平以及具體實踐能力,都會直接影響到學生的水平和質量。首先,需要對該專業的專職教師進行培訓,提高基礎課教師對專業課的了解,掌握該課程的基礎理論與實際應用的技能;使專業課教師明確教學的目標和方向,充分了解專業發展的動態與前言的信息,學習最新的加工工藝,從而保證學生能夠學到更好的機械制造技能。
4.2加強高校實驗基地建設
高校應該加大對機械制造實驗室的投資力度,提高實驗室的硬件條件與軟件設施。與此同時,還需要修建一些機械拆裝實驗室,為學生提供機械拆裝的設備,使該裝業的學生能夠通過對這些機械設備的拆裝與測繪等技術提高自己的專業技能,之后還需要學生通過三維軟件對這些機械拆裝的部件做好建模,這樣就能夠進一步強化學生對于這些機械拆裝結構、原理等的掌握。
除此之外,學校還應該積極聯系校外的實習基地,組織學生去實習基地參觀、實習。在這個基礎上們不僅能夠提高教師的實踐能力與科研能力,還能夠實現真正的資源共享與優勢互補,是高校都能共同進步。
4.3加強高校學風制度建設
高校不僅需要抓好教學的質量,還需要規范教學過程,要同時充分調動教師與學生的積極性。教師應該做好理論教學與課堂教學,同時還不應該忽視學生的課余時間。可以在學校成立與該專業相關的協會,為學生在課余時間提供學生與實踐的場所,而教師也應該積極參與到實訓中,給學生做出及時、專業、正確的指導。該實訓基地應該全天為學生開放,避免挫傷學生的學習積極性。通過課下的實踐,既能夠提高教師的教學水平與實踐技能,還能夠培養學生的動手能力與實踐能力。
5 結語
總而言之,在新的時代要求下,國內的各大高校都應該積極研究、探索并改革當前對機械設計制造及其自動化專業的人才培養策略,高校應該轉變教育的思想,進一步明確高校培養人才的目的與特色,從而為今后提供高質量的應用型人才做好保證。
參考文獻:
[1]明哲.基于數控技術的機械設計制造及其自動化專業應用型本科人才培養模式的研究與實踐[J].制造業自動化,2012,03.
相信在其中是“人”的問題在發揮作用。再好的流程,沒有“人”去執行,可能也做不出“好業績”來。
經驗與教訓告訴我們,在制造業的集成供應鏈與物流管理中。“人”的作用是非常重要的。
這里所指的“人”不是具體指哪一個人,而主要是指人所在的組織結構以及人在組織結構中的角色與責任。另外還包括人所處的企業文化環境。
圖1是典型的制造業集成供應鏈管理的組織結構圖,它與傳統的公司組織結構的區別在于:
1 計劃是相對獨立的
這是符合SCOR的要求的。在SCOR流程中。第一個就是P-計劃。在這個組織結構中,生產計劃、采購計劃、庫存計劃被獨立到一個部門,而不是像傳統的公司,采購計劃員歸采購部管,生產計劃員歸生產部門管。
我們知道,把流程分為計劃層、管理層、善后處理層,之所以這樣分,是因為計劃與執行根本就是兩回事。例如生產部門自己做生產計劃,有可能想做多少就做多少;采購部門自己做采購計劃,想買多少就買多少,而且通常只會多買,不會少買。更重要的是,計劃“玩”的是數字,是謀略,而執行就是讓你干什么就干什么。計劃與采購需要不同素質和能力的人。我們希望采購員是談判專家,這種人一般應是外向型人才。而計劃員則必須要踏踏實實地和數字打交道,因此,對數字比較敏感的人適合做計劃員,而不是由外向型的談判專家來計劃企業的未來。
計劃的獨立性就如同國家司法的獨立性一樣重要。
2 單獨設立了庫存計劃員職位
庫存計劃員的主要職責是監督。很多公司是不設這個職位的。
3 把采購分為兩部分
一部分是下單采購,即PROCUREMENT,另一部分是外包采購,即SOURCING。
采購的主要任務是談判。PROCUREMENT主要是根據工廠的MRP來談判DELIVERY,即交貨方面的事務;SOURCING是根據設計BOM尋找合適的供應商,并談判品質、價格、交貨與運輸條款等業務。他們談判的內容不同,所以對他們的素質以及任職資格的要求也不同。SOURCING的采購員要求必須“懂技術”,必須對所要采購的物料具備足夠的商品知識。并能夠處理與物料相關的一些技術問題。業界通常尋找那些具有理工科背景,最好是做過研發、技術支持或品質的人。而對下單采購員則沒有這樣高的要求。
把采購分開的好處是能夠讓不同的采購員運用不同的能力做不同的事;同時。在杜絕采購賄賂方面也會起到一定作用。
4 生產部點線向供應鏈管理經理匯報工作
在“一切為了生產”的年代,或在那些“生產是老大”的公司,供應鏈與物流管理的相關職能往往被分解到生產、財務等各個部門中,成為附屬部門。而這個組織結構正好相反,把生產作為供應鏈管理的一部分,這與需求與供應鏈管理的流程是一致的。生產作為一個典型的執行部門,從供應鏈管理流程角度,它只是對內采購的管理而已,也就是說生產是為供應鏈服務的。
當然,這種組織結構不一定是最好的。但很多企業的業績不好。除了流程的問題之外,組織結構是個大問題。
1 庫存控制就是倉庫管理嗎?
庫存控制與倉庫管理有關。但絕不僅僅是倉庫管理。庫存控制的真正定義應是在保證給客戶及時交貨的前提下,如何降低庫存(持有成本),提高庫存周轉率。
在英語中,庫存控制稱為Inventory Control。而倉庫管理稱為Warehousing&Storing Management。倉庫管理是庫存控制的一個重要的基礎環節。
要實現對客戶的及時交貨,并盡可能提高庫存周轉率,從而提高制造業現金周轉效率。需要供應鏈管理的各個職能部門的積極參與。包括銷售、財務、計劃、采購、生產、倉儲、物流運輸、ERP等。
2 什么是庫存周轉率?
庫存周轉率實際是一個財務概念,反應的是用于庫存這個流動資產的現金周轉效率。直觀地理解就是原材料一年周轉了多少次。
庫存周轉次數越高。說明現金利用效率越高。
3 上TERP系統就一定能降低庫存嗎?
ERP可以幫助降低庫存,但不一定是“一定”會降低庫存。
理論上按照MRP的邏輯。企業通過按需采購,按需生產/出貨,可以把庫存降低。但實際上企業的庫存管理是非常復雜的技術問題,牽扯到整個需求與供應鏈的管理流程、組織結構的設定與執行效果。
4 庫存到底是什么?
庫存既不是一種“浪費”,也不是“為應付需求波動而建立的儲備”。庫存是需求與供應鏈管理流程的“粘結劑”。不正常的庫存積壓是整個需求與供應鏈流程管理不協調的產物。
5 如何解決庫存問題以提高庫存周轉率?
不可以簡單地說庫存就是放在倉庫里的存貨。至少不應把庫存問題與組織中某個個體的表現直接聯系起來。解決庫存問題的根本原則是解決需求與供應鏈管理中的流程不協調問題。當然還涉及公司的組織結構問題。流程與組織結構的問題解決了,加上合適的工具,理論上庫存可以達到無限小,庫存周轉率可以無限大。
6 如何做到“零庫存”?
從來就沒有真正的“零庫存”,只能把庫存做到盡可能低。
既然庫存是需求與供應鏈管理流程的“粘結劑”,就不能只考慮自己的庫存。還要考慮供應商、客戶,甚至包括供應商的供應商、客戶的客戶的庫存。這條線就是庫存。這條線不能太粗。也不能太細,太粗了大家扛不動。太細就會斷。
7 JIT與庫存控制的關系是什么?
JIT是精益生產中的理念,具體實現方式是看板。
看板最早起源于內部生產原材料、半成品的庫存流轉控制,逐漸引申到對供應商物料的控制。看板的局限性在于它只適應于生產、需求比較穩定的流程作業情況。外部JIT的實現是大多數企業無法做到的。
8 JIT與ERP水火不相容嗎?
JIT與ERP并非水火不容。之所以有這種說法是因為很多人的經驗、經歷的局限性。實踐證明,JIT與ERP的聯合運營可以相互取長補短,尤其體現在庫存控制方面。其結合的效果非常好。
9 VMI是怎么回事?
VMI(供應商管理庫存)考慮的是供應鏈管理條件下的庫存控制。但并不是所有企業都可以做VMI。大多數企業無法實現VMI。這里除了技術問題(如信息技術、流程設計等),最關鍵的就是對供應商的議價能力。
10 JMI是怎么回事?
JMI(聯合庫存管理)是在VMI基礎上的一種發展,強調3PL的參與。JMI的核心是供應商、3PL、廠商、客戶共同聯合起來,管理整個需求與供應鏈的節點庫存。
11 CPFR與JMI的關系是什么?
如果說VMI是庫存控制的具體表現形式,CPFR(聯合計劃、預測與庫存補充)則是一種更高的理念。它更強調在計劃、預測、庫存補充方面的聯合,具體表現是:需求與供應鏈任何一個節點的庫存都是供需雙方共同決定的結果。
12 企業實際庫存控制的難點在哪里?
水東電站作為福建省尤溪流域的第三梯級廠(壩后引水式),安裝有4臺 20MW的水輪發電機組,水輪機型號:ZZD32B―LJ ―330 ,發電機型號:SF20―28/550,機組轉速214.3r/min,飛逸轉速450r/min,設計水頭33m。機組主要擔負著系統的調峰、頂峰任務,開、停機頻繁,并且投入了低周自啟動裝置,因此對機組的速動性、安全性、穩定性有較高的要求。
蝴蝶閥(蝶閥)是水輪機的重要部件,其主要作用是:(1)機組檢修時,用于截住上游水流;(2)機組較長停機時,關閉蝴蝶閥,可減少機組導葉的漏水量;(3)當調速器或導葉發生故障時,用于緊急切斷水流,防止機組飛逸時間超過允許值,避免事故擴大;(4)引水式水電站,在分叉管末端設置蝴蝶閥,以便一臺機組檢修而不影響其它機組的正常運行。水東電站的蝴蝶閥型式為臥式立面分半液壓操作方式,蝴蝶閥直徑為4600L,接力器形式為搖擺式雙接力器(直徑550L),工作油壓為4.0Mpa。蝴蝶閥液壓控制系統作為蝴蝶閥開啟、關閉的控制機構,其工作安全、可靠與否,將直接影響到機組運行的安全性、可靠性。原蝴蝶閥控制操作裝置型號為:HG-0.4/40,其控制系統圖如圖1所示。該系統由51DP、52DP兩個電磁閥、四通滑閥HF、油閥YF、液動配壓閥、1XL、2XL限流器及管路等組成。自投產以來,1-4號機蝴蝶閥在開關操作過程中相繼出現鎖錠未提到頭而接力器提前動作,將鎖錠基礎板(40L鋼板)扭曲變形、鎖錠頭蹩壞的的嚴重后果,以及日常運行不可靠、管接頭滲漏油、裝置缺陷難以消除等諸多隱患,不僅影響機組的安全運行,也威脅著廠房、發電設備及生產人員的安全。
1 HG-0.4/40型蝴蝶閥液壓控制系統運行存在的問題
(1)整個控制系統設計復雜、檢修維護量大、備品備件較貴;(2)控制柜內油管路錯綜復雜、管接頭多達100多個,接頭密封性能差,存在嚴重的滲漏油現象,為此還特地制作大油盆進行接油,由檢修人員定期負責接排油、清掃;(3)電磁配壓閥動作不可靠,經常出現卡死現象,從而導致蝴蝶閥無法自動操作。電磁配壓閥閥芯與襯套配合間隙偏大,且無自鎖功能,曾出現閥芯在動作到位后,因間隙大、無法自鎖,閥芯自動移位、設備誤動。為確保電磁閥動作正常,由檢修人員定期進行解體清洗;(4)四通滑閥與缸體間的配合間隙偏大,且無自鎖功能,在機組運行時,由于廠房振動較大,曾出現四通滑閥自行跑位,在下一次操作時,未等蝶閥鎖錠提到頭后,蝴蝶閥接力器就開始動作,從而導致鎖錠基礎板扭曲變形、鎖錠頭蹩壞等嚴重后果;(5)對透平油質量要求較高。因水輪機層環境較潮濕,集油槽內的油易劣化變質,從而時有引發電磁配壓閥卡澀、無法正常動作的現象;(6)鎖錠缸的K腔位置加工偏低(各臺均不一樣),在鎖錠未全提到頭時,其下腔壓力油已流通至52DP處,就可能出現前1.4所述現象;(7)整個系統在操作過程中振動、噪聲較大;(8)系統投入的速動性、安全性、穩定性較差;(9)開、關閉時間不易調整;
2 改造處理
鑒于上述情況,公司決定利用機組大、小修的機會對其蝴蝶閥液壓控制系統進行了改造試驗。根據實際情況,經反復調研、比對,最終選擇了型號為:HJK-850/01的集成控制裝置。
2.1 HJK-850/01裝置結構、特點
HJK-850/01蝴蝶閥集成控制裝置由WDP-10-63電磁配壓閥3臺(德國進口),JYF-25油閥1臺,JHF-25四通滑閥1臺,YX-100電接點壓力表1個,壓力表開關1個,一塊集成塊組成。該裝置的特點就是自動化元件全部采用板式連接,并安裝在集成塊上,實現無管連接,可實現免維護,在技術上關鍵的自動化元件采用進口元件,使得系統的可靠性大大提高,元件與元件之間,元件與集成塊之間實現集成控制。在控制柜內裝有開啟、關閉操縱按鈕及全開、全關指示燈,鎖錠投入、拔出指示燈。其操作線路與中心控制區室操作線路并聯,在控制裝置或中心控制室均可操作。
2.2 HJK-850/01裝置的控制原理:(配合圖2:機械液壓原理圖說明)
2.2.1蝴蝶閥開啟控制: