先进制造技术的分类范文
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篇1
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158(2012)10-0142-01
先进制造技术是为了适应时代要求,提高竞争能力,对制造技术不断优化及推陈出新而形成的。先进制造技术作为一个专有名词提出后,至今没有一明确的、公认的定义。
经过近来对发展先进制造技术方面开展的工作,通过对其特征的分析研究,可以认为:“先进制造技术是制造业不断吸收信息技术及现代化管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称”。
1 先进制造技术特点
(1)先进制造技术贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修等全过程,成为“市场一产品设计一制造一市场”的大系统。而传统制造工程一般单指加工过程。
(2)先进制造技术充分应用计算机技术、传感技术、自动化技术、新材料技术、管理技术等的最新成果,各专业、学科间不断交叉、融合,其界限逐渐淡化甚至消失。
(3)先进制造技术是技术、组织与管理的有机集成,特别重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。
(4)先进制造技术并不追求高度自动化或计算机化,而是通过强调以人为中心,实现自主和自律的统一,最大限度地发挥人的积极性、创造性和相互协调性。
(5)先进制造技术是一个高度开放、具有高度自组织能力的系统,通过大力协作,充分、合理地利用全球资源,不断生产出最具竞争力的产品。
2 先进制造技术面临的挑战与发展机遇
21世纪制造业仍将在国民经济的发展中拥有重要的地位与作用,是国民经济的基础。先进制造技术仍是一个国家繁荣昌盛的基础技术之一,是直接创造社会财富的重要手段,是一个国家经济发展的主要技术支撑。
21世纪先进制造技术的发展面临如下挑战与机遇。
2.1 有限的资源与日益增长的环保压力的挑战
地球这个宇宙中的一个村落已日益“变小”,环境污染正威胁着人类的生存,而有限的资源正威胁着人类的持续发展。因而,如何实现可持续发展已是21世纪人类的一个重要课题。先进制造技术的发展必须充分考虑资源紧缺与环保压力。绿色制造是21世纪制造技术的一个重要特征。绿色设计技术、产品的拆卸与回收技术、生态工厂的循环式制造技术将得到迅速的发展。
2.2 消费观念变革及市场剧烈竞争
21世纪消费者的行为更具有选择性,“客户化、小批量、快速交货”的要求不断增加,批量生产的产品逐渐为个性化、多样化的产品所取代,产品的生产与服务的界限越来越模糊,市场的动态多变性以及剧烈的竞争迫使制造业改变策略。
2.3 制造全球化和贸易自由化的挑战
随着世界自由贸易体制的进一步完善及全球交通运输体系和通信网络的建立,国际经济合作与交往日趋紧密,全球产业界进入了结构大调整的重要时期,世界正在形成一个统一的大市场。制造业的全球化与一体化的格局已经初步形成。制造技术的发展必须与此相适应,新的生产模式必将是全球化的生产模式。
2.4 信息技术的发展为先进制造技术的发展提供良好的机遇
21世纪的制造业正在从以机器为特征的传统技术时代向着以信息为特征的系统技术时代迈进。信息技术的发展将大大促进先进制造技术的发展。
3 先进制造技术的发展趋势
随着电子、信息等高新技术的不断发展,随着市场需求个性化与多样化,未来先进制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展。当前先进制造技术的发展趋势大致有以下四个方面。
3.1 信息技术越来越重要
信息化是当今社会发展的趋势,信息技术正在以人们想象不到的速度发展,产品制造过程中的信息投人已成为决定产品成本的主要因素。信息技术也正在向制造技术注入和融合,促进制造技术不断发展。可以说先进制造技术的形成与发展,无不与信息技术的应用与注入有关。信息技术是推动制造技术发展的最关键因素。信息技术促进着设计技术的现代化,加工制造的精密化、快速化,自动化技术的柔性化、智能化以及整个制造过程的网络化、全球化。各种先进生产模式的发展,如CIMS、并行工程、精益生产、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造,也无不以信息技术的发展为支撑。通过信息交换和信息共享,企业生产的柔性和敏捷性大大提高。
3.2 集成程度越来越高
集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成为一个能协调工作的、功能更强的新系统。先进制造技术的集成不是简单的连接,而是经过统一规划设计,分析原技术和单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。先进制造技术的集成促进了制造企业的功能集成。功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术的集成,同时还要强调人的集成。
先进制造技术的集成程度越来越高,使得专业、学科问的界限逐渐淡化、消失。先进制造技术的不断发展,使加工、检测、物流、装配过程以及设计、制造过程等逐步走向一体化,专业车间、专用设备的概念逐渐淡化,不同专业的技术甚至设备集成为先进制造技术逐渐增多。先进制造技术的高度柔性与高度集成,使得系统越来越复杂。由于计算机、知识工程及制造软件系统的使用,一些先进制造技术的智能化越来越高,能够进行分析、判断、推理、构思和决策,可以在没有人为干预的情况下进行制造生产。
3.3 趋向绿色制造
先进制造技术在整个制造过程中,应该大大减少能耗及对环境的负面影响,使得废弃物和有害物质的排放最小,对资源利用效率最高,这就是绿色制造。日趋严格的环境与资源的约束,使绿色制造业显得越来越重要。中国的资源、环境问题尤为突出,制造业不仅要解决生产过程的污染和资源浪费问题,更重要的是要为社会提供在全寿命周期内没有污染、节约资源的产品。因此,绿色制造将成为先进制造技术的重要特征。先进制造技术应该充分体现绿色制造,使产品在生命周期符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求。
3.4 越来越多地使用虚拟技术
从本质上讲,虚拟制造技术是对真实制造过程的动态模拟、仿真,是在计算机上制造数字化产品,经过模拟仿真使产品外形设计、布局设计、加工及装配过程达到优化产品的设计及工艺过程、优化制造环境配置和生产供给计划、优化制造过程并改进制造系统的目的,用来改善各个层次的决策和控制。虚拟制造从根本上改变了设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制出之前,在虚拟制造环境中生成软产品原型(Soft Prototype)代替传统的硬样品(Hard Prototype)进行试验,对其性能和可制造性进行预测和评价,从而缩短产品的设计与制造周期,降低产品的开发成本,提高系统快速响应市场变化的能力。最新的进展是在并行工程环境下,开展虚拟成形制造,使得在产品的设计完成时,成形制造的准备工作也同时完成。
参考文献
篇2
关键词:先进制造技术 组织创新 资源基础理论
一、问题的提出
先进制造技术的应用如何或者怎样影响企业核心能力,特别是企业创新能力正逐渐成为先进制造技术理论研究的重要问题,而这对企业在实践中如何运用先进制造技术去获得竞争优势至关重要。本文正是带着这样的问题,在前人研究的基础上,运用资源基础理论(Resource Based Theory),研究先进制造技术应用影响企业创新能力的内在机制,并试图建立一个探索先进制造技术应用水平转化为以创新能力为核心的竞争优势的演化路径,从而揭开先进制造技术应用水平转化为竞争优势作用机制的面纱。
二、假设提出
基于资源基础理论,先进制造技术作为企业重要的资源内容,其转化为竞争优势的路径是通过企业组织行为如组织学习的中介作用来获取竞争优势,同时这种竞争优势有效转化的程度还受到业务资源优化(如人力资源管理系统)的调节影响。
创新能力对于企业而言,可以帮助企业不断建立新的优势资源,使得企业在市场竞争中能够更好地进行资源或者能力的运用。同时,在企业管理实践中,大多将创新能力视为竞争优势的核心内容。因此,创新能力的构建是知识经济时代企业考虑竞争优势构建的主要内容。
采用先进制造技术并获取成功的大企业,如美国航空公司的计算机订票系统(SABRE),以及美国医疗供应公司的自动订单系统(ASAP)等,通过先进制造技术的应用和实施获得了非常显著的战略优势,迅速建立了其在竞争领域的战略优势,同时也重新构建了产业结构中的转换成本和行业进入壁垒。
相关研究者们便从产业组织的视角入手,提出了先进制造技术应用研究概念框架。众多学者的研究结果表明,先进制造技术应用能够为企业带来竞争优势(BakoS&Treaey,1986;MeFarlan,1984)。之后,许多案例研究的结果也都验证了这一结论(Brady,1986;peland&MCKenney,1988;Short&Venkatraman,1992)。
国内亦有学者采用客观数据进行相关的实证研究,杨道箭和齐二石选择的初始样本9家来自于国家信息化测评中心评选的标杆企业(自2004年开始),18家家来自中国企业信息化500强中排名靠前者(2003-2007),受控样本为来自中国企业联合会合中国企业家协会联合的中国企业500强中排名前100位的27家企业,分别对应初始样本中的27家企业,同样以排名来判定先进制造技术应用能力的强弱,通过配对统计发现具有更高先进制造技术应用能力水平的企业会表现出更好的绩效,这些企业具有显著较高的营业净利率、总资产收益率、净资产收益率和人均净利润。由此,提出本研究的第一个假设:
假设1:先进制造技术应用水平与企业创新能力成正相关关系,先进制造技术应用水平越高,企业创新能力越强。
关于先进制造技术研究,无论是国外学者还是国内学者,都开始由早期选择企业绩效慢慢转而选择竞争优势(或者是未来绩效、创新能力等),这反映研究者越来越倾向于关注先进制造技术应用效应的长期性和可持续性,而非短期的绩效;从研究结论看,虽然对先进制造技术应用的理解存在差异,研究的数据来源、因变量的选择都不尽相同,但是却有一个几乎相同的结论:先进制造技术应用对企业的竞争优势或者绩效有显著的正向影响,而先进制造技术基础设施没有。也就是说,企业竞争优势的真正来源是先进制造技术应用,而非先进制造技术本身。而打破这个“黑箱”的学者是Tippins&Sohi。他们通过对27家制造企业的调查,假设并验证了先进制造技术应用与企业绩效之间不是直接的关系,组织学习在先进制造技术应用与企业绩效之间起显著的中介作用。程金林和石金涛通过理论分析认为:先进制造技术与其他组织资源相互融合产生的企业能力,与持续竞争优势之间存在正相关关系,而竞争行动是这种关系的中介变量。因此,提出本研究的第2个假设:
假设2:企业组织学习在先进制造技术应用水平与企业创新能力的正向影响关系中起中介作用。
先进制造技术的潜在效益并不会自动地在那些实施它们的公司中出现(Jaikumar 1986;Meredith and McTavish 1992)。许多研究表明如果组织没有具备其它职能领域的适应能力,单单只投资于先进制造技术是不足以得到其潜在效益的(Jaikumar 1986;Zammuto and O’Connor 1992;Garud and Kotha 1994)。
先进制造技术作为企业重要的技术系统组成部分,其应用效果必须与企业的社会系统达成一致。由于先进制造技术的引入改变了期望从员工处获取的贡献的性质,这些员工创造新知识和获取新技能的能力也成为关键的成功因素。这意味着要实现先进制造技术的潜能,人力资源管理和人力资源制度的设计必须随着制造技术的变化而调整。
组织的人力资源主要包括技术、技巧、经验、关系及员工的洞察力等。学术界对信息系统是一个社会技术系统的观点已达成共识,其中的社会部分是指工作在组织中的人,人力资源对企业先进制造技术应用的重要作用也已经被许多学者探讨和实证证明。先进制造技术与人力资源协同能力是指企业先进制造技术应用和发展所需的各类人员的能力,它是形成企业先进制造技术应用能力的基础。只有具备先进制造技术相关知识、技能和经验,通过结合相应的资源,才能为企业提供稳定可靠的生产制造服务。部分学者已经指出与先进制造技术相关的人力资源包括企业高层领导、从事信息技术工作的管理者、员工管理技能等内容。因此,提出本研究的第3个假设:
假设3:人力资源管理系统在先进制造技术应用水平、组织学习与企业创新能力的正向影响关系中起正向调节作用。
三、研究设计
1.变量测量。先进制造技术应用水平:本文采用了Heijltes(2000)开发的AMT应用水平量表,形成了测量企业先进制造技术应用水平的9项AMT的测量量表。第一,创新能力:综合有关组织创新能力的观点,本研究运用Daft在1978年对组织创新能力的分类方法,由4项测量技术创新条目和9项测量管理创新条目构成。第二,组织学习:结合本研究的研究目的,本研究采用Baker和Sinkula(1999)提出的组织学习量表。该量表用“学习承诺”、“共同愿景”和“开放的心智”三个维度,共18项测量条目。第三,高绩效工作系统:研究采用肖知兴和Bj?rkman利用国外文献总结而提出的由9项实践组成的适合中国情境的高绩效工作系统的量表。
2.样本与数据收集。本研究向符合条件的制造企业负责生产运营管理的管理人员发放问卷。问卷发放采用了电子邮件和纸质邮寄两种方式,共发放问卷752份,回收637份,回收率为84.71%,通过剔除回答明显错误、项目缺失等造成的无效问卷135份后,共获得502份有效问卷,有效回收率为66.76%。
3.数据分析工具。本研究主要利用spss16.0和AMOS17.0进行数据统计与分析。
四、数据统计与分析
1.信度检验。本研究分别采用Crobanch’s α进行信度检验,各量表及其各变量维度的Crobanch’s α系数均达到实证研究要求的大于0.7的标准。
2.效度检验。为了验证各研究变量的结构模型,在之前的预测试所做的信度和效度分析基础上,对正式问卷所获得的数据进行验证性因子分析(CFA),对各变量的结构进行拟合,确定最佳模型,各量表的验证性因子分析模型拟合参数见下表1。
五、模型验证
本研究主要采用Marsh、Wen和Hau的无约束模型对模型进行验证。因此,本研究在自变量和调节变量均值化的前提下,选取9对指标乘积(如AMAT1-HPWS1、AMAT2-HPWS2,如此类推直至AMAT9-HPWS9)作为调节效应隐变量(HA)的指标(HA1、HA2、HA3、HA4、HA5、HA6、HA7、HA8、HA9),建立结构方程模型。
该模型的拟合参数:卡方值为5620.717(p=0.056),自由度为1115,卡方与自由度比值为4.718,表明模型的结果较好;绝对拟合指数GFI为0.89,相对拟合指数NNFI为0.92,CFI为0.91,都大于0.9;SRMR为0.07,小于0.08,RMSEA为0.063,小于0.08。拟合结果表明,该模型拟合指标基本达到了可接受水平,模型达到了实证研究的要求。
根据以上统计分析结果,假设体系验证情况总结如下:
第一,先进制造技术应用水平对技术创新能力的直接影响是0.48(>0),对管理创新能力的直接影响是0.25(>0),且均达到显著水平。因此,假设1得到验证。
第二,先进制造技术应用水平对学习承诺的路径系数是-0.355(p=0.112>0.05,未达到显著水平),学习承诺对技术创新能力的路径系数是0.944(p=0.140>0.05.未达到显著水平),对管理创新能力的路径系数是0.921(p=0.127>0.05.未达到显著水平);先进制造技术应用水平对共同愿景的路径系数是0.463(>0)(p0)(p=0.0450)(p=0.0210)(p=0.0120)(p=0.0410)(p=0.032
第三,先进制造技术应用水平对共同愿景的路径系数是0.216(>0)(p=0.02
六、限制与展望
由于所有数据都来自同一组织,那么在问卷调查所获取的数据就可能存在同源方差(Common Method Bias)问题。尽管在研究设计的时候已经考虑这样的问题,并采取了一定的方法(例如采用验证性因子分析来检验变量的区分效度等方法)。基于本文的研究局限,未来有关于先进制造技术的研究仍有许多可以进一步探讨的问题:
第一,纵向跟踪研究。纵向研究能够进一步考察先进制造技术对企业组织行为和管理的作用和影响,并更有效地揭示先进制造技术与企业核心能力的互动关系,从而使研究结论更具可信性。
第二,不同类型的先进制造技术应用水平所带来的差异。先进制造技术所包括的技术种类非常繁多,影响层次也各不相同,因此针对不同类型先进制造技术与企业创新能力的研究,会使得研究更加有针对性。
参考文献:
[1]晓波,胡保亮,蔡荃.运用信息技术能力获取竞争优势的框架与路径研究[J].科研管理,2006,27(5):53-58
[2]Tippins M J,Sohi R S.IT competency and firm performance:is organizational learning a missing link?[J].Strategic Management Journal,2003,24(8):745-761
篇3
Abstract: Aiming at profound changes in manufacturing industry made by the rapid development of the human science and technology, on the goal to improve the disposition of the students of the Mechanical Manufacturing and Automation,the paper firstly discuses the way to cultivate the modern manufacturing concept with the core concept of Information Manufacturing,then research the teaching ideal and methods based on the course of Advanced Manufacturing Technology.
关键词: 先进制造技术;信息制造;制造观;教学方法
Key words: Advanced Manufacturing Technology;Information Manufacturing;Manufacturing Concept;Teaching Methods
中图分类号:G642.4 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)18-0176-02
0引言
上世纪末以来,伴随以信息技术、自动化技术等为代表的人类科技的快速发展,制造已由传统机械制造升华为集机械、液压、光电、信息、材料、检测、通讯、自控等领域最新知识成果为一体的崭新学科,并对应演化形成了“精益生产、敏捷制造、虚拟制造、绿色制造”等一系列以优质、高效、低耗、灵活、清洁生产为原则,以取得理想经济、社会效益为目标的系列先进制造技术。这在有力推动人类社会经济发展同时,也对制造领域人才素质的培养提出更高要求。为此,在机械制造及其自动化等专业的教学中如何依据人类制造技术的发展历程和演变规律实现对学生现代制造观的培养显然意义明显,这对于目前正处于工业化发展转型关键阶段的中国民族工业更加意义重大。
1现代制造观的培养思路和入手点
自人类以造物区别于其他生物开始,制造作为人类所从事的一项基本活动便伴随着人类科技的发展和社会进步也处于不断发展之中。人类在通过自身制造活动有目的地提高改善自身生产、生活方式的同时,其对自身制造活动的认识也伴随科技的发展逐步深入,与之对应形成了制造观。虽然,目前对于制造观在概念上仍然没有形成明确一致的定义,但从人类认知外部客观世界的基本规律出发可明显看出:制造观显然是人类在自身制造活动的不断实践中,基于所认知形成的核心制造要素、属性来刻画制造活动规律而形成的。人类关于自身制造活动基本属性、规律的认知显然是制造观的基本内涵。因此,对于现代制造观的培养应在产品零部件的加工、装配这一传统制造认知的基础上,进一步从现代制造的概念、属性特征以及基本规律三个层次入手,自上而下地逐步开展。首先应在概念层次上,从制造是什么和做什么的角度为学生明确现代制造的概念和内涵,使学生建立对于现代制造的基本认知。其次,可进一步结合当前主流先进制造技术特点及其应用情况,通过对现代制造所共同遵循目标、原则和方法的分析,从制造如何实现角度培养学生关于现代制造属性、特征的基本认知。最后可依据所分析的现代制造基本属性、特征,进一步通过对现代制造核心要素和实施开展本质规律的总结,从现代制造的过程、组织、控制管理和人的作用等层次进一步明确关于现代制造的基本认知。根据上面所分析的现代制造观的培养思路及入手点,下面就针对所提出的三个层次具体讨论现代制造观的培养问题。
2现代制造的大制造概念
针对制造的概念,在依据国际生产工程学会(CIRP)的定义阐明制造是一个涉及“产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务”的一系列相关活动和工作的总称的同时,还应结合制造业当前发展现状,进一步从如下所述的“宽领域、多学科、全过程、多目标”等几个层面深入解释现代制造的内涵。
2.1 现代制造的行业领域现代制造已不再仅仅是机械制造,在人类不断提高自身的生产、生活水平这一目标的作用下,制造已演变为人类所从事的一项基本社会经济活动,它涵盖了机械、电子、化工、轻纺、食品等国民经济的广阔行业领域。
2.2 现代制造的学科领域现代制造在涵盖国民经济广阔行业领域同时,通过对各学科知识、方法的综合应用,必然会打破传统的行业、学科领域界线,转变为集机械、电子、材料、能源、信息、管理、生命科学、材料科学等为一体的综合学科。
2.3 现代制造的基本过程现代制造已不再仅仅是单一的机械加工、装配过程,其在内容上涵盖了“市场需求分析、产品规划、产品设计、工艺设计、加工装配、销售服务及报废产品回收处理”等产品生命周期全过程中的所有环节和活动。
2.4 现代制造的目标现代制造打破了传统机械制造以经济效益为最终目标的束缚,在创造良好社会、经济效益促进人类社会可持续发展的宏观原则下,现代制造以产品的功能全面、造得快、造得好、造得省、造得准等作为制造活动实施开展所共同遵循基本目标。实际中,制造的优劣就是基于这些目标,从技术、经济和社会学角度综合开展评价做出的。
针对上述内容,如果可以同时结合以汽车为代表的某机电产品的制造发展历程对其加以解释说明和验证,就可以更生动地从概念上深化学生对于现代制造的基本认知,帮助他们树立现代制造的大制造概念[1][2]。
3现代制造的属性特征
毋庸置疑,现代制造的属性、特征与制造技术的发展密切相关。实际中,制造的特征和属性是制造活动实施开展所共同遵循的目标、原则、策略和方式的体现。它们是伴随人类社会和经济的发展,科技的进步以及人类对其自身制造活动的不断深入认知而逐步积累形成的[3]。制造的属性特征和制造技术之间存在紧密联系,一方面人类制造活动可以基于制造技术的发展不断形成新的属性特征,另一方面,新属性、特征为制造活动所带来的变化也为制造技术的进一步改进发展提供契机。鉴于此,实际教学中,在讲述先进制造技术各自优势特点和机理的基础上,可进一步针对所讲述的各项先进制造技术,通过对表1中对应内容的讲述说明人类制造活动因制造技术,特别是先进制造技术的发展应用所发生的改变,从而可阐明现代制造属性和特征的技术诱因。
如表1所示,伴随先进制造技术的实施发展,现代制造在产品研发周期、质量、加工手段、组织方式等方面发生了显著的提升转变。这在提高人类生产能力的同时也必然会引发人类制造活动开展方式、方法的改变,形成如表2所示的全新属性和特征[5][6]。
篇4
[关键词]先进制造业 制造技术 制造模式 市场网络组织
〔中图分类号〕F062.9 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕 1000-7326(2008)06-0074-06
在经济全球化和信息技术革命的推动下,国际制造业的生产方式正在发生着重大变革。近十余年来,世界主要工业国纷纷制定各种发展计划,促进传统制造业向先进制造业(advanced manufacturing industry)转变。加快发展先进制造业,已经成为世界制造业发展的新潮流。本文根据当代国际制造业发展的新趋势,从超微观、微观和中观三维视角进行综合概括,建立起一个新的先进制造业理论模型。
一、关于先进制造业概念的讨论
“先进制造业”是国内学术界近年中提出的新概念,目前尚没有一个明确的、一致公认的定义。什么是先进制造业?解释主要有以下三种。
(1)先进制造业主要指采用先进制造技术为主要生产手段的制造业。先进制造业最主要的特点是技术革新快,适应市场需求的多样化。[1]
(2)先进制造业是指能够不断吸收高新技术成果,并将先进制造技术和管理方式综合应用于研究、设计、制造、检测和服务等全程的制造业。具有技术含量高、经济效益好、创新能力强、资源消耗低、环境污染少、服务功能全、就业比较多等特点。[2] 它不仅包括高新技术产业,也涵盖运用高新技术和先进适用技术改造的传统产业。
(3)先进制造业指制造业不断地吸收电子信息、计算机、机械、材料以及现代管理技术等方面的高新技术成果,并将这些先进制造技术综合应用于制造业产品的研发设计、生产制造、在线检测、营销、服务和管理的全过程,实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,即实现信息化、自动化、智能化、柔性化、生态化生产,取得很好的经济、社会和市场效果的制造业的总称。[3]
上述三种解释都有合理之处,但又都不全面和准确。首先,先进制造业无疑离不开先进技术,但仅采用先进技术,或仅从先进技术来定义,不足以揭示先进制造业的内涵,也无法把先进制造业与以技术先进为标志界定的高新技术产业区分开来。实际上,传统制造业也是追求技术不断进步的。其次,先进制造业的确不仅仅局限于生产过程,还应该包括产前和产后全过程,但这也还不足以说明先进制造业是一种新的生产方式。最后,上述解释都把先进制造视为一个封闭的系统,忽视了现代网络化的营销系统和企业之间的广泛关联。
笔者认为,应该结合国际制造业的发展趋势和先进国家制造业的发展特征,可以从超微观、微观和中观的三维视角来对先进制造业进行理论概括。
从超微观即企业内部的角度看,先进制造业首先表现为技术的先进性,是一个能够不断进行技术创新的先进技术体系。既能不断吸收当代高新技术成果来进行自主技术开发,又善于将先进技术应用于从研发、制造到营销、维修服务的全过程。先进技术是企业生产和发展的基础,对制造业的发展起决定性作用。正是在先进技术的基础上,先进制造业才能够实现信息化、自动化、智能化、柔性化和生态化生产。
从微观即企业整体的角度看,先进制造业表现为生产模式的先进性,是一种能够适应市场变化、不断优化企业内部资源配置、并能兼顾生态环境和社会利益的高效生产体系。诸如柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)、精益生产模式(LP)、清洁生产模式(CP)、高效快速重组生产系统、虚拟制造模式(VM)等,就是最为著名的先进制造模式。它决定着企业具体配置各种生产要素的方式和效率,体现着企业与市场之间密切的良性互动关系,也反映着企业与生态和社会环境的和谐相处。正是在生产模式这一点上,先进制造业与传统制造业迥然有别。
从中观即产业体系的角度看,先进制造业表现为营销网络组织的先进性,是一种以产业链为主干、集群化为依托的网络化市场组织。先进制造业是以现代生产业和发达的市场网络为支撑的。先进制造业内部各产业部门、各企业之间,在投入产出方面存在着密切的联系,需要通过价值链上的整合与协同、形成供应链联盟和产业集群,从而组成高效率的市场系统。
通过上述分析,概括起来,可以得出先进制造业的简明定义:先进制造业就是广泛应用先进制造技术、采用先进制造模式、拥有先进市场网络组织的工业生产系统。可用图1来清楚表示先进制造业的理论模型。
二、先进制造技术的内涵与发展
一般认为:先进制造技术是将先进的机械制造技术、电子信息技术和自动化设备以及材料技术等高新技术和先进适用性技术,综合应用于产品的研究与开发、设计、生产、管理和市场开拓、售后服务,并取得经济社会效益的综合技术,它们被统称为先进制造技术。
先进制造技术一般分为四大类。(1) 现代设计技术,包括计算机辅助设计(CAD)、反求工程技术的新产品开发、基于并行工程的产品设计、文件设计技术与质量功能配置、再生产工程、绿色产品设计等。(2) 先进的制造工艺技术,包括计算机辅助制造(CAM)、少无切削制造技术、非机械加工制造技术、生长型加工和快速原型技术制造(RPM)、虚拟制造技术(VMP)等。(3) 综合自动化技术,包括分布式数控技术(DNC)、柔性制造技术(FMT )、集成制造技术(CIMT)、智能制造技术(IMT)等。(4) 现代系统管理技术,包括制造资源计划(MRPII)、准时制(JIT)及精益生产(LP)、敏捷制造(AM)、全球化制造(GM)和信息管理系统(IMS)、可持续发展技术和相关技术等。[4]
1994年初,美国联邦科学、工程和技术协调委员会(FCCSET)下属的工业和技术委员会先进制造技术工作组,曾经对先进制造技术的内涵首次作系统的说明,认为先进制造技术主要包括三个技术群:主体技术群、支撑技术群和制造基础设施(制造技术环境)。这三部分构成一个完整的体系,缺一不可,否则很难发挥预期的整体功能效益。
与传统制造技术相比,先进制造技术具有四大特征。(1) 它的基础是优质、高效、低耗、无污染或少污染工艺,并在此基础上实现优化及与新技术的结合,形成新的工艺与技术。(2) 传统制造技术一般单指加工制造过程的工艺办法,而先进制造技术覆盖了从产品设计、加工制造到产品销售、使用、维修整个过程。(3) 传统制造技术一般只能驾驭生产过程中的物质流和能量流,随着信息技术的列入,使先进制造技术成为能驾驭生产过程中的物质流、能量流和信息流的系统工程。(4) 传统制造技术的学科、专业单一,界限分明,而先进制造技术的各专业、学科、技术之间的不断交叉、融合,形成了综合、集成的新技术。
目前在发达国家,先进制造技术发展的基本态势是:其一,以数控机床、加工中心和工业机器人为标志的柔性制造单元系统,以柔性制造单元和自动、半自动物料输送组合为标志的柔性制造系统,这两个阶段的先进制造技术已相当成熟。其二,以信息、工艺、物流、计算机集成为特点的集成技术已处于完善阶段。其三,以设计智能化、单元化加工过程智能化和系统整体管理智能化为特征的智能集成制造系统,仍然处在研究与开发过程中。[5] 具体来看,呈现出以下几大发展趋势。
(1)数字化。它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理技术的交叉、融和、发展与应用的结果,也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统发展的必然趋势。它包含了三大部分:以设计为中心的数字制造,以控制为中心的数字制造和以管理为中心数字制造。
(2)精密化。它一方面是指对产品、零件的精度要求越来越高,一方面是指对产品、零件的加工精度要求越来越高,如精密加工技术、细微加工技术、纳米加工等。
(3)集成化。先进制造技术的集成化趋势本质就是知识的集成。其具体表现在三个方面:现代技术的集成;加工技术的集成和企业管理技术的集成。
(4)网络化。利用网络,在产品设计、制造与生产管理等活动乃至企业整个业务流程中充分享用有关资源,即快速调集、有机整合与高效利用有关制造资源。制造技术的网络化由两个因素决定:一是生产组织变革的需要,一是生产技术发展的可能。
(5)虚拟化。虚拟技术是以计算机支持的仿真技术为前提,对设计、加工、装配等工序统一建模,形成虚拟的环境、虚拟的过程、虚拟的产品、虚拟的企业,主要包括虚拟环境技术、虚拟设计技术和虚拟制造技术。
(6)智能化。制造系统正由原先的能量驱动型转变为信息驱动型,这就要求制造系统不但要具备柔性,而且还要表现出某种智能,以便应对大量复杂信息的处理、瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境。
(7)绿色化。环境保护与环境制约使先进制造技术逐渐向绿色化、可持续化发展。制造业的产品从构思开始,到设计阶段、制造阶段、销售阶段、使用与维修阶段,直到回收阶段、再制造各阶段,都必须充分考虑环境保护。
三、先进制造模式的内涵与发展
由于资源、环境、市场需求变化及日趋激烈的市场竞争,对制造业市场变动能力、企业网络组织结构、可持续发展等方面提出了更高的要求。传统的大批量生产模式(即福特制生产模式)受到越来越多的挑战,从而催生和创新出了一系列先进制造模式。关于先进制造模式国内外有许多不同看法。主要有两种观点:一是从制造科学和制造系统的角度出发,认为制造模式是一种典型的制造系统;另外一种观点从管理的角度出发,从比较广泛的范围来看,认为先进制造模式是一种在生产和制造领域中应用的新生产方式和方法,或是一种制造战略。
一般而言,制造模式具有典型的制造过程和运行机制,同时具备明确的功能、结构、通信和操作机制。它对于企业内部的信息流、物流和人流的管理具有明确的处理方法;对于企业外部的动态联盟(包括市场销售、供应链、资源、生产服务等)也具有相应的对策;最后对于上述问题的处理都具有相应的评价指标和方法。因此,制造模式是制造业为了提高产品质量、市场竞争力、生产规模和生产速度,以完成特定的生产任务而采取的一种有效的生产方式和一定的生产组织形式。现代先进制造生产模式是从传统的制造生产模式中发展、深化和逐步创新而来。
简单地说,所谓先进制造模式,就是围绕企业的价值增值链,依据不同的环境、通过有效地组织各种要素形成的,可以在特定环境中达到良好效果的先进生产方式和运行管理机制。这种模式已经形成规范的概念、哲理和结构,可以供企业依据不同的环境条件,针对不同的制造目标来加以采用。
根据国际生产工程学会(CIRP)近10年的统计,发达国家所涌现的先进制造系统和先进制造生产模式多达33种。发达国家制造企业,特别是跨国公司和创新性中小企业已广泛采用一些新的制造模式,如:柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)、精益生产模式(LP)、清洁生产模式(CP)、高效快速重组生产系统、虚拟制造模式(VM)等。[6] 目前,正在开发下一代制造和生产模式,如:并行工程和协同制造(HM)、生物制造(BM)、远程网络制造(RM)、全球制造(GM)和下一代制造系统(NGMS)等。以下择要简单介绍八种主要的先进制造模式:
(1)精益生产模式(LP)。精益生产是美国麻省理工学院根据其IMVP的研究中对日本丰田生产方式的总结。精益生产的最终目标是要以具有最优质量和最低成本的产品,对市场需求做出最迅速的响应。它的基本原则是消灭一切浪费和不断改善。准时制作业、成组技术、弹性作业人数和尊重人性是精益生产的主要支柱。
(2)准时生产制(just-in-time)。又称无库存生产模式,其基本思想是订单驱动,仅当下道工序需求该零件时,才将其生产出来,任何前提生产都是浪费。追求目标是零库存、零废品和零设备故障。它适合于相对稳定的大批量流水线或重复生产作业。
(3)柔性制造系统(FMS)。柔性生产主要依靠有高度柔性的、以计算机数控机床生产为主的制造设备来实现多品种小批量生产。其优势是:增强制造企业的灵活性和应变能力,缩短产品生产周期,提高设备使用率和员工的劳动生产率以及改善生产模式从而大大推动了制造业的发展。
(4)敏捷制造。又称灵捷制造,是美国通用汽车公司于1988年提出的,1992年美国政府将其作为“21世纪制造企业的战略”。敏捷制造是新一代生产模式,是对已有生产模式的丰富和发展,它是柔性制造和精益生产发展的结果。敏捷制造包括产品制造机械系统的柔性、员工授权、制造商供应商关系、总体质量管理及企业重构。目前较权威的定义是:敏捷制造是一种结构,在这个结构中每个公司都能开发自己的产品并实施自己的经营战略。构成这个结构的基石是三种基本资源:有创新精神的管理机构和组织,有技术、有知识的高素质人员和先进制造技术。敏捷源于这三种资源的有效集成。
(5)计算机集成制造系统(CIMS)。是现代信息技术条件下的新一代制造系统。它以计算机来辅助制造系统的集成,以充分的、及时的信息交流或信息共享将企业的设计、工艺、生产车间以及供销和管理部门集成为一个有机的整体,使他们相互协调的运作,以提高产品质量,缩短产品开发周期,提高生产效率,确保企业的整体效益,提高企业的竞争能力和生存能力。
(6)虚拟制造模式(VM)。是虚拟现实技术在制造中的应用。虚拟制造实际上是一种计算机科学技术,以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支柱,在产品设计或制造系统的物理实现之前,就能使人体感觉到未来产品的性能或者制造系统的状态,从而可以做出前瞻性的决策与优化实施方案。从本质上讲虚拟制造技术是对真实制造过程的动态模拟、仿真,是在计算机上制造数字产品,在虚拟制造环境中生产软产品替代传统的硬样品进行试验,对其性能和可制造性进行预测和评价,从而缩短产品的设计与制造周期,降低产品的开发成本,提高系统快速响应市场变化的能力。
(7)清洁生产模式(CP)。联合国环境计划署对清洁生产的定义为:清洁生产是一种新的创造性的思想,该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中,以增加生态效率和减少人类及环境的风险。对生产过程,要求节约原材料和能源,淘汰有毒原材料,减降所有废弃物的数量和毒性;对产品,要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响;对服务,要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。总之,清洁生产是将环境保护延伸到企业内部的方方面面。清洁生产追求的目标有二:一是追求资源和能源的循环利用和综合利用、不可再生资源和短缺资源的代用、废弃物的资源化和再生利用;二是追求产品生产和消费过程与环境的相容,如采用低废、无废的清洁生产工艺。
(8)绿色制造(green manufacturing)是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中,对环境的影响(负作用)最小,资源效率最高,并使企业经济效益和社会效益协调优化。它具有以下基本特征。(1) 全球性――绿色制造的研究和应用将愈来愈体现全球化的特征和趋势。(2) 配套性――以绿色设计和制造技术为中心的配套系统(绿色营销、绿色标志、绿色教育、绿色法规等相关配套的社会支撑系统)是绿色制造工程的发展方向。(3)集成性――将更加注重系统技术和集成技术的研究。例如,产品和工艺设计与材料选择系统的集成、用户需求与产品使用的集成、绿色制造的问题领域集成、绿色制造系统中的信息集成、绿色制造的过程集成等集成技术的研究将成为绿色制造的重要研究内容。(4) 智能性――人工智能和智能制造技术将在绿色制造研究中发挥重要作用。
四、先进市场网络组织的内涵与发展
先进制造业是以现代生产业和发达的市场网络为支撑的。激烈的市场竞争和快速多变的市场需求使制造业企业在生产过程中面临着提高产品质量、缩短产品的生产销售周期、降低企业运营成本和提升核心竞争力的压力,这使得制造商、供应商、分销商、零售商和研究机构间的联系趋于紧密,并使其之间的界限逐渐淡化(如制造业服务业化),形成了新的市场网络组织结构,集群、供应链是其典型的表现形式。先进市场网络组织可以降低单个企业的经营风险,妥善地解决产品的设计、生产、供应、销售等一系列环节中的问题,并降低企业的外部效应和外部交易成本,提高了企业和整个制造业的国际竞争力。
根据波特的价值链理论,每一个企业都是由进行设计、生产、营销、交货以及对产品起辅助作用的各种活动(材料供应、技术、人力资源、 售后服务等)的集合。这些活动在公司的价值创造中相互联系,组成公司价值增值的链条,即为价值链。价值链并不是一些独立活动的集合,而是相互依存的活动构成的一个系统。并且,一个公司价值链与其他经济单位的价值链也是相连的,任何一个企业都存在于从供应商到消费者的价值链体系中,体系中各价值行为之间的联系对公司竞争优势的大小有着至关重要的影响。因此,发展先进制造业需要对价值链上的活动进行整合与协同,以实现整条价值链的整体提升。
价值链上各环节的增值收益是不同的。通常可用微笑(价值链)曲线表示,在曲线左端(产业链上游)的知识产权开发企业,随着研发和设计的投入,产品增值收益逐渐上升;在曲线右端(产业链下游)的品牌销售企业,随着品牌运作、销售渠道的建立,产品增值收益也大幅上升;而弧底部分的成品装配和低端产品为主的制造业则“流汗多拿钱少”,技术含量低、产品增值少,而且市场竞争激烈,容易被成本更低的同行所替代。
由于制造工艺的标准化以及“模块化”技术的发展,产业内的各工序可以被调整与分割,通过把利润递减的制造环节外包转移出去,跨国公司的经营重点从产品制造向产业链的两端转移,向上游主要是从事技术研发和产品设计;向下主要做销售、做渠道、做品牌和服务等,从而使价值链上知识密集型的环节利润递增,先进制造产业链两端的技术含量更高,附加价值也更高。
同时,先进制造业以发达的供应链网络为依托。供应链是由供应商、制造商、分销商( 或配送中心)、零售商及用户等实体组成的供需网络,是跨越企业中多个职能部门活动的集合,它包括从订单的发送和获取、原材料的获得、产品的制造,到产品分销给销售商及最终用户的整个过程。它是在给最终顾客提品和服务的不同的过程和活动中所涉及的上下游相互联系的组织网络。供应链是相互合作共同控制、管理和改进从供应商到用户的物流和信息流的多个相互联系和依赖的组织的网络。供应链是伴随先进制造业出现的一种社会生产组织方式。有两种基本模式:一是具有单一核心企业的供应链;二是多核心企业的供应链。随着先进制造业的发展,产生了许多先进的供应链管理理念,如绿色供应链管理、敏捷供应链管理、逆向供应链管理、闭环供应链管理以及供应链联盟等。发达国家在制造业不断先进化的同时,其市场支撑体系也在不断变革与创新。
五、先进制造业的基本特征
通过上述分析,我们可以对先进制造业的基本特征作一简要概括。首先,与传统制造业相比,先进制造业的“先进”主要体现在以下几点:在生产方式方面,由单一产品的大规模、标准化生产,转变为可根据社会需求,小批量、多品种生产,具有更强的灵活性和适应性;在生产关联方面,先进制造业更加突出了产业间的生产链动态关联和企业的全球生产配置;在生产理念方面,更注重依靠科技进步,减少能源消耗和环境污染、提高经济效益、增加产品科技含量;在经济发展方面,着眼于未来,更注重信息化程度、无形资产的比重、技术创新的能力,更重视节约型、集约化和可持续发展。
其次,先进制造业是一个动态演变的概念,它随着时间、空间的变化而发展。在经济发展的不同时期,先进制造业表现在不同的制造产业上。以三次产业革命为例,在第一次产业革命中,先进制造业以纺织、煤炭、冶金等产业为代表;第二次产业革命时,先进制造业表现在电力、钢铁、石化等制造业上;在20世纪40年代爆发的第三次产业革命,电子通信、航空航天、光机电一体化、生物医药、新材料等产业作为先进制造业在各国经济中得到较快的发展。[7] 在空间方面,先进制造业在不同经济发展水平的区域表现在不同的产业部门上,因此不同区域在选择先进制造业发展战略时需结合实际情况进行产业选择。
再次,先进制造业是一个开放的系统。其开放性一是表现为制造业已经不再局限于制造的生产环节,而是开放到了包括产前和产后的全过程;二是表现为通过网络化组织向社会经济领域的全面开放,尤其体现为制造业与生产业融为一体;三是表现为全球制造,即在全球范围内整合资源,形成全球价值链和产业链体系。
最后,先进制造业本质上是一种先进的生产方式。发展先进制造业,不仅仅是一个技术进步问题,也不仅仅是一个产业结构转型升级和产业发展问题,而是一场生产方式的深刻变革。如果说世界制造业的发展曾经历了三个阶段,即初级产品生产阶段、加工装配阶段、自主知识产权阶段,那么,先进制造业标志着制造业发展进入了一个新的历史阶段。
[参考文献]
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[3]秦世俊. 世界先进制造业发展态势[Z]. 维普资讯 省略 .
[4]李斌. 先进制造技术的发展与展望[J]. 制造业信息化,2004,(3).
[5]杨叔子,吴波. 先进制造技术及其发展趋势[J]. 求是,2004,(4).
篇5
Abstract: China is at a critical period of economic development, manufacturing technology is the weak link. Only to keep up with the world trend of advanced manufacturing technology and put it in a strategic priority, and sufficient strength to be implemented, in order to narrow the gap with developed countries, in order to remain invincible in the fierce market competition.Key words: machinery manufacturing; technical characteristics; the direction of development
中图分类号:TH16文献标识码: A 文章编号:2095-2104(2012)04-0020-02
前言
机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。本文对我国机械制造技术的现状及技术特点进行分析,并简述了21世纪机械制造技术的发展方向。一、我国机械制造技术发展的现状分析机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。20世纪70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。20世纪80年代以后,随着市场全球化的进一步发展,市场竞争变得越来越激烈。20世纪90年代初,随着CIMS技术的大力推广应用,包括有CIMS实验工程中心和7个开放实验室的研究环境已建成。在全国范围内,部署了CIMS的若干研究项目,诸如CIMS软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略,CIMS总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果,获得不同程度的进展。但因大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD和管理信息系统,底层基础自动化还十分薄弱,数控机床由于编程复杂,还没有真正发挥作用。因此,与工业发达国家相比,我国的制造业仍然存在一个阶段性的整体上的差距。目前,我国已加入WTO,机械制造业面临着巨大的挑战与新的机遇。因此,我国机械制造业不能单纯的沿着20世纪凸轮及其机构为基础采用专用机床、专用夹具、专用刀具组成的流水式生产线――刚性自动化发展。而是要全面拓展,面向五化发展,即全球化、网络化、虚拟化、自动化、绿色化。二、机械制造技术的特点做好基础自动化的工作仍是我国制造企业一项十分紧迫而艰巨的任务。但加工中心无论是数量还是利用率都很低。可编程控制器的使用并不普及,工业机器人的应用还很有限。因此,我们要立足于我国的实际情况,在看到国际上制造业发展趋势的同时扎扎实实地做好基础工作。
篇6
关键词: ic卡; 封装和测试; ic卡制造业未来发展
中图分类号: th16 文献标识码: a 文章编号: 1009-8631(2013)01-0065-02
1 理论基础
1.1先进制造技术范围以及微电子技术应用对社会的影响。先进制造技术(advanced manufacturing technology),人们往往用amt来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统,其中微电子技术是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术,特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快,微电子技术对信息时代具有巨大的影响。当然,ic卡的大范围应用也改变了世界。
1.2 ic卡简要介绍和基本工作原理。ic卡是继磁卡之后出现的又一种新型信息工具。ic卡指的是集成电路卡,一般常见的ic卡采用射频技术与ic卡的读卡器进行通讯。ic卡与磁卡是有区别的,ic卡是通过卡里的集成电路存储信息,而磁卡是通过卡内的磁力记录信息。ic卡的成本相对一般磁卡要高,但保密性更好。
ic卡工作的基本原理是:射频读写器向ic卡发一组固定频率的电磁波,卡片内有一个lc串联谐振电路,其频率与读写器发射的频率相同,在电磁波激励下,lc谐振电路产生共振,从而使电容内有了电荷;在这个电容的另一端,接有一个单向导通的电子泵,将电容内的电荷送到另一个电容内存储,当所积累的电荷达到一定额度时(2v)时,此电容可作为电源为其它电路提供工作电压,将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。
1.3 ic卡应用的现状。ic卡的开发、研制与应用是一项系统工程,涉及到计算机、通讯、网络、软件、卡的读写设备、应用机具等多种产品领域的多种技术学科。因此,全球ic卡产业在技术、市场及应用的竞争中迅速发展起来。ic卡已是当今国际电子信息产业的热点产品之一,除了在商业、医疗、交通、能源、通讯、安全管理、身份识别等非金融领域得到广泛应用外,在金融领域的应用也日益广泛,影响十分深远。
ic卡虽然进入中国较晚,但在政府的大力支持下,发展迅速。 20世纪末,国家金卡办为统筹规划全国ic卡的应用,组织拟定了 (金卡工程非银行卡应用总体规划)。为保证ic卡的健康发展,在国务院金卡办的领导下,信息产业部、公安部、卫生部、国家工商管理局等各个部委纷纷制定了 ic卡在本行业的发展规划。
中国发展金卡的方针是“两卡并用,磁卡过渡,发展ic卡为主”。未来的发展趋势必将是ic卡逐步取代磁卡。ic卡既可以由银行独自发行,又可以与各企事业单位合作发行联名卡。这种联名卡形成银行ic卡的专用钱包账户。当前,联名卡主要有保险卡、财税卡、交通卡、校园卡等多种。由于ic卡既方便又快捷,因此在发达国家已相当流行。
2 ic卡制造业与先进制造技术的融合和发展
ic卡制造业包含芯片(设计)流片,封装与测试,成卡等一系列步骤,下面具体表述一下各步骤与先进制造技术的融合与发展。
2.1芯片(设计)流片。对于计算机产品而言,芯片可以说是其精髓所在,毕竟芯片的等级也就决定了产品的性能表现以及功耗、发热量等额外因素,作为芯片的前身,晶圆的品质和制程就成为消费者以及厂商所共同关心的。
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆;在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构,而成为有特定电性功能之ic产品。晶圆的原始材料是硅,而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼,盐酸氯化,并经蒸馏后,制成了高纯度的多晶硅,其纯度高达99.999%。晶圆制造厂再把此多晶硅融解,再于融液里种入籽晶,然后将其慢慢拉出,以形成圆柱状的单晶硅晶棒,由于硅晶棒是由一
颗晶面取向确定的籽晶在熔融态的硅原料中逐渐生成,此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过切段,滚磨,切片,倒角,抛光,激光刻,包装后,即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片,这就是“晶圆”。其中,各项工艺操作远非人工能力可以达到的,而是由融入先进制造技术的高精度和可靠性工艺的设备按照规定动作进行操作和完成。以提高良品率。
2.2封装与测试。芯片的封装与测试作为ic卡的中间环节,起着重要作用。同时,封装和测试的费用占整体成本的三分之一。模块加工设备从法国、德国和瑞士引进,设备厂家对设备的运行提供保障,生产设备的技术软件在设备进口时同时引进。加工该产品的技术要求相对较高,主要体现在设备和工艺两个方面。但生产流程较简单,如下:
在这一环节,先进制造技术所产生的巨大优势在于精细化,高速度,高质量的连续加工,同时完全解决了稳定性的问题。其别是光电传感器,步进传感器,高速机械手臂按照既定程序24小时持续运行等,给批量生产提供了便捷和稳定。
2.3成卡。成卡方面与前面的封装与测试类似,均使用精细化、全自动、高速度高质量的稳定设备进行定向加工,具有先进制造技术的特点和优势。
3 ic卡制造业未来发展的意义和展望
ic卡在电信领域的应用长期以来都占据主流地位,占整个市场的70%左右,据国际电信联盟统计,到2009年底,全球手机注册用户达到46 亿,即全球平均每3个人就有2个手机用户,同时无线固话、上网本、具备通讯功能的gps终端应用的普及,以及移动支付的蓄势待发都将推动电信领域智能卡应用的持续增长。
ic卡在金融及零售领域的市场份额约为15%,在欧洲非接触式支付卡正逐步普及;ic卡在政府及公用领域的市场份额约为12%左右,主要用于身份证、城市卡、交通卡、医疗卡、社保卡、校园卡、税务卡等方面。ic卡在安全性、互操作性及兼容性方面的优势也愈发明显,未来的需求量必将十分可观。
2009年,在全球金融危机的负面影响下,智能卡依然保持着平稳的增长势头,09年全球需求为56亿片,其中在中国加工量占80%左右。随着各行业ic卡的不断推广普及,ic卡应用领域不断扩大,特别是以“物联网”为代表的新型信息技术产业的迅猛发展,使ic卡的需求量进一步扩大,市场前景非常广阔。
在结合先进制造技术的应用ic卡制造业一定会走出一条科技含量高、经济效益好、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化之路。
4 结语
技术是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一,而在ic卡制造业市场蓬勃发展的今天,在整个产业链条中使用和拓展先进制造技术,即会对ic卡制造业起到一个推动和支持。虽然先进制造技术具有人工无法比拟的优势,但同时还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理,有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。相信在结合先进制造技术的情况下,我国ic卡制造业未来的发展会更上一个台阶。
参考文献:
[1] 智能卡技术(第三版)-ic卡与rfid标签.清华大学出版社.
[2] 高级电子封装 (原书第2版).机械工业出版社.
[3] mems/moems封装技术 –概念、设计、材料及工艺.化学工业出版社.
[4] 芯片制造-半导体工艺制程使用教程(第五版).电子工业出版社.
[5] 先进制造工艺.百度百科.
篇7
关键词:信息技术 生产管理 ERP系统 生产模式
中图分类号:X937 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)09-0077-01
信息技术的发展及其广泛应用,对现代生产管理体系的影响极其深远,加速了企业管理流程再造,同时,也改变了企业产品的设计、加工和工艺过程。从深层次上看,也改变了企业管理理念。
在炼油企业管理体系中,生产管理是核心,随着炼油体制改革的深化和竞争压力的增大,必须按照现代生产管理理论,改变过去的生产管理模式,有效整合各种资源,以降低炼油生产成本,获得最大的经济效益,以提高企业的市场竞争力。因此,本文提出利用ERP系统解决炼油企业管理现代化、科学化的问题。
1 生产模式的变革
关于先进生产模式的研究文献较多,主要有西安交通大学教授汪应洛提出的高效快速重组(LAF)模式、同济大学和香港理工大学的研究学者提出的分散化网络制造模式、863/CIMS主题提出的现代集成制造系统、李亨昭等提出的包括“采用新型的生产模式、改进生产组织管理、提高人员技术素质”等4项战略对策、徐志磊等提出的加强研发队伍的建设、拥有并保持关键资源和核心技术等八项发展建议、王秀彦等论述了绿色制造、敏捷制造、虚拟制造、纳米制造、并行工程、精益生产、机械仿生与生物制造等先进制造模式的发展特点等等。
综上所述,先进制造模式的研究和应用在我国已经形成了一定的理论基础。这些研究从不同的角度和不同的专业领域对先进制造模式从概念到应用进行了有益的探讨。先进生产模式在我国制造业的应用已表现出极大的效率,这些成果必将引起更多的企业对先进制造模式的重视。
2 ERP在炼油行业的应用优势
随着信息技术的快速发展以及先进的生产管理理论的应用,最终会使炼油加工行业发生革命性的变化,传统的推式生产模式将会逐渐瓦解,先进生产模式登上舞台。面对如此复杂的生产系统,必然要求管理手段的变革,ERP系统结合了信息技术和先进的管理理念,必将成为适应先进生产模式的管理工具。
(1)促进企业管理制度创新。规范政策制定和实施程序,优化企业发展的政策环境,它能够帮助企业更新管理体制,其特点在于能促进企业内部利用系统相互监督和相互促进,激发每个员工主动创新意识,奖罚显性化。
(2)建立“以人为本”的人力资源观念。ERP的管理思想就是“以人为本”的,通过ERP在企业内部建立一种竞争机制,在信息平台上制定工作评价标准,努力实现员工工作情况显性化。
(3)建立“组织即系统”的思想。ERP吸收了西方现代管理理论中社会系统学派创始人巴纳德的管理思想“组织是系统”,并认为人们之间的合作是建立在有效的信息交流之上的。此外,在运用这一系统时,还应当注意信息交流系统的完整性。
(4)“供应链管理”是核心。ERP系统把客户需求和企业内部的制造活动以及供应商的制造资源整合在一起,形成一个完整的供应链,并对供应链上的所有环节进行有效管理,这样就形成了以供应链为核心的ERP管理系统。
由此可见,ERP的应用的确可以有效地促进现有企业管理的现代化、科学化,适应竞争日益激烈的市场要求,它的导入,己经成为大势所趋。
3 ERP系统在炼油企业的应用研究
ERP系统结合了信息技术以及先进的管理思想,成为提高炼油企业管理水平以及竞争实力的重要手段和措施。自从ERP在中国得到应用后,已实现了优质服务的理念。随着企业体制改革的深化,传统的各自为战的分散管理模式已经不能适应当前市场竞争的需要,必须打破过去的管理模式,通过优化供应链管理,整合各种资源,以降低生产成本,获得最大的经济效益,提高企业的市场竞争力。主要体现在以下几个方面:
(1)人力资源管理。基于ERP的人力资源管理大大简化了人力资源部门的工作,降低人力资源管理成本,提高管理的效率。更重要的一点在于ERP系统使实施战略性人力资源管理从理论上升到实践。ERP的人力资源管理既可以覆盖包括人事管理、薪资管理、招聘管理、培训管理、考勤管理、合同管理、绩效管理、经理自助和员工自助等在内的人力资源管理的核心业务流程,满足企业人力资源管理的关键业务和信息需求,同时实现企业不同职能部门、业务流程之间、管理角色之间的集成和协同运作消除人力资源管理管理系统的“信息孤岛”,最大程度的实现人力资源信息共享。
(2)物资管理。实现物资采购以及仓储管理体制机制的建立健全。物资管理的各级部门统一对物资实施初步梳理,逐步建立起物资的标准化体系,统一物资编码,为规范化物资采购以及仓储管理奠定基础。同时采用战略采购的思想,物资部门对不同的类别物资实施总部集中采购各分分公司分散采购相结合的运行方案。
按照生产者延伸的责任制度设计进行物资仓储的资源整合,逐步建立相应的物资配送中心,以优化库存的资源并经过ERP系统得以实现,有效降低库存物资的资金占有率,提高周转率。
(3)财务管理。实现财务核算集中化,资金管理集中化以及预算控制全面化。
企业是一个包罗万象的系统,ERP则是解决企业的“信息孤岛”的最佳方案,是企业信息化建设的制高点。ERP一旦得以运用,实际上就相当于在企业中搭建了一个数字化管理平台,该模块的建立为企业人力资源管理提供了新的科学管理方法,有利于提高企业人事管理的能力,提高员工的工作效率。当然,ERP系统还存在着诸多问题,仍需进一步完善,才能更好的为企业发展服务。
4 结语
ERP作为一个系统,与企业管理环境关系密切,ERP系统可以通过规范、整合、集成各项生产数据,实现信息的及时、准确共享,成功地选择和实施ERP可以优化炼油企业的业务流程,改善数据信息系统,有效地提高企业的管理、工作及设备等效率,实现快速信息传递与共享,从而达到管理水平的全面提高。
参考文献
[1]汪应洛,孙林岩,黄映辉.先进制造生产模式与管理的研究[J].中国机械工程,1997(2):63–731
篇8
【关键词】鄱阳湖生态经济区;先进制造业;发展战略;SWOT分析
【中图分类号】F061.5 【文献标识码】A 【文章编号】1006-5024(2013)03-0154-03
【基金项目】江西省社会科学“十一五”规划项目“鄱阳湖生态经济区先进制造业发展战略研究”(批准号:10LY97);江西省社会科学“十一五”规划项目“鄱阳湖生态经济区企业社会责任建设与协同推进机制研究”(批准号:10GL28)
【作者简介】郑四华,景德镇陶瓷学院工商学院教授,研究方向为产业经济学;
龚志文,景德镇陶瓷学院副教授,博士,研究方向为企业管理。(江西景德镇333001)
制造业发展是工业化的核心,而先进制造业作为传统制造业在不断吸收现代管理和信息技术成果而发展起来的制造模式,是科技含量较高的制造业形态,是一个国家和地区发展实力的重要表现。
工业化是鄱阳湖生态经济区实现可持续发展不可逾越的阶段。在工业化进程中,摒弃“先污染,后治理”的传统发展模式,通过大力发展先进制造业,实现产业结构转型升级,是鄱阳湖生态经济区的重要战略举措。
然而,自2009年12月12日建设鄱阳湖生态经济区上升为国家战略以来,还未有学者针对鄱阳湖生态经济区先进制造业进行过全面、系统地综合研究。因此,本文对鄱阳湖生态经济区先进制造业发展战略条件进行分析,提出了鄱阳湖生态经济区先进制造业发展的战略对策,对鄱阳湖生态经济区先进制造业的定位、发展战略、产业结构调整和产业链优化等问题提供科学的决策支持,从而有助于提高鄱阳湖生态经济区制造业的资源配置效率,有助于推动制造业的技术创新,更好地服务于鄱阳湖生态经济区的经济建设和社会发展。
一、鄱阳湖生态经济区先进制造业发展战略条件的SWOT分析
(一)优势分析(Strengths)
首先,鄱阳湖生态经济区的区位优势明显。鄱阳湖区域位于长江中下游交界的南岸,为长江中下游五大平原之一,自然条件优越,鄱阳湖生态经济区包括南昌、景德镇、鹰潭38个县(市、区),国土面积为5.12万平方公里,约占全省面积30%,承载了江西省近50%的人口。经济区毗邻长江三角洲、珠江三角洲、海峡西岸经济区、武汉城市圈和长株潭试验区等区域经济体,周边区域经济发展的成功实践,对发展先进制造业有很大的带动和辐射作用。其次,鄱阳湖生态经济区生态优势明显,具有丰富的自然资源。鄱阳湖区域生态条件良好,是世界自然基金会划定的全球重要生态区之一。良好的生态环境和自然资源为先进制造业的发展提供了坚实的基础。再次,鄱阳湖生态经济区基础设施不断完善。近年来,江西省基础设施建设取得了重大突破,高速公路、铁路和电力建设成效显著,形成了铁路、公路、水运、航空“四位一体”的立体交通网络,极大地拓展了发展空间,为先进制造业发展提供了良好的基础和条件。最后,鄱阳湖生态经济区工业基础较好。2010年鄱阳湖地区人均GDP2.2万元,高出全省18.2%。鄱阳湖经济区区内园区的主营业务收入平均为143亿元,创造了江西省60%以上的经济总量。机械、电子、汽车、冶金、化工、纺织和医药的骨干企业大部分集中在鄱阳湖经济区区域,区域内各个中心城市产业各具特色,形成了各自的主导产业和特色优势产业集群。例如,南昌具有汽车、电子信息、医药、航空工业优势;九江是全省重要的石化、能源、纺织和装备等制造业基地;景德镇具有陶瓷业、汽车与航空制造产业;鹰潭的有色冶金、化工工业优势明显;新余有光伏产业、钢铁产业;丰城是能源生产基地;樟树有国内闻名的中药产业。总之,扎实的工业基础为鄱阳湖经济区发展先进制造业创造有利条件。
(二)劣势分析(Weakness)
1.鄱阳湖经济区产业结构层次较低。鄱阳湖生态经济的产业层次低,一个明显的特征就是经济增长主要依靠第二产业,第三产业所占比重较低。这种以“高能耗、强排放”为特点的第二产业中比例过高,而低能耗的产业、现代服务业发展滞后的产业结构,对发展先进制造业是相当不利的。制造业中缺乏有产业带动能力的大企业,区域产业集群规模小,层次低,且基本上属于横向产业集群,专业化分工不足,同业竞争严重。
2.技术创新能力相对较弱。先进制造业强调经济可持续发展和先进性,它的发展对技术的要求很高,而江西在这方面明显落后于发达国家和先进地区,研发经费、人才、设备等都相对不足,因而,技术创新能力也处于相对较弱的状态。2011年,全年研究与试验发展(R&D)经费支出仅为110.1亿元;全年受理专利申请5550件,技术市场合同交易34.3亿元,分别仅占全国的1.28%(全国8610亿元)、0.34%(全国163.3万件)、0.72%(全国4763.6亿元)。在中部地区也处于相对落后状态。鄱阳湖生态经济区企业技术方面的资金投入不足,自主研究和开发环境保护技术的能力明显落后,这是制约鄱阳湖生态经济区先进制造业发展的又一瓶颈。
(三)机遇分析(Opportunity)
1.区域发展的政策性机遇。1999年以来,江西省及时抓住“西部大开发”的历史性机遇,使鄱阳湖地区在承接东部产业向西部转移的过程中,发挥了重要的战略中转作用,带动了鄱阳湖生态经济区的发展。2009年12月12日,国务院正式批复《鄱阳湖生态经济区规划》,标志着建设鄱阳湖生态经济区正式上升为国家战略。依据规划,鄱阳湖生态经济区的发展定位为建设全国大湖流域综合开发示范区、长江中下游水生态安全保障区、加快中部崛起重要带动区、国际生态经济合作重要平台。建设鄱阳湖生态经济区,特色是生态,核心是发展,关键是转变发展方式,目标是立足江西实际,顺应时展潮流,走出一条科学发展、绿色崛起之路。这些难得的政策性机遇,为该区域先进制造业的发展提供了强大动力。
2.去工业化为鄱阳湖生态经济区制造业发展提供了发展方向和机制保障。在去工业化大背景下,低碳经济是未来经济的发展方向。低碳经济为鄱阳湖生态经济区先进制造业提供了机遇和可行的发展思路。同时,去工业化背景下的新劳动分工为鄱阳湖生态经济区先进制造业提供了机制保障。发达地区的比较优势在于资本充裕、技术先进;而后发展中地区的江西,其比较优势在于劳动力和资源。鄱阳湖生态经济区丰富的生态资源、人文资源、劳动资源对于发达地区而言具有相当的吸引力。通过引进发达地区的资本、技术和管理经验,将极大地促进区内经济发展。这种符合比较优势原理和资源禀赋理论的新国际劳动分工,是引导鄱阳湖生态经济区先进制造业发展的市场机制保障。
(四)威胁分析(Threat)
1.专业人才队伍相对不足。发展先进制造业的关键是要有先进技术支撑,而先进技术的关键是要有相关的技术人才。江西在高端人才和技术方面处于相对落后的地位。2009年,江西的知识产权指数在全国排名仅处于第23位。专业技术教育和职业技术教育不发达,导致缺乏先进制造业的后备人才、高级技工和熟练工人以及能紧跟国际先进水平的企业带头人和骨干管理队伍。因此,目前发展先进制造业还面临技术、人才不足的制约。
2.承接产业转移的风险巨大。在加速推进工业化的过程中,鄱阳湖生态经济区将不可避免承接发达国家和东部发达地区的产业转移。但是,从实践可知,技术含量低的资源消耗高、环境污染严重、资源密集和劳动密集型产业往往是首先淘汰和转移的产业。如果盲目地承接这些落后的产业,就很可能导致鄱阳湖生态经济区产业结构单一、失衡和低级化,造成高环境污染和资源浪费等现象。因此,鄱阳湖生态经济区承接产业转移对可持续发展是一大挑战,存在巨大风险。
二、鄱阳湖先进制造业发展的对策
探索鄱阳湖生态经济区先进制造业的发展路径,必须把握形势,抓住机遇,在当前具备一定优势的基础上,以生态经济和循环经济为指导,实现产业经济生态化和生态经济产业化。
(一)发展生态效益型制造业,保护好生态环境
生态工业是环境友好的工业体系,是与自然生态系统相协调发展的工业生态系统。在产业战略规划上,大力发展环境污染少、资源利用率高、经济效益好的新型工业:战略新兴产业、现代制造业。战略新兴产业对于转变经济增长方式非常重要,新兴产业的发展还能与传统制造业相结合,对后者实施技术改造和结构调整。因此,要加快发展战略型新兴产业,促进鄱阳湖生态经济区制造业升级。战略新兴产业要瞄准国际科技和产业前沿,同时要结合区内优势,该区必须以现有优势的光电产业基地、新能源产业基地、生物产业基地、铜冶炼及精深加工产业基地、优质钢材深加工基地和航空产业基地产业为基础建设产业基地。现代制造业需要抓住长三角地区产业结构优化升级以及产业转移的机遇,加快与其“链结”,吸引和引进现代制造业,同时加强传统工业的改造和升级,进一步提升现代制造业水平,吸引和引进现代制造业。
(二)建立系列优惠政策和配套的发展机制
系列优惠政策和配套的发展机制包括能源和产业政策、金融促进、财政和税收扶持等经济政策、科技和人才政策、绿色消费政策,生态文化政策以及政府主导、居民、企业、中介结构互动的发展机制。政府要加强服务效率和政策创新力度,减少行政干预和规制,改善对企业的监管,为市场化引资提供信息化服务和中介平台。抓好与先进制造业发展相配套的市政基础设施和相关设施建设,加强软件和硬件建设,优化引资环境。在引进外资和产业时必须严格控制产业的环保指标,确保杜绝污染性和高消耗、高污染产业的引入。政府必须引导建立先进制造业的技术支撑体系,包括资源重复利用和替代技术、清洁生产技术、废弃物再利用和再循环技术、环境监测技术和污染处理技术等等。
(三)以信息化推动传统制造业升级
信息化是企业创新的重要组成部分,应积极推进信息化与工业化融合。加快运用高新技术和先进适用技术改造传统制造业,实施传统制造业信息化工程,促进工业结构调整和节能减排。推进信息平台建设,支持企业开展电子商务,形成综合性的网络贸易体系,例如,对江铜集团、新钢、萍钢、南钢等传统冶炼企业,通过信息化和生态化改造,调整品种、延长产业链,提升附加值,减少污染、降低单位能耗。
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上海实施先进制造业和现代服务业转型战略
最近,上海市确定将依靠发展高端的先进制造业和现代服务业,以及在基础设施和环境建设领域中展开一系列创新之举,加快经济结构战略性调整。具体是根据中央对于“两个中心”的定位来提升制造业产业的定位,以先进技术为驱动力,加速推进产业结构调整和高新技术产业化,提升技术高度、增强产业能级。坚持以培育战略性新兴产业为抓手,提高制造业整体能级。上海将以培育、重组、提升、淘汰等方式,加快实现制造业战略升级。培育,就是积极对接国家重点产业调整振兴规划,聚焦重点,培育壮大战略性新兴产业,主要推进新能源、民用航空制造业、先进重大装备、海洋工程装备、新材料、生物医药、电子信息制造业、新能源汽车和软件以及信息服务业等重点领域高新技术的应用和产业化,鼓励企业在工业领域核心、关键和基础技术方面取得新突破。重组,就是通过企业组织结构调整,推进要素资源重新组合和产业升级换代。提升,就是借鉴全球性跨国公司的经验,顺应制造业服务化发展趋势,把一部分不符合上海产业发展定位的制造和一般加工环节转移出去,提高研发、设计、采购、营销等环节比重,大力发展生产业。淘汰,就是综合运用经济、法律、行政等手段,完善体制机制和政策,加快淘汰“高污染、高耗能、高危险”的落后产能。坚持以大飞机产业为支撑,带动上海制造业结构调整。大型民用飞机是国家战略性产业,大飞机的研制涵盖电子、机械、冶金、材料、仪器仪表、化工等基础产业和高新技术工业门类,是一国科技生产综合发展水平的产物。大型飞机技术的突破,将会带动一批新兴产业的发展。以大型民用飞机产业启动为契机,可带动上海制造业的整体竞争力。坚持以低碳产业及新能源产业为支撑,提升上海先进制造业创新能力。上海将注重节能、可再生能源和碳捕存技术等方面的技术创新和技术进步,培育更多具有自主知识产权、高附加值和市场竞争优势的低碳新产品,在环境产权制度、碳交易体制机制改革等方面先行先试。同时,上海将抓住新一轮国际服务业转移机遇,按照“扩大规模,优化结构;提升能级,增强辐射;内外联动,突出重点;分类指导,共同推动”的要求,着力营造和优化服务业发展政策和制度环境,创新发展体制机制,通过深化完善财税体制改革,特别是充分发挥上海浦东综合配套改革试点示范带动作用,探索推进有利于服务业优先发展的财税体制改革,加大财政对自主创新、服务经济和培育人才支持力度。坚持优化服务业内部结构,提升服务业水平。上海将充分利用这一政策优势和举办世博会的重大机遇,积极进行金融创新活动试点,形成支撑上海“两个中心”发展目标和体现城市服务功能的功能性行业体系。坚持二三产业融合发展,提升服务业能级。上海将以产业融合为重点,促进产业链上制造业和服务业融合,推动总承包总集成、节能环保、融资租赁、服务外包、科技研发服务、专业技术服务、创意产业等与制造业密切相关的生产业发展,以现代服务业提升上海制造业竞争力。在依托现有制造业基础上,积极推动制造业向价值链两端延伸,形成二三产业互动发展格局。同时,促进制造业企业内部服务和收入比重日益提高,推动制造业企业内部产业融合,推动上海产业结构转型升级。
广东加快建设旅游强省
最近,广东召开全省旅游工作会议。会议确定,2010年,广东省旅游系统将围绕“做强大产业、做好大品牌、做优大家乐”的目标,进一步做大总量、优化结构、提升质量,加快建设全国旅游综合改革示范区和旅游强省。一是抓活动,着力增强广东旅游吸引力。策划精彩主题旅游促销活动,深入开展国民旅游休闲活动,全力办好广东国际旅游文化节和2010华人华侨旅游年活动。二是抓载体,着力增强广东旅游竞争力。狠抓龙头景区景点和旅游产业园建设及龙头企业培育。三是抓创新,着力增强广东旅游影响力。着力发展旅游新业态,认真学习借鉴国际旅游先进经验,全力推进旅游标准化、规范化建设,创新国际和区域旅游合作。四是抓宣传,着力增强广东旅游动员力。进一步明确广东旅游整体形象,把握上海世博会、广州亚运会的机遇,加大宣传力度,充分发挥新兴媒体作用。五是抓改革,着力增强广东旅游发展动力。着力推进旅游综合改革,着力推动旅游业可持续发展,探索打造粤北生态旅游休闲示范区,深化旅游扶贫资金分配方式改革,改革创新旅游监管机制,改革旅游人才培养机制。六是抓协作,着力增强广东旅游发展合力。
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关键词:机械制造测量技术发展研究.1机械制造中测量技术学科的内涵和组成著名科学家门捷列夫说过:“科学是从测量开始的”。在现代科学技术的推动下,人类对物质世界进行测量,监控物质世界使之达到最佳目标,逐渐形成了认识世界、改造世界的重要技术,成为现代科技的重要学科之一。王大珩院士也多次指出:“在当今以信息技术带动工业化发展的时代,仪器仪表与测试技术是信息科学技术最基本的组成部分。”整体而言,作为测量和测试技术集中体现的仪器科学与技术学科,其当今在我国国民经济和科学技术发展中的作用日益明显,仪器仪表是工业生产的“倍增器”,科学研究的“先行官”,军事上的“战斗力”,国民经济生活中的“物化法官”已广为人们所理解【IJ。
测试计量技术学科与机械科学及其先进制造系统关系密切,测量技术是机械科学研究和先进制造的“眼睛”。测量技术及仪器设备不再是单纯的辅助检测设备,而是作为生产制造设备的一部分,集成于机械系统,参与到制造过程,成为必须的生产部件或设备。在高性能制造装备中,测量系统的成本已经达到装备总成本的30%~50%[21。这个趋势说明,实现机械制造要靠生产资料和机床,而测量技术则是了解生产现场情况,进而指导生产过程的手段,二者的有机结合,才能带来生产水平的飞跃。
另一方面,机械制造中的测量和机器有着不同的属性,测量仪器是认识世界的工具,而机器则是改造世界的工具。认识世界和改造世界同等重要,而且认识世界往往是改造世界的先导pj。
机械系统和制造过程中的测量学科,包括传感、测量及仪器,主要研究几何量的获取与处理。
测量的基础是物理原理,传感的本质是建立在基本物理、化学效应基础上的信号变换,将被测量变换为易于处理、能被人识别的信号形式(如电量)。机械制造中测量的目标参数也非常广泛,仅以几何量测量为例,测量对象就涉及长度、距离、角度、形状和位置等多种要素。不同的测量方法所涉及的规律、效应不同,而且在不同环境中同样的被测量,可能采用截然不同的测量方法【l】
上述特点决定了机械制造中测量技术学科的研究必然面向先进制造的发展前沿,面向生产实际。
因此,机械制造系统的需求,尤其是重大工程中的应用需求,始终是推动测量及仪器设备研制发展的主要动力,决定着测量技术学科的研究内容和发展方向[4】。
.2测量技术在机械制造系统中的地位和作用机械制造追求的目标是高效率的生产出高质量的机械产品,而要提高产品的质量和生产效率,首先要依靠测量技术获得与产品质量相关的有用信息,进而通过对这些信息的分析处理,得出能够用来控制或改进生产过程的相关决策。制造过程中的速度,是提高机械制造中生产效率的主要手段,高速运动的前提是高的精度,而高精度依赖于测量技术,因此,没有测量就无法控制产品的质量,生产效率也难以提高【3j。
由于结构设计,加工工艺和材料性能等各方面的制约,零件本身及其装配精度受到一定程度的限制。机械制造精度的进一步提高,往往通过精确的测量与误差补偿技术的结合才能实现。测试技术在制造过程的每个环节几乎是无处不在,贯穿机械制造产品生产的全过程。离线测量、在线测量、极限测量等各种相应的测量技术,在机械制造实现质量分析、工艺改进,技术革新等方方面面,起到了不可替代的关键作用15刊。因此,测量技术的发展水平及其在机械制造中的应用程度,是衡量制造科技水平、提高国家支柱产业核心竞争力的一个重要因素【71。
先进制造的兴起,已经在很大程度上扩展了机械制造中测量技术的范围。测量参数的定义更加复杂,被测对象的尺寸小到纳米、原子量级,大到几十米甚至几百米。随着测量精度的提高,测量条件受到环境影响的程度也越加明显,新的物理效应的应用,新的光机电算的结合方法和信息融合技术应运而生。常规测量越加成熟,极限尺寸的测量研究越来越受到人们的关注和投入。
机械制造领域测量技术的现状机械制造中的测量通常包含两个方面:制造系统的测量和被加工对象的测量。前者主要针对机床设备的几何精度和性能(如运动性能、动态特性、力学性能、温度及电磁特性等)进行测量;后者涉及到加工与装配中的测量,以几何量测量为主。总体上说,机械制造中几何量的测量占90%以上。
.1测量理论的研究与发展制定测量方案、设计测量系统、建立测量模型、编制测量软件等,均属人们的主观活动,要使之符合客观规律,还必须研究测量理论、应用测量理论。
测量技术的主要理论是误差理论【81。根据被测量的特点,可分为静态测量精度理论和动态测量精度理论。
.1.1静态测量精度理论静态测量精度理论已经发展比较成熟,在机械测量中得到较全面应用。其要点为以下5点【9】。
系统误差,遵循确定性规律。系统误差是可以补偿的,但误差补偿本身也有误差。
随机误差,遵循随机分布规律。按统计分析原理处理。
粗大误差,纯属偶然性,既不遵循必然规律,也不遵循随机规律。值得注意的是,粗大误差剔除必须审慎,否则存在风险。
测量不确定度,测量过程不仅要给出测量值,而且要给出对此测量值的测量不确定度的评定。
过去使用的测量准确度,以真值为基准对测量值分布的范围进行评定;现在采用测量不确定度,以测量值为基准对真值分布的范围进行评定。以可知的测量值为基准,比不可知的真值作为基准更具有实际意义,更具有可操作性。
测量误差的分解。测量误差由若干组成环节合成。将测量误差分解为若干组成环节,目的是有针对性地采取措施,减小测量误差。尺寸链理论是分解测量误差的有效工具。
.1.2动态测量精度理论动态测量在测试技术领域占有重要地位,但跟静态精度理论相比,动态测量精度理论的研究由于起步较晚,难度较大,复杂程度更高,因此其理论体系尚不完善,许多问题还处于探索阶段【8j。其主要进展如下所述。
全系统动态测量精度理论。该理论从全面误差源分析入手,综合考虑动态测量系统内部各组成结构单元的误差和系统内外各干扰因素对测量结果精度的影响,尽可能将传统的对动态测量系统的黑箱处理方案白化或灰化,建立各单元的误差传递函数,并根据系统总的传输关系建立动态测量系统总的误差模型,由此得到能反映实际情况的全系统动态测量精度¨…。
动态测量误差分离与补偿技术。由于动态测量系统的复杂性,增加了误差分离的难度,各种误差分离方法都有一定的针对性,其应用范围和实现方法也存在着局限性。国内外很多学者对误差分离与补偿技术进行了研究,提出了很多实用有效的方法,如多步法、反向法、多测头法、互比法、混合法和标准量对比法等。目前国内外的研究重点是复杂测量系统多因素误差补偿和动态实时误差补偿的理论与应用问题,并已取得了一定成果。
动态测量误差分解与溯源理论。动态测量误差分解与溯源理论基于全系统动态精度理论,通过误差分解并溯源到测量系统内部各主要的结构单元,找出导致测量误差增大的单元,根本目的是从误差产生的源头来掌握误差,以便采取有效的措施来提高动态测量系统的精度。
似)动态测量精度损失诊断技术。动态测量系统精度损失诊断技术是以误差分解与溯源理论为基础的,是精度理论的逆向问题。其研究的最终目的是实现测量仪器或产品精度的均匀设计,以获得生产资料的最大利用价值。
《测量不确定度表示指南》(G切Ⅵ95)的制定,标志着静态测量不确定度的评定和表示方法已趋于成熟,而动态测量不确定度的研究,由于其内容涉及面广泛、复杂,则还处于初始阶段。根据《关于GuM和VIM建议修改草案》,使得基于贝叶斯理论和蒙特卡罗方法,研究融静动态于一体的现代不确定度评定方法、研究不确定度评估软件、拓宽不确定度的应用范围、实现不确定度评估规范化、合理化和可靠性成为可能。这些问题将是今后不确定度原理研究与应用的重要课题。表l显示了经典静态精度理论与现代动态精度理论主要特点比较情况。
表l 经典精度理论与现代精度理论主要特点比较.2我国机械制造中测量技术发展的现状及分析随着近几年世界经济格局的变化和我国经济技术高速发展的趋势,我国的机械科学和制造系统也发生了新的变革。数字和智能化制造、微机电系统、极端制造、复杂机电系统、生物制造、绿色制造等新型机械系统、设计理念、制造工艺和技术正逐渐由概念走向成熟和工程应用,新的测量问题不断出现,测量在机械系统及制造过程的作用和地位不断提高,机械制造中测量技术的研究面临新的发展机遇和挑战。测量技术的先进程度将成为我国未来制造业赖以生存的基础和可持续发展的关键。
近几年来我国测量技术和相关仪器的研究取得了一系列重要进展,新型测量原理、测量技术、测量系统及仪器设备不断出现:新型传感原理及传感器、先进制造的现场、非接触、数字化测量,微纳米级超精密测量、超大尺寸精密测量、基标准及相关测量理论研究等方面都有了长足的发展。具有代表性的研究成果如下所述。
先进制造中空间尺寸测量的现场校准方法和装置取得重大成果。仪器校准和量值传递是保证精度的最重要基础,天津大学叶声华院士等在先进制造测量领域发明的空间尺寸测量的现场校准方法和装置,解决了现代制造中亟待解决的现场校准及其装置的许多问题。其创新点在于:①利用多种靶标特殊几何结构和自身基准尺寸,以及在测量空间内不同位置的量值传递关系作为约束条件,建立了全新的现场校准方法和装置,能够在大范围空间进行现场校准,同时实现传感元件的校准、传感器的校准以及测量系统的全局校准,减少了误差环节、提高了校准速度。这种方法可用于大范围空间几何尺寸和位置坐标的现场校准,也可用于直接测量[1l】;②提出了小分束角渥拉斯顿棱镜和直角棱镜作为反射镜的共光路自适应系统,对激光光束漂移和空气扰动具有自适应性,测量结果稳定性好。
实现了同轴度的测量。还采用横向塞曼激光器,直接产生正交线偏振光,克服了热漂移因素,提高了稳定性,缩小了尺寸,实现了远程相互位置现场校准:③提出了互易回归非线性现场校准方法,并由滑块平移放大机构组成装置,借助易位,使两台同类型测微仪多次相互校准,对测量结果进行回归,发现各自测量的非线性误差【l21。这种方法可以用于各种测头的测微仪,实现高分辨率测微仪现场校准。
该成果获得了2005年度国家技术发明二等奖。图所示为该成果在车身测量系统中的应用。
图l车身视觉测量系统及其标定以正交偏振激光器为核心的技术发明,充分展示了我国自主研发精密测量仪器的能力。清华大学张书练教授等以其发明的正交偏振激光器为核心技术,研发了多种精密测量仪器。在激光器内置入双折射光学元件,使一个激光纵模分裂成两个偏振正交,间隔可调的频率,频差可从40 MHz到千№选择,发明了频差大于40 MHz双折射双频激光器;在双折射双频激光器上施加横向磁场消除模竞争,发明了“双折射一塞曼双频激光器”,使激光器的输出频差从1 MHz到千MHz;在上述基础上,发明了“超短HeNe激光器”,解决了以往单横模激光器腔长过短时激光时有时无的问题,使其稳定振荡;利用双折射双频激光器的振荡特性,发明了“频率分裂、频差调谐、正交偏振、频率竞争实验系统”,可观察到以往不能的模分裂,模竞争等现象;通过研究,还发现了双折射双频激光器腔调谐的三偏振特性,以此为原理发明的测量位移的“激光器纳米测尺”,量程12 mm,线性度5×l旷,精度优于0.3岬,自校准可溯源。该成果获得了年度国家技术发明二等奖。图2所示正交偏振激光器为该成果的核心技术。(3)大型超精密仪器核心技术研究方面取得了重要的突破。该成果由哈尔滨工业大学谭久彬教授为首的科研团队完成,主要由以下核心单元技术组成:①提出大范围回转面复合节流与匀压方法,气/液两相复合回转方法,气/固两相复合回转方法,发明了基于上述方法的系列回转运动基准装置,使回转精度、轴向/径向刚度、承载能力和工作稳定性显著提高;②提出了直线导向复合节流与匀压方法、气/液两相直线复合方法、气/固两相直线复合方法、双模气浮直线基准方法和准直光束参考修正方法等,发明了基于上述方法的系列直线运动基准装置,使直线运动精度、径向刚度、径向承载能力和工作稳定性显著提高:③提出基于自身参照原理的仪器运动基准问误差的分离方法、空间回转误差逐截面分离方法和基于误差自分离的回转基准方法等,发明了一系列基于上述方法的误差分离装置,使仪器基准间位置精度提高一个数量级以上;④提出差动共焦扫描测量方法,超分辨共焦扫描测量方法,复色共焦扫描测量方法和二次共焦扫描测量方法等,发明了基于上述方法的多种共焦扫描测量装置和显微镜,使垂直分辨力达到了纳米和亚纳米量级,水平分辨力实现超分辨。
基于上述超精密核心单元技术,解决了长期以来我国因不掌握核心单元技术,缺乏大型超精密仪器集成能力,不能自行研制大型超精密级测量仪器的问题,使我国大型专用超精密非标专用测量/试验装备的研制能力有了显著提升。该成果获得了2006年度国家技术发明一等奖。
新型压电石英传感器及测量技术,成功解决了机械制造中复杂力学量的测量问题。大连理工大学孙宝元教授带领的研究团队,由于发现了石英晶体切向灵敏度分布规律、石英晶体扭转效应、多次压电感生效应,将压电效应由一次扩展到多次,由二维扩展到三维,由线性极化扩展到非线性极化,由基于应力分类扩展到基于变形的分类,创建了种能量与6种能量间物性效应新模型和物性效应总览表,初步形成了基于构件变形的压电效应新体系框架。基于上述理论创新,发明了系列化压电传感器与测量仪。如压电式三向车削测力仪、压电三向铣削测力仪、压电三向磨削测力仪、压电生物测力平台等。这些压电传感器和测力仪很快进入国内外市场。特别值得提出的是,利用上述发现和发明为中国工程物理研究院研制成功毫秒级瞬态切削力和瞬态切削温度测控系统,解决了高能化爆材料切削加工的关键难题,确保了国防科研和生产的质量和安全。此外,因为压电石英扭转效应的发现,发明了石英单体转矩传感器和无定心钻削转矩测力仪,进而开发出多规格转矩传感器和钻削测力仪。无定心钻削测力仪,由于不必对中心,可以在试件上任意点钻孔测试,使用非常方便,受到国内外用户青睐。该成果获得了2006年度国家技术发明二等奖。
传统栅式位移传感器的发明,取得了传感器设计理论与实践的重大突破。在位移测量中,重庆工学院彭东林教授发明的“时栅位移传感器及其测试系统”突破了传统栅式位移传感器原理。其主要创新包括:①采用“时空转换”的思维方式,用时间量去完成空间位移测量,借助一个匀速运动载体,把空间位置差(位移)表征为时间差再进行测量,从而把基于空间刻划的精密位移测量难题,转化为简易精确的时间差测量问题:②机械式时栅,根据上述思想发明了全新原理的位移传感器,将其命名为“时栅位移传感器”。采用匀速旋转的“单齿”构成运动坐标系,即与大地互为“相对匀速运动双坐标系”,再用按时间等分的时钟脉冲信号来代替传统的按空间等分的栅式传感器信号。实现了“以单刻线实现任意圆周分度测量”,在原理上证明了上述时空转换方法的正确性。该成果获得了2007年度重庆市技术发明一等奖。
激光合成波长纳米位移测量技术解决大范围高精度的纳米位移测量和微运动技术问题。为解决大范围高精度的纳米位移测量和微运动技术问题,浙江理工大学陈本永教授带领的研究团队提出了采用激光合成波长实现高精度大范围纳米位移测量的理论和方法,开发出相关的测试计量装置。该成果的主要创新为:①提出了利用双频激光合成波长干涉条纹虚细分实现超高精度位移测量的原理;②发明了基于该原理实现高精度(纳米级)大范围毫米量程)位移测量的新方法;③研制出在同一干涉仪中直接实现大范围高精度纳米位移测量的新型测试计量装置。该项目获得2007年度国家技术发明二等奖。
.3世界先进制造中测量技术的现状及分析世界先进国家十分重视测量技术在制造过程的应用水平。先进的测量原理不断地充实测量技术,仪器的功能不断提高,高端的测量方法继续向生产靠拢,促进了在线、原位测量技术的应用和发展。
目前比较活跃,与我国制造业密切相关的测量技术可以归纳为以下几方面。
数字化测量技术及其量具不断丰富和发展,适合并满足了生产现场不断提高的使用要求。
各种带有测量数据统计处理功能及打印输出功能的测量仪器,已经在生产一线广泛应用;德国Ⅺingelnberg公司、美国M&M及Mahr公司的齿轮测量中心,其仪器的测量不确定度可达2岬,可检测各种齿轮类零件及各种齿轮刀具;Zoller、等公司CCD数字式对刀仪系列产品测量过程全自动化,具有刀具管理数据库,能与多台数控机床通信,自动实现机床加工位置参数信息的闭环反馈图3)。
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