先进制造技术发展前景范文
时间:2023-07-19 17:38:12
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篇1
关键词:机械制造 机械设计 技术
中图分类号:TD406
引言 机械设计与机械制造一直被交织在一起,而两者之间的关系也更为密切。从严格的意义上讲,机械设计是机械制造的前提,而机械制造一般是以设计为基础,才能够进行流畅的制造。可以这样认为,机械设计是机械制造的第一步,也是其重要的组成部分。好的设计可以提高机械产品的性能,确保机器质量的可靠性。因此,从技术层面上进行分析,机械设计与机械制造互相依托,相辅相成。文中将主要以机械的制造与设计等两方面进行技术层面的分析。
一、机械制造的技术分析
先进的机械制造技术是面临当代技术发展需要的,因此,先进的机械制造技术更具有当代的特点。
首先,传统的机械制造技术已经无法满足现代机械产品的需求。传统的机械制造技术在不断更新,设备也在不断更换。在保存原有技术的基础上,不断更新新的技术,并能够吸取全球最为先进的技术,作为发展的基础。只有如此,机械制造才能满足竞争不断的市场经济。
其次,工业发展的新要求。工业发展迅速,并且在不断融入新的技术体系。如化工,计算机等先进的技术都完美的融合到了一起。以提高生产效率为前提,进行机械制造的技术革新。提高生产效率,满足客户需要,更大的扩展市场。
最后,系统性的技术综合。先进的机械制造技术不只是强调制造的本身,同时也扩大了制造的技术范围。从产品的调研,开发设计以及后续的生产加工等都需要先进的制造技术为依托。
2、我国机械制造技术的现状以及发展方向分析
第一,机械制造的管理。计算机管理制度对于机械制造业而言,是一种未来发展的方向。组织体制与生产模式的更新发展,营造出最新的JIT、AM、LP以及CE等管理理念。在我国,这种管理机制还是比较匮乏的,只有很少的机械制造企业进行这样的管理。因此,我国应该加强机械制造的管理机制。
第二,机械制造的设计。工业发达国家都会采用先进的设计方法,并且不断更新设计数据。尤其是计算机辅助软件的应用,让更多企业开始了无图纸的机械制造。然而,在我国,则缺乏这种先进的计算机软件技术,或者是这样的技术应用并不广泛。因此,在这一技术层面上,我国需要努力与发展。
第三,机械制造的工艺分析。机械制造以高精度,高精细加工作为其发展的趋势。最新的技术,如纳米加工技术、激光加工技术、电磁加工技术等等。这些技术都属于高端的加工技术,在工业发达的国家,这些技术应用较为广泛。而在我国,以上技术应用不多,还处于一种未开发,甚至是未普及的状态。因此,这些高端的技术在我国有待加强。
综上所述,我国的机械制造技术还有很大的发挥空间,很多技术都有待开发或者是普及。
二、机械设计的技术分析
1、机械设计的初期计划设计分析
机械设计的初期计划设计非常类似于计算机软件设计的需求分析,即在设计之前,对机器的设计要求进行调查与分析。从分析的要求与研究中了解机器应该具有的功能。以此,作为机械设计的初期基础,并规定机器在设计与制造过程中的约束条件。
2、机械设计的设计方案分析
方案的设计是机械设计的关键部分,方案是设计中的灵魂,决定着设计的成功与失败。这一设计阶段,需要处理的问题较多。一般认为,要处理实际与理论之间的矛盾。方案的设计不仅要符合机器自身的性能以及功能要求,更要考虑到检验者对于机器的开发与认识以及创新。这一阶段的主要设计步骤可以简单认为:工作原理的定义+机器的基本结构+运动方式的设计+零部件的选取与设计+工程制图的设计+初步设计的检查。
3、机械设计的主要技术设计分析
机械设计的技术设计,这一工序中,对于技术层面的要求最为苛刻。这一阶段主要是对于设计图纸的核对与计算。总图与部件草图的对比核对分析等。此外,要对每个部分的设计都进行严格意义上的核对,不允许出现疏漏,如果出现,则应该做好校对工作。对于待生产的产品,则可以根据产品进行定型设计。
4、机械设计的技术发展趋势分析
4.1、现代的机械产品对于机械设计提出了更高的要求,而对于机械设计而言,其技术层面也发生了转变。
首先是对于产品的设计要求更加倾向于智能化。智能化的特点是利用现代化的设计手段,如CAD设计软件以及虚拟的设计技术对需要设计的产品进行模拟设计,并能够通过多媒体等对产品的性能,结构等进行模拟演示。
其次是更加系统化。系统化要求是要将产品的每个部件的有机内在联系进行整合设计,并要求有一定的层次性,通过系统整体来完成设计任务。然后是模块化。模块化的设计理念较为简单,即将具有一定实现功能的模块进行组合,并实现产品的方案设计。
最后是产品的特性设计。依据产品的特性,利用计算机的技术对产品进行知识构建与逻辑推理,最终形成产品的方案设计。设计软件以及虚拟的设计技术对需要设计的产品进行模拟设计,并能够通过多媒体等对产品的性能,结构等进行模拟演示。
4.2、现代机械设计的未来发展与前景分析
第一,性能更加优良。现代的机械产品多要求性能的优良化。因此,在对机械产品设计的过程中,要尽量提高产品设计的性能优良性。其中,优良性能分为可靠性技术设计,动态设计,防腐设计,补偿设计以及控制设计技术等。
第二,更适合市场竞争的设计技术。产品的形成最终是要投放市场,在市场要有绝对的竞争力。面对当前的市场经济体制,要开发新原理以及新技术,给予产品以新技术与新功能。竞争优势的技术设计包括产品的技术创新,成本的降低,仿真设计与智能设计等等。不断的创新技术以及竞争需要,让机械设计更加向市场竞争方向发展。
第三,节能环保的绿色设计理念。对于环境的保护,环保意识在当今社会更加深入人心,因此,对于机械设计而言,也应该以绿色设计为设计理念。对于机械设计的产品要以智能化和绿色化为基础。不仅如此,还要以资源的利用为前提,即通过先进的机械设计技术实现资源利用的最大化。此外,实现资源的循环利用,则是更加先进的机械设计理念。
三、总结语
机械设计与机械制造均有其各自的技术要求与需要,而从两者的关系分析,机械设计是机械制造的前提,也是关键。因此,在机械设计的初期,把好技术的质量关,在制造的过程中从安全,质量等不同方面进行把握,从而实现高质量,高标准的机械产品。
参考文献:
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当今世界的竞争,主要是综合国力的竞争制造技术是直接创造社会财富的基础,对一个国家的技术经济发展起着至关重要的作用,所以世界各国都非常重视制造技术的发展
近年来,世界范围内出现了研究应用先进制造技术的浪潮,以机械制造为代表的先进制造技术己成为当代国际间科技竞争的重点。它的水平高低,在很大程度上反映了一个国家工业发展的水平,是现代企业提高产品开发与技术创新能力、稳定产品质量、増强竞争能力的看家本领在我国,先进制造技术的重要性己引起各界的认识和重视,被列为“九五”计划和2010年中长期科研发展规划中的主要关键技术和重要发展方向。因而,了解先进制造技术的发展趋势和前沿技术,对全面把握我国先进制造技术的发展方向,确定它的发展目标及我们的战略对策是十分必要的。
2先进制造技术的定义及技术特征
2.1定义
制造技术是使原材料成为产品所使用的一系列技术的总称,是制造业赖以生存和进步的主体技术先进制造技术是制造业为了适应时代要求以提高竞争力,对制造技术不断优化及推陈出新而形成的它是一个相对的、动态的概念,具有鲜明的时代特征,可以将先进制造技术定义为:制造业不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等方面的成果,并将其综合应用于制造的全过程,实现优质、高效?低耗清洁、灵活生产,取得理想技术经济效果的制造技术总称。
2.2技术特征
先进制造技术具有以下五个技术特征:
2.21先进性
先进制造技术的核心和基础必须是优质、高效、低耗、清洁的工艺,它从传统制造工业发展起来,并与新技术实现了局部或系统集成2.22通用性
先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节,它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、销售使用、维修服务,甚至回收再生的整个过程
2.23系统性
随着微电子、信息技术的引入,先进制造技术能驾驭信息生成采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程
22.4集成性
先进制造技术由于专业、学科间的不断渗透、交叉、融合,界限逐渐淡化甚至消失,技术趋于系统化集成化,己发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新兴交叉学科。
22.5技术与管理的紧密结合
对市场变化作出更敏捷的反应及对最佳技术经济效益的追求,使先进制造技术十分重视生产过程组织管理体制的合理化和最佳化,它是技术与管理自然科学与社会科学紧密结合的产物。
3先进制造技术的形成发展过程
先进制造技术的形成和发展同科技进步及市场需求密切相连在科技高速发展的推动下,制造业的资源配置沿着“劳动密集一一设备密集一一信息密集一一知识密集”的方向发展在市场需求不断变化的驱动下,制造业的生产规模沿着“小批量一一少品种大批量一一多品种变批量”的方向发展与之相适应,制造技术的生产方式沿着“手工一一机械化一一单机自动化一一刚性流水自动化一一柔性自动化一一智能自动化”的方向发展
当代制造技术的前沿己经发展到以信息密集的柔性自动化生产方式满足多品种、变批量的市场需求,并向知识密集的智能自动化方向发展在这个发展过程中,制造技术的内涵不断延伸与发展,经历了重视辅助工序、工装?生产过程,不断更新工艺方法,引入和集成信息技术以及更新管理观念,促进生产组织变革等四个环节,逐渐形成了先进制造技米
4先进制造技术的发展趋势
高生产率和高质量是先进制造技术的两大追求目标先进制造技术的发展趋势可概括成如下几个方面
4.1向自动化柔性化、集成化和智能化方向发展
微电子、计算机自动化技术与传统工艺及设备相结合,形成了多项制造自动化单元技术,经局部或简单到复杂不同档次的自动化制造系统,使传统工艺产生显著、本质的变化,极大地提高了生产效率和产品质量。当然,冷加工的发展道路是:NC(数控卜FMS(柔性制造系统)^CIMS(计算机集成制造系统hIMS(智能制造系统)热加工的发展道路是:优质高效低耗工艺-低成本自动化-综合自动化。
4.2向高精密方向发展
现代新技术产品需要高精度的制造,精密制造技术是先进制造技术的基础,它包括精密加工和超精密加工、微细加工和超微细加工、微型机械等当前有代表意义的是以纳米技术为代表的超精密加工技术和以微细加工为手段的微型机械技术。
精密加工和超精密加工的主要方法,目前有精密切削、超精密切削、超精密磨削和研磨加工等,其加工精度己从微米级(um)亚微米级(1~10-Vm)向纳米级(1dVm)进军。
微细和超微细加工是一种特殊的精密加工,它不仅加工精度极高,而且加工尺寸十分微小。如大规模集成电路芯片上的图形是用电子束?离子束刻蚀的方法加工的,线宽可达0.1um,微型机械是机械技术与电子技术在纳米级水平上相融合的产物。国外有人将纳米技术与微型机械称为“21世纪的核心技术”。
4.3向非传统加工技术方向发展
在继续开展传统切削、磨削等新工艺的同时,各种非传统加工方法也在开拓发展,并不断开创新工艺,达到新的技术水平由于这类加工方法能解决大量普通机械加工方法难以解决甚至根本无法解决的问题,因而得到迅速发展,并显示出极大的潜力和前景非传统加工方法主要指一些物理的、化学的特种加工和高能密度加工,如电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、离子束加工等。特种加工的对象主要是难加工材料。高能密度加工主要指三束加工(激光束、电子束和离子束),它们是极有前途的加工方法不少非传统加工法同时又是精密加工和超精密加工方法传统加工和特种加工相结合的复合加工同样有着良好的发展前景。
4.4采用新型生产模式,使企业适应多变市场需求机械制造生产模式除有通用机床加专用工艺装备、数控机床加具有计算机辅助设计和自动编程功
柔性制造单元(FMC)加管理信息控制系统(MIS)以外,还有计算机集成制造系统(CIMS)智能制造系统(IMS)、并行工程(CE)、精节生产(LP)和敏捷制造(AM)等生产模式现代企业只有采取先进的生产模式,改进生产组织管理,才能増强在激烈的市场条件下的竞争能力。
5先进制造技术的技术前沿与新型生产模式
计算机集成制造(CIM)技术作为人类未来工厂的概念模式,得到很多国家的重视企业从经营计划、产品设计、加工制造到市场销售形成一个完整的系统,进行综合优化它不断吸收微电子、计算机、自动化等最新技术成果形成了计算机辅助设计(CAD)制造(CAM)工艺(CAPP)测试(CAT)评价(CAE)?数控机床(NC)加工中心(MC)、企业管理信息系统(MIS)?柔性制造系统(FMS)等一系列具有划时代意义的新技术对上述技术进行局部或系统集成,就形成了从单机到生产线、从刚性到柔性、从简单到复杂等不同档次的集成制造系统(CIMS)可以预言CIMS将成为21世纪占主导地位的生产方式。
智能制造技术(IMT)旨在将人工智能溶进制造过程的各个环节,通过模拟专家的智能活动,取代或延伸制造环境中的部分脑力劳动,从而在制造过程中,系统能自动监测其运行状态,在受到外界或内部激励时能够自动调整其参数,以期达到最佳状态,具有自组织能力。它被称为21世纪的制造技术。
并行工程(CE)技术旨在将产品设计与制造以及相关过程进行系统的综合,以期在产品设计的同时就将生产、维修的各个环节考虑进去,大大缩短生产周期该技术的关键在于将CADCAMCATMIS等有机地集成起来,将引入动态并行机制,即将产品生产周期中各种因素进行有机综合、并行处理,将产品设计、生产计划丨生产加工、质量检验、市场分析等同步规划,它可显著缩短新产品从构思到实现批量生产的开发周期。
精节生产(LP)是由日本丰田公司率先提出并得以应用,后来受到美国的重视,它综合了单件生产和大批量生产两者的优点,其特点是:行小组自治工作制,工人既是主人也是雇员,企业把雇员看作比机器更为重要的固定资产。
(2)精简一切生产中不产生价值的工作,减少管理层次,精简组织机构。
(3)精益求精,以尽善尽美为最终目标,持续不断地改进生产,降低成本,力争无废品、无库存和产品品种多样化。
敏捷制造(AM)是近年来美国为恢复其在国际制造业中领导地位而提出的一种生产模式它是将柔性生产技术熟练掌握生产技能和有知识的劳动力,与企业内部和企业之间合作的灵活管理集成在一起,通过所建立的共同基础结构,对迅速改变或无法预见的消费者需求和市场时机作出快速响应它的主要特点是提出虚拟制造(VM)的概念,根据市场需求,采用虚拟公司来承接项目,开发产品和组织生产。从本企业和其它企业选出各种优势力量,集成为一个单一的经营实体一一虚拟公司,当所承接的产品或项目一旦完成,虚拟公司即行解体。
CIMSIMSCELP和AM都是制造系统中新的生产模式,其宗旨都是为了提高企业竞争力,以适应多变的市场需求;在运行机理上都是强调集成,但在侧重点上有所区别。
CE强调的是产品开发和设计与其它相关过程的集成,尽量保证开发和设计工作一次完善,减少反复,缩短产品生产制造周期。
LP是通过项目组或生产小组形式把各方面人员集成在一起,在生产?检验与维修等场地集成在一起,同时还采用相应的措施做到与协作厂家、用户的集成,从而实现最大限度地精简非増值人员和机构,提高企业竞争力。因而它强调的是组织管理和人员的集成。
AM则在先进的柔性生产技术的基础上通过企业内部的多功能项目组与企业外的多功能组织组成虚拟公司,把全球范围内的各种资源,包括人的资源集成在一起。
第一代CIMS只注重信息和功能的集成,随着CIM技术的发展和应用,CIMS含义也在深化,第二代CIMS更强调技术、组织和人的全面集成
可见,CIMS与CELP及AM等生产模式并无本质区别,他们之间的关系是一种互补而不是替代 。
没有计算机通讯系统?不采用现代制造技术的集成,是很难充分发挥精节生产的组织集成和人员集成的优势,而敏捷制造的基础和主体实质还是CIMS,不过只是CIMS的横向发展,是企业级的集成扩展为社会系统内的集成;而LP和AM则为CIMS真正取得效益提供了新的思想和技术,又促进了CIMS的进一步发展
6推动我国先进制造技术发展的战略设想
改革开放以来,通过研究开发、技术改造与国外引进,我国制造技术水平不断发展和提高,己经具有相当规模和实力但是从总体上看,我国制造生产水平仍然比较落后,在质量、品种、成本效率效益和售后服务等方面与国外先进水平相比都有很大差距,缺乏国际竞争力。
为发展我国的先进制造技术,我们应把握时机,超越某些阶段,迎头赶上世界先进水平。要使这种愿望变为现实,必须明确先进制造技术的发展目标,采取相应的战略对策6.1先进制造技术的发展目标
先进制造技术是使制造业强盛的关键所在,没有先进制造技术,就不可能在发达的制造业在市场经济为主体的世界经济体系条件下,先进制造技术是由市场选择和决定的。市场是先进制造技术存在、发展的源动力。先进制造技术研究的根本目的就在于及时、高效、优质、灵活、低耗地制造市场上有竞争力的产品,这是先进制造技术研究的市场观发达国家制造业的管理专家和先进制造技术研究专家早己从残酷市场竞争中明确了这一点,把占领市场作为发展先进制造技术的最终目标,建立和完善了一整套市场、技术、产品间相互联系、相互制约?相互促进的机制。
我国市场经济处在初级阶段,制造业还比较落后,先进制造技术主要依靠引进和跟踪的格局不会改变,中国是一个大国,应当有使产品具有进入国际市场的竞争力,先进制造技术应以提高制造业产品的市场竞争力为发展目标
6.2战略对策
6.2.1组织起来,加强合作,共同开发,推动先进制理技术于一体的综合技术,它的发展涉及到规模管理资金保障、研究开发、生产应用等多个方面因此,必须把政策部门、科研单位、高等院校和企业各方面力量组织,加强合作,共同开发,尤其是要吸引企业界参与先进制造技术的研究,健全科技研究开发一体化机制,在先进制造技术研究中推进和建立大学、研究所和制造业相结合的研究体制随着市场的国际化和全球信息网络技术的发展,制造技术国际化日趋明显,我国制造领域专家和企业家要有使自己产品和技术进入国际市场、投置于国际竞争的大环境下并成为知名品牌的雄才大略,要积极促进先进制造技术基础研究的国际合作,以増强我国先进制造技术的实力
6.22确定优先资助领域,支持应用前景明确的先进制造技术基础研究,加快研究成果的应用转化
当今世界科学技术化技术科学化的科技一体化趋势日益明显,技术的生命周期不断缩短如果一种现在还算先进的技术不迅速应用,过不了几年就可能被淘汰而大学在选择制造方面的应用基础研究项目时,往往缺乏先进制造技术的市场观,不注重实际考察,不注重应用前景,不注重研究成果的应用转化国家在应用基础研究成果到技术开发和应用的成果转化过程中的机制仍不健全。各部委?产业部门及国家自然科学基金委员会在资助先进制造技术基础研究中,应确定优先资助领域,在强调支持前沿和创新的同时更要强调研究项目的应用前景,支持和鼓励项目的联合资助在跟踪国际先进制造技术研究的同时,强调结合国情选题,面向经济选题,瞄准应用选题
6.23持续开展制造业的技术改造
制造技术的发展是通过技术改造过程实现的,通过技术改造逐步淘汰老工艺、老设备,推广应用先进的新工艺和新设备,以提高企业的制造技术水平,最终达到提高产品性能质量和对市场的应变能力。“八五”期间己对一批重点骨干企业实行重点投资,进行现代化的技术改造使诸如数控机床、加工中心'?计算机辅助设计、制造和管理等新技术在这些企业得到普及、推广和应用。“九五”期间将这些技术在更多的企业中逐步推广,视不同情况或建成FMCFMS,或进一步实现计算机集成制造系统。
进行技术改造必须从经营战略和生产系统整体出发,不能单纯把技术改造局限于更新工艺设备上因此,进行技术改造时应进行经济分析与论证,以作出科学的决策与判断
6.2.4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
先进制造技术既包括工艺技术设备,又包括生产的组织管理和人员技术素质只有相适应的生产组织管理和人员技术素质与其配套,先进的工艺技术装备才能充分发挥其应有的作用,形成先进制造技术为此,要根据企业特点,采取适用的生产模式,改进生产的组织管理,提高人员的技术素质,使生产组织管理便于实现计算机化和信息化,便于集成为有机联系的自动化整体,使参与生产过程的人员尽可能在技术上成为多面手,更好地适应多变的市场需求
可见,先进制造技术的发展和水平的提高,有赖于工艺技术装备、生产模式组织管理和人员技术素质的同步发展.
篇3
1我国先进机械制造技术的发展现状
随着我国经济的不断发展,我国的机制制造技术的发展虽然取得了一定的成就,但是相比较西方发达国家来说,还是具有一定的差距。
1.1管理方面
目前在西方发达的工业国家当中,发展机械制造技术主要依靠的计算机的智能管理,在技术发展的过程当中重点关注管理模式、生产模式的发展。并且再此基础之上,提出形式多样的管理思想和管理技术。但是目前我国在机械制造技术发展过程当中,对于计算机管理思想的运用还处于一个起步的阶段,大部分的企业还停留在一个经验管理模式上。
1.2设计方面
纵观世界制造行业来看,在发达国家当中已经开始广泛使用计算机辅助技术(CAD/CAM)来完成制造产品的设计工作,目前我国对于计算机辅助技术(CAD/CAM)的利用比例仅仅只有非常小的一部分企业。
1.3制造工艺方面
在制造工艺方面目前发达国家所追求的往往的就是精密性加工、微型加工、纳米技术加工以及激光加工等等。目前这些高端现代制造加工技术在我国的制造行业当中的普及非常低,很多的技术还处于研究和实验当中。
1.4自动化技术方面
在西方发达国家当中主要利用的自动化技术有数控技术、柔性加工技术、计算机集成技术,充分的实现了制造产品加工的自动化流程。但是我国我国的制造行业还处于单机自动化、半自动化甚至是人工操作的阶段。
2机械制造技术的特点
机械制造技术的发展具有非常鲜明的时代性、系统性、市场性以及全球性的,充分实现技术的不断融合、不断发展和不断更新。我们要知道技术的发展不能仅仅局限在技术发展当中,需要纵观整个行业的发展。机械制造技术的发展对于产品的生产流程起到了非常重要的影响作用,所以在技术的研发和创新的过程当中一定要面向全球化竞争。
2我国先进制造技术的创新特点
2.1面向21世纪的技术
发展先进的制造技术是目前我国制造行业发展的必然选择,在技术发展的过程当中我们需要对传统的技术取其精华去其糟粕,同时积极的吸取国外先进的技术经验,并且将发展的技术积极的融入到产品的生产过程当中去。
2.2面向工业应用的技术
制造技术的发展是基于工业行业发展的基础之上的,所以行业环境的发展对于技术的革新发展来说有着非常重要的影响力。我们需要做好工业行业环境的调查工作,对于市场产品的工艺技术、制造技术以及寿命周期做好详细的调查工作。
2.3驾驭生产过程的系统工程
如何实现制造技术的发展,目前看来,最为有效的方式就是有机的融入各类先进技术,例如计算机技术、信息技术、传感技术、材料技术以及管理技术等等。机械制造技术在发展的过程当中应当是不断完善和融合的过程,使得技术不断趋于成熟状态。
2.4面向全球竞争的技术
在上个世纪七十年代末期,随着市场、技术的全球化发展,很多的发达国家利用自身的经济优势、技术优势、以及管理优势开始向发展中国家进行产品的倾销,输出资本。由于经济发展的全球化,制造行业的市场竞争越演越烈,如何在这样的环境上保持自身的优势,最为有效的方式进行实现制造技术的创新和发展。
2.5市场竞争三要素的统一
在上个世纪的八十年代中期,我国的制造行业技术的发展还处于一个非常简单的模式当中,所以直接导致了新型制造产品在上市之后很快技术就会被争相模仿,同类型的产品就会随之流入市场。所以如何在激烈的市场竞争当中保持企业优势,就需要重视产品生产的周期、成本和质量三个要素的发展,使得三要素之间互相协同合作,有机结合起来,共同促进企业的制造技术的发展。
3我国先进机械制造技术的发展趋势
3.1全球化
随着制造行业的竞争越演越烈,跨国制造企业的发展越来越火热。目前我们可以看到,在我国的制造行业当中也许多知名的外资制造企业,其资金实力雄厚,技术基础良好,对于我国的制造企业的发展造成了非常严峻的竞争。但是也正是在这样的形式下,制造行业的全球化发展,也为我国的制造企业和国外制造企业之间的合作提供了非常良好的契机,这样的发展也进一步的促进国际市场的竞争。
3.2网络化
二十一世纪是网络信息技术发展的时代,随着计算机技术的不断普及和发展,在制造行业当中也逐渐的开始意识到了网络通讯技术发展的作用。在产品的研发、设计、生产、制造、包装以及销售的过程当中,实现无地域、无时空限制的发展。网络技术的发展为企业之间的交流合作、经验学习提供了可能。
3.3虚拟化
在制造产品的整个生产流程当中,最后我们需要面临产品的模拟使用和产品检验的问题。需要对产成品的工艺水平、使用性能、产品质量、生产成本进行检验。旨在能够实现产品的最优化生产目标,就需要建构和仿真一系列的生产模式。虚拟化的核心技术就在于利用计算机技术进行生产系统的模拟,改进制造产品在生产过程当中存在的加工工序不合理的地方。
3.4自动化
随着机械技术的不断发展,现阶段对于机械自动化运转的要求越来越高。尤其是在集成技术、运行技术、规模适应技术、环境保护技术和人机一体化技术的发展过程当中,非常重视自动化的运行情况。目前,制造行业的自动化技术的发展可以说是面向世界,依靠网络技术的发展,逐步实现制造智能化、虚拟化和绿色化。
3.5绿色化
我国现在积极倡导绿色生态发展,在机械制造技术发展的过程当中首先在方案的设计上注意对环境的保护,选取绿色材料、绿色设备、绿色工艺,采取绿色的生产流程进行加工,生产出绿色的制造产品。在产品使用完毕之后,可以通过有机的加工处理实现可回收处理。绿色化的机械制造模式可以最大程度缓解制造行业发展对环境的压力,使得材料和能源可以实现利用效益最大化。
4结语
篇4
【关键词】模具行业;产品制造;发展现状;趋势
1.我国模具业发展现状分析
从近几年的发展情况来看,我国模具市场发展前景十分乐观。我国模具行业“十一五”头3年模具工业产值年均增长率为17.1%,2003年全国模具总产值达450亿元以上,2005年总销售额超600亿元,。按年均增长率为15%推算,2010年全国模具总产值达约1200亿元,2020年约为3100亿元。经过10年努力我国模具水平到2010年时将进入亚洲先进水平的行列,再经过10年的努力,2020年时基本达到国际水平,我国不但成为模具生产大国,而且进入世界模具生产制造强国之列。在模具生产方面,国内已经能够生产精度达2μm的精密多工位级进模;在汽车模具方面,已能制造新轿车的部分覆盖件模具。许多模具企业十分重视技术发展,增大了用于模具技术进步的投资,现今从事模具技术研究的机构和院校已有30余家,从事模具技术教育培训的院校已超过50家。
但与一些发达国家相比,我国现阶段模具水平仍存在较大的差距。主要体现在以下几个方面:(1)模具设计体系规范模具设计软件系统开发是当务之急;(2)制造工艺水平国内模具生产厂家工艺条件参差不齐,不少厂家特别是私有企业,由于设备不配套,很多工作依赖手工完成,严重影响精度和质量。而欧美许多模具企业的生产技术水平在国际上是一流的;(3)调试水平模具属于工艺装备,生产出合格制品才是最终目的。国内模具的质量、性能检验大多放在用户处,易给用户造成大量的损失和浪费。而国外大都拥有自己的试模场所和设备,可以模拟用户的工作条件试模,所以能在最短时限达到很好的效果;(4)原材料问题国产模具多采用2Cr13和3Cr13,而国外则采用专用模具材料DINI、2316,其综合机械性能、耐磨、耐腐蚀性能及抛光亮度均明显优于国产材料;(5)价格因素对用户而言合理的质量价格比是最优选择,所以进口模具价格比国产模具高8~10倍,仍有其市场空间;(6)配套体系我国模具生产企业往往忽视与其它设备、原料供应商合作,无形中使用户走了许多弯路。
2.模具设计技术
随着国民经济和生产技术的不断发展以及计算机设计技术的开发,模具设计有了新的发展方向。3.1CAD绘图技术CAD绘图技术的出现给模具设计工作带来了方便之门。CAD系统在模具设计中的广泛应用。现阶段使用最多的是“Pro/E”软件的应用,该软件具有易用性、高效率、实用性。3.2CAD/CAE/CAM技术从20世纪90年代开始发展的模具计算机辅助工程分析(CAE)技术现在也已有许多企业应用,一些工业发达模具企业应用CAD技术已从二维设计发展到三维设计,而且三维设计已达70%以上,它对缩短模具制造周期及提高模具质量有显著的作用。CAE软件的应用国外已较普遍,国内应用还比较少。
3.先进制造技术(AMT)在模具中的应用
3.1快速原型制造(RP)技术
RP技术在模具制造领域的应用主要是制作模具设计制造过程中所用的母模,有时也用于直接制造模具。RP技术可分为直接快速模具与间接快速模具技术。如SL、LOM、SLS、SDM。其优点是制造环节简单,能够较充分地发挥其技术优势;对于那些需要复杂形状的内流道冷却模具与零件,采用直接RT(由RP直接制造出使用模具的技术称为直接RT技术)有着其他方法不能替代的独特优势。间接快速模具制造,通过快速原型技术与传统的模具翻制技术相结合制造模具。一方面可以较好地控制模具的精度、表面质量、机械性能与使用寿命,另一方面也可以满足经济性的要求。如基于喷射的成型技术,如FCM、3DP、快速精密铸造模具等。RP各成形工艺都是基于离散-叠加原理而实现快速加工原型或零件,如图1。
3.2虚拟制造技术(VMT)
虚拟制造是采用计算机仿真与虚拟现实技术,在计算机上实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、品质检验以及企业各级过程的管理与控制等的产品制造全过程,是一种通过计算机虚拟模型来模拟生产各场景和预估产品功能、性能及加工性等各方面可能存在的问题,从而提高人们的预测和决策水平。虚拟制造技术是以三维建模和仿真技术为基础,以虚拟现实技术为支撑的全新的技术(图2)。
3.3反求工程技术RE
随着检测技术的发展,将现代测量技术不断融入模具产品设计中,进一步推动了模具制造产品快速制造的能力。反求工程是以设计方法学为指导,以现代化设计理论、方法、技术为基础,运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维,对已有产品进行解剖、深化和再创造。反求工程是通过对存在实物模型或零件进行测量,然后根据数据进行重构设计。见图3。
3.4有限元仿真、模拟技术的应用
随着计算机技术的迅速发展,融合了CAD、数值计算、CAM、CG等各类技术的数值模拟技术—有限元分析,逐步应用在模具的设计制造中。数值模拟技术通用或专用的软件各类很多,如DYN-3D、OPTRIS、ANSYS、MARC、ANAQUAS、ALGOR等。可直观地在计算机屏幕上观察到材料变形和流动的详细过程,了解材料的应变分布、材料厚度变化、破裂及皱曲的形成。设计人员根据已有的经验来调整模具参数及成型工艺、修改毛料形状和尺寸,极大缩短试模和修模时间,有效地提高产品质量和生产效率(图4)。
3.5模具中其他的先进制造技术
除了上述模具先进制造技术,还有模具微细加工、模具纳米加工、模具微型机械加工、模具的敏捷制造技术、模具柔性制造技术、模具集成制造技术、模具企业网络制造联盟技术、模具制造CAPP技术、模具的智能制造技术等。模具制造技术种类繁多,大部分的先进制造技术都可以应用到模具制造中,而且在不断发展之中。
4.模具技术发展趋势
4.1大力开展并行工程,快速响应市场需要
在国际上,模具工业是公认的关键工业,目前我国已成为世贸组织的新成员,各类产品都需要提高质量降低成本,首先要解决模具设计制造周期,最大限度地缩短生产环节间的过程,所以模具设计与制造过程的正确方法应该是并行工程的方法。实施模具制造并行工程模式将逐渐取代传统工作模式成为模具制造业中新的主导模式。
4.2数字化、自动化、柔性化、集成化、智能化和网络化方向
数字化是模具产业发展的主流,而自动化则有助于实现操作,提高加工质量和效率,快速响应市场需求。柔性化可实现多品种小批量生产。集成化可充分利用CAD/CAM、CIMS等技术实现设计制造一体化、并行设计、虚拟制造、反求工程等。智能化可利用专家系统模糊推理、人工神经网络、遗传基因等人工智能技术,解决知识的重用等问题。网络化可跨地区、跨院所实现技术资源的重新整合和共享。
4.3模具检测、加工设备向精密高效和多功能方向发展模
具向着精密、复杂、大型的方向发展,对检测设备的要求越来越高。如美国的高精度三坐标测量机具有数字化扫描功能。实现了从测量实物建立数学模型输出工程图纸模具制造全过程。高速铣削技术,模具自动加工系统等的研制和开发。
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关键词:3D打印技术;发展前景应用;前景应对政策
中图分类号:TB
文献标识码:A
文章编号:1672―3198(2014)10―0193―01
3D打印技术作为快速成型领域的一种新型技术,目前正迅猛发展。国内外专家一致认为,3D打印技术未来的发展将使大规模的个性化生产和复杂精密的零件批量生产成为可能,这将会带来全球制造业的“第四次工业革命”。越来越多的新闻和媒体认为,3D打印产业将会是具有强大的竞争能力的新型产业。
13D打印技术的简要介绍
3D打印是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术,被称为“具有工业革命意义的制造技术”。其生产过程主要是通过电脑软件的3D建模或者是扫描出零件的3D图片,设计出立体的加工样式,然后通过3D打印设备,用树脂、金属粉、塑料粉、尼龙粉等固体材料逐层“打印”出产品。
3D打印技术是“增材”制造的主要实现形式。不同于传统的“去除型”制造。3D打印技术运用的是“加法”而不是减法,通过对产品的逐层扫描,然后分成无数个厚度极小的截面,一层一层的堆叠起来,无需原胚和模具,就能直接根据计算机图形数据,通过这样的叠加材料的方法,能制造出内部结构相当复杂的产品。运用这种生产方式,能够大大的简化产品的制造过程,极大程度的缩短产品的制造周期,并能有效的提高生产效率降低生产成本。
23D打印技术的行业应用
(1)航空航天:航空航天是3D打印技术应用最为广泛的一个行业,众所周知,航天航空所需的产品往往具有形状复杂、批量小、零件规格差异大、可靠性要求高等特点,产品的生产是一个复杂而且精密的过程,通常需要反复的设计、测试和改进。如果用传统制造业来完成的话,不仅耗资巨大,而且周期长。这些恰巧都是3D打印技术的特点,精密、成本低、生产周期短。因此,3D打印技术在航空航天领域将会有相当巨大的应用前景。
(2)生物医疗:人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等。
(3)建筑设计:在建筑业里,工程师和设计师能够使用3D打印设备制造建筑模型,这样快速、成本低、环保,同时制作精美,能够完全的符合设计者的要求,同时也能节省大量的材料。
(4)配件、饰品:这是离我们最近的一个行业,你可以让顾客设计自己想要的产品的样式、颜色、细节并“打印”出来,耗时少成本低,在这个崇尚个性的时代,DIY更能满足顾客们的要求。
3D打印技术还能应用在科学研究,产品原型,文物保护,食品产业,服装设计等等领域。几乎任何你能看到的东西都能用3D打印技术打印出来。如果任何现实手法难以实现的另类造型都可以被3D打印机“制造”出来,你的想象力是否被再次挑战?
3对3D打印技术的思考及对策
古语有云:“知己知彼,百战不殆”诚然,3D打印技术已成世界技术革新之潮流,不可逆转,3D打印产业发展是推动我国由“工业大国”向“工业强国”转变的重大机遇之一。如果我们不能占据在以3D打印制造技术的制高点,我国与发达国家的差距将进一步的拉大,特别是如今现有的传统制造产业和生产模式将很快被3D打印技术产业取代。因此,我提出以下几点建议:
我国作为全球制造业大国,把3D打印技术作为传统制造业升级转型的重头戏,国家把3D打印产业放在产业领军者的地位。所以我国应该加快国家3D打印产业的顶层设计和统筹规划。加快研究和出台国家3D打印产业的发展规划,并在我国工业转型升级、发展智能制造业的相关规划中对涉及3D打印产业给予政策衔接。
其次,政府应该制定符合我国国情的3D打印中长期发展战略,让从事3D打印产业的民营企业有充分的自主发展空间;发挥财税杠杆力度,针对已有3D打印重点企业在降低制造成本、提高制造效率低和制造精度等方面给予研发补贴和税费优惠。加快3D打印技术的推广应用,加强与发达国家的技术合作,加强产学研的沟通和交流,尽快将商用3D打印机推向市场。
再次,将3D打印技术作为国防科技和重工业以及占有重要经济地位的产业的重要支撑发展技术之一。国家应重点选择在航空航天、汽车模具等领域进行3D打印技术的推广应用,加快推进产业化;将3D打印技术定位为生产业、工业设计、先进制造及制造业信息化工程的关键技术,将该产业纳入优先发展产业及产品目录。
最后,对于材料为王的3D打印产业来说,中国抢占该领域的经济科技最高点首选就是要从打印材料实现突破,而国家支持部分3D打印研发机构和重点企业全球招聘材料科学领域领军人才和团队是关键所在。
4总结
综上所述,我们应当充分认识3D打印技术引起社会形态变迁的可能性和巨大潜力。近几年3D打印技术发展势头迅猛,国外对该技术在各个行业的应用研究的投资力度也空前增大,我国应该高瞻远瞩,及时把握好时代的节奏,积极有效的应对好3D打印技术,使之为实现中国梦和中华民族的伟大复兴而服务。
参考文献
[1]王莹雪.3D打印技术与产业的发展[J].中国高新技术企业,2012,(08).
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【关键词】自动化技术;机械设计制造;应用
0 前言
随着自动化技术与机械制造技术的快速发展,自动化技术在机械制造中的应用已经实现了很大的发展。机械自动化技术的发展起源于 20 世纪 20 年代,开始主要是应用于机械制造冷加工过程中,后期随着相关技术的不断完善,从 20 世纪 60 年代末开始建立关于可变性的自动化生产系统,而随着现代信息技术的发展,机械制造行业的自动化程度也越来越高。本研究就将针对自动化技术在机械设计制造中的应用这一主题进行探讨,使广大读者对这方面的内容有一个更加深入的了解。
1 概述自动化技术
机械自动化技术是指在机械制造业中应用自动化技术,实现对加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动化生产过程,从而加快生产投入原料的加工变换和流动速度,节约人力资源。
机械自动化所带来的优点主要有:提高产品质量、提高生产率、缩短生产周期、促进产品更新、降低生产成本、提高经济效益、减轻工人劳动强度、改善劳动环境、带动相关技术的发展。机械自动化技术的应用与发展,是机械制造业技术改造、升级和进步的主要手段,是未来机械制造业技术发展的主要方向。机械自动化技术是保证获得最高生产率、最优产品质量和最低成本的最好手段。
2 自动化技术在机械设计制造中的应用
2.1 自动化技术在机械设计制造中的应用之集成化应用
随着现代计算机技术、微电子技术以及自动化技术在机械制造领域应用的不断增多,逐渐衍生出了许多新技术,例如计算机辅助设计技术、辅助制造技术、辅助测试艺术、数控加工技术、柔性制造系统技术和信息管理系统技术等。而为了实现不同级别集成制造系统的构造,比较简便有效的方法就是对各种技术进行系统集成。
自动化技术在机械制造中的集成化应用,主要是借助系统工程理论的有效指导和信息技术对企业的制造流程进行整体上的优化,通过精简机构和过程重组等手段促进适度自动化,并在计算机数据库和信息网络的支持下,将机械制造企业的各种要素以及经营管理活动集成为一个有机整体,从而实现机械制造以人为中心的柔性化生产。
自动化及相关技术的集成化应用有很多优点,例如,自动化及相关技术的集成化应用在提高产品生产质量,降低新产品的研发成本,保护生态环境这三个方面都具有十分重要的现实意义。
2.2 自动化技术在机械设计制造中的应用之智能机械制造应用
智能机械制造技术是一个由机械制造技术、自动化技术、系统工程和人工智能等相互渗透,相互交织所形成的一门综合性的技术。它是由智能机械和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,该系统在机械制造过程中能进行一些智能活动,如分析、推理、判断、决策等。也就是说,智能机械制造技术就是把人工智能和机械制造技术进行有机的结合,将人工智能融入到机械制造系统的各个环节中,通过模拟专家的智力活动,取代或延伸机械制造环境中应由专家完成的那部分活动。在智能机械制造系统中,系统具有专家的智能,能自动监视自身的运行状况,随时发现错误或预测错误的发生,并且自身含有改进和预防的功能。除此之外,智能机械制造系统还具有应付外界突发事件的能力,能够自动调整自身参数来适应外部环境的需求,使自己始终运行在最佳状态。
2.3 自动化技术在机械设计制造中的应用之柔性自动化应用
随着现代机械制造业的发展,机械使用者对机械制造企业的应变能力、客户需求的快速反应与适应能力都提出了更高的要求,这也就需要企业能够结合市场需求和技术更新等外部条件的变化,实现对机械产品生产结构以及制造种类的合理调整,这时柔性自动化技术的应用就显得尤为重要。
柔性自动化系统是在确保柔性生产的前提下,通过人机界面的优化和自动化的合理追求建立相对完善的信息管理系统,进而充分发挥计算机管理所能产生的效益。在柔性自动化系统中,自动化设备可能与普通设备是共同存在的,而且在机械制造的个别环节允许人为干预的出现,因而有效提高了机械制造对外界因素变化的适应能力,使得制造出的产品可以更好地适应市场的需求。除此之外,柔性自动化加工系统还有一个非常重要的功能,就是它可以实现与柔性制造系统的有效衔接,从而提高机械生产、机械设置与机械制造之间的联系,因此,机械制造的自动化程度就会大大的提高。
2.4 自动化技术在机械设计制造中的应用之虚拟化的应用
机械制造中的虚拟制造技术是由包括现代机械制造工艺、计算机图形学、并行工程、人工智能、多媒体技术、信息技术等多种技术,并以仿真技术和系统建模为基础,组成的一项由多学科构成的综合系统技术。
机械虚拟制造是利用信息技术、仿真计算机技术对现实机械制造活动过程进行仿真,以发现和解决机械制造中可能出现的问题,进而达到机械产品制造成功的目标。将机械虚拟制造应用的好,还可以降低成本、缩短机械产品开发周期,增强机械产品的竞争力。
3 自动化技术在机械设计制造中应用的发展情况
机械制造行业的发展,在很大程度上决定了我国的经济发展质量和民族的伟大复兴,但是由于我国的自动化水平相对较低,因此我国相关工作人员应该加速寻求更快、更省的发展之路,但也绝不是对国外自动化技术的盲目引进和照搬照抄,而是应当制定长远的发展规划,实现从简单到复杂,从低级到高级,从不完善到完善的逐步发展。
对于机械制造企业而言,只有坚持以国家经济发展需要、企业的生产发展需要以及广大世界人民生活水平的发展需要为导向,实事求是,脚踏实地,不断的学习、研究和借鉴世界其他国家的先进技术,只有这样,才能确保机械自动化技术的健康、可持续发展。
4 结语
随着自动化技术的快速发展,自动化技术在机械设计制造行业中的应用将会更加广泛,而这种现象必然会促使我国的机械自动化发展进入一个全新的阶段。因此,我们需要在积极引进和吸收国外先进技术成果的基础上,树立高起点、高标准,循序渐进、持续开发的发展理念,从而促进我国机械自动化技术又好又快的发展,除此之外,自动化技术水平的提升还能不断提高机械制造行业的生产质量和经济效益。
【参考文献】
[1]李俊峰,王志坚.浅析机械制造技术智能化发展趋势[J].企业技术开发,2012(1).
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1. 值得关注的三项机械制造新技术
1.1 无级的汽车-拖拉机传动装置
冲量无级变速独创的配置,用于无级控制车辆速度的传动结构。研制加工的传动装置与宽范围无级调节速度一样。与众所周知的的传动装置比较,拥有以下优越性:降低燃料消耗15-16%,提高机械有效系数22%,延长活塞-汽缸工作寿命五倍左右,减轻发动机作业的动力强度,减少传动装置的成本,重量,外廓尺寸大约20%。
分级的变速箱应用在现代化的道路-运输设备中(客车,货车,拖拉机,军用装备),它们具有人所共知的缺陷:在变速箱中限制级数,导致燃料消耗的增加。因此出现提高变速箱级数的趋势,从而产生了机器成本上升和操作复杂化。
目前使用的自动传动装置(自动挡)主要是在小轿车上,但其自动化也仅仅是分级传动中的一种变换。而它们的使用与手动挡相比,导致了汽车价格的上涨和燃料消耗上升12-15%。为此,很多人拒绝自动挡的使用。从而出现了在无级传动市场上,在经济性和可靠性方面还不如古老的变速箱。
现在,新奇真实的设计包括独创的冲量无级变速配制,它安装在发动机并同它组成分不开的整体。结果在该传动装置中实现了无级调节的区域,从出口传动轴转动为零到指定的最大值。它允许取消变速箱结构,齿合离合器和使用曲轴联杆发动机结构偏心轴的布局。在这种情况下,从本质上降低活塞-汽缸在触点磨擦的损耗。新的设计实现的结果是汽车获得新的性能-汽车速度选择的方式是在宽阔的区域和运动参数优化处理的规程。
1.2 新型供暖-加热器
该流体动力设备用于供暖和加热,同时也是液体安全加热的新工艺,显示了它在工业领域经济地广泛应用。实验数据显示,同样体积的水在相同电泵机组供给下,加热到指定的温度(70℃)比使用静态型涡动液体加热器快1.8倍。相应的电能开支也降低这么多倍。
1.3 在难加工的材料上取得超精密孔的新工艺装置
研制的新工艺设备可快速,廉价的取得在难加工材料(不锈钢和有色合金)仪器零件上超精密的孔。在工艺中使用了特殊的硬质合金工具装置(刀杆),带超声波振荡的振动设备。应用领域:航空仪表,汽车,造船和各工业部门制造零件孔的加工。与现存工艺的区别在于它建立了表层-可塑变形作用的孔加工方法。它是利用内径-刀杆孔加工的变形并带定向超声波振荡的应用。得到的孔的几何学和准确率参数恒等(绝对一样的孔)。该新工艺设备比现有欧洲和日本产的精密半自动内圆磨床便宜100倍以上,而加工速度比它们快十倍以上。
2. 机械工程科学发展总趋势
2010年是“十一五”规划的最后一年,也很可能是中国固定资产投资高增长的最后一年,“十二五”期间中国固定资产投资增长率将由现在的30%以上逐步回落至15%-16%的水平。对于中国经济来说,2010年将是不折不扣的转折年,结构调整、产业升级必将成为今后经济发展的重点,投资、出口的拉动作用将逐渐减弱。对于工程机械行业来说,随着固定资产投资的回落,行业将步入调整期。
很明显,现阶段属于中国工程机械行业享受行业阶段性高峰的时期,处在行业中的企业有必要加大销售力度,扩大品牌影响力,获得高额利润。未进入的投资者,完全没有必要眼红,管好自己的钱袋。站到整个宏观经济层面,长期来看,工程机械在中国有很好的发展前景。但从企业这个微观层面来说,2010年新投资的企业,真正投产的时期应该在2012-2013年,2-3后的市场很有可能正在经历高峰后的调整期,新进入者有能力抗过漫长的行业低谷吗?
3. 我国机械发展前景
超精密加工的加工精度在2000年已达到纳米级,在21世纪初开发的分子束生长技术、离子注入技术和材料合成、扫描隧道工程(STE)可使加工精度达到0.0003~0.0001μm,现在精密工程 正向其终极目标――原子级精度的加工逼近,也就是说,可以做到移动原子级别的加工。
现代机械制造技术的发展主要表现在两个方向上:一是精密工程技术,以超精密加工的前沿部分、微细加工、纳米技术为代表,将进入微型机械电子技术和微型机器人的时代;二是机械制造的高度自动化,以CIMS和敏捷制造等的进一步发展为代表。
1.精密成形技术成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等。精密成形技术包括:精密铸造(湿膜精密成形铸造、刚型精密成形铸造、高精度造芯)、精密锻压(冷湿精密成形、精密冲裁)、精密热塑性成形、精密焊接与切割等。
2.无切削液加工无切削液加工的主要应用领域是机械加工行业,无切削液加工简化了工艺、减少了成本并消除了冷却液带来的一系列问题,如废液排放和回收等等。
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[关键词] 中国 智造业 优势 环境 评价
[中图分类号] F264 [文献标识码] A [文章编号] 1004-6623(2016)02-0059-05
[基金项目] 江苏“青蓝工程”项目(JSQLGC2012-2014)。
[作者简介] 李富(1974 ― ),浙江安吉人,无锡商业职业技术学院副教授,博士,江南大学MBA企业导师,江苏青蓝工程学术带头人,江苏青蓝工程骨干教师,研究方向:产业安全、职业教育。
一、引 言
智能制造是指将大数据、物联网和云计算等新一代信息技术,贯穿于管理、设计、生产和服务等制造活动的各个环节,具有对信息的深度敏感性、决策优化的自动型、自动控制和执行的精确性等功能,是先进制造模式、系统和过程的总称。智能制造的概念起源于上世纪90年代,最初出现在美国,其后各个发达国家纷纷将发展智造业列入国家重点发展计划,美国、德国、日本等国经过多年的发展,已在技术和经验方面获得巨大的优势,一些发展中国家也正在加入这个行业,全力支持智造业发展。
改革开放以来,中国制造业发展迅速,2010年产值正式超越美国,成为全球制造业第一大国,但中国制造业的发展面临着多重困境,首先一方面人口红利消失,用工荒现象普遍出现,制造业劳动力成本优势逐渐丧失;另一方面,中国制造业产品同质化严重,技术含量不高,与发达国家前沿制造业水平还存在一定的差距,企业间恶性竞争严重,造成制造企业生存困难,而以前高能耗、高污染和高投入的生产方式已难以适应经济发展的需要,急需进行产业转型升级,发展现代智造业。
正是在这种背景下,2015年5月国务院《中国制造2025》,规划“三步走”战略方针,2025年进入制造强国行列,2035年达到世界制造强国阵营中等水平,2049年综合实力进入世界制造强国前列。智造业作为高端制造业的一个重点领域,是信息化与工业化深度融合的重要体现,已被明确作为大力发展对象,对于加快中国制造业转型升级和实施绿色发展都有着非常重要的意义。
二、国外智造业的发展经验与趋向
21世纪以来,全球制造业面临着产业结构调整带来的机遇和挑战。特别是自2008年金融危机以来,世界各国为了保障经济的稳定增长,开始重新重视制造业,加大了对制造业发展和科技创新的支持力度。如美国2012年颁布了《先进制造业国家战略计划》,德国政府2013年公布了《德国工业4.0战略》,英国2013年制定了《英国工业2050战略》。新兴经济体也意识到通过制造业带动经济发展的重要性,2014年印度规划了“印度制造”战略,越南、巴西等国也积极承接发达国家产业转移,智造业已经成为各国国际竞争的主要焦点。
一是 政府制定严谨政策,规划智造业的发展思路。美国为促进智造业发展,2010年和2012年先后颁布《制造业促进法案》和《先进制造业国家战略计划》,明确重振制造业;为了挽救制造业竞争实力的下滑,德国在20世纪90年代初制定了“生产2000”制造业发展计划,并在2013年推出“工业4.0”,以推动本国智造业发展。
二是完善的融资政策、环境,扶持智造业企业发展。日本1980年为中小企业制定设备借贷制度和现代化贷款制度,由国家和都道府县各出一定金额作为贷款资金,帮助中小企业引入现代化设备,为中小企业设备投资进行贷款,提高中小企业的生产率。美国2011年颁布了《先进制造伙伴计划》,集合联邦政府、工业界和高校等力量,为可以创造就业机会的高端制造业和能够提高美国制造业竞争力的技术革新进行投资,大力扶持智造企业发展。
三是借助各方力量,共同发展智造业。近年来,美国政府为吸引“制造业回归”,并推动高端制造业和智造业的发展,自2009年以来,先后推出了“ 购买美国货”、“内保就业促进” 等倡议计划和活动,同时在宏观政策领域制定和颁布了多项有力的规划和法案,为美国制造业智能化升级和快速高效发展提供支持。
四是重视技术研发,创新技术发展。为促进环境友好型制造业发展,德国政府大力推动清洁制造,改善制造业对环境的影响,特别加大了对产业升级影响深远的研究领域的投资,譬如通过开发面向制造的信息技术,研究高效、可控的智造业系统,加速产品制造过程和减少运输费用,同时利用技术研发可重复利用的材料和产品,缩短产品开发和制造的周期等,以便对新的市场需求做出快速响应,提高制造业的产业竞争力。
三、中国智造业发展的优势及环境
中国智造业起步较晚,与发达国家还存在一定的差距,但在国家政策的大力推动下,中国智造业还是取得一定的发展,形成了一些优势企业,以智能控制系统、工业机器人、自新型传感器、动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系初步形成。中国制造正逐渐走出单纯模仿和复制的阶段,技术创新正成为中国制造企业发展的新动力和核心源泉。2013年,规模以上工业企业平均每7家企业拥有一个研发机构,中国智造业企业研发经费总额达到9075.8亿元,在纳米材料、3D打印、生物医学工程等一些重点领域,企业纷纷结成技术研发战略联盟,有力推动了这些产业的快速发展。
任何产业的发展都离不开市场规模的支持,中国智造业市场巨大并快速发展,可以为中国智能设备制造业提供巨大的市场需求空间,如根据国际机器人联盟(IFR)的数据显示,2012年中国机器人市场已经成为世界第二,仅在日本之后;而另一方面,中国智造企业,相比外国企业和产品,对本国市场更为熟悉,可以根据本国市场的需求,有针对性地开发需要的产品,提出解决方案,可以及时响应市场的服务需求,在与外资企业和产品的竞争中,保持自己的竞争优势。
相较于西方国家竞争对手,中国智能设备制造企业另一个较为明显的竞争优势在于产品的价格优势。国内智造业的产品价格较低或者说性价比更高。中国智造业产品一直凭借着廉价的劳动力优势打入国际市场,可以形成规模经济,相比外国制造业具有明显的成本优势,并且本国智造业产品后期维护可以由本国工程师完成,也进一步降低了智造业成本。
四、中国智造业发展存在的问题
中国智造业水平在不断提升,发展前景看好,但目前仍然面临核心技术、产业配套和高端人才在内的诸多困难。制造业产业转型所面临的最大、最多问题也将体现在智造业领域。
(一)制造业现阶段的产业结构抑制了智能制造的需求
中国智能制造发展前景广阔,但现阶段的产业结构抑制了制造业的发展,因为长期以来中国劳动力成本较低,相比智能化设备,企业更偏爱廉价的劳动力,以致现在很多企业还没有开始使用智能设备,智能化升级的动力不足;还有一些企业虽然意识到了智能化的好处,但大多把智能化理解为简单地使用几台智能化加工设备或局部智能化,没有从设计、研发、应用和服务等各环节进行智能化整合,没有建立智能化制造体系的战略思维和规划。并且更为重要的是,目前中国制造业高端生产所需的零部件与生产设备主要依赖进口,国内生产仍以中低端产品为主,对高端的智能装备需求有限,这在一定程度上也延缓了中国智能制造的发展。
(二)制造业技术水平与国际品牌存在明显差异
作为一个正在成长和培育的新兴产业,我国智造业技术创新能力薄弱,先进核心技术受制于外国,在新产品和新技术的研发上,与发达国家智造企业相比仍存在着一定的技术差距,如在机器人的智造上,虽然中国是世界第二大机器人应用市场,但国内的机器人仍然以模仿和集成模式为主导。工业发达国家在智造业投资和建设方面起步较早,经过多年的发展,已经积累了较大的技术优势,国内智造企业和国际品牌企业之间存在着明显的差距,目前国内智造业市场国外厂商占有率高就证明了这点。
(三)国内智造业产业配套能力不足
但目前中国智造业产业配套能力严重不足,大多智能设备企业对国内产业链配套的供给能力和产品质量并不满意,因此也就造成智能设备的主要零部件依赖进口,高端设备和核心零部件几乎都来自国外,如工信部的统计表明,几乎全部高档液压件、密封件和发动、95%的高档数控系统和80%的芯片都长期依靠进口。这也导致国内智造业的发展对外依赖性增强,产品整体竞争力减弱,并具有较大的外部控制风险。
(四)高素质人才短缺制约行业发展
但目前中国智能制造业高端人才严重不足,复合型人才非常缺乏,已经不能满足传统制造业向智能高端制造业的发展。中国制造业中低端和初级人才较多,单一人才较多,而高端和复合型人才非常稀少,特别是缺乏经过系统培训的、具有发展战略眼光的高端领军人物和高端技术研发人才,这已成为困扰中国传统制造业向智能高端制造业发展的严重瓶颈。
(五)智能化企业规模小且融资困难
智能制造装备产业在我国起步晚,产业基础薄弱,产业的规模比较小,中小企业居多,竞争力较弱,缺乏国际竞争力。而相应的是,目前中小企业融资渠道较为单一、融资成本较高,很多时候中小企业只能依靠自有资金进行智能化改造,或从农村信用社以及小型城市商业银行贷款,与国有及大型企业相比,贷款成本明显偏高,使得他们无力支撑企业的智能化升级。而目前中国企业中90%以上为中小企业,因此中小企业能否实现智能化是中国智造业发展的关键所在,相应的如何缓解中小制造企业的融资困难,也成为中国智造业发展亟需解决的问题。
五、中国智造业的发展水平评价
衡量一国或地区的智造业发展水平指标有多种,其中标准化体系建设是根基,没有标准化体系建设,那么信息化和工业化就无从融合,也就无法大规模应用推广,同样标准化制定后,智能制造体系的构建将会事半功倍。而智造业的发展,最终将会体现在工业化和信息化融合、关键智能制造部件、装备和系统自主化能力的提升,产品、生产过程、管理和服务等智能化水平的提高,项目实现运营成本降低、产品研制周期缩短、生产效率提高、产品不良率降低、能源利用率提高、物耗及污染物排放降低,以及制造业产品创新能力、产品质量竞争力、制造业数字化、网络化、全员劳动生产率等提升等方面,为此我们构建如下的智造业发展水平评价指标体系(表1)。
在具体评价时,可以代入相应指标数值,运用主成分分析法来比较和判断各年国内智造业发展水平的高低,判断各区域智造业发展水平的高低,而且可以与国外智造业发展水平比较,判定本国智造业或本区域智造业发展水平在国际比较中处于怎样的地位。进一步,还可以对世界智造业发展阶段进行具体的划分,并对中国智造业处于哪个阶段进行具体判断,从而有利于制定有针对性的政策,促进中国制造业产业的转型升级。
六、中国智造业发展对策分析
对中国智能设备制造企业而言,广阔的市场空间、较为明显的成本优势、对国内市场变化的快速响应是其竞争优势的主要来源,而加大产品科研投入、提高产品的科技含量将是未来中国智造业发展的重点。
(一)国家政策层面注重政策的支持性和连续性
1. 创造优良产业环境,增加技术创新的政策支持
智造业的发展关键在于技术创新,目前中国技术创新的相关政策不能有效地满足企业的创新需要,企业和行业需要政府出台更为切实的支持智造业发展的产业政策与法规,为中国智能制造产业培育一个有利于激发技术创新的产业环境,也更加期望政府在税收和融资方面给予更多的优惠,向智造业转型升级的传统中小制造企业的融资提供保障,使融资更加便利,融资成本降低,增强企业对智造设备应用水平的提高,降低中小制造企业智能化转化的成本与风险。
2. 加强政府间合作,促进技术进步
中国的工业机器人、集成电路芯片制造装备等重大工程的自动化成套控制系统很大程度依赖进口。发达国家的智造业一般都比较发达,而且具有良好的发展经验,如德国制造业经历了以机械生产代替手工劳动为标志的1.0、依靠生产线实现批量生产为标志的2.0、依靠电子系统和信息化实现生产自动化为标志的3.0,目前正在实施的工业4.0则以智能制造为主导,核心是推动制造业产业由自动化向智能化升级。其实,从本质上看,德国工业4.0与“中国制造2025”在发展趋向上是一致的,均通过借用互联网+,以及发展先进制造业来带动新一轮产业和技术革命。加强中国与德国等发达国家的合作,共同设立研究机构,借助国外的技术和管理经验来发展中国智造业是一个非常不错的途径,而深化行业协会及双方企业间的交流合作,聘请国外专家作为中国智造业发展顾问和指导,聘请国外高端专业人士对中国智造业人才进行专业培训,这种外力的借助和合理利用将有利促进中国智造业发展。
3. 完善产业链配套,保障智造业的发展
智造业产业链配套不足问题已影响到了中国智造业的发展。解决产业链配套问题需要产业相关各方共同努力,既需要企业自身不断加强技术水平、提高产品质量,也需要政府加强对产业链关键环节的引导和提供足够的政策激励,同时还需要相关行业协会组织作为桥梁,来促进行业内企业之间的交流和合作,特别是要改变目前的这种技术研发各自为政的状况,构建资源共享与合作交流平台,促进智能制造行业内部的信息交流,实现协同发展,增强竞争力,保障中国智造业的健康发展。
(二)企业层面注重管理和整体性
1. 精简企业结构,提高工作效率
对于制造企业来说,智能化有一个很大的问题,就是组织架构问题。目前的那种“金字塔式”的管理结构层级多,官僚化严重,导致企业对市场反应的决策迟缓,容易丧失机遇,同时这种架构下员工的彼此横向合作意识比较弱,缺少信息和经验的共享与交流。在互联网和智能化时代,企业应对市场快速发展,应调整现有的组织架构,从“金字塔”的组织结构向扁平化组织结构转变,应打破内部部门间的壁垒,去除多余的中间层级,推进企业各部门的横向协作,缩短对市场的反应,提高组织执行力,防止决策信息在传达中的失灵,提高企业工作效率。
2. 注重智造业发展的协调性,实现整体管理
在制造业发展中,由于经验不足,中国企业由于缺乏整体规划,把过多重点放在了单个软件和局部设备的应用上,注重单点和单个设备的应用,但整体集成弱,忽视了两化融合、业务流程控制、系统流程分析和解决方案实施等方面的要求。企业智造的改进和建设应该是一个整体的系统建设,而不是各种应用软件、设备的简单拼接,应是一个从局部应用逐步过渡到整体应用和规划的过程。智造企业应整合各类应用软件和智能化设备,对公司的管理和运营进行整合和优化,降低产品制造和设备使用过程中的各种成本,提高企业运作的效率,实现人、过程、系统和信息的高效集成,让整个企业能够有条不紊地运作,实现企业整体有序的管理,从而增强企业竞争力。
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On Development of China’s Intelligent Manufacturing
Li Fu
( Department of International Business, Wuxi Institute of Commerce, Wuxi, Jiangsu Province 214153 )
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关键词:新形势;工艺装备;数字化制造;技术分析
数字化制造技术的推出,是新形势下科学技术的发展对传统制造业的革命,同时,数字化制造技术的发达程度也是衡量国家和地区科技实力和综合国力的重要标准之一,它的发展与人们的生活质量和水平有密切的联系[1]。新形势下衡量一个国家的科技发展水平,不再仅仅以其拥有的发现发明专利为标准,更多的是以它的制造业和制作技术能够为世界提供多少有利于人类发展的产品为标准,在科学技术迅猛前进的今天,工装产业与数字化制造技术的结合提供了越来越多造福于人类的产品。
1工装数字化制造技术发展现状与趋势
1.1国内外工装数字化制造技术的发展现状
随着计算机技术的发展和普及,计算机在越来越多领域的运用得到了前所未有的重视,在制造业也不例外。制造业在信息技术与自身的制作技术相结合的环境下日益迈向了数字化的历程,工装数字化制造技术已经成为提高企业产品竞争力的重要技术手段,近三十年以来,数字化制造技术在加快发展的步伐,许多发达国家的工装产业实现了数字化设计和无图纸生产。同时,数字化制造技术也在纵深方向,在机器人化机床、多功能机床等整机方面和高速电主轴、直线电机等单元技术方面均有较为突破的发展。我国数字化制造技术的基础技术和数控技术都有很大的发展,基础技术的研发和应用使我国的制造业设计自动化水平产生了质的飞越,对数控技术的进一步研发促进了我国数字化制造技术的成熟。
1.2工装数字化制造技术的发展趋势
第三次科技革命催生了计算机的发明,凭借着自身的强大优势,计算机自诞生不就之后便被运用于控制机床加工。实现了由传统的依靠人工向依靠自动化控制机床的转变,为数字化制造技术的发展提供了可靠的条件[2]。无论是几十年以前还是科技发展越发成熟的今天,数控机床的拥有量以及年产量不可置疑的成为一个国家制造能力的重要标志。数字化制造技术是基于精密化、网络化、智能化的先进制造技术的基础和核心,随着计算机技术的不断成熟和网络技术的不断普及,工装数字化制造技术也将在更广阔的领域发挥造福于人类的重大作用。
2新形势下工装数字化制造技术的结构体系
2.1工装数据库
建立数据库是数字化设计中非常重要的基础性工作,是数字化设计和制作的必要内容,是也是数字化制造技术运行的动脉。工作数据库主要包括O型圆模具数据库、压型折弯零件及其模具数据库、加长镗杆钻杆数据库、配重汇总数据库等组成。O型圆模具数据库的主要任务命名工装名称、工装代号、制作标准和图号、对应产品信息以及进行模具设计、校对、审核等;压型折弯零件及其模具数据库汇总了工作室近几十年以来的压型折弯零件模具档案图纸,并将这些图纸制作成电子文档方便工装编制人员、设计人员以及管理人员搭建资源共享平台;加长镗杆钻杆数据库汇总了多套加长镗杆工装和加长钻杆工装,为后期的大规模生产提供必要的数据;配重汇总数据库主要收录了包括尺寸、重量、数量、等在内的多种配重。工装数据库是工装数字化制造的依据,它的建立对工装工艺设计、制造、监测具有不可忽视的作用。
2.2设计制造应用技术
应用系统可以将工装设计制造过程中各部分基于网络集成为一体化技术,使系统内设计、加工、监测等各项技术协调运行[3]。设计制作应用技术包括工装数字化设计、工装数字化工艺设计、工艺数模设计以及数字化工装制作。工装数字化设计是以三维设计为基础、采用并行工作方式的技术,它可以在设计的不同阶段将数模发送给工装设计数据库,并通过网络即时向有关部门反映问题;工装数字化工艺设计主要工作是制定工装制作工艺的总方案记忆各个协调方案,还需要设计出各个零件的制作工艺,将其刻录到工艺设计数据库之内;工艺数模设计是工装数字化制造过程的一个重要环节,也是工装制作过程的依据,它的主要任务是在工装数模基础上增加工艺余量和定位重构的数据库;数字化工装制作主要是依靠数字化加工设备来提高工作加工的精度,以便于缩短制作周期、提高制作速度和质量。
3结束语
数字化设计和制作技术是新形势下制作技术的变革,也是机械制造业发展的必然趋势。利用发展工装数字化制造技术是企业提高技术水平和业界竞争力的一个重要举措,同时也是提高我国现代化工装制作技术水平的必经途径,在国际舞台上,谁占据了工装数字化制造技术的制高点,谁就拥有更广阔的工装市场和发展前景。
参考文献:
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关键词:数字电视 现状 发展前景
中图分类号:TN949.197 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)10-0219-02
随着科技的不断进步,尤其是数字技术迅猛发展,社会已经进入了数字化和信息化的时代,这些技术也在电视领域得到了最大化的体现。数字电视技术是电视数字化和网络化后的产物,本文阐述数字电视的主要特点、优势和应用,对数字电视技术的现状及发展前景进行相关的探讨。
1、概述数字电视技术
1.1 数字电视技术的定义
数字电视技术是一个系统,是与传统模拟电视技术相对的一种电视数字化和网络化的电视信号传播方式,又称为数码电视或者数位电视,是指电视节目从演播室到发射、传输、接收的所有环节都是由0、1组成的二进制数字流来进行信号传播的电视类型,数字信号的传播速率是每秒19.39MB。数字电视并非只是传统意义上的电视,它可以允许几种制式信号的同时存在,提供图像、语音和数据等全方位的服务,是3C融合的标杆,是计算机、消费电子和传输平台3个环节的聚焦。
数字电视按信号传输方式可分为:卫星传输数字电视(卫星数字电视)、地面无线传输数字电视(地面数字电视)、有线传输数字电视(有线数字电视)。[1]
1.2 数字电视技术的特点和优势
数字电视采用的技术与模拟电视有很大的不同,模拟电视采用模拟信号传输和处理电视图像,其特点是采用时间轴取样,每帧在垂直方向取样,以幅度调制方式传送电视图像信号,视频、音频信号是分别传输,信号数据量少,存在易受干扰、清晰度低、色度畸变、亮色串扰、色彩失真、易闪烁和临场感弱等缺点。
数字电视技与原有的模拟电视技术相比,有如下优点:
(1)信号杂波比和连续处理的次数无关。因为数字设备只输出1和0两个电平,恢复时不究大小,只要满足处理电路中可能识别出是“1”电平即可,因而在连续处理过程中或在传输过程中引入杂波后,其杂波幅度只要不超过某一额定电平,通过数字信号再生,都可能把它清除掉。所以,在数字信号传输过程中,信号稳定,抗干扰强,不会降低信杂比,避免了系统非线形失真的影响,大大提高了图像和音频的质量,不用担心远距离的数字传输信号受损。
(2)可避免系统的非线性失真的影响。而在模拟系统中,非线性失真会造成图像的明显损伤。压缩后的数字电视信号经数字调制后,可进行多种形式的开路广播,在设计的服务区内(地面广播),观众将以极大的概率实现“无差错接收”(发“0”收“0”,发“1”收“1”),收看到的电视图像及声音质量非常高,基本无损伤。
(3)具有开放性和兼容性。通过电缆调制解调器或者机顶盒可以实现模拟接收和回传信号,改变了模拟体制下PAL、NTSC、SECAM制电视节目不能交换的特性。
(4)易实现信号的存储,且存储时间与信号的特性无关。近年来,大规模集成电路的发展迅猛,使其可以存储多帧的电视信号,从而完成用模拟技术不可能达到的处理功能。例如,帧存储器可用来实现帧同步和制式转换等处理,获得各种新的电视图像特技效果。
(5)数字技术可实现时分多路,充分利用了信道容量,并利用数字电视信号中行、场消隐时间,可实现文字多工广播(Teletext),容易实现数字变换,为图文、声音、数据并茂的综合业务数字网开拓了广阔的应用领域。
(6)可以合理地利用各种类型的频谱资源。
(7)在同步转移模式(STM)的通信网络中,可提供全新的业务。借助双向网络,数字电视不但可以实现用户自点播节目、自由选取网上的各种信息,而且可以提供多种数据增值业务。
(9)很容易实现密码措施,即加密/解密和加扰/解扰技术,便于专业应用以及广播应用(尤其是开展各类收费业务)。
(9)具有可扩展性、可分级性和互操作性,便于在各类通信信道特别是异步转移模式(ATM)的网络中传输,与计算机配合可以实现设备的自动控制和调整。
(10) 数字电视采用数据压缩技术,便于实现Internet、电信网、电视网三网融合,构成一类多媒体通信系统,成为未来“国家信息基础设施”(NII)的重要组成部分。[2]
2、数字电视技术的现状及前景
2.1 数字电视技术的现状
2.1.1 国际数字电视发展介绍
在全球数字电视技术的发展进程中,美国的数字电视发展处于世界领先行列,早在1990年美国开发出世界上第一套全数字高清晰度电视系统,1994年率先实现了商用卫星数字电视业务播出。在欧洲,数字电视出现的标志是法国于1996年开播了第一个商业数字电视。之后,欧洲的数字电视技术发展迅猛,至今欧洲的卫星数字化已将近100%。而在亚洲,有线数字电视开始于日本,2003年12月,数字电视在日本正式开播,在2010年基本完成改造所有有线网的数字化。2005年,韩国也开始在全国开播数字电视。2011年,全球各国加快普及数字电视,全世界有数字电视观众8亿户,彩电业加速步入数字电视时代。据英国市场研究公司数字电视研究发表的研究报告称,2016年全球将有30多个国家将完全普及数字电视机,配备数字电视的家庭数量将比2010年增长一倍,将达到11.9亿个,覆盖80%的家庭。
2.1.2 国内数字电视发展现状
我国的数字电视技术发展起步比欧美要晚,直到2000年6月,广西南宁才出现第一家数字电视广播电台。2002年,上海开始了有线数字电视的试播,观众不仅可以观看到更精彩、更清晰的电视节目,还能根据自己喜好点播电视节目,并能及时跟电视台进行双向沟通。2003年5月,国家广播电影电视总局了《我国有线电视向数字化过渡时间表》,这标志着我国有线数字电视工作开始正式展开。我国有线电视数字化的整体转换大体上分为三步:第一步是从2003年开始有线电视的数字化;第二步是2006年发射广播电视直播卫星,开展数字化的卫星直播技术;第三步是2008年开展地面电视数字化。
2008年,中国有线数字电视用户数量为4501万户,2009年,中国有线数字电视用户数量为6200万户,2010年,中国有线数字电视用户数量为1.051亿户。2011年,有线数字电视用户数量达到1.16亿户,有线电视数字化程度达到49.14%。
2013年,预计有线数字电视用户新增2500万户,有线数字电视用户数量达到1.5亿户。2014年,预计有线数字电视用户新增1500万户,有线数字电视用户数量达到1.65亿户。预计2015年,中国有线数字电视用户新增825万户,有线数字电视用户数量达到1.7325亿户,有线电视数字化程度达到87.57%,并停止模拟广播电视的播出。到2016年,中国数字电视家庭数量将占全世界的25%。[3]
2.2 数字电视技术的发展前景
2.2.1 卫星直播电视
卫星电视直播的实现是通过相应的通信卫星。目前,通信卫星技术得到了很大进步,它的发射功率很大,通过它可以把电视信号直接传送到接收终端。由广播卫星自己所提供的电视直播业务称为DBS(Direct Broadcasting Satellite Service)。直播卫星波束的国内覆盖特性很好,很多都是在本国覆盖上应用,卫星直播业务具有很强的国内覆盖特性,即在国内能收到绝大部分电视节目。
DTH指的是由通信卫星和广播卫星一起所提供的电视直播业务,其覆盖范围大,很多都是在跨国领域上面应用。因此,在我们国家的某些地区,可以收看到国外的一些卫星转播的电视节目。DTH方式可以提供直接到户的用户授权和加密管理,开展数字电视、高清晰度电视等多种类型的先进电视服务,不受中间环节的限制。此外,DTH方式还可开展许多电视业务之外的数字信息服务,如高速Internet下载等,在电视与电信、计算机日益融合一体的将来,这一点成为重要。随着现代社会节奏越来越快,电视接收设备的升级也很迅速,数字电视技术向卫星直播发展的趋向也会越来越清晰、越明朗。
2.2.2 数字高清电视
数字电视技术与传统模拟电视技术区别最明显的就是清晰度,数字电视节目的清晰度远远高于传统的电视节目。数字电视根据节目清晰度的不同可以分为:数字高清晰度电视(HDTV)、数字标准清晰度电视(SDTV)、数字普通清晰度电视(LDTV)。
高清电视是“高清晰度数字电视”的简称。完整的高清数字电视体系包括:高清电视节目源、高清机顶盒、高清电视机和必要的传输网络,缺一不可。相比传统模拟电视和标清数字电视,高清电视图像分辨率成倍提高,达到1920×1080,而标清数字电视分辨率仅为720×576。高清采用的宽高比为16:9的大屏幕播映方式,使电视节目具有更强的逼真性和感染力。目前,全球已有12个国家开播高清电视节目,包括美国、加拿大、日本、澳大利亚、韩国、德国、奥地利及一些北欧国家。在我国,已经有包括中央电视台、东方卫视等在内的数十家高清电视频道开通,免费提供高清电视节目。随着人们对电视节目的清晰度的要求日益提高,向高清晰度电视发展是数字电视技术发展的一个重要趋向。
2.2.3 多媒体移动终端
数字电视接收终端发展有“大”和“小”两个极端。“大”指的是超大画面高清晰度的有线数字电视,适用的场合是家庭、办公室及室外;“小”指的是可以移动接收的终端,包括手机电视、平板电脑、数码相机及MP4等便于携带的移动终端设备,它们接收和传送的内容非常广泛,不只限于电视节目,还有数据、图文、视频等多媒体业务。[4]多媒体移动终端代表是手机电视,现代手机特别是智能手机的普及范围广、功能强大、技术更新快、屏幕越来越大,为使用手机收看数字电视提供了便捷的条件,提升了普及效果。虽然其图像和音频效果不如普通的电视,但因为可以移动着接收信号,而且在3G无线网络和WIFI热点普及的帮助下,其在网络上的运用也越来越广,成为名副其实的“微型电视”甚至“微型电脑”。
目前,便携式多媒体移动终端已经形成较完备的技术标准体系和产业链,已初步形成全国统一运营体系。2006年,国家广电总局正式颁布了CMMB(中国移动多媒体广播,China Mobile Multimedia Broadcasting)行业标准,确定采用我国自主研发的移动多媒体广播行业标准。至今,全国各省均已完成CMMB业务运营支撑系统建设,共有300多个城市通了CMMB信号,下一步将是推广至乡镇。CMMB已经做到了在时速250公里/小时的条件下稳定接收广播电视信号,也就是说只要信号能覆盖到,在火车、地铁、汽车等交通工具上都可以使用CMMB。由此看来,多媒体移动终端有着巨大的发展空间,所以这点也是数字电视技术发展的重要趋向。
2.2.4 智能互动电视
智能互动电视,也有人称为网络电视(IPTV),它以因特网为传输载体,以PC机或者机顶盒+TV为终端设备,把各种单向、交互式业务提供给用户。智能互动电视采用开源性软件平台,用户可以按自己需要定制相应的功能,因为因特网可提供双向通道,用户还可以像现在使用智能手机一样在电视网站上定制需要的应用功能软件。智能互动电视的节目源除了由网络传输外,还可由各种数字存储媒体来提供。智能互动电视超强的互动性、丰富的节目和存储手段,以及计算机网络的日益普及,对人们的影响越来越大,越来越多的人们被分流到智能互动电视中去。它的功能还不止这些,随着交互技术的不断发展,电脑和电视的界限进一步模糊。智能互动电视随着数字电视技术和互联网技术的进一步发展,智能互动电视业务的扩大也越来越明显。
3、结语
数字电视技术的推广应用,推动了电视制作、播出、传输、接收等各个环节的技术开发和设备制造的全面发展。我国数字电视技术有很大的发展空间,在未来的10年内,中国的数字电视产业将得到长足的发展,整个数字电视产业的规模会达到2万亿元,广电将步入一个全新的时代。在我国数字电视产业链逐渐完善的情况下,未来其市场规模不可限量。数字电视将创造更多的投资机会,我国数字电视产业必须深入分析当前发展形势、把握未来市场发展方向、及时调整产品结构,并根据行业趋势制定发展战略,才能把握好数字电视发展的契机,大力促进我国电视媒体的技术升级,从而促使优势产业的发展,优化产业结构,对推动我国社会和经济的发展有着重要的意义。
参考文献
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