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中图分类号:TM20 文献标识码:A
在工业发达国家都把先进制造技术作为国家级技术和优先发展领域。尽管决定国家综合竞争力的因素有多种,但制造业的基础地位不能忽视。20世纪90年代以来,各个发达国家都针对先进制造技术的研发提出了国家级发展计划,旨在提高本国制造业的国际竞争能力。我国虽已成了制造大国,但不是制造强国,这表现在许多现代制造基础技术尚未掌握,许多重大装备不能自主制造,缺乏自主创新能力。所以,为了缩短与先进国家的差距,迎接新的挑战,必须认清制造技术的发展趋势,使我国的产品上质量,上效率,上品种和水平,以增强市场竞争力。
1 先进制造技术的内涵、特点
1.1 先进制造技术的内涵
先进制造技术是集多种技术为一体的总称,它在制造业中不断吸收信息技术和现代管理技术,从而产生新技术、新设备和新系统,并综合应用于算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等各个产品开发与设计、制造、检测管理及售后服务的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造,并取得较理想的技术经济效果。所以,它是不断冲击传统制造技术的新型系统。
1.2 先进制造技术的制造特点
1.2.1 面向新世纪的技术方法。先进制造技术是由传统制造技术发展起来的,是制造技术的最新发展阶段。
它既保留了传统制造技术的有效要素,又吸取了各种高新技术成果,并将其渗透到产品生产的全部过程中,并在产品生产领域中不断产生新的完整的技术群 ,形成具有明确范畴的新技术领域。所以,它是制造业中的新一轮技术革新。
1.2.2 是面向工业应用的技术方法。先进制造技术是一个有机的综合体,又有很高的制度,它并不限于制造工艺,同时也覆盖了市场调研分析,产品设计,外包,加工和装配,销售,维修,服务等产品寿命周期的全过程。
1.2.3 是驾驭生产过程的系统工程最有效方法。先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。
1.2.4 是面向全球竞争的技术之一。制造业是综合国力的支柱之一,也是现代国民经济的体现。而制造技术的作用对制造业起着关键作用。随着科学技术的发展和市场竞争日益激烈,制造企业对先进的制造技术进行了大力的研究和实施。从而先进的制造技术应运而生。
2 先进制造技术的新发展
2.1 柔性自动化
柔性自动化是集柔性制造单元、柔性制造系统、柔性自动生成线为一体,并在计算机支持下,能适应加工对象的自动化机械制造系统。它最显著的特点就是可以有效改善设计工作和制造系统两方面的柔性,并能够根据实际情况迅速实现制造系统的重组。
2.2 知识智能化
知识智能化是将微电子学、计算机和系统工程等学科技术有机地结合起来,并在制造过程中,可以完整和理想地解决机械制造高自动化时的交叉问题。从而形成稳定的生产能力。
2.3 集成系统化
集成系统化是种高端技术行为,它强调技术和工程,并以解决方案为中心,将企业全部生产活动中的信息流和物质流有机结合,并实现最优化。所以,集成系统化有很强的复杂性,综合性和专业性。它的实施,在一定程度上比集成化的产品更为重要。在制造业运用过程中,不但运行灵活,产品应变能力大,而且产品质量高,市场经济效果显著。
3 先进制造技术在国内外发展现状
决定一个国家的综合竞争力是多方面的,其影响的因素很多。制造业就是其中的组成部分,它的基础地位十分重要,而先进制造技术既是制造业的基础,又是它的升华。所以,各个工业发达的国家都把先进制造技术作为国家重量级的关键技术,引为优先发展领域。从二十世纪九十年代以来,美国,德国,日本等工业发达的国家,都在着力对现代先进制造技术进行跟踪研究与探索,他们运用新兴信息技术,网络技术在工业制造过程中,从管理体制、经营理念、实际方法、制造手段等方面总结经验,寻求新思路,并在原有基础上,提出各种具有战略意义和现实意义的先进制造技术,其目的都是为了提高本国制造业的国际竞争力。
而我国,虽然自建国以来,尤其是改革开放以来,国内制造业发展迅速,国家有计划地推出一系列的重点科技项目,相应建立了比较完整的制造产业体系,有力地促进了先进制造技术的运用于推广,为国民经济和国防建设提供了许多重要装备,但是与发达工业国家还存在明显差距。这表现在技术创新能力较差,产品开发周期长,制造工艺设备相对落后,自动化生产程度低,高精尖技术开发薄弱。各个中小型企业及部分大型企业走的好似是低成本工艺控制自动化的道路。据统计,我国机床,汽车和重要发电设备等产品的产量虽居世界前列,但能跻身装备制造业世界五百强的却没有一家。究其原因在于起步晚,创新能力低,体系不完善,突出比例相对较少。我国自改革开放以来,大力发展生产力,追求科技创新,不断吸取国外先进技术,所以,才有了“十五”、“十一五”等长期的规划目标,为发展先进制造大国而奋斗。
4 先进制造技术的未来发展
为适应新技术革命浪潮的冲击,迎接新世纪的信息全球化、贸易自由化、制造全球化,新消费观念的挑战,先进制造技术正朝着全球化、集成化、智能化、精密化等方向发展。
其发展趋势,先进制造技术越来越表现在于它的综合运用,及管理方面的技术革新。在企业资源分散化、产品个性化的要求下,在信息管理技术的推动下,先进的制造技术综合有效的利用将是制造企业提高竞争力的重要保障。
结语
世界经济已经步入全球化经济,国内外市场竞争日趋激烈,国内外企业合作密度日益加强。这种既合作又竞争的局面,不断推动着制造业的发展,催动制造技术不断更新。这正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。所以,先进制造技术是一个不断发展,更新的新技术体系,研究和探索它的内涵,特点以及未来发展趋势就显得尤为重要。
参考文献
关键词:先进制造技术;煤炭加工工程;虚拟现实技术;绿色制造技术
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.063
0前言
国内消耗的主要能源之一就是煤炭资源,作为有限资源,煤炭资源受到国家重视,并成为实施可持续发展战略的重要内容。目前状态下的煤炭资源呈现出了市场需求不足的情况,而煤炭产品本身的结构不合理导致国内的煤炭加工产业存在发展方面的矛盾。现在,很多煤炭加工企业都存在产品单一并且竞争实力不足的问题,该种问题导致了其产品在销售的过程中销量不断下降,严重限制了企业的发展。为了更好的实行可持续发展战略,国家大力研究并推广先进制造技术,将其运用到煤炭加工当中,致力于提升煤炭产品质量。
1先进制造技术分类
先进制造技术建成AMT,其由微电子技术以及自动化技术等多种技术组成,在经过多种变化以后,形成机械集成的技术形式。虚拟现实技术以及绿色制造技术都属于AMT的范畴,该两种技术通常被运用到煤炭加工工程当中,让煤炭加工的错做更加方便快捷,产品加工的流程也更加优化。AMT主要面对的是制造行业,其属于工具群以及技术群方面,在计算机辅助下,煤炭加工工程能够在生产的过程中将生产所產生的废物减少到最低,并且实现保护环境的目的[1]。
2先进制造技术在煤炭加工工程中的应用实践
(1)虚拟现实技术应用。虚拟现实技术在煤炭加工当中的应用首先体现在设计方面,煤炭加工当中采用该种技术能够使技术人员明确的了解产品的生产过程以及设备的运行状态,而在三维动态的仿真状态下,技术人员能够更加熟练的操作生产,适应各种操作条件,将自身的生产状态调节到最佳,实现煤炭加工流程的优化。例如,煤炭资源加工当中利用了虚拟现实技术以后,其能够通过该种技术的模仿明确设备的运作过程、各个部件的运动状态、煤炭矿浆的运动轨迹。其次,该种技术的应用还体现在控制方面。现在的煤炭加工当中都会以自动化的控制作为核心技术,而自动控制也成为煤炭加工的核心环节。但直接的自动控制并没有办法得到校验,要想实现对自动控制的检验,需要花费大量的人力和无力,甚至在校验的过程中对机械设备造成损伤。但在虚拟现实技术的支持下,该技术能以虚拟的形式对自动控制程序进行检验,并且评价该自动控制是否符合生产的要求。最后,虚拟现实技术在煤炭加工的应用还体现在教学和培训方面[2]。现代化的技术具有较为高深的核心理念,很多煤炭加工的技术人员无法学些和理解这些高新技术。而对于一些技术不熟练的人员,其在生产的时候因为操作的不熟练以及对于事故判断能力较低,导致生产出来的产品质量存在偏差。将虚拟现实技术运用到教学方面,主要是通过虚拟模拟的形式来为员工呈现出生产系统当中可能会出现的事故,并且让员工在这种较为真实的场景当中模拟判断事故并解决事故。员工则能够在该种模拟操作当中得到实践能力的锻炼,了解书面当中都无法理解的知识内容,将自身所学习到的专业知识与实践操作结合在一起,避免造成实际工作当中的失误。
(2)敏捷生产技术应用。敏捷生产技术也是先进制造技术的一种形式,而该种技术也是煤炭加工当中比较常用的技术。现代煤炭加工行业的发展过程中,其最主要的问题就是市场需求不足的问题,不少煤炭加工企业所拥有的产品都属于结构不合理而产品的种类也相对单一。在该种产品状态下,企业的发展必然会陷入到困境当中,其缺乏在市场上的竞争力,也无法让自身的产品销量提升,整个企业的发展将会受到严重的限制。而敏捷生产的技术能够帮助煤炭企业进行产品结构的优化并且调整生产的流程,让煤炭企业重新制定自身的发展目标,利用先进制造技术来天黑时呢过产品的质量,促使自身的产品更加符合市场需求。
(3)绿色制造技术应用。煤炭企业存在的一个重要问题就是煤炭资源当中存在非常多的硫,该种物质对环境的污染危害非常大。在煤炭燃烧的时候,其会释放出浓度非常高的有害气体并且会伴有大量的尘埃,该种物质会对动植物产生一定的损伤,更加会对人体的健康造成影响。二氧化硫会对金属物质产生腐蚀作用,并且且抑制动植物的生长。而绿色制造技术能够让煤炭产品的加工建立在绿色化学的基础上。例如,企业选择绿色选煤技术,通过对生物体内的生物酶应用来抑制煤炭当中所产生的有害物质,也可以选择微生物的技术来直接抑制矿物质当中产生的有害物质。可以说,该种绿色制造技术能够在煤炭的洗选过程中产生作用,利用绿色的煤炭生物技术来对煤炭进行脱硫,从而使被加工出来的煤炭产品属于绿色状态,能够为生态环境的维护做出贡献[3]。绿色制造技术也可以被综合的运用到煤炭的伴生资源当中,其在生产煤炭的过程中对煤炭进行技术加工,从而使煤炭呈现出清洁燃烧的状态。而绿色化的加工技术能够对煤层气以及矿井水等方面的物质进行回收利用。该种利用形式减少了煤炭加工对于环境的污染,也提高了资源的利用效率,更加提升了煤炭企业的生产水平。
3结论
国家需要重视煤炭加工当中所采用的技术,积极支持先进制造技术的应用和推广。在煤炭加工企业当中需要发展清洁技术以及产品的深加工技术,利用该种高新技术来降低煤炭产品对于环境的污染,促使煤炭产业的发展更加符合国家可持续发展的原则,让煤炭资源的利用率不断提升,降低煤炭生产的成本。先进制造技术要求技术人员具有较高的专业知识,而管理人员也需要对煤炭加工进行集中化的管理。煤炭企业将会利用该种技术来提升自身的生产力和竞争力,让其在市场竞争当中占据主动地位。
参考文献:
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关键词:先进制造业;发展模式
中图分类号:F403.6 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)006-000-04
一、引言
先进制造业本质上是一种先进的生产方式,是引领制造业不断前进的强大动力。先进制造业是我国工业化发展的方向,体现了我国工业的核心竞争力。“中国制造2025”和德国“工业4.0”均将发力点指向先进制造业。先进制造业能够带动我国经济的全面转型与升级,具有先进制造技术密集、附加值高、对相关行业带动性强的特点。对此问题进行深入研究,不仅可以探讨先进制造业发展的模式,还可以促进先进制造业发展,具有比较重要的理论意义和实践价值。
关于先进制造业的内涵,文[1]从企业内部、企业整体和产业体系三个角度对于先进制造业进行了详细分析,认为先进制造业是采用先进制造技术、先进制造模式、先进市场网络组织的工业生产系统,本质上是一种先进的生产方式。文[2]也认为先进制造业是将先进制造技术、模式及管理方式综合运用于研发、设计等全过程的指造业。先进制造技术和先进制造模式密不可分,实践中也常将二者混为一谈,但是先进制造技术偏重技术,注重制造单元功能效用的发挥,而先进制造模式偏重组织方式,强调人、组织结构和技术的协调。文[3]指出先进制造业是相对于传统制造业而言,在制造技术、制造模式、制造组织三个层次集中体现先进性,产品竞争力强,具有全球化、网络化、信息化、绿色化、知识化等特征的现代制造业。文[1]认为先进制造业是综合运用先进制造技术、先进产品技术、先进制造组织形式和先进商业模式的生产系统。文[4]进一步说明先进制造业是不断吸收电子信息、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,取得很好经济社会和市场效果的制造业总称。从上述有关先进制造业的内涵上可以看出,先进制造业业的先进性应该体现在制造技术、制造模式以及市场网络组织三个方面。但应明确,先进制造业业是随着时间、空间的变化而发展的,是一个动态演变的概念,在经济发展不同的时期、不同的区域表现形式是不同的。
关于促进先进制造业发展的因素,文[5]认为包括国外直接投资、技术进步、固定资产投资、人力资本和企业集聚,文[6]指出信息产业对先进制造业跨越式发展具有重要作用。文[6]、[7]研究表明物流运输、金融服务等生产业可以极大地促进先进制造业的发展。文[2]认为市场需求、科技进步和生产要素配置、市场网络组织三个内部动因与政府作用、发展环境两个外部动因的变动,是导致先进制造业发展的主要推动力量。文[8]指出单独的先进生产技术并不能对先进制造企业提供更好的表现。文[9]研究表明基础环境是提升先进制造业竞争力的外部保障,创新能力是提升先进制造业竞争力的核心环节,管理水平是提升先进制造业竞争力的重要途径,人力资源是提升先进制造业竞争力的有效手段。文[10]指出先进制造技术是先进制造模式发展的前提和基础,先进制造模式是企业构筑持续竞争优势的关键因素,构建面向全球价值网络的先进制造模式是动态演进的过程且要强化合作伙伴的全面战略联盟。
关于促进先进制造业发展的措施,文[10]认为应该从拓宽新市场与挖掘客户需求、加大研发投入与培育企业核心竞争力、加强先进技术与企业的契合度、优化组织结构与提高组织效率、加大政府扶持力度与营造稳定经济环境五个方面发展先进制造企业。文[6]建议促进信息产业与先进制造业的互动融合、提升先进制造业信息化水平、加大政策扶植力度与合理布局资金进投入、推动制造企业转型升级、加大创新力度与鼓励自主创新。文[11]认为河南先进制造业应积极推进制造业向信息化互联网化转变、建设一批智能化工厂和技术示范平台、打造创新驱动新机制、大批量培养创新性能动性强的复合型工程师。
从影响先进制造业业发展的因素来看,这些影响因素可以分为企业自身可控的内部因素与政府决定的而制造业必须适应的外部因素两类。从内部因素看,市场需求、科技进步、生产要素配置、市场网络组织等企业可控因素对先进制造业的发展具有重大影响。从外部因素看,产业政策、发展环境、生产业与信息业发展状况等企业不可控因素对先进制造业的发展影响也不容忽视。
从促进先进制造业发展的措施来看,这些政策措施可以分为政府制定的产业发展规划和政策、企业采取的措施以及与企业发展先进制造业密切相关的生产业企业。政府应该制定良好的先进制造业产业发展规划与政策,企业应该致力于采用先进的制造技术与模式,研究机构其他相关方提供信息、金融、人力资源等完善的市场网络组织。先进制造业的发展是政府、企业、研究机构及其他相关方协同努力的结果。
二、主要影响因素
(一)制造技术
技术是催生工业革命和保证工业持续发展的微观基础,任何一个缺少了又是技术保证的地方都不可能实现先进制造业发展的目标[13]。制造技术可以包含基础制造技术和新型制造单元技术两个层次。前者主要指优质、高效、低耗、清洁的通用共性技术,后者主要指由制造技术与信息技术、新型材料加工技术、清洁能源、环境科学等结合而成,涉及多学科交叉、继承与融合。文[12]综述了先进制造技术的背景、内涵与特征,指出先进制造技术是制造业不断吸收信息技术及现代管理成果,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,提高对动态多变的市场适应能力和竞争力的制造技术的总成。
随着时代的发展,制造技术也在不断进步,先进制造技术在不同时期、不同国家,其特点、重点是不同的。18世纪60年代蒸汽机与机械化技术引发第一次工业革命,大机器生产代替了手工劳动,19世纪70年代内燃机与电力技术广泛应用,使人类进入电气时代,引发第二次工业革命,20世纪50年代电子与信息技术取得重大突破,科学技术有力地推动了人类生产力的进步,形成第三次工业革命。到目前,云制造、物联网、服务网等先进技术推动生产方式的变革正在掀起新的工业革命浪潮。制造业技术革新是制造领域的颠覆性革命,具有划时代的意义。文[13]预测了先进制造技术的5个发展趋势是3D打印技术、泛在感知网的传感技术、智能机器人技术、纳米技术、高温超导和可控核聚变技术。先进制造技术对先进制造业的发展起着极为重要的推动最用。
(二)制造模式
制造模式是指企业在生产经营、管理体制、组织结构和技术系统等方面所表现出来的形态或运做方式。先进制造模式则是指企业在生产过程中、依据环境因素通过有效组织各种生产要素来达到良好制造效果的先进生产方式。先进制造模式的先进性表现在企业的组织结构合理、管理手段的当、制造技术领先、市场反应快、客户满意度高、单位产品成本低等诸多方面[14]。
制造模式是随着生产技术、生产组织方式和管理理念的发展而不断适应进化的。早期的制造模式是以小批量生产为主的手工作坊式生产模式为主,转化为体现刚性以提高生产效率、大批量规模化生产为主的流水线生产模式,随后,为满足消费者个性化需求,各种体现柔性化的现代先进制造模式如精益生产、敏捷制造、大规模定制、并行制造、计算机集成制造系统、云制造、虚拟制造、网络化制造、应用服务提供商、网格制造、面向服务制造、智慧制造不断涌现。回顾三次工业革命,每一次工业革命都在制造模式上有着革命性的突破。文[15]明确了云制造的特点和内涵,分析了敏捷制造、网络化制造和面向服务制造,文[16]探讨了智慧制造。文[17]归纳了先进制造模式的生产系统调整快速、信息系统集成度高等6种共同组织特征。先进制造模式将会进一步集合多学科成果,将制造技术、信息技术、网络技术、自动化技术与先进的管理科学充分融合。德国“工业4.0”非常关注制造模式等高层面的制造理念,强调要建立一个虚拟物理系统(Cyber-Physical System,CPS),追求的是以网络化、智能化为主要特征的新工业革命生产模式,实质就是对现有制造模式的根本变革[15]。
制造模式的变迁受到制造模式现有状态、决定制造模式的内在因素(技术与方法、企业文化、组织架构以及和谐管理)和外部环境中随机涨落因素的影响,协同确定了制造模式变迁的方向、速度和程度。影响先进制造模式采用的因素可以分为意愿因素、技术和能力因素两类,意愿因素一般要大于技术和能力因素。前者包括示政府宣传、示范作用、企业文化和某种制造模式的优劣、产品特点等,后者包括企业规模、企业实力、企业组织架构、中介技术支持等因素。在诸多影响因素共同作用下,企业制造模式向着主导因素作用的方向,由低级向高级逐渐演化。在此演化期间,企业文化、组织架构、管理方式、资金投入方向等都必须进行彼此相互适应的变动和调整。这种演化,实质是对原有制造模式的扬弃。先进制造模式对于促进先进制造业进步、提高竞争力以及推动社会发展具有重要作用。
(三)市场网络组织
先进制造业的发展,除了采用先进制造技术、合适的先进制造模式、优化的供应链管理以外,还需要完善的市场网络组织以支持其发展。
在政府产业发展政策、财税政策等引导下,先进制造业需要完善的研发设计、信息、物流、商务、金融等各种生产业的协助与支持,形成一个全面完整的服务网络系统。
此外,先进制造业的发展还需要在产业集聚区的基础上,细化产业分工,完善产业配套,延伸产业链,构建战略产业联盟,形成联动、协同发展的一体化布局,增强产业的规模经济效应。
三、促进先进制造业发展的一个模式
文[2]提出先进制造业的先进制造技术、先进制造模式、先进市场网络组织三维理论模型为如何促进先进制造业的发展提供了非常有益的思路。在此基础上,从制造技术、制造模式以及市场网络组织三个影响先进制造业发展主要因素出发,探讨了政府、企业、研究机构及其他相关方的努力方向,构建了促进先进制造业发展的一个协同模式,如图1所示。
(一)以信息技术推动先进制造业的发展
信息业的发展为先进制造业的发展提供技术支撑,推动先进制造业跨越式发展,信息业的发展也总是领先于先进制造业的发展。信息资源的投入和信息技术的广泛应用,可以引导先进制造业向自动化程度高、能源消耗低、环境污染少的方向发展。现今先进制造业的系统集成极其复杂,电子商务蓬勃发展,不采用信息管理系统而采用人工操作是不可想象的。通过信息系统,可以将研发、采购、制造、仓储、物流各个环节以及整个供应链密切整合与优化,使整个商业流程的物流、资金流、信息流的流动速度明显加快而提高效率。以信息技术推动先进制造业的发展是一项长期而缓慢的过程,但又是先进制造业发展过程中必须跨越的一个环节。此外,现代各类先进制造技术和制造模式如计算机集成制造系统无一不是建立在信息技术基础之上的。
(二)产学研结合促进先进制造技术的推广和应用
1.政府推动创建协同创新中心。协同创新中心可以集中企业、高校、研究机构的力量,取长补短,集中进行目标性非常强的基础研究和应用研究,协作研发关键核心技术,迅速转化为生产力。在政府的努力推动下,搭建能够让企业、高校等通力合作的创新平台,推进技术集成、标准统一、产业融合、组织优化,让所有创新者得到利益保证。
2.企业建立先进制造技术研发中心,循序渐进提高技术水平。企业是应用技术研发的主要力量。大型骨干企业要持续不断地实施重大技术专项行动,在某一个应用技术领域实现突破。中小型企业要在具体产品生产上,应用行业内最先进的制造设备和技术,成为细分行业的小巨人。同时,工程技术人员要不断学习和更新专业知识,跟踪和掌握最新的技术和理念。
3.高校等研究机构积极建设科技园,促进科研成果转化为生产力。各类高校等研究机构拥有众多掌握或“创造”先进技术的专家、学者,研究成果或用于发表文章、申请专利,或束之高阁,无法有效、快捷的应用到实际生产实践中去。应允许拥有专业技能、知识专利的高校教师等研究人员,利用所掌握的专业技能、知识专利等投资办实体,把专业技能与市场需求密切结合起来,服务企业与社会,以充分发挥技术优势、调动研发积极性。科技园实际上是科研成果转化为生产力的孵化基地,也为“大众创业,万众创新”驱动的道路搭建起科研成果转化为生产力的桥梁,真正使“产学研”结合落到实处。
(三)引导企业采用先进的制造模式
要发展先进制造业,制造模式必须适应制造业发展潮流。要在政府、企业及其他相关方共同努力下,促进企业采用竞争力强的先进制造模式。
1.政府创造氛围与条件。成功企业的先进制造模式示范作用巨大。政府应该大力宣传,提升先进制造模式的影响力,创造采用先进制造模式的良好氛围,鼓励其他企业学习与效仿。同时,为企业采用先进制造模式提供中介技术服务、银行贷款资金等条件,培育推广新型智能制造模式,推动生产方式向柔性、智能、精细化转变。
2.企业努力。企业在对企业自身产品特点位、规模实力、发展方向清晰定位的基础上,在企业文化、管理技术与手段、组织架构等方面不断调整与进步,努力与先进制造模式相适应。
3.相关方支持。先进制造模式是各种先进技术如自动控制、计算机、通讯等技术的高度集成,项目的实施是一项长期、复杂的系统工程。由于技术与实力的限制,先进制造模式不是企业一家努力就可以做到的,需要政府、管理咨询公司、软件公司、系统集成商各方共同支持与协助。
(四)构建先进市场网络组织
20世纪中后期经济领域的一项革命性变化,就是制造业与服务业不断的互动和融合。制造业向价值链两端的服务领域不断延伸,并且高价值部分逐渐向制造业产业链的研发、设计和创新等前端,以及制造服务等后端生产业转移,中间制造部分增值越来越低。“微笑曲线”就形象地描述了这种现象。为促进先进制造业的发展,就要从政府政策和制造业战略导向上,促进制造业向“微笑曲线”的两端移动,或鼓励“微笑曲线”两端行业的发展。这里,“微笑曲线”两端的行业主要就是指生产业。
生产业是指用于满足中间生产需求、通过市场化模式向生产企业和其他组织的生产活动提供中间投入服务的产业。根据国家统计局《生产业分类(2015)》,生产业包括为生产活动提供的研发设计与其他技术服务、货物运输仓储和邮政快递服务、信息服务、金融服务、节能与环保服务、生产性租赁服务、商务服务业、人力资源管理与培训服务、批发经纪服务、生产性支出服务,共10个大类、34个中类、135个小类。生产业涉及制造业的多个环节,具有专业性强、创新活跃、产业融合度高、带动作用显著等特点,是全球产业竞争的战略制高点。制造业的发展、分工的深化促进了生产业的发展,而前者细分的结果导致对后者更多的需求,后者对前者效率提高具有前提性和基础性。二者是相互作用、相互依赖、共同发展的互动关系。目前,二者边界逐渐趋于模糊,呈现融合的态势。“中国制造2025”对中国制造业的定位之一就是“生产业发展滞后”。
1.政府重视和鼓励发展生产业,为先进制造业的发展提供环境支持。“中国制造2025”提出要加快发展生产业,政府要接受和重视生产业对先进制造业发展的互相促进作用,发挥产业政策导向和促进竞争功能,构建有利于生产业发展的准入条件、监管规则和标准体系,推动生产业向专业化和价值链高端延伸。同时,紧密结合区位优势与地区发展的主导产业,优化生产业内部结构,重点发展能够带动地区先进制造业发展的金融业、信息服务业、商务服务业和科技服务业等高端生产业。此外,要用前瞻的眼观,鼓励大数据、云计算、物联网等新兴信息服务业的发展。最后,加强先进制造业的辐射带动作用,加快先进制造业与生产业的互动,推动先进制造业由生产型向生产服务型转变,引导先进制造企业延伸服务链条、促进服务增值。
2.大力发展生产业企业,为先进制造业的发展提供专业支持。随着企业之间的竞争逐步发展成为供应链之间的竞争,供应链成员通过分离和外包非核心业务,专注于核心业务,整合、完善供应链以获取竞争优势。同时,生产业向特定企业提供的产品具有差异化、难复制的特点,作为知识资本、人力资本和技术资本渗透到先进制造业企业整个价值链增值过程中,可以大幅度提高先进制造业产品的附加值和科技创新含量,促进先进制造业向资本密集型和技术密集型方向发展。这样,借助生产业提供的专业化、科技化服务的支持,整个供应链竞争能力才能得到显著提高。
3.高校等科研机构积极发展科技服务业,为先进制造业的发展提供科技支撑。科技服务业是运用现代科学、技术和信息向社会提供智力服务的新兴产业,是现代生产业重要组成部分,具有高知识含量、高技术密集、高附加值等优势。它包括研发服务、设计服务、信息资源服务等。科技服务业是从先进制造业中分离出来,又在更深的层次与先进制造业融合,提供强有力的智力支持。一方面,科技服务业提供的知识密集、技术密集的产品,促进先进制造业向资本密集型和技术密集型方向发展,对其竞争力的提供科技支撑;另一方面,先进制造业将非核心业务外包给专业科技服务提供者,又可以促进先进制造业从生产制造向服务制造转变。
4.建立技术转让交易市场,搭建科研和商业化之间的桥梁。一方面,企业在研发过程中经常遇到一些基础研究、应用研究等难题无法有效解决而导致技术进步缓慢。另一方面,高校等科研机构相关科研成果或用于发表文章,或申请专利,无法有效、快捷推广应用。采取何种机制,使二者有效联系起来以发挥效用呢?推动科技服务业的市场化改革,建立技术转让交易市场,使科研成果供需双方联系起来,缩短基础研究和产品开发的差距,加快科研成果转化和高效商业化应用。通过市场机制有效运行,提升科技服务业专业化水平,强化高校等科研机构服务功能,使其充满活力的为先进制造业服务。
四、结束语
“中国制造2025”明确提出要大力发展先进制造业,它是获取竞争优势、提高国家综合竞争力的有力手段。本文从制造技术、制造模式以及市场网络组织三个影响先进制造业发展主要因素出发,探讨了政府、企业、研究机构及其他相关方的努力方向,构建了促进先进制造业发展的一个模式。先进制造业的发展是一项复杂的系统工程,需要政府、企业、研究机构以及其他相关方协同努力,它是一个渐进的过程,不可能一蹴而就。
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P键词:信息化教学;先进制造技术;布鲁姆教学目标分类法
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)16-0262-02
《先进制造技术》是机械制造、机电类专业的一门专业选修课,课程的主要任务是让学生掌握和了解当今世界上最新的制造技术原理和方法、了解当前制造领域相关技术发展趋势,拓宽知识视野,为将来所从事制造行业工程技术研究、技术管理和企业经营等工作做好铺垫。该课程包括先进制造技术的发展及体系结构、现代设计技术、先进制造工艺技术、制造自动化技术和先进制造生产模式等内容[1]。在传统工程教育体制下,教育方向主要致力于培养研究型和理论性工程技术人才,而忽视对学生创新性、自主性学习能力的培养。该课程的教学模式主要以课堂讲授为主,由于学生专业知识背景缺乏、自学能力不足以及教学方式的单一,使教学质量较低,效果较差[2-3]。课程教学的信息化教学模式是以学生为中心,学生在教师所创设的情境、协作与会话等学习环境中充分发挥自身的主动性和积极性,对当前所学的知识进行意义建构并用所学知识解决实际问题。本文将采用信息化教学模式,探索应用于《先进制造技术》课程教学中,使信息技术与课程知识有机整合,建设数字化资源库,完善网络课程,并组织实施,开展课程教学评价,有力的促进了课堂教学效率的提高。
一、课程信息化教学建设思路与步骤
根据学生学习背景及培养要求,对《先进制造技术》课程内容进行了梳理,明确了学生在学习本课程时必须掌握的知识点,并分为教师授课知识点和自学知识点,明确知识点教学目标和考核方式,编制知识点教学方案。在实施过程中积极了解学生对知识点的掌握程度,修整实施方案,确保教学效果。将课程内容分为现代设计技术、先进制造工艺、制造自动化、先进企业生产模式等四大模块,对每个模块设计多个研究方向,形成了28个课程知识点。在知识点教学目标的描述方式上借用了布卢姆教学目标分类理论[4]。该理论认为,教学知识目标的描述应当兼顾认知、情感和动作技能三大领域,其中知识点认知领域又分为知识、理解、应用、分析、综合、评价六个不同等级的目标。对每个知识点采用准确的描述和阐释,改变了以往比较模糊的教学目标描述,使学生对知识点的掌握程度理解清晰,一目了然。然后对每个知识点制定与之相适合的教学方案,分别采用课堂授课、网络学习和实验教学的方式进行讲授,采用课堂讨论、观察学生反应、布置作业、课堂测验、网上答疑、问卷调查等多种考核方式,判断学生知识点掌握程度,通过定期总结和测试,让学生学会个人总结和反思,不断提高对课程知识点的认识,提高教学质量。
二、网络教学平台及其课程教学资源的开发
信息化教学模式中,网络教学平台和教学资源至关重要,为了满足学生学习的需要,课程组开发了大量的、多种形式的教学资源,如PPT、视频、动画等,上传到网络教学平台上进行共享,使学生方便快捷地找到自己所需要的知识。网络教学平台提供了大量的在线学习功能,如网上通知、网上批阅作业、BBS、在线测试、调查问卷等。教学资源主要完成了如下栏目:课程介绍,教学大纲,教师信息,教学材料,课程通知,答疑讨论,课程问卷,教学邮箱,课程作业等栏目。
三、课程信息化教学
对机械专业40名学生开展试点,采用课堂授课、网络学习和实验等三种教学方式,对每个知识点按照所确定的教学目标、教学方案分别采用课堂讨论,观察学生反应,布置作业等方式开展教学,部分知识点如先进制造模式,工业机器人技术等采用学生自学和教师课堂提问相结合的方式来完成。学生通过课程网站提供的大量学习资源,开展网上在线实例教学、在线讨论、在线提问等方式来指导学生自主学习,知识点考核过程采取定期测试、课堂测试、在线测试、互评互测等多种方法,掌握学生对每个知识点的掌握程度,跟踪、调查、修正教学方案,不定期开展学生自我总结和汇报,锻炼学生的分析能力和表达能力,教学效果很好。通过以上各个方面的测试,了解学生掌握知识点的程度,为以后调整教学方法提供依据。在期末考试后对考试成绩进行了分析,与未实施信息化课程班级学生进行了对比分析,学生成绩分布对比结果如图2所示。结果表明,实施信息化课程改革后,学生总体成绩提升明显。课程实施过程及课程考试结束后,组织了多次调查问卷,了解课程实施信息化教学对学生的影响程度和教学效果,主要对课程的满意程度和信息化对课程有无帮助等两方面进行调研,通过对调查问卷进行分析与统计,结果表明,绝大多数学生对实施信息化教学持支持态度,同时多数同学认为实施信息化家教学对课程学习帮助很大。
四、结论
将信息化教学模式应用于《先进制造技术》课程教学中,采用布鲁姆知识目标分类法和描述方式,对课程内容重新梳理,划分成若干知识点,准确描述知识点教学目标,设计教学方案,确定合适的知识点考核方式,在功能强大的网络平台上进行实践,通过课程网站提供的大量学习资源,进行实例教学、现场教学、在线测试、在线答疑等多种方式,提高学生自主学习能力,锻炼了学生的表达能力和组织能力,取得了较好的教学效果,获得了学生的广泛认同,值得推广。
参考文献:
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[2]李国伟,董达善,黄婉娟,等.面向“卓越计划”的“先进制造技术”教学改革探索[J].中国电力教育,2014,(21):31-32.
关键词:机械制造技术;机械制造业;生产管理;制造设计;自动化装备
中图分类号:TH16 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)33-0018-03
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整个过程的工程学科,并广泛将电子学、信息科学、材料学、生物学、管理科学等最新科学成就融入其中,目的是提高产品的质量、效益和竞争力。
机械制造业为整个国民经济提供技术装备,其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一。我国加入了WTO后,面对日益激烈的市场竞争环境,越来越多的制造企业开始将大量的人力、财力和物力投入到先进的制造技术研究中。近年来,我国制造科学技术有了日新月异的变化和发展,但与先进的国家相比仍有一定差距,为了迎接挑战,必须认清制造技术的发展趋势,缩短与先进国家的差距,使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平。
1 现代机械制造技术的特征
1.1 面向工业应用的技术
随着生活水平不断提高,人们对各种产品的要求也越来越高,除了质量的要求外,人们慢慢地也开始追求产品的精美外观,因此,现代化的各种制造技术,应该满足人们对产品的最实际要求与效果,这无形中也促进了企业竞争实力的提升,进而促进了国家经济实力的增长,从而提高了整个制造业的经济效益与社会价值。
1.2 CAD/CAM的广泛应用和开发
机械制造与电子技术、计算机技术的结合越来越紧密,计算机及其网络技术的迅速发展,使机械技术、制造和理论计算融为一体。NC、CAD/CAM、工业机器人、柔性制造系统、计算机集成制造系统等已成为提高劳动生产率的强大手段,成为制造业现代化的标志。
1.3 设计与工艺一体化
随着科学技术的迅速发展、社会需求的日益多样化,更新换代加快、品种越来越多、批量越来越少。因此,小批量的生产在产品生产中已成为主流,出现了面向制造设计的并行工程(CE)和精良生产(LP)新技术,使设计与工艺一体化。随着计算机的普及与网络技术的迅速发展,设计与工艺一体化进程正在加速发展。
1.4 制造技术已成为系统
先进制造技术之所以具有强大的优越性,其根本原因在于它在利用传统制造技术的同时,能不断结合当今现代化的高新技术成果,这样既避免了传统制造技术的缺陷空白,又充分发挥了现代技术的能量流与信息流,使之成为一个完整的系统。
1.5 加强环境保护意识
生产者在生产的过程中,对环境的保护越来越重视,对一些可以再次利用的资源进行最大可能的回收,并加以利用,将资源的回收利用,这也是现代制造技术发展的重要方向。
2 现代机械制造技术的发展状况
近年来,我国制造业不断引进世界先进制造技术,并加大各领域的技术研究,形成了一定特色的制造新气象,但是,对于高精尖端的领域,与欧美等一些工业发达国家相比,仍然存在很大一段差距,主要表现在如下几个方面:
2.1 生产管理
工业发达强国在管理中广泛采用计算机技术,推出了准时生产(JIT)、精益生产(LP)、敏捷制造(AM)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展。我国多数小型企业却采用经验管理方法,只有少数大型企业采用了计算机辅助管理技术。
2.2 制造设计
随着计算机辅助设计(CAD/CAM)的兴起,世界各工业发达国家抓紧有利时机,不断将该技术引用其中,并能做到对设计数据和规则进行定期更新与处理。我国对CAD/CAM技术的应用却不是很普遍,且该领域的人才较为紧缺。
2.3 自动化装备
目前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,进入了一个能够增强企业在不可预见的多变环境中生存能力的全球化敏捷制造阶段,世界各国十分重视发展先进制造与自动化技术,许多工业国家应用先进制造与自动化技术实现了设计、制造和经营的一体化,加强了在国际市场的垄断地位,而我国在这一方面却显得非常的薄弱。
2.4 制造工艺方面
精细加工、微细加工、微型机械和微米纳米技术、高精密加工技术、超塑激光加工技术、电磁加工技术以及复合加工技术等新型加工方法在工业发达国家应用较广泛。而我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。
3 我国机械制造先进技术的发展趋势
现代制造技术是在保留传统制造工艺积极要素的同时,不断融入当今最新的研究发展技术而成,并在产品生产的所有领域及过程中广泛渗透。
3.1 智能工程化
人类和智能机械共同组成人机一体化,形成智能系统,该系统在制造过程中能进行如构思、分析、判断、推理、决策等智能活动。智能系统中,“智能”主要体现于系统具有极好的“柔”特性。在设计和制造中,采用模块化,使其具有较大柔性。
3.2 自动技术化
自动化技术在制造系统中主要表现在集成技术、系统技术、柔性制造技术、人机一体化等各个方面,自动化技术向高科技方向纵深是制造业的发展趋势所在。
3.3 虚拟技术化
虚拟技术在制造过程中可模拟和检验产品生产过程。为优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和成本最低标,并检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性,需进行生产过程计划、管理、调度、供应链及物流设计的仿真,以预知设计与生产中可能出现的缺陷和错误。
3.4 绿色环保化
在设计、工艺、生产过程、包装等各个生产过程中进行绿色管理,产出绿色产品,产品在使用完后还可进行回收利用。通过绿色制造技术能使原材料和能源的利用效率达到最高,最大限度地减少制造对环境的负面影响。
3.5 全球一体化
自从加入WTO,世界各国之间的距离变得越来越小了,全球之间的贸易往来更加密切,世界是一个大工厂,全球一体化的进程日益加快。网络通讯技术的迅猛发展,更是加速了各国企业之间的交流与合作,从而产生更激烈的竞争,这样一种发展的模式有力地促进了国际市场间的竞争。
4 结语
在激烈的国际竞争环境中,一个国家科技发展水平的高低,制造业在其中起到了关键的衡量作用。我国正处于改革的转型期,有相当的前沿科学技术还没有自己的知识产权,制造水平也非常薄弱,需要不断地攻坚克难。只有把握住世界先进制造技术的发展潮流,顺应改革的步伐,将其放在战略优先的高度,加大投入,这样才能缩短与先进工业国家的距离,才能在世界的竞争场上占有一席
之地。
参考文献
[1] 马晓春.我国现代机械制造技术的发展趋势[J].森林工程,2003,(3):23-24.
[2] 董艳秋.现代机械制造技术及其发展趋势[J].煤炭技术,2006,(11).