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中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)06(c)-0152-02
1 先进制造技术课程背景
20世纪80年代末,美国为了应对其制造业所遭遇的挑战,达到促进经济持续健康发展和增加就业的目的,提出了发展先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology,AMT)以增强其制造业在国际上的竞争力,由国家科学工程技术委员会(FCCSET)主持开始实施先进制造技术计划。随后,欧美日等国家纷纷跟进。
先进制造技术是现代制造技术的总称,涵盖了制造的各方面,包括工程设计、制造工艺、管理技术、物流技术和相关学科的支撑技术和支撑环境。
国际生产工程学会(International Institution for Production Engineering Researeh,CIRP)统计表明,当前先进制造系统和先进制造模式多达30余种[1]。特别是我国近十年来制造业迅猛发展,越来越多的先进制造技术应用到生产中。
汽车制造是先进制造技术最主要的应用领域之一。近年来,我国汽车制造业发展迅速。根据国家工业和信息化部的汽车工业数据显示,2014年我国汽车总产量为2372.29万辆,同比增长了7.3%,同时汽车销量为2349.19万辆,同比增长了6.9%,产销量均位列世界第一。其中,前六强为上汽、东风、一汽、长安、北汽和广汽,其销量分别为558.37万辆、380.25万辆、308.61万辆、254.78万辆、240.09万辆和117.23万,占2014年全国汽车销售总量的79.2%。然而,我国自主品牌轿车的销量为277.44万辆,仅占轿车销售市场的22.4%,同比反而下降了17.4%。因此,国产汽车的自主知识产权的设计制造技术亟待提高和加强。相应地,作为培养创新人才的高校这方面的课程需要加强。
2 先进制造技术课程现状
为了让学生能够了解和掌握相关的技术,从20世纪90年代起,许多高校就开始面向本科教学相继开设了《先进制造技术》课程,来满足工业企业生产的要求。
一直以来,先进制造技术教材的特点是内容全面,但是重点不突出。大多数教材都是把先进制造技术分为几个主题技术群,即现代设计技术、先进制造工艺和制造自动化技术。该分类方法是1994年由美国工业技术委员会提出的[2]。然而,时至今日,先进制造技术发展了20年,许多新涌现出的技术尚未吸纳进现行的教材中。
先进制造技术之所以谓之先进,是因为它指的是动态的技术,是在不断吸收其它学科新技术的基础上体现其先进性,所以先进制造技术课程内容也应该是动态的,其教学内容应该随着相关技术的发展而不断更新[3]。
另一方面,现有先进制造技术的教材内容广泛,但没有考虑到行业特点,缺乏对应的案例,因此就成了泛泛而谈的一些基本概念介绍,造成学生感觉枯燥乏味的状况。
3 课程改革
3.1 教学内容改革
针对目前的课程现状与本校的行业特点,重庆交通大学机电学院着重强调交通装备行业特色,对先进制造技术课程内容进行改革,以车辆制造(汽车、摩托车和轨道车辆)为导向,引入近年来车辆制造企业逐渐采用的新技术。
机械产品的制造分为三种方式:去除成形,整体成形和添加成形,对应的典型工艺分别为切削加工,材料成形(铸造、冲压等)和快速成形。当前几乎所有的先进制造技术教材都包含了去除成形和添加成形的内容,例如高速加工、精密加工和快速成形,但是现有教材却始终忽略了材料成形技术。然而,汽车、轨道车辆等制造企业已经在开始使用这些新技术。因此,非常有必要对学生增加这方面的知识。
近年来,出现了许多先进材料成形技术,如渐进成形技术、多点成形技术、热冲压成形等[4]。因此,在教学内容中增加先进板料成形技术内容。
另外,近年来,随着节能环保日益受到重视,汽车轻量化成为当前的热点,研究内容之一就是轻量化材料的使用。而铝合金等轻量化材料的焊接完全不同于传统的钢质车身,因此例如搅拌摩擦焊等一些新的材料连接技术被应用于车身的焊装生产[5]。因此,在教学内容中增加先进连接技术内容。
3.2 流程教学法
现行教材内容组织在章节上基本上分为先进设计技术、先进制造工艺、制造自动化、先进生产管理技术和制造模式几部分[6],然而企业生产实践中,各种技术的应用并没有明确的界限。为了让学生对这些技术的使用有一个完整的了解,在课堂教学中,打乱教材的组织顺序,以生产实际中制造流程来讲授相关技术。实践表明,流程教学法类似于案例教学法,更能激发学生的兴趣和学习主动性。
(1)产品开发阶段。从汽车概念设计开始,在车身造型阶段引入逆向工程技术和CAD建模技术,在车身结构设计时引入CAE技术,在样车制造阶段引入快速成型技术。
(2)生产准备阶段。针对工装夹具设计讲解成组技术和计算机辅助工艺设计CAPP,针对模具设计制造讲解CAM编程和数控技术。
(3)批量生产阶段。针对汽车三大部件:发动机、车身和底盘,以发动机为对象,讲解高速加工技术、超精密加工技术和特种加工技术。以车身冲压为例,讲解先进板料成形技术;以白车身焊接为例,讲解搅拌摩擦焊等先进焊接技术;结合焊接机器人讲解机器人技术。结合冲压生产线和总装生产线,讲解先进生产管理技术和先进制造模式。
通过上述教学内容和教学模式的改革,极大地调动了学生的兴趣,激发了学生的学习主动性,收到了很好的效果。
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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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:
[1]赵建辉,马永航.先进制造技术在煤炭加工工程中的应用研究[J]. 化工设计通讯,2017(05):86+129.
[2]黄霞春.先进制造技术在煤炭加工工程中的应用[J].吉林广播电视大学学报,2015(02):59-60.
一、传统制造业成本管理的弊端
(一)成本管理目标缺乏科学性
传统制造业的成本管理目标是追求利润最大化,尤其是近几年随着原材料价格的上涨,多数制造业企业为了追求利润最大化,纷纷通过各种方法降低成本,而没有考虑到降低成本的同时也降低了竞争力。
(二)成本管理内容存在单一性
传统成本管理只注重制造业企业内部的发生的成本,偏重于企业内部相关环节的价值消耗,忽视了对其整个价值链、竞争对手价值链和所处产业价值链等进行全面分析,这种片面化的成本管理容易割裂企业的整个经营活动,这样就导致价值链的脆弱甚至断裂,最终危害到企业本身。
(三)成本管理信息具有片面性
传统的成本管理比较注重财务信息,而忽略了市场开发、柔性生产、客户满意度等一些隐含的成本信息,反映的成本管理信息不够真实和全面,容易导致成本管理不够科学合理,影响管理者战略决策的正确性。
二、价值链视角下先进制造业的成本管理分析
价值链分为内部价值链和外部价值链,外部价值链又分为产业价值链和竞争对手价值链。价值链成本管理改变了传统成本管理只注重成本核算和控制的缺陷,而是对整个价值链上价值活动发生的成本进行一系列的计量、记录、预测和分析,并及时进行成本控制和评价,有助于企业价值的提高,具有战略性、系统性、科学性和全面性。
先进制造业是以传统制造业为基础,运用高新技术而形成自动化、信息化、绿色化、智能化的新型产业,具有产业高端、技术先进、管理创新等特点。先进制造业内部价值链成本分析涉及企业研发、生产、销售服务等价值活动,是外部价值链成本分析的基础。先进制造业的价值链成本分析,包括以下步骤:
(一)确定先进制造业的价值链识别
先进制造业的主要价值链和次要价值链,主要价值链上的活动包括基础活动和辅助活动,基础活动有研发、生产、销售、服务,辅助活动有基础实施、人力资源管理活动、信息管理活动等。然后针对主要价值链上的价值活动进行成本分析,以提高增值作业的效率,消除不增值作业,形成符合企业需求的价值链,即“最优化”降低成本,保证企业的竞争优势。
(二)分析成本动因
成本动因是指引起产品成本发生的原因。成本动因包括规模经济、学习、生产能力、利用模式、联系、整合、实际选择、自主政策、地理位置和机构等因素。由于不同的价值活动有不同的成本动因,这就需要将它们区别开来。对于企业记录的每项价值活动的成本,进行成本动因分析,并将成本进行归集和分摊,以此得到成本分布的价值链,从成本分布的薄弱环节入手,进一步改进成本管理。
(三)创造成本竞争优势
成本竞争优势即企业发生所有价值活动的成本总和低于竞争者的成本,企业主要通过以下两种方法获得成本优势:一是识别每种价值活动的成本动因以及它们的相互作用,选择在总成本中占有重要地位的价值活动,控制其成本动因,获得优势;二是重构和完善价值链,认清企业内部的优势和劣势以及外部面临的机遇和威胁,与竞争对手的成本情况相比较,并采取相应的措施,消除成本劣势,创造企业的成本竞争优势。
三、价值链视角下先进制造业成本管理体系的构建
(一)内部价值链的成本管理体系
1.目标成本规划。目标成本规划是成本管理体系的起点,在合理估计价值链上各种价值活动及其这些价值活动影响的基础上,根据预测结果分析与选择能达到管理目标的最优方案,在此基础上制定企业的目标成本。(1)制定产品计划。针对市场客户需求,以细分客户为基础,形成一个产品开发的整体思路,以期拓展新的增长点。(2)制定产品价格和目标利润率。结合所设计产品的生命周期不同阶段的特点,确定不同的市场价格和期望利润。通常投入期的产品价格和期望利润制定的偏高,而成熟期产品价格和期望利润则制定的偏低。(3)确立目标成本。根据上一步骤的产品市场价格和期望利润确定产品的目标成本,目标成本即市场价格与期望利润的差额。
2.成本核算。其是成本管理体系的信息基础,企业要构建一个能够相对准确地计算产品成本的核算体系,并将数据进行汇集、归类、加工和转换为成本信息。
先进制造业的成本核算以作业成本法为指导来对价值链分析,使价值链分析找到了其发挥功能的现实基础。(1)识别作业并建立作业中心。根据先进制造业的价值活动,将价值链分为研发、生产、销售服务三个作业中心,并将每个作业中心分为多项具体作业。(2)分析成本动因,确定成本动因分配率。分析作业动因,将各项成本支出分配到各个价值点。动因分配率计算公式为:动因分配率=某个作业中心总量/作业动因总额。(3)按作业中心分配成本。运用上一步计算得出的动因分配率,依据作业动因,将成本支出分配到每个作业中心中。即:不同作业中某项作业的成本=各作业中动因总量×动因分配率。(4)建立报告制度,将企业价值链上不同价值活动的各项具体作业成本汇总起来,编制报告,为管理者决策提供所需要的成本信息和经济信息。
3.业绩评价。业绩评价可以评价成本管理体系实施效果的有效性,是成本管理体系的重要组成部分,也是各层次管理者和员工绩效评价和奖惩的依据。它动态地反映了上一时期成本目标的完成情况和成本控制的执行情况,同时,也为下一时期的成本预测和成本决策提供了新的数据依据。(1)确立成本评价标准。评价标准包括财务指标和非财务指标,财务指标的选择以内部价值活动为依据,非财务指标的选择以价值链上不同价值活动的作业中心的目的及性质为依据。具体指标如下图所示:(2)获取评价信息,进行价值判断。比较一定期间内价值活动的实际成本与预算成本,比较各项非财务指标的实际情况与预算指标,编制作业中心业绩报告,判断价值链各种价值活动的好坏。(3)得出评价结论与持续改进。根据价值判断得出的指标,实行严格的奖惩制度,将指标的好坏与奖惩相结合,从而使各价值活动的利益与其业绩相联系,达到鼓励先进,推动落后,激励全体员工不断努力实现目标成本。
为了适应不断变化的市场竞争环境,企业对于价值链成本管理体系的每一环节,都应该坚持改进和创新,促使先进制造业的成本管理体系更加科学合理和完善,为企业战略管理提供依据。
(二)外部价值链的成本管理体系
1.先进制造业上游—供应商的成本管理。(1)建立供应商评价指标体系,对供应商进行分类,分类标准可以按照材料质量、价格、批量、服务、节能等因素进行设置。(2)与适合的供应商建立战略合作伙伴关系,从供应商处获取产品设计的相关信息,尽量缩短产品设计时间,使产品设计更加有效,降低产品成本,提高产品质量。同时,让供应商参与到产品研发设计中去,共同分析确定产品成本和功能,为产品提供性能更好的设计,以最低的成本提供更专业可靠的材料和零部件。
2.先进制造业下游—客户的成本管理。(1)建立客户综合评价指标体系,对客户进行分类,分类标准可以按照客户的信誉度、偿债能力、产品的前景等因素进行设置;(2)收集和汇总客户的需求,通过现场调查、电话访问、网络等方式了解客户的需求,根据客户需求来设计产品。
3.先进制造业竞争对手的成本管理。(1)进行竞争对手价值链分析,收集竞争对手成本信息,与竞争对手的成本信息相比较,找到突破点。(2)对成本信息进行分析和处理,采取相应措施,达到改善企业价值链的目的。
四、结语
关键词 先进制造技术 模式 生产
中图分类号:F273.1 文献标识码:A
1先进制造技术概述
先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology,简称AMT)是指在制造过程和制造系统中融合电子、信息、材料、能源等现代科学技术,使材料转换为产品的过程更为优质、高效、低耗、清洁、精益、敏捷、灵活,取得理想的技术经济和社会效益的制造技术的总称。
先进制造技术是一个多学科体系,包容了从市场需求、创新设计、工艺设计到生产过程组织与市场信息反馈在内的工程系统,主要以先进制造工艺、计算机应用技术为核心,辅以支撑技术和制造技术基础设施(管理技术)。如支撑技术包含有信息技术、传感器和控制技术等,管理技术着重在产品品质管理及人员组织培训等。因此,先进制造技术就是人、技术、组织三者的协调融合统一。
2先进制造技术的发展模式
先进制造生产模式是从传统的制造生产模式中发展、深化和逐步创新的过程而来。工业化时代的福特大批量生产模式是以提供廉价的产品为主要目的;信息化时代的柔性生产模式、精益生产模式、敏捷制造模式等是以快速满足顾客的多样化需求为主要目的;未来发展趋势是知识化时代的绿色制造生产模式,它是以产品的整个生命周期中有利于环境保护减少能源消耗为主要目的。
2.1柔性生产
柔性生产模式由英国莫林斯公司首次提出的,在20世纪70年代末得到推广应用。该模式主要依靠有高度柔性的以计算机数控机床为主的制造设备来实现多品种小批量的生产,以增强制造业的灵活性和应变能力,可缩短产品生产周期,提高设备使用效率和员工劳动生产率且改进产品质量。
2.2精益生产
精益生产模式是由1990年美国麻省理工学院在总结第二次世界大战后以丰田汽车为代表的日本制造工业的经验时提出的。这种模式以改革企业生产管理为特点,其基本要求是企业在生产过程中要同时获得极高的生产率、最好的产品质量和极大的生产柔性,使所生产出的产品具有精益特点。
精益生产就是及时制造,消灭故障,消除一切浪费,向零缺陷、零库存进军。因此有些管理专家也称精益生产方式为JIT生产方式、准时制生产方式、适时生产方式或看板生产方式。其核心思想包括:
(1)追求零库存。精益生产是一种追求无库存生产,或使库存达到极小的生产系统,为此而开发了包括“看板”在内的一系列具体方式,并逐渐形成了一套独具特色的生产经营体系。
(2)追求快速反应,即快速应对市场的变化。为了快速应对市场的变化,精益生产者开发出了细胞生产、固定变动生产等布局及生产编程方法。
(3)企业内外环境的和谐统一。精益生产方式成功的关键是把企业的内部活动和外部的市场(顾客)需求和谐地统一于企业的发展目标。
(4)人本位主义。精益生产强调人力资源的重要性,把员工的智慧和创造力视为企业的宝贵财富和未来发展的原动力,包含了充分尊重员工;重视培训;共同协作等。
(5)库存是“祸害”。高库存是大量生产方式的特征之一。由于设备运行的不稳定、工序安排的不合理、较高的废品率和生产的不均衡等原因,常常出现供货不及时的现象,库存被看作是必不可少的“缓冲剂”。但精益生产则认为库存是企业的“祸害”,其主要理由是库存提高了经营的成本以及库存掩盖了企业的问题这两个方面。
2.3敏捷制造
敏捷制造模式产生于20世纪80年代后期,该模式是将柔性制造的先进技术、熟练掌握的生产技能、有素质的劳动力,以及促进企业内部和企业之间的灵活管理三者集成在一起,利用信息技术对千变万化的市场机遇做出快速响应,最大限度地满足顾客的要求。
2.4虚拟制造
虚拟制造生产模式是利用制造过程计算机模拟和仿真来实现产品的设计和研制的模式,即在计算机中实现的制造技术。在产品真正制造出来之前,首先在虚拟制造环境中完成软产品原型代替传统的硬样品进行试验,对其性能进行了预测和评估,从而大大缩短产品设计与制造周期、降低产品开发成本,提高其快速响应市场变化的能力,以便更可靠地决策产品研制,更经济地投入、更有效地组织生产,从而实现制造系统全面最优的制造生产模式。
2.5绿色制造
绿色制造模式是综合运用生物技术、“绿色化学”、信息技术和环境科学等方面的成果,使制造过程中没有或极少产生废料和污染物的工艺或制造系统的综合集成生态型制造技术。绿色制造模式是实现制造业可持续长远发展的制造模式。
3结语
制造业是国家经济和综合国力的基础,被称为“立国之本”。先进制造技术是现代制造业的关键技术,已经成为一个国家综合实力和科技发展的重要标志,为提高一个国家的国际地位起着举足轻重的作用。未来的发展趋势使制造技术成为一个以市场为导向,数据化控制和研发为依托,绿色技术为制造主体,系统化管理为辅助系统的更加灵活而高效的低污染技术模式,同时也直接带动了国际间的信息交流和技术互动。
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,2002(3).