1.2.2 先进制造技术的分类

将目前各国掌握的制造技术系统化,对先进制造技术的研究分为下述四大领域,它们横跨多个学科,并组成一个有机整体。

1.现代设计技术

现代设计技术是根据产品功能要求,应用现代技术和科学知识,制定方案并使方案付诸实施的技术。它是一门多学科、多专业相互交叉的综合性很强的基础技术。现代设计技术所包含的内容有:

(1)现代设计方法。现代设计方法包括产品动态分析和设计、摩擦学设计、防蚀设计、可靠性和可维护性及安全设计、优化设计及智能设计等。

(2)设计自动化技术。设计自动化技术指应用计算机技术,进行产品造型和工艺设计、工程分析计算与模拟仿真、多变量动态优化,从而达到整体最优功能目标,实现设计自动化。

(3)工业设计技术。工业设计技术指开展机械产品色彩设计和中国民族特色与世界流派相结合的造型设计,增强产品的国际竞争力。

2.先进制造工艺技术

现代制造工艺技术包括精密和超精密加工技术、精密成型技术及特种加工技术等。

(1)精密和超精密加工技术。精密和超精密加工技术是采用去除加工(精密切削、磨削、研磨等)、结合加工(离子镀、晶体生长、激光焊接、快速成型等)、变形加工(精锻、精铸等)的加工方法使工件的尺寸、表面性能达到极高的精度。现在的精密和超精密加工已经向纳米技术发展。

(2)精密成型技术。精密成型技术是生产局部或全部无余量或少余量半成品的工艺方法的统称。包括精密凝聚成型技术、精密塑性加工技术、粉末材料构件精密成型技术、精密焊接技术及复合成型技术等。其目的在于使成型的制品达到或接近成品形状的尺寸,并达到提高质量、缩短制造周期和降低成本的效果,其发展方向是精密化、高效化、强韧化和轻量化。

(3)特种加工技术。特种加工技术是指那些不属于常规加工范畴的加工,如高能束流(电子束、离子束、激光束)加工、电加工(电解和电火花加工)、超声波加工、高压水加工,以及多种能源的组合加工。特种加工技术由于其各自的独特性能,在机械、电子、化工、轻工、航空、建筑、国防等行业,以及材料、能源和信息等领域得到了广泛的应用。

(4)表面改性、制膜和涂层技术。表面改性、制膜和涂层技术是采用物理、化学、金属学、高分子化学、电学、光学和机械学等技术及其组合技术对产品表面进行改性、制膜和涂层,赋予产品耐磨、耐蚀、耐(隔)热、抗疲劳、耐辐射,以及光、热、磁、电等特殊功能,从而达到提高产品质量、延长使用寿命和赋予新性能的新技术统称,是表面工程的重要组成部分。

3.自动化技术

制造自动化是指用机电设备取代或放大人的体力,甚至取代和延伸人的部分智力,自动完成特定的作业,包括物料的存储、运输、加工、装配和检验等各个生产环节的自动化。其目的在于减轻劳动强度、提高生产效率、减少在制品数量、节省能源消耗及降低生产成本。

自动化技术主要包括数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计算机集成制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术、过程设备工况监测与控制技术等。

4.系统管理技术

系统管理技术是指企业在市场开发、产品设计、生产制造、质量控制、销售服务等一系列的生产经营活动中,为了使制造资源(材料、设备、能源、技术、信息及人力)得到总体配置优化和充分利用,使企业的综合效益(质量、成本、交货期)得到提高而采取的各种计划、组织、控制及协调的方法和技术的总称。它是现代制造技术体系中的重要组成部分,对企业的最终效益提高起着重要的作用。

系统管理技术包括工程管理、质量管理、管理信息系统等,以及现代制造模式(如精益生产、CIMS、敏捷制造、智能制造等)、集成化的管理技术、企业组织结构与虚拟公司等生产组织方法。