先进制造技术是对制造技术不断优化及推陈出新而形成的高新技术群,其体系结构也是与时俱进,不断更新的。在不同的国家、不同的发展阶段,先进制造技术有其不同的内容及组成。下面介绍几个不同的先进制造技术体系划分。
1.AMST的先进制造技术体系
美国机械科学研究院(AMST)提出的先进制造技术由多层次技术群构成,其体系结构如图1-1所示。它强调了先进制造技术是以基础制造技术为核心,吸收新型制造单元技术,发展到先进制造集成技术的过程,也表明了在新型产业及市场需求的带动之下,在各种高新技术(如能源技术、材料技术、微电子技术和计算机技术以及系统工程和管理科学)的推动下,先进制造技术的发展历程。
图1-1 AMST的多层次先进制造技术体系结构
第一个层次是优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术,这也是先进制造技术体系的基础和核心。在这一核心层次中,铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护及机械加工等基础工艺至今仍是生产中大量采用、经济适用的技术,这些基础工艺经过优化而形成的优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术是先进制造技术的核心及重要组成部分。这些传统的机械加工基础技术,经过发展也具有了近净成形、清洁低耗等特质,主要有精密下料、精密塑性成型、精密铸造、精密加工、精密测量、毛坯强韧化、精密热处理、优质高效连接技术、功能性防护涂层及各种与设计有关的基础技术、各种现代管理技术等。
第二个层次是新型的制造单元技术。这是在市场需求及新兴产业的带动下,制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程及现代管理等高新技术结合而形成的崭新的制造技术,如制造业自动化单元技术、极限加工技术、质量与可靠性技术、系统管理技术、CAD/CAM、清洁生产技术、新材料成形加工技术、激光与高密度能源加工技术、工艺模拟及工艺设计优化技术等。
第三个层次是系统集成技术,包括采用新的应用信息技术和系统管理技术以及新材料技术等其他集成技术,这是随着微电子及计算机应用技术的发展而逐步集成吸收到先进制造技术体系中的。它是通过网络与数据库等计算机技术对前两个层次的技术集成而形成的,如FMS、CIMS、IMS及虚拟技术等。
以上三个层次都是先进制造技术体系的有机组成部分,而且整个体系也会随着其他新兴技术的发展不断扩大而发生变化。
2.FCCSET的先进制造技术体系结构
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提出了有关制造技术的分类目录,这是对先进制造技术内涵的首次较系统的说明。如图1-2所示,与AMST的描述不同,这种体系不是从技术学科内涵的角度来描绘先进制造技术,而是着重从整个体系的宏观结构组成角度描绘先进制造技术的组成,以及各个部分在制造技术发展过程中的作用。根据这一定义,先进制造技术主要包括以下三个技术群:
1)主体技术群。包括面向制造的设计技术群和制造工艺技术群。
2)支撑技术群。包括信息技术、标准和框架技术、机床和工具技术、传感器和控制技术。(www.daowen.com)
图1-2 FCCSET的先进制造技术体系结构
3)管理技术群。它是指整个先进制造体系中所需要的生产管理技术等,包括品质管理、用户/供应商交互作用、培训和教育、监督和基准评测以及技术获取或作用等。
这三部分作为组成先进制造体系的宏观架构,相互联系,相互促进,是一个完整的体系,每一部分均不可缺少。在实际应用中,它们互相作用,共同支撑,形成了先进的制造技术体系。
3.我国学者提出的先进制造技术体系结构
我国学者在此基础上进行了改进和充实,根据自己的理解和业内的共识,将其简化,分为三大主体技术群和一个支撑技术群,如图1-3所示。
图1-3 我国学者提出的先进制造技术体系结构
1)制造工程设计技术群。它包括所有与产品和工艺设计有关的技术,如CAX技术、DFX技术、可靠性设计、动态设计、疲劳设计、智能优化设计、反求工程、系统建模与仿真、系统集成、并行设计及快速原型制造等。
2)制造系统管理技术群。它包括与企业管理有关的各种技术,强调信息集成,企业生产模式的创新,人、技术和管理的集成等,如成组技术、全面质量管理、制造资源计划、准时生产、计算机集成制造、并行工程、精益生产及敏捷制造等。
3)物料处理和设备技术群。该技术群是研究与物料处理过程及与物流直接相关的各项技术,如材料生产工艺及设备、加工工艺及设备、少无切削加工、精密工程技术、超高速加工技术、特种加工技术、加工设备及其监控及质量控制技术等。
4)相关支撑技术群。相关支撑技术是制造工程科学的理论基础,是三大主体技术群赖以生存并不断取得进步的相关技术,包括计算机技术、微电子技术、信息技术、自动化技术、系统工程、管理科学及材料科学等。
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