于云峰 金葆青

（江蘇財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學院，淮安 223001）

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)開始與新興的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，獲取了新的活力。近年來，機械制造技術(shù)、制造系統(tǒng)以及計算機技術(shù)的結(jié)合，使傳統(tǒng)的機械加工水平得到了提升。因此，機械自動化制造系統(tǒng)成為制造業(yè)關注的焦點。

1 機械自動化制造系統(tǒng)的內(nèi)涵

機械自動化制造系統(tǒng)是利用計算機技術(shù)將機械設備和自動化相結(jié)合，從而產(chǎn)生更加先進、更加高效的制造技術(shù)。現(xiàn)在的機械自動化制造技術(shù)主要包括計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）、計算機輔助制造（computer Aided Manufacturing，CAM）、柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacture System，F(xiàn)MS）、大規(guī)模計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS）、先進機械裝備設計及加工技術(shù)以及數(shù)字化產(chǎn)品設計與制造技術(shù)[1]。機械自動化制造系統(tǒng)主要應用的領域是工廠的數(shù)控機床和加工中心。這些技術(shù)和系統(tǒng)的應用提高了我國制造業(yè)的工作效率，降低了制造業(yè)的生產(chǎn)成本，促進了我國制造業(yè)的進一步發(fā)展，提高了產(chǎn)品的國際競爭力，促進了我國社會經(jīng)濟的發(fā)展。

2 制造企業(yè)經(jīng)營策略的變化歷程

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，制造業(yè)的市場競爭越來越激烈，產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)周期以及生產(chǎn)成本收益比成為制造業(yè)不得不考慮的現(xiàn)實問題。如何及時、快速滿足客戶需求，降低庫存成本，提高工廠作業(yè)效率，成為制造業(yè)企業(yè)必須解決的困難。為了提高采購、庫存和生產(chǎn)之間的配合度，解決產(chǎn)品生產(chǎn)周期過長、生產(chǎn)的零部件不配套以及資金周轉(zhuǎn)效率低等問題，制造業(yè)企業(yè)開始探索新的制造管理方法，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)經(jīng)營策略，以滿足市場和客戶的需求，提高企業(yè)的經(jīng)營能力和市場地位。

20世紀70年代以前，制造企業(yè)的經(jīng)營策略主要關注的是成本。究其原因，20世紀70年代之前我國制造業(yè)技術(shù)水平發(fā)展較為緩慢，難以在質(zhì)量上有所突破。制造企業(yè)的關注點多在于成本控制，通過控制成本來實現(xiàn)盈利。

20世紀70年代至80年代初，制造企業(yè)的經(jīng)營策略以質(zhì)量為主。在這段時期，我國加大了與國外各國經(jīng)濟和技術(shù)的交流，逐漸改變了以單一的成本控制為中心的經(jīng)營理念，關注重點轉(zhuǎn)移到了提升產(chǎn)品質(zhì)量，以求通過高質(zhì)量的產(chǎn)品獲取消費者和市場的青睞。

20世紀80年代至90年代初，制造業(yè)的經(jīng)營策略主要關注的是產(chǎn)品交貨期。此時，我國的經(jīng)濟得到了進一步發(fā)展，制造業(yè)成為國民經(jīng)濟中較為重要的一環(huán)。由于國家大力發(fā)展重工業(yè)和制造業(yè)，使得我國制造業(yè)得到了快速發(fā)展，獲得了更多的市場需求。越來越多的客戶訂單要求制造企業(yè)不斷優(yōu)化生產(chǎn)流程，快速完成產(chǎn)品生產(chǎn)，及時為客戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品。

20世紀90年代至90年代末，制造企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略的關注點在服務。20世紀90年代，歐美等發(fā)達國家逐步將部分制造業(yè)工廠轉(zhuǎn)移到我國，以獲取廉價勞動力，降低生產(chǎn)經(jīng)營成本。國內(nèi)本土制造企業(yè)也在對外開放過程中不斷成長和吸收借鑒國外的先進管理經(jīng)驗，將經(jīng)營重點轉(zhuǎn)移到為客戶提供更滿意的服務。不僅包括按期提供符合質(zhì)量的產(chǎn)品，也包括培養(yǎng)客戶對產(chǎn)品的忠誠度，從而在市場競爭中形成自己的品牌優(yōu)勢。

制造企業(yè)只有自己掌握核心技術(shù)，才能在國際市場競爭中占據(jù)重要地位。目前，雖然我國制造業(yè)企業(yè)發(fā)展迅速，覆蓋范圍廣，但是這種發(fā)展模式已經(jīng)難以滿足我國經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展需求。我國制造業(yè)企業(yè)特別是生產(chǎn)簡單組件和將組件加工組合的企業(yè)，仍處于國際產(chǎn)業(yè)鏈下游的低附加值階段。這些企業(yè)獲得的利潤較小，難以有技術(shù)上的突破，因此國際競爭力不足。隨著國內(nèi)相關產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)成本的增加，部分產(chǎn)業(yè)開始向成本更低的東南亞等國家轉(zhuǎn)移。進入21世紀以來，制造企業(yè)經(jīng)歷了國外核心技術(shù)封鎖和貿(mào)易壁壘的困境，逐漸意識到技術(shù)創(chuàng)新的重要性。企業(yè)要想獲得長久發(fā)展，必須要轉(zhuǎn)變過去技術(shù)依賴進口的局面，加大技術(shù)創(chuàng)新力度[2]。

3 機械自動化制造系統(tǒng)的發(fā)展

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，信息化程度不斷提高，制造業(yè)的生產(chǎn)方式隨之發(fā)生了相應的轉(zhuǎn)變。1960年，以前所使用的計算機為電子管計算機。因為電子管散發(fā)熱量過大，計算機在運行時常常因為電子管被燒壞而死機，所以此時的計算機主要用于科學研究和工程計算，尚未對制造業(yè)的自動化產(chǎn)生較大影響。另外，由于當時市場需求較為單一，制造業(yè)的生產(chǎn)方式為剛性制造線和大批量生產(chǎn)。

20世紀60年代到80年代，隨著晶體管計算機的發(fā)展，第二代計算機的程序語言由機器語言轉(zhuǎn)變?yōu)閰R編語言，且該時期計算機的體積和成本都有了較大下降，計算機在商業(yè)上的應用逐漸變多。此時，制造業(yè)的信息化程度有所提高，且由于剛性系統(tǒng)難以滿足多樣化和個性化市場需求，制造系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝灾圃煜到y(tǒng)，從而使制造業(yè)進入柔性制造與多品種小批量時代。柔性制造系統(tǒng)主要包含柔性制造系統(tǒng)、柔性制造單元、柔性制造線以及各種數(shù)控加工技術(shù)。該系統(tǒng)能夠用可編性、多功能的數(shù)字控制設備，在自動化加工的基礎上，實現(xiàn)物料流和信息流的自動化，并能根據(jù)制造人物和生產(chǎn)品種的變化迅速進行調(diào)整。我國第一條自行研發(fā)的完整意義上的柔性制造系統(tǒng)是由原國防科工委組織、南京理工大學、長春55研究所以及綿陽58研究所聯(lián)合承研的BQ-FMS柔性制造系統(tǒng)，是一個車間級的FMS，主要包括運行控制、加工、物流與運輸以及檢測監(jiān)控4個子系統(tǒng)[3]。

20世紀80年代到21世紀初期，計算機進入中小規(guī)模集成電路時代，此時的計算機在體積、價格和運行速度等各方面均有了較大提升。為了提高企業(yè)生產(chǎn)部門和非生產(chǎn)部門之間的協(xié)調(diào)能力，縮短生產(chǎn)周期，計算機逐漸應用于制造企業(yè)內(nèi)部的各個環(huán)節(jié)，促使制造業(yè)進入敏捷制造與大批量定制時期。

隨著計算機進入大規(guī)模集成電路時代和互聯(lián)網(wǎng)的興起，為了進一步集約化、規(guī)?；a(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，控制產(chǎn)品質(zhì)量，制造業(yè)的機械自動化水平越來越高，制造業(yè)開始進入設計制造與網(wǎng)絡化時代，出現(xiàn)了根據(jù)CIMS理念研發(fā)的集計算機化、智能化和集成優(yōu)化于一身的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)?，F(xiàn)代集成制造系統(tǒng)由管理信息、技術(shù)信息、制造自動化和質(zhì)量信息4個應用分系統(tǒng)以及計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)2個支撐分系統(tǒng)組成，能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)資料文檔、質(zhì)量文檔、原材料、成品以及辦公等自動化，并及時根據(jù)市場信息進行生產(chǎn)調(diào)整，從而滿足質(zhì)量要求[4]。我國第一個863/CIMS主題的示范系統(tǒng)由相關專家主持，10多所高校、研究所聯(lián)合研制，主要由管理信息系統(tǒng)、工程設計系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)、制造自動化系統(tǒng)以及支撐系統(tǒng)等組成。

4 機械自動化相關計算機技術(shù)的應用

4.1 輔助技術(shù)的應用

計算機輔助技術(shù)在機械設計制造及其自動化中的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面[5]。第一，目前的機械設備精密程度很高。在機械圖紙設計時，人工繪制存在諸多困難，可以有效利用圖紙設計軟件（如CAM、CAD等）進行繪圖。第二，利用計算機輔助技術(shù)可以更加直觀地了解機械設備的各項參數(shù)，便于設計人員及時發(fā)現(xiàn)應用過程中存在的問題。第三，與傳統(tǒng)的手工繪圖相比，計算機輔助技術(shù)可以更快完成圖紙的多次編輯，大大提升了工作效率。

4.2 3D技術(shù)的應用

3D技術(shù)的優(yōu)勢在于機械設計過程中能夠立體化處理設計圖紙中的數(shù)據(jù)信息，使完整的機械設施通過圖像呈現(xiàn)在設計者面前。另外，該技術(shù)可以在機械設施生產(chǎn)階段，通過建模方式分析設施的工作能力及相關信息，改變了傳統(tǒng)通過樣品試驗才能得到機械設備運營狀況的模式，從而節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

4.3 仿真技術(shù)的應用

隨著可視化和虛擬技術(shù)的逐步成熟，計算機仿真技術(shù)應運而生。將成熟的計算機仿真系統(tǒng)應用到機械設計制造行業(yè)，可以突破煩瑣的機械設計制造過程，使之變得簡單、高效、合理。隨著增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）和虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）等技術(shù)的快速發(fā)展，根據(jù)實際需要在計算機系統(tǒng)中建立涉及制造的機械設備數(shù)字模型并開展仿真試驗，成為當代機械設計制造行業(yè)的重要環(huán)節(jié)[6]。

4.4 數(shù)控機床技術(shù)的應用

在機械設計制造行業(yè)中，利用數(shù)控機床技術(shù)能夠提高自動化程度，從而更好地完成制造任務。數(shù)控機床技術(shù)主要包括數(shù)控編程和數(shù)控軟件，其中數(shù)控軟件是機械設計制造的智能化基礎，數(shù)控編程是實現(xiàn)智能化的技術(shù)手段。數(shù)控機床技術(shù)在機械設計制造行業(yè)中的應用提升了機械設備的生產(chǎn)速度和生產(chǎn)精度。隨著我國數(shù)控技術(shù)的高速發(fā)展，它在機械設計制造行業(yè)及自動化中的應用也得到了普及[7]。

5 促進機械自動化系統(tǒng)進一步發(fā)展的建議

5.1 優(yōu)化人才培養(yǎng)

隨著計算機信息技術(shù)與機械設備的結(jié)合，以及機械自動化系統(tǒng)不斷優(yōu)化，現(xiàn)代機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能和應用水平發(fā)生了較大變化。為了適應當前發(fā)展，為制造業(yè)提供所需的優(yōu)秀人才，相關高校和科研院所應該根據(jù)市場需求和制造業(yè)的發(fā)展情況，及時調(diào)整人才培養(yǎng)模式，提高學生的自主創(chuàng)新意識和專業(yè)技術(shù)能力。以我國長江大學機械設計制造及其自動化專業(yè)為例，該校立足湖北省的石油石化行業(yè)，積極按照教育部質(zhì)量工程意見“要以社會需求為導向，合理設置學科專業(yè)，加強產(chǎn)業(yè)和行業(yè)的聯(lián)系，加緊緊缺人才培養(yǎng)”，為地方石油石化的建設提供了大批量畢業(yè)生[8]。

5.2 加大財政資金投入

目前，我國的機械化生產(chǎn)水平還遠遠低于其他發(fā)達國家，因此必須要積極引進國外先進的科學技術(shù)和人才。這需要我國加大對相關企業(yè)的資金投入，以引進更先進的技術(shù)，吸引更多優(yōu)秀的人才。機械行業(yè)是對技術(shù)型人才要求較高的行業(yè)，只有充分尊重技術(shù)人才，才能更有利于機械自動化技術(shù)的發(fā)展。

5.3 完善機械自動化行業(yè)規(guī)范

良好的行業(yè)規(guī)范政策能夠使各方面發(fā)展朝著科學、穩(wěn)定的方向前進。完善機械自動化行業(yè)規(guī)范，有利于降低行業(yè)員工的懈怠心理，減少行業(yè)失誤率，提高生產(chǎn)效率。機械產(chǎn)業(yè)的高層人員有時會存在貪污和不良作風問題，需要國家進行積極引導，健全相關法律法規(guī)，及時監(jiān)督和處理行業(yè)不規(guī)范行為，以確保機械自動化行業(yè)健康發(fā)展[9]。

5.4 貫徹綠色發(fā)展觀念

由于傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的不科學，我國的環(huán)境和資源面臨著嚴峻考驗。相關產(chǎn)業(yè)要盡快落實科學、綠色生產(chǎn)方案，為員工貫徹綠色生產(chǎn)的生產(chǎn)理念，從而推動機械化生產(chǎn)朝著零污染的方向發(fā)展。相關產(chǎn)業(yè)還要實行以人為本的管理機制，加大綠色生產(chǎn)的宣傳，從而提高機械自動化生產(chǎn)技術(shù)的應用范圍，促進綠色生產(chǎn)的發(fā)展。

6 結(jié)語

目前，我國機械自動化系統(tǒng)的發(fā)展較快，但與一些西方發(fā)達國家還存在一定的差距。因此，我國要加大支持相關技術(shù)創(chuàng)新的力度，積極引進先進的機械自動化技術(shù)，培養(yǎng)相關人才，抓住機遇迎接挑戰(zhàn)，促進我國機械化生產(chǎn)的科學化和可持續(xù)化發(fā)展。