當今世界范圍內(nèi)制造業(yè)的競爭越來越激烈,產(chǎn)品的制造周期越來越短,基于時間、個性化、質(zhì)量和價格的競爭成了企業(yè)占領(lǐng)市場的重要策略。發(fā)電設(shè)備制造業(yè)作為一類特殊的機械制造業(yè)也毫不例外,若不積極采用先Technology)提高企業(yè)競爭能力,將在激烈的競爭中陷于困境。企業(yè)的這一競爭能力可以通過綜合運用先進制造技術(shù)(MAT)全面提高企業(yè)的柔性自動化水平來強。AMT是指在當今技術(shù)條件下能顯著提高企業(yè)的設(shè)計、加工、檢測、物料儲運、營銷和生產(chǎn)管理等方面能力的設(shè)備、計算機軟硬件和管理方法。 它主要包括:計算機網(wǎng)絡(luò)制造、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)、智能制造系統(tǒng)(IMS)、精良制造系統(tǒng)(LPS)、敏捷制造系統(tǒng)(AMS)、虛擬制造系統(tǒng)(VMS)等制造技術(shù)與制造系統(tǒng);柔性制造單元(FMC)、機器人、加工中心(MC)、數(shù)控機床(NC)、激光加工、自動檢測設(shè)備、自動化倉庫以及其它一些工廠自動化等硬件設(shè)施;物料需求計劃(MRP)、制造資源計劃、準時制生產(chǎn)計劃(JIT)、計算機輔助設(shè)計與分析(CAD/CAE)、計算機輔助制造(CAM)、專家系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)(MIS)等軟件工具。 國外很多公司在引進和實施AMT上花了大力氣。AMT可以為企業(yè)帶來許多利益,包括:減少員工人數(shù),提高產(chǎn)品質(zhì)量,強生產(chǎn)柔性,提高生產(chǎn)效率和縮短產(chǎn)品面市時間等。計算機輔助設(shè)計與分析技術(shù)可大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,計算機輔助制造可提高產(chǎn)品的生產(chǎn)精度和重復(fù)精度,降低廢品率,并提高產(chǎn)品質(zhì)量,縮短制造周期。在計算機控制的生產(chǎn)系統(tǒng)中,有價值的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以供在線測量、分析和反饋。另外,AMT還通過減少人工失誤、減輕生產(chǎn)控制任務(wù)、簡化故障診斷和使用自動檢測設(shè)備來提高產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品面市時間是當今企業(yè)競爭的最關(guān)鍵因素之一,虛擬制造(VM)、計算機集成制造(CIM)等的應(yīng)用縮短了企業(yè)響應(yīng)市場需求變化的時間。在發(fā)電設(shè)備制造業(yè)中處于世界領(lǐng)先地位的國際著名跨國公司GEPowersystem就大力實施AMT,代表了AMT在發(fā)電設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展方向和水平。該公司利用其技術(shù)優(yōu)勢,米用網(wǎng)絡(luò)制造、虛擬制造和敏捷制造等先進制造技術(shù)和模式,在全球范圍進行廣泛的產(chǎn)品合作制造。 2我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)制造技術(shù)現(xiàn)狀我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)主要是在50年代由前蘇聯(lián)援助建設(shè)而成的,現(xiàn)正處于一個重要的歷史時期,面臨著來自國內(nèi)外的巨大壓力。一方面,在國內(nèi),由于出現(xiàn)了低水平的電力供需平衡,因而對發(fā)電設(shè)備的市場需求呈現(xiàn)下降態(tài)勢;另一方面,隨著改革開放的逐步深入,國內(nèi)市場國際化,我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)不但要面對國內(nèi)同行的激烈競爭,還要面對國際大型公司的挑戰(zhàn)。這對于制造水平和競爭能力尚處于較低層次的我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)來說是一次嚴峻的考驗。無論是產(chǎn)品的市場競爭能力,產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)能力,還是產(chǎn)品的質(zhì)量水平及成本水平、市場快速響應(yīng)能力等各個方面,我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)還存在一些不足,主要表現(xiàn)在:()產(chǎn)品的品種較為單一,設(shè)計手段較差,新產(chǎn)品的開發(fā)周期較長,產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)水平不高,自主開發(fā)能力較為薄弱。國內(nèi)主要發(fā)電設(shè)備制造廠家在80年代就開始采用CAD/CAE對發(fā)電設(shè)備的主要零部件進行設(shè)計分析,己開發(fā)了一些專用設(shè)計軟件,取得了一批成果。通過攻關(guān)和技術(shù)引進,引進了國外的CCAD/CAM/CAE/PDM商業(yè)軟件,在某些方面也到達了世界先進水平,但系統(tǒng)化和集成化較差,沒有充分發(fā)揮先進制造技術(shù)的作用。 我國主要發(fā)電設(shè)備制造廠家的生產(chǎn)設(shè)備較為陳舊,總體上的自動化水平較低,制造手段不夠先進。從80年代后期以來,國內(nèi)先進的制造設(shè)備。如東方電機股份有限公司和哈爾濱電機廠都引進了一批包括五軸聯(lián)動大型數(shù)控設(shè)備在內(nèi)的設(shè)備。同時,采用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)對一批機床進行數(shù)控改造,在設(shè)備的自動化程度上有很大的改善。 制造工藝相對較為落后,生產(chǎn)成本較高,產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定。90年代中期開始CAPP/CAM的開發(fā)應(yīng)用,特別是發(fā)電設(shè)備的復(fù)雜零件、關(guān)鍵部件的CAM/CNC方面的研究開發(fā)做了大量的工作,在某些方面也達到了世界先進水平,F(xiàn)在正在推廣實施CAPP,但發(fā)電設(shè)備制造技術(shù)系統(tǒng)化和集成化較差,總體上處于起步階段。 生產(chǎn)規(guī)劃調(diào)度等管理方面手段較為落后。近年來,為了加快市場的響應(yīng)能力,物料需求計劃(MRP)、制造資源計劃及企業(yè)資源計劃(ERP)等新一代生產(chǎn)經(jīng)營管理技術(shù)開始受到重視。 從我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)的現(xiàn)狀來看,在先進制造技術(shù)應(yīng)用方面不同程度地做了相當?shù)幕A(chǔ)工作,己廣泛使用CAD技術(shù)能對關(guān)鍵零部件采用CAE進行分析計算裝備了一定數(shù)量的各種數(shù)控設(shè)備和加工中心,CAM/CNC及CAPP技術(shù)逐步推廣應(yīng)用。在先進制造技術(shù)應(yīng)用水平和采用先進制造模式方面同國外先進水平有較大的差距。但是在軟件、硬件設(shè)施方面己具備一定的條件,為進一步采用先進制造技術(shù)和制造模式,加快改造傳統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備制造業(yè)奠定了技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。 3先進制造技術(shù)在發(fā)電設(shè)備制造業(yè)的應(yīng)用分析主要發(fā)電設(shè)備諧廠家相繼引進了1批國夕uc產(chǎn)品零部件的特點是大而且精度要求較高bookmark2發(fā)電設(shè)備的種類較多,主要可分為:火力發(fā)電設(shè)備(各種類型的鍋爐、汽輪機、汽輪發(fā)電機、控制設(shè)備、輔助設(shè)備);水力發(fā)電設(shè)備(各種類型的水輪機、水輪發(fā)電機、控制設(shè)備、輔助設(shè)備);核力發(fā)電設(shè)備;風(fēng)力發(fā)電設(shè)備等。 生產(chǎn)方式是典型的單件小批量生產(chǎn)。市場要求設(shè)計制造周期越來越短,不僅要降低成本而且設(shè)計必須可靠。采用計算機集體制造(CIM),可縮短企業(yè)響應(yīng)市場需求變化的時間。采用柔性制造系統(tǒng)可以減少員工人數(shù),提高產(chǎn)品質(zhì)量,強生產(chǎn)柔性,提高生產(chǎn)效率,降低制造成本。柔性自動化可以促進新產(chǎn)品開發(fā),簡化產(chǎn)品改型,使發(fā)電設(shè)備這樣的小批量生產(chǎn)具有經(jīng)濟性。采用虛擬化制造技術(shù)為企業(yè)生產(chǎn)的全過程提供一個強有力的建模與仿真環(huán)境,使得發(fā)電設(shè)備產(chǎn)品的設(shè)計、制造、裝配等均可以在計算機上實現(xiàn),并且能對涉及生產(chǎn)環(huán)境的方方面面(從車間加工到企業(yè)經(jīng)營)提供虛擬環(huán)境支持。虛擬化大大加快了產(chǎn)品開發(fā)過程,可進一步提高企業(yè)對市場的快速響應(yīng)能力。利用基于Internet/in -tranet制造技術(shù)可以使各發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)及企業(yè)各部門充分利用共享的物質(zhì)資源、技術(shù)資源和知識資源以協(xié)作方式進行異地設(shè)計及生產(chǎn),實現(xiàn)制造過程的網(wǎng)絡(luò)化。 先進制造技術(shù)在發(fā)電設(shè)備制造業(yè)中的應(yīng)用可以貫穿企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營、管理的全過程,下面主要從幾個方面進行分析和介紹。 3.1在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中的應(yīng)用國內(nèi)主要發(fā)電設(shè)備制造廠家在80年代就開始采用CAD/CAE對發(fā)電設(shè)備的主要零部件進行設(shè)計分析,CAD己在不同層次上廣泛應(yīng)用于發(fā)電設(shè)備制造業(yè)。如作為水輪機核心的轉(zhuǎn)輪水力模型研究開發(fā),己全面應(yīng)用葉片計算機輔助設(shè)計(專用CAD)、三維流場有限元計算分析和性能預(yù)估(CAE/CAT)、數(shù)控加工(CAM)等先進技術(shù)。又如在汽輪發(fā)電機組、水輪發(fā)電機機組的軸系設(shè)計分析全面采用CAD/CAE等技術(shù),進行設(shè)計和裝配、動態(tài)響應(yīng)計算模擬。在某些產(chǎn)品上,初步應(yīng)用計算機集成制造(CIM)技術(shù)己取得明顯的效工程(CE)等,特別是最新提出的虛擬產(chǎn)品開內(nèi)的先進制造技術(shù)應(yīng)用于我國發(fā)電設(shè)備制造工業(yè),將有利于擺脫產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)周期長、自主開發(fā)能力較為薄弱的狀況,對實現(xiàn)“生產(chǎn)一代試制一代開發(fā)一代研究一代”的產(chǎn)品開發(fā)方針具有重要意義。在發(fā)電設(shè)備制造業(yè)可以進一步開發(fā)應(yīng)用的先進技術(shù)包括:對所有產(chǎn)品推行計算機三維輔助設(shè)計,實現(xiàn)實體建模、特征建模、參數(shù)化設(shè)計、約束管理和相關(guān)性設(shè)計等多種功能。包括:產(chǎn)品零件的三維造型,實現(xiàn)產(chǎn)品的三維設(shè)計。 基于PDM的數(shù)據(jù)、圖形庫共享及產(chǎn)品配置管理,提高成熟零件的借用率。 基于PDM的數(shù)字化產(chǎn)品定義與管理,實現(xiàn)產(chǎn)品統(tǒng)一建模,生成產(chǎn)品率結(jié)構(gòu)樹,為有限元分析、虛擬裝配、運動力學(xué)分析、動力學(xué)分析、產(chǎn)品可視化等共享信息提供支持,也為虛擬制造(VM)奠定基礎(chǔ)。 VPD是指以數(shù)字方式在計算機上完成包含產(chǎn)品設(shè)計、分析、實驗和測試等諸環(huán)節(jié)在內(nèi)的整個產(chǎn)品開發(fā)過程,從而在實際原型制造出來之前就能對產(chǎn)品的各方面進行評價,減少對物理模型的依賴,加速開發(fā)過程。包括:(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理,ProductDataManagement)管理發(fā)電設(shè)備產(chǎn)品數(shù)據(jù)。 進一步對發(fā)電設(shè)備各種關(guān)鍵件進行有限元分析與優(yōu)化,并根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變狀況優(yōu)化零件結(jié)構(gòu),使結(jié)構(gòu)更合理,達到降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。 各種產(chǎn)品的可裝配性分析與虛擬裝配,即根據(jù)PDM提供的零件模型,實現(xiàn)產(chǎn)品部件及整機的虛擬裝配,合理確定各零部件的配合工差,并進行裝配評價,為進行運動學(xué)、動力學(xué)分析提供模型。 水平郝化生產(chǎn)工藝具M要的意義1.可以厲術(shù)結(jié)合反求工程可署以很好的解決。/ww.bookmark7片調(diào)節(jié)機構(gòu)等關(guān)鍵機構(gòu)運動學(xué)、發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子動學(xué)分析,即利用虛擬裝配模型,進行運動學(xué)分析;利用動力學(xué)分析,分析振動形態(tài),為改進設(shè)計提供有效手段。 基于PDM的產(chǎn)品過程管理,即建立產(chǎn)品開發(fā)過程模型,采用消息預(yù)發(fā)布、版本管理、權(quán)限審批等,實現(xiàn)設(shè)計開發(fā)過程的動態(tài)跟蹤與實時監(jiān)控,實現(xiàn)協(xié)同工作,加速產(chǎn)品開發(fā)。 利用虛擬裝配模型,實現(xiàn)產(chǎn)品可視化,進行工業(yè)設(shè)計、色彩設(shè)計等,可通過internet為網(wǎng)絡(luò)制造奠定基礎(chǔ)。 發(fā)電設(shè)備中有很多曲面零部件,如水輪機葉片、汽輪機葉片等,這些零件都與流體動力特性有關(guān)。在開發(fā)過程中,一般要通過試驗驗證設(shè)計并修改曲面模型,采用反求工程以加快開發(fā)過程。 國內(nèi)發(fā)電設(shè)備制造廠在產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計、制造中主要還是采用串行工程,在某些方面,設(shè)計與制造脫節(jié),產(chǎn)品面市的周期長。采用并行工程,從產(chǎn)品開發(fā)到生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)并行進行,相互協(xié)同工作,在開發(fā)階段就考慮到零件的可制造性、產(chǎn)品的經(jīng)濟性,可大大縮短產(chǎn)品的周期,降低成本。 3.2在產(chǎn)品制造過程與工藝技術(shù)中的應(yīng)用國內(nèi)主要發(fā)電設(shè)備制造廠家在90年代就開始采用數(shù)控加工技術(shù)加工主要零部件,并在復(fù)雜和典型零件加工方面研究開發(fā)CAM技術(shù)。如開發(fā)出大型水輪機葉片的五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術(shù)、汽輪機葉片制造的FMS、汽輪機缸體數(shù)控加工技術(shù)、汽輪發(fā)電機風(fēng)葉加工的FMS等。數(shù)控加工技術(shù)己在不同層次上廣泛應(yīng)用于發(fā)電設(shè)備制造業(yè)。 針對發(fā)電設(shè)備制造業(yè)的特點,進一步推廣應(yīng)用FMS、CIMS、VM等在內(nèi)的先進制造技術(shù)對于我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)提高產(chǎn)品制造應(yīng)用的先進制造技術(shù)包括:技術(shù)利用數(shù)控機床,數(shù)控加工中心配以CAM技術(shù),可以實現(xiàn)零件部分或全部加工過程的自動化。充分利用CAD的產(chǎn)品三維模型,在CAM和仿真軟件中定義和模擬機床,模擬加工刀具、夾具等加工工藝系統(tǒng),制定零件的工藝路線和工序內(nèi)容,進行刀位軌跡規(guī)劃、刀位軌跡計算、刀具干涉計算、進行針對加工機床后置處理數(shù)控加工程序。利用加工過程仿真軟件在計算機仿真加工對象在加工過程中的運動和狀態(tài)進行虛擬加工,檢查NC代碼和裝夾等因素引起的碰撞干涉現(xiàn)象,優(yōu)化加工方案和加工工藝,并具有動畫功能。 通過PEM傳遞各發(fā)電設(shè)備的零部件信息,通過CAPP建立各企業(yè)的工藝資源庫,向計算機輸入被加工零件加工工藝信息,由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件。包括毛坯選擇及毛坯圖生成、定位夾具選擇、加工方法選擇、加工順序選擇、工藝設(shè)備選擇、工藝參數(shù)選擇等,可優(yōu)化加工工藝,合理設(shè)備負荷,大大降低工藝準備周期。 推廣FMS技術(shù),以加工中心為基礎(chǔ),包括加工中心、立體倉庫、物料運輸系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。FMS可以實現(xiàn)加工高度柔性,有利于發(fā)電設(shè)備這種單件加工、小批量生產(chǎn)和強對市場響應(yīng)的敏捷性。 特種加工和新興制造技術(shù)如將快速成型技術(shù)等特種加工應(yīng)用于水輪機模型制造中,可大大縮短試制周期。 三維測量及大尺寸測量技術(shù)發(fā)電設(shè)備中有很多大型曲面零部件需要進行三維坐標測量,也有很多大部件需要進行尺寸測量。采用計算機輔助非接觸光電測3.3在生產(chǎn)管理與經(jīng)營管理中的應(yīng)用總的來看,我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營管理水平還很低。根據(jù)國外同行業(yè)的經(jīng)驗,采用包括匚拋3、1、、瓦冊等在內(nèi)的先進制造技術(shù)對于我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)提高生產(chǎn)經(jīng)營管理水平,取得良好的經(jīng)濟效益具有重要的意義。可以應(yīng)用的先進技術(shù)包括:是實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營管理科學(xué)決策的重要工具,利用基于Internet和群體智能決策支持系統(tǒng)、基于CSCW的群體決策支持系統(tǒng)(GDSS)和多組織決策支持系統(tǒng)(ODSS)先進手段的支持,可幫助企業(yè)正確制定企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營戰(zhàn)略計劃和市場營銷策略,贏得市場競爭。 新一代生產(chǎn)經(jīng)營管理技術(shù)迅速發(fā)展,ERP在功能和技術(shù)上都超過了MRP,它從企業(yè)全系統(tǒng)的觀點出發(fā),以顧客為中心,面向整個企業(yè)活動的企業(yè)資源計劃,能有效地集成并管理企業(yè)內(nèi)外的人物財產(chǎn)供銷信息,有力支持企業(yè)實施先進制造模式。 從全局優(yōu)化的角度出發(fā),利用企業(yè)經(jīng)營過程重構(gòu)(BPR,BusinessProcessPengineering)的關(guān)鍵技術(shù)(如基礎(chǔ)的研究、建模仿真技術(shù)工作流系統(tǒng)技術(shù)等),可以對企業(yè)的人員、經(jīng)營過程、技術(shù)、組織結(jié)構(gòu)和文化進行重構(gòu),提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。 隨著發(fā)電設(shè)備制造業(yè)全球化,各國企業(yè)間的合作加強,采用以生產(chǎn)為中心的虛擬制造(VM)技術(shù)可方便快捷評價生產(chǎn)計劃,檢驗工藝流程和資源狀況等,從而優(yōu)化制造環(huán)境配置和生產(chǎn)供給計劃。 具有國際領(lǐng)先水平的發(fā)電設(shè)備制造業(yè)GEPowerSystems就米用AM的思想,在很多集成、高度制造柔性、快速制造和人力資源最優(yōu)使用等。企業(yè)間聯(lián)作集成充分發(fā)揮各企業(yè)的長處,針對限定市場的目標要求,共同合作完成任務(wù),任務(wù)完成后聯(lián)作解體再依需求組織新的聯(lián)作。 4推廣和實施先進制造技術(shù)存在的問題和對策前面簡單分析了我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)在先進制造技術(shù)方面的現(xiàn)狀及各種先進制造技術(shù)與模式在發(fā)電設(shè)備制造業(yè)推廣應(yīng)用的可能性,F(xiàn)借鑒國外企業(yè)實施AMT的經(jīng)驗教訓(xùn),簡單分析推廣和實施中可能存在的問題:實施和推廣AMT的過程可能太長;并非所有可獲得的信息資源被用于決策;對投資的財務(wù)評價不充分;在計劃階段,并非普遍地請各部門的人員參與討論;企業(yè)重視技術(shù)方面的培訓(xùn),而對生產(chǎn)管理方面的培訓(xùn)不夠重視;解決問題的初步對策和需要重視的因素:實施AMT在軟件、硬件、支持系統(tǒng)、員工培訓(xùn)等方面都需要巨大的資金投入。由于涉及巨額投資,并且其實施會影響到企業(yè)內(nèi)人、技術(shù)和經(jīng)營等各個方面,是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,因此對于實施某項AMT的前期論證必須是非常細致的。若設(shè)備、軟件己購入,廠房己建成并付諸應(yīng)用后才發(fā)現(xiàn)問題,要對其重新作出調(diào)整是相當困難的。AMT必須符合企業(yè)的整體策略,包括商務(wù)策略、營銷策略、技術(shù)策略和制造策略。 大工程項目充當AM鹿業(yè)實施企業(yè)間聯(lián)作*Pub擬實施的皿ri與企業(yè)策略的1致程VWW.bookmark8企業(yè)管理層影響因素;度;企業(yè)有明確定義的AMT的實現(xiàn)目標;企業(yè)對長期自動化的需要;最高管理層對于進行短期冒險取得長期效益的愿望;實施組結(jié)構(gòu)及成員影響因素在AMT實施后繼續(xù)對員工進行培訓(xùn)。 企業(yè)內(nèi)自上而下的規(guī)劃和自下而上實施的程度;企業(yè)通過先于實施的試驗取得的經(jīng)驗;總之,在AMT實施之前,從領(lǐng)導(dǎo)層到普通職員都必須深刻了解AMT的技術(shù)特點、實施條件和能為企業(yè)帶來的利益等,做到教育先行、合理制定規(guī)劃、嚴格論證、精選人員、效益驅(qū)動,并注意AMT本地化、科學(xué)管理等。 5結(jié)束語我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)面臨的競爭越來越激烈,創(chuàng)新己成為企業(yè)競爭策略的重點,新生產(chǎn)模式越來越重視知識,必須采用先進制造技術(shù)來改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。但在我國,發(fā)電設(shè)備制造業(yè)應(yīng)用先進制造技術(shù)和發(fā)展先進生產(chǎn)模式必須依據(jù)我國國情,在跟蹤、消化國外先進生產(chǎn)模式的基礎(chǔ)上,結(jié)合國情,博采眾長來發(fā)展我國的發(fā)電設(shè)備制造業(yè)先進生產(chǎn)模式,推廣現(xiàn)代先進制造技術(shù)。