现代制造工程的发展与现代汽车

现代制造工程的发展与现代汽车

引言

现代制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。现代制造技术是制造业21 世纪发展的方向。制造业为了在竞争激烈的全球市场求得生存与发展，必须能够更好地满足市场所提出的要求，即要以最短的产品开发周期，最优质的产品质量，最低廉的制造成本和最好的技术支持与售后服务来赢得市场与用户。面对不可预测、持续发展、快速多变的市场需求，企业的生产活动必须具有高度的柔性。

1.现代制造工程的发展方向和内容

如今，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，发达国家机械制造技术已经达到相当水平, 实现了机械制造系统自动化。产品设计普遍采用计算机辅助设计、计算机辅助产品工程和计算机仿真等手段, 企业管理采用了科学的规范化的管理方法和手段, 在加工技术方面也已实现了底层的自动化, 包括广泛地采用加工中心、自动引导小车等。因此, 近10 余年来, 发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路, 提出了一系列新的制造系统，如计算机集成制造系统、智能制造系统、敏捷制造、并行工程等。

计算机集成制造系统，它是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及软件，将制造厂全部生产活动有关的各种分散的自动化系统有机地集成起来, 并适合于多品种、中小批量产的总体高效率、高柔性的制造系统。计算机集成制造系统在概念上，主要强调两点：首先在功能上，它包含了一个工厂的全部生产经营活动, 即从市场预测、产品设计、加工工艺、制造、管理至售后服务以及报废处理的全部活动。因此它比传统的工厂自动化的范围要大得多，是一个复杂的大系统，是工厂自动化的发展方向。其次, 在集成上，它涉及的自动化不是工厂各个环节的自动化的简单叠加，而是在计算机网络和分布式数据库支持下的有机集成。这种集成主要体现在以信息和功能为特征的技术集成，即信息集成和功能集成，以便缩短产品开发周期、提高质量、降低成本。

智能制造系统，是指将专家系统、模糊推理、人工神经网络等人工智能技术应用到制造系统中，以解决复杂的决策问题, 提高制造系统的水平和实用性。人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺，学习工程技术人员的实践经验和知识，并用于解决生产中的实际问题，从而将工人、工程技术人员多年来积累起来的丰富而又宝贵的实践经验保存下来，在实际的生产中长期发挥作用。

敏捷制造，又称灵捷制造、迅速制造和灵活制造等，它是将柔性生产技术、熟练掌握生产技能和有知识的劳动力与促进企业内部和企业之间相互合作的灵

活管理集成在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变或无法预见的消费者需求和市场时机作出快速响应。市场的快速响应是敏捷制造的核心。

并行工程是集成地、并行地处理从产品设计、制造到销售和售后服务等全过程的一种系统工程方法。它通过“人”的合作，使在产品设计阶段就能对产品的整个生命周期作出综合反应，加速产品开发生产周期，快速响应市场需求。因此它也是其它现代制造工程所采用的基本技术之一。并行工程的本质是改变传统产品开发过程中设计、制造、销售的串行工作模式和相互脱节的组织生产模式，是通过对产品从设计到销售整个生命周期中信息的双向流动，及时发现和处理设计、制造、销售及服务中各个环节的问题，达到产品对市场的快速响应和很高的产品质量和市场信誉度。其核心是在开发过程中，信息的相互交叉、并行处理的人机协同工作，实现人、技术和经营决策的集成。

2.现代制造工程与现代汽车产业

2.1现代制造工程的先进性

现代制造工程设计方法多样，如创新设计、智能设计、网络化异地设计、反求设计、虚拟设计、绿色设计等。现代工程设计开发新产品的整个过程中，设计计算机化、智能化，将计算机全面地引入设计。设计过程中，计算机不仅用于计算和绘图，而且广泛应用在优化设计、并行设计、三维设计、设计过程的管理、设计制造一体化、仿真和虚拟制造等环节，特别是应用在网络和数据库技术中。在现代工程设计中，借助人工智能和专家系统技术，由计算机模仿人的智能活动，设计出高度智能化的产品。现代工程设计是建立在系统工程、创造的基础上，综合运用信息论、优化论、相似论、糊涂论、可靠性理论等自然科学理论和价值工程、决策论、预测论等科学理论，同时采用集合、矩阵、图论等数学工具和电子计算机技术，总结设计规律，提供多种解决设计问题的科学途径。从现在汽车身上可以充分体现现代制造工程设计的先进性，现代汽车充分考虑“人—车—环境”之间的协调关系，体现在乘坐的舒适性、驾驶的安全性、操纵的方便性、使用的环保性。

乘坐的舒适性

现代汽车从人体工程学出发考虑座椅的设计，强调乘坐的舒适性；电子悬架系统中的主动悬架，是根据行驶的条件，随时对悬架系统的刚度、减振器的阻尼力以及车身的高度和姿态进行调节，使汽车的有关性能始终处于最佳状态，大大减少行驶过程的振动，使乘客坐得舒适；现代汽车也安装了智能空调、暖气系统，使车厢内四季如春。还安装了先进的通讯系统、影音系统。

驾驶的安全性

现代汽车安装了电子控制防抱死ABS 系统、电子控制安全气囊SRS系统、ACC雷达测距报警系统、卫星全球定位系统，为汽车安全行驶提供有力的保障。操纵的方便性

电子化仪表的使用，更充分、更直观、更明了地了解汽车的行驶动态；过程自动变速器A/T的运用，使驾驶员的操作更轻松、方便。

环保性

现代汽车安装了电子控制燃油喷射EFI系统，由电脑控制空燃比，使燃料烧更充分，节约了燃料，减少了有害废气的排放。现代汽车还安装了废气再循环EGR系统，使超标废气将得到有效的控制。

2.2现代制造技术对我国现代汽车的影响

2.2.1汽车产业发展对现代制造工程的需求

汽车装备制造技术是汽车先进制造技术的支撑，汽车装备制造业的技术水平决定了汽车产品的技术水平和制造质量。同时，汽车装备投资是汽车制造企业的主要投资，占汽车制造企业总投资的2/3以上，直接影响着汽车的制造成本和企业效益。可以说，汽车装备制造业是汽车产业发展的基石，是汽车产业链条中的重要环节。目前，我国汽车产业快速发展，步入由汽车大国到汽车强国的转变历程中，对汽车装备制造业而言，既是巨大的挑战又是前所未有的机遇。

汽车产业快速发展对汽车装备制造业提出了以下几点要求：

高效。汽车装备应当具有较高的效率，主要指高端的高效专用设备、现代高效柔性自动生产线及高效制造技术等。面对国内巨大的汽车市场，高效的汽车制造装备可以为汽车企业提高效率，扩大产能，在汽车市场竞争中占据优势。

高精。汽车装备应具有较高的精度，主要是以现代发动机总成为代表的高精零部件制造、精密模具制造、汽车电子制造所需的高精度设备等。高精度设备决定了汽车产品的技术水平和竞争能力，先进的汽车产品要求以先进的汽车装备为支撑。

可靠。汽车装备应具有较高的稳定性和较好的可靠性，汽车行业的生产特点是量大、持续，一旦因为汽车装备故障问题停滞，将对汽车企业造成巨大的经济损失和信用损失。

集成。汽车装备应具有大批量生产的各种自动生产线和制造单元的系统集成能力和水平。具有将工艺系统、物流系统、信息系统等集成为柔性自动线的能力，具有将各种现代制造技术按照精益、敏捷理念集成为新一代柔性自动线的能力，以应对新产品投放市场周期的缩短。

同步。汽车装备是为汽车产业产品结构调整和产品升级换代服务的，，因此汽车装备应与汽车产品同步发展，满足汽车新产品的要求，尤其是汽车行业需求的热点，例如目前新能源汽车及核心零部件的制造装备。

2.2.2我国汽车装备制造业发展现状

目前，我国汽车装备制造业步入创新和引进相结合的阶段，具备一定的竞争实力，但是与我国汽车行业迅速发展的需求相比，仍然有很多不足。

（1）技术水平相对落后，过于依赖进口

目前，国内汽车装备制造业的水平与国际先进水平先比落后10年以上，尚不能满足汽车产业发展的需要，尤其在称身激光焊接自动线、大功率激光器、热冲压等核心技术上过分依赖国外。

随着汽车产品生命周期的缩短和市场竞争的激烈，汽车产业对装备的要求越