1、先进制造技术在电力设备制造工业中的应用摘要：讨论了先进制造技术的发展趋势及其在电力设备制造工业中的应用, 指出利用先进的制造技术和制造模式来改造传统的电力设备制造业是进一步发展的必由之路。 关键词：先进制造技术；电力设备；制造工业；应用 中图分类号：V351.31 文献标识码：A 文章编号： 1、我国电力设备制造工业现状 目前, 我国的电力设备制造工业正处于一个重要的历史时期, 面临着巨大的竞争压力。一方面,经过电力工业多年的建设和发展, 我国长期严重缺电的局面得以缓解, 出现了低水平的电力供需平衡, 一些电网呈现买方市场, 甚至出现负增长, 因而对电力设备的市场需求呈现下降态势。另一方面,随
2、着改革开放的逐步深入, 国内市场国际化, 我国电力工业不但要面对国内同行的激烈竞争, 而且还要直接面对国际大型公司居高临下的挑战。这对于制造水平和竞争能力尚处于较低层次的我国电力设备制造工业来说, 是一次严峻的考验。无论是产品的市场竞争能力、产品的设计开发能力, 还是企业的质量水平及成本水平、市场快速响应能力和用户服务水平等各个方面, 我国电力设备制造工业还存在很大不足, 主要表现在: 1. 1 产品技术含量较低, 竞争能力较差 从国内外市场对电力设备产品的需求来看, 我国的电力设备制造工业难以适应二十一世纪的市场竞争。产品的知识含量不高, 技术起点低, 附加值小, 缺乏足够的市场竞争力。在电
3、力设备制造行业处于世界领先地位的国际著名跨国公司正在利用其技术优势, 严重威胁着我国电力设备制造工业的生存和发展。特别是一旦我国正式加入了世界贸易组织, 国内电力设备产品将失去关税的保护,其价格优势的丧失必将加剧国内外公司产品的冲击。 2 产品设计开发水平不高, 自主开发能力薄弱 国外先进企业的产品开发制造周期是 3- 3-3 制, 即 3 周的设计、3 个月的试制、3 年的寿命, 而我国电力设备制造工业离这一目标还有很大的差距。从总体上讲, 我国电力设备制造工业的科技基础薄弱, 计算机辅助设计处于较低水平。缺乏有效的新产品设计开发技术手段和自主开发能力。大多数企业 CAD 仅实现甩图板, 计
4、算机辅助工具主要限于二维出图, 先进的三维造型工具尚未得到广泛应用。 3 生产设备和制造工艺落后, 生产成本高, 产品质量不稳定 我国电力设备制造工业生产设备陈旧, 生产工艺落后, 制造水平不够先进。由于产品缺乏精密、高效的生产设备和科学的生产工艺及制造手段的支持, 生产成本难以降低, 产品质量难以保证。大多数企业中CAPP/ CAM 基本上处于起步阶段, CAE 基本没有得到有效利用, 离全面的3C 集成还存在较大差距。 4 缺少快速的市场响应能力和良好的用户服务水平 传统的计划经济体制的长期影响, 使我国电力设备制造企业缺少快速的市场响应能力。同时, 买方市场的长期存在也使我国电力设备制造
5、企业急需提高用户服务水平。日渐激烈的市场竞争, 很大程度上演化成服务质量的竞争。企业提供给用户更快更好的服务, 使顾客买得放心、用得满意, 才能占领更大的市场, 取得更大的利润。随着市场的进一步开拓, 用户需求更加多样化、个性化, 对企业的市场响应速度的要求也更为苛刻。 2、当前制造科学要解决的问题 2.1 制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不
6、仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。 2.2 为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CADCAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-Real Space)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在 C-空间 (配置空间 Co
7、nfiguration Space)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(Screw Space)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科-计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。 2.3 在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性
8、、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。 2.4 各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。 这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。
9、这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。 3、先进制造技术在电力设备制造工业中的应用 3. 1 产品设计与开发 包括 VM、CE 等特别是最新提出的虚拟产品开发(VPD, Virtual Product development) 技术在内的先进制造技术对于我国电力设备制造工业摆脱产品设计手段比较落后、自主开发能力较为薄弱的状况, 实现“生产一代、试制一代、开发一代, 研究一代”的产品开发方针具有重要意义, 可以应用的先进技术包括: 3. 2 产品制造过程与工艺 包括 FMS、CIMS、GM 等在内的先进制造技术对于我国电力设备制造工业提高产品制造水平, 优化生产工艺具有重要的意义。
10、 3. 3 生产管理与经营管理 包括 CIMS、LP、AM、GM 等在内的先进制造技术对于我国电力设备制造工业提高生产经营管理水平, 取得良好的经济效益具有重要的意义。 4、现代制造技术的发展趋势 20 世纪 90 年代以来，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，如美国的先进制造技术计划 AMTP、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G-7)、德国的制造 2000 计划和欧共体的 ESPRIT 和 BRITE-EURAM 计划。 当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面： 4.1 信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产
11、模式会获得不断发展。 4.2 设计技术与手段更现代化。 4.3 成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。 4.4 新型特种加工方法的形成。 4.5 开发新一代超精密、超高速制造装备。 4.6 加工工艺由技艺发展为工程科学。 4.7 实施无污染绿色制造。 4.8 制造业中广泛应用虚拟现实技术。 4.9 制造以人为本。 5、结束语 随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。 参考文献： 1 孙嘉平, 等研究经济规律, 实现电力工业的可持续发展, 中国电力, 1999, 1: 7 11. 2 王先逵, 制造技术的未来, 中国机械工程, 1994, 5( 5) : 2 4. 3 李伯虎等, 现代集成制造的发展与 863/ CIMS 主题的实施策略, 计算机集成制造系统, 1998, 5: 7 15.
