揭秘先进制造
2023-09-20 ASME(美国机械工程师协会)与传统制造业相比,先进制造业是指制造业不断吸收电子信息、计算机、机械、材料、现代管理技术等高新技术成果,并将这些先进制造技术应用于制造业的研究和开发。从设计、制造、在线检测、营销服务、管理等全过程,实现优质、高效、低耗、清洁、柔性化生产,即实现信息化、自动化、智能化、柔性化、生态化生产,取得更好的经济效益和市场效应,带动了制造业的发展和突破。
先进制造是利用创新技术和方法提高制造业竞争力
先进制造业的目的是提高产量,提高产品附加值,提高产品质量,增强市场应变能力和灵活性。缩短产品研发和上市时间,减少单位数量、材料含量、材料库存和使用的资本工厂。
传统制造基于使用专用工厂和生产线,灵活性很少或根本没有。先进制造涉及多种生产方法。这些方法可以充分利用资本工厂,而且效率更高、响应速度更快。尽管在某些情况下,传统的专用方法仍然适用(例如,可预测的长期生产运营),但先进的制造技术无需过多的资本投入即可满足行业中常见的各种生产要求和大规模定制。
先进制造涵盖从概念到报废的价值链各个环节,依靠信息和通信技术(ICT)将制造和业务活动整合为无缝、高效的运营。
先进制造涉及的技术可分为三大类:高效生产、智能生产、有效组织。
• 高效生产涉及设计、仿真、物理和计算机建模、先进的生产技术和控制技术。重点是同时进行,而不是顺序进行。相关生产技术包括快速成型、近净成型、精密铸造、机械加工和连接技术。
• 智能生产涉及ICT在制造及相关物流系统中的应用。除了面向生产的智能机器、电池和生产线之外,这一概念还涉及通过有效的监控、维护和维修策略来实施系统,以延长使用寿命并优化生产设施的使用。
• 有效的组织涉及制造资源的有效协调和开发。这包括物质资源和知识。相关主题包括虚拟投标和企业、共享设施和资源、新型组织、孵化单位、知识管理和交易以及电子商务。该领域的重点是利用技术来增强中小企业和大型组织的参与和能力。
先进的制造技术可以通过多种方式提高生产率。它们使某些行业的制造商能够为客户提供“按照他们的方式行事”的选择,从而大大提高灵活性。制造商还可以为特定客户小批量生产产品,根据设计变化调整生产线,甚至通过快速生成原型来加快上市时间。
先进制造技术还可以通过允许制造商创造出传统方法无法经济高效地生产的新产品来促进创新。它们还允许制造商生产符合买方确切规格的高质量产品。此外,这些工艺对环境友好,因为它们通常消耗较少的原材料并产生较少的废物。通过减少工人接触的有害物质,它们还提高了安全性。根据市场观察,以下五种技术工具在未来几年内最有潜力影响制造业格局并提高生产率。
1.自主机器人。
新一代自动化系统通过信息技术将工业机器人与控制系统连接起来。配备传感器和标准化接口的新型机器人和自动化系统已开始补充(在某些情况下消除)许多流程中的劳动力。这使得制造商能够经济高效地生产较小规模的产品,并提高其提高质量的能力。
2.集成计算材料工程(ICME)。
通过在产品制造之前创建产品的计算机模型并模拟其性能,工程师和设计师可以更好、更快、更便宜地开发产品,而不是构建和测试多个物理原型。
3.数字化制造。
虚拟化技术可以用来生成一个完整的数字化工厂,模拟整个生产过程。除此之外,数字仿真可以通过优化工厂布局、识别和自动纠正生产过程每个步骤中的缺陷以及对产品质量和产量进行建模来帮助工程师节省时间和成本。整个装配线可以以相对较低的成本复制到不同的地点。
4.工业互联网与柔性自动化。
制造硬件可以连接在一起,以便机器可以相互通信并根据传感器生成的数据自动调整生产。他们可以“看到”供应链。
5.增材制造。
增材制造工艺通常称为3D打印,它通过连续沉积薄层材料来创建基于数字模型的三维物体。此类工艺已用于某些行业的原型设计,包括航空航天、汽车零部件和基本消费品。未来,预计这些工艺将用于制造小批量的固体材料产品,例如无接缝的空心球。
先进制造中需要考虑的五个工作领域
1.医疗器械设计和制造——随着时间的推移,医疗保健是一个可能增长的领域,医疗器械的开发和制造蕴藏着机遇。
2.可持续制造——在当今世界许多国家,随着需求的增长和消费的增加,我们需要具有环保意识的解决方案,并要求产品在使用寿命结束时被丢弃。可持续制造设计在这里非常有价值——如果工程师能够找到产品,甚至是电子游戏的方法,这些产品最终将成为垃圾或被回收。即使是小家电也需要考虑这样做的必要性。
3.控制传感器开发- 开发和利用嵌入式传感器来增强自动驾驶汽车和先进安全性的技术突破。
4.焊接工程师- 焊接工程师的需求量很大,激光和电子束工作是主要的机会领域。激光以非常高的速度扩展,还必须考虑熔焊涉及电子束、摩擦、凸出电阻等。
5.供应链策略- 学习如何鉴定供应商的产品是关键,供应链机制的最终结果最终导致生产出具有正确规格的最终产品。