柳百成铸造工艺与设备专家。1955年毕业于清华大学。现任清华大学机械工程系教授、博士生导师。在国内较早提出用计算机技术改造传统铸造行业,在开拓铸造过程模拟仿真新领域作出了重要贡献。
我国虽然已是制造大国,但与工业发达国家相比仍有很大差距,
我国制造业在过去的二十年中发生了巨大变化,而且这种变化还会延续。高速发展的工业技术要求加工制造的产品精密化、轻量化、集成化;国际竞争更加激烈的市场要求产品性能高、成本低、周期短;日益恶化的环境要求材料加工原料与能源消耗低、污染少。面对市场经济与全球竞争的复杂环境,企业必须重视先进制造技术的进步。
先进制造技术促进企业发展
企业发展要依靠先进制造技术,而先进制造技术必然促进企业的发展。在这里,仅以以下实例说明:
实例一:南京汽车制造厂在引进依维柯汽车时,与清华大学及郑州机械研究所合作,采用微合金化、均匀化及特殊热处理等先进制造技术,成功地制造出牌号为QT900—5的高强度、高韧性球墨铸铁曲轴。1996年—2001年为工厂取得经济效益数千万元。
实例二:长江三峡水轮机的第一个叶轮是从加拿大进口的,价值为960万美元。在我国重型制造企业的共同努力下,长江三峡水轮机叶轮的第一个不锈钢叶片重62吨已由德阳中国二重集团铸造厂于2001年首先一次试制成功,其铸造工艺方案采用了先进的计算机模拟仿真技术,经反复模拟得到了最优化的铸造工艺方案。由国务院三峡办、中国机械工业联合会共同主持召开的鉴定委员会专家组认为:“该叶片技术资料齐全,采用了计算机优化等先进技术,符合有关标准要求,达到国际同行业先进水平。”
先进制造技术的发展趋势
美国在“新一代制造计划”中指出,未来的制造模式将是批量小、质量高、成本低、交货期短、生产柔性、环境友好。未来的制造企业将由人、管理及技术三要素组成,而以人为本。轻量化、精确化、高效化将是未来制造技术的重要发展方向。以汽车制造为例,美国新一代汽车研究计划的目标是:在2003年每100公里油耗要减少到3升。汽车重量减轻10%可使燃烧效率提高7%,并减少10%的污染。为了达到这一目标,要求整车重量要减轻40%~50%。从美国福特汽车公司新车型中使用的主要材料可以看出,新一代汽车中钢铁等黑色金属用量将大幅度减少,而铝及镁合金用量将显著增加。
近年来,随着汽车工业和电子工业的迅速发展,对通过降低产品的自重以降低能源消耗和减少污染提出了更迫切的要求,轻量化的绿色环保材料将作为人们的首选。
快速产品和工艺开发系统
我国制造业的主要问题之一是缺乏创新产品的开发能力,继而缺乏国际市场竞争能力。
传统产品开发的特点:一是照猫画虎、知识老化、缺乏创新;二是周期长、返工多、成本高。例如,美国空军研究所从1981—1991年研发武器共发布图纸20000张,但共有90000张图纸进行了更改,平均每张图纸改动了4.5次,多花费了16亿美元。
现代产品开发系统的特点是:1.采用现代设计理论与方法;2.进行全生命周期设计;3.设计全过程采用信息技术;4.加快采用新材料、新工艺;5.产品开发周期短、返工少、成本低,努力做到一次成功;6.产品有创新,在国际市场上有竞争能力。波音公司采用现代产品开发系统,将新产品研制周期从8年缩短到5年,工程返工量减少了50%。日本丰田汽车公司在研制2002年嘉美新车型时,将研发周期缩短了10个月,减少了65%的试验样车数量。