發展汽(qì)車製造裝備具有重(chóng)大(dà)戰略意義
我國汽(qì)車業占裝備製造(zào)業產值和利潤約半。國內外經驗一再證明,汽車工業的發展既依賴於機床工業(yè)的技術進步,又帶動了機床工業的發展。近十幾年來,我國汽車工業已經成(chéng)為(wéi)機床消費主體,約消費了全社會40%的機床。同(tóng)時,汽車工業投資(zī)的一半以上又用於購買機床,其中(zhōng),進口機床金額約占80%。這是我國機床消費和進口高速增長的主要原因。圖1表明,我國汽車(chē)產量與機床進口增長同步。
一方麵,汽車的水平和質量取決於(yú)裝備水平;另一方麵,一個國(guó)家汽車工(gōng)業和一個汽車企業的國際競爭力又取(qǔ)決於裝備的先進性和製造成(chéng)本。正是近年大量先進數(shù)控設備的采用,使我國轎車(chē)裝(zhuāng)備整體上進入柔性(xìng)化時代,才支撐著我國汽車工業的不斷發展。
我國汽車製造裝備市場巨大
我國將是世界(jiè)汽車(chē)最(zuì)大市場(chǎng)、最大生產國。按(àn)照發展總戰略,2020年,我國汽車產量達到(dào)1400~1800萬輛,世界第一,並邁(mài)向世界汽車產業強國(guó),其標誌之(zhī)一是,擁有先進製造技術和先進製造裝備。 同時,各汽車(chē)企業,特別是零部件企業,為在激烈的市場競爭中求生存,必須不斷改進製造技術與裝備。可以斷言,在我國實現工業化的長時期內(nèi),汽車工業將一直是(shì)機床消費的主體。
我國汽車製(zhì)造裝備兩極分化、總體(tǐ)落後。形象地說(shuō)是現代武器與“三八“式步槍並存。一方麵,有采用世界最先進的敏捷柔性生產線的上海通用這樣的示範工廠;另一方麵,有的國營老企業,如(rú),濟南卡車公司數控機床比(bǐ)率隻有(yǒu)1%(2002年調(diào)查)。
總體來說,合資轎車企業和部分民營企業(如,萬象集(jí)團(tuán))汽車裝備整體上(shàng)進入柔性化時代,達到二十世(shì)紀九(jiǔ)十年代水平。另外一部分汽車零部件製造企業仍然主要使用普通(非數控)機床生產,造成質量低下,隻能夠生(shēng)產低端汽車零部件。
現代汽車製造裝備的構成及進口熱點
汽(qì)車製造裝備分為整車製造裝備和零部件製造裝備兩大類。
o 整車製造的“四大工藝裝備”——整(zhěng)車裝配流(liú)水線、車身焊接和(hé)裝配生產線、噴塗生產線、衝壓生產線。
1. 衝壓生產線:據統計,在轎車的2000餘件零件中,衝壓件占40%以上。包括車身(shēn)覆蓋(gài)件、車身結構件和中小型衝壓件。目前(qián),我國轎車生產主要應用自動和半自動衝壓生產線。下一代(dài)是柔性衝壓自動線。衝壓生產線(xiàn)是唯一的(de)國產品占據主導地位(wèi)的大類汽車裝備。但是先(xiān)進衝壓技術裝備我們與國(guó)外存在很大差距。
2. 轎車焊接裝配線幾乎全部依靠進口(kǒu)。 轎車車身自動焊裝線,整車自動裝配線是我國汽車裝備(bèi)最薄弱的環節之一。 目前,自動裝配線向柔性和“零缺陷”裝配(pèi)線發展。柔性(xìng)靠大量焊接和裝配機(jī)器人實現。
3. 噴塗生產線:主要包括噴漆機器人、電泳、烘幹、塗膠以及輸送等設備。由於國內缺乏將工藝係統(tǒng)、物流係統、信息係統集成(chéng)為流水生產線的技術(shù),也基本依賴進口。
o 零部件製造裝備(bèi):
1. 金屬切削機床生產線(xiàn)。 製造轎車零部件的金屬切削機床生產線,金額的約70-80%依(yī)賴進口。但近年隨著(zhe)國際著名機床廠(chǎng)商將生產轉移至我(wǒ)國,以及國內機床企業(yè)並購國際著(zhe)名(míng)機床廠商,進口比率正在下降(jiàng)。製造卡車零部件的金屬切(qiē)削機床生產線則以國(guó)產(chǎn)品為主。
這裏分析幾種熱(rè)點金屬切削機床:
a. 柔性生產線——FTL。由高(gāo)速加工中心組成(詳見後)。主要用於發動機製造。從二十世紀末至(zhì)今,據不完全統計(jì),已經有約100條在(zài)我國安裝或將安裝,單價約(yuē)2000萬美元(yuán)。其中進(jìn)口占約90%。主要來自德國、日本、意大利、美國。
b. 雙主軸雙刀塔多軸(zhóu)數控車銑(xǐ)中心/柔性製(zhì)造單元。帶有(yǒu)C、Y軸和動力刀頭。配備自動上下料裝置(含機械手),並在與物(wù)料存儲與傳送及其自動控製集成(chéng)的條件下,構成柔性製造單元(FMC)。由於(yú)這類(lèi)設備滿足軸類汽車零件(jiàn)“一次裝夾完全(quán)加工——one on down”需(xū)要,近年已經有數百台至千(qiān)台投產,其中進口約占90%。主要來自(zì)日本、韓國、台灣等。 還要特別指出,現代汽車零(líng)部件越來越采(cǎi)用以車代磨工藝,要求數控車床能夠(gòu)進行強力車削。
c. 各種數控(kòng)磨床和(hé)專用數控磨(mó)床(chuáng)。如:高(gāo)效、高精無心磨床,配有自動上下料裝置(含機械手),組成磨削單元;高效、高精曲軸和凸輪軸數控磨床,十字軸專用數控磨床等,幾乎全部依靠進口。主要來自德國、意(yì)大利、瑞士、日本。
d. 模具加工5軸高(gāo)速床身(shēn)式/龍門式銑床(加工中心)。這類機(jī)床主要特點是速度高、剛性好。其(qí)中龍門式加工中心為擴(kuò)大工藝性能,還具有(yǒu)5麵功能,配備有換頭機(jī)構,以便滿足銑、鏜、鑽工藝對主軸轉速不同的要(yào)求。全部依靠進口,已(yǐ)經(jīng)有超過數百台投產。主(zhǔ)要來自德國(guó)、瑞士、日本、意大利。
2. 精密鍛造:接近淨成形加工。轎車重要零件毛坯(pī)一直應用鍛件。精鍛機國內差距巨大,依(yī)賴進口。
a. 熱精鍛生產線或製造(zào)單元:德國BLM公司熱精鍛齒輪精(jīng)度已達DIN6級,節約材料20~30%,機械性能提高15~30%。
b. 冷精鍛(duàn)(冷擠壓)生產線或製造單元:美國每年生產冷擠壓件100萬件(jiàn)以上,80%為汽(qì)車(chē)零件。
c. 溫精鍛生產線或製造單元:工藝特點是(shì)材料加熱至700~1000℃進行鍛造,兼有熱鍛和冷鍛優點。美國溫鍛件約占精鍛件50%。
d. 模鍛機/製造單元:汽車零部件鍛造毛坯皆(jiē)屬模鍛件(jiàn)。其(qí)中的模具和上下料裝置等為國內(nèi)薄弱環節(jiē)。
e. 粉末冶金燒結鍛(duàn)造(zào)設備。國外(wài)粉末冶金燒結鍛造技術有較大發展,粉末鍛造連杆(gǎn)重量精度可達1%。
f. 內(nèi)高壓成形技術。是製造空心(xīn)輕體構件的高新技術。內高壓(yā)成形件(jiàn)質量輕、強度高、零件數量少、焊縫少,在歐美發展很快。
g. 旋(xuán)壓成形技(jì)術裝備。旋壓(yā)成形具有加工精度高、可生產變截麵等強度車輪輪輞和輪輻等優點。
h. 鑄造生產線: 大噸位壓鑄機/製造單元(鋁合金鑄件)依(yī)靠進口。其中壓鑄模具國內差(chà)距巨大。 精(jīng)密鑄造生產線(鑄鐵件)依(yī)靠進口。其中,自動鎖芯生產線(key core system)主要采用西班牙loramendi公司(sī)產品。
i. 激光(guāng)加工設備。包括激光切割設備、激光焊接設備。激光拚焊(hàn)板衝壓成形技術是國際上大力發展的一(yī)種先進技(jì)術。將不同材質不等厚度鋼板激光拚焊成毛坯,然後整體衝壓成形。可減輕零(líng)件重量、提高整車(chē)匹配質量、降低材耗、提高生產率。目前激光(guāng)拚焊板衝壓成形設備(bèi)同樣依賴進口。,dd>此外(wài),轎車車(chē)體三維數(shù)控激光切割是最近發展的柔性製造技術,代替傳統(tǒng)的手工切(qiē)割+衝裁模製(zhì)造方(fāng)式。使生產準備周期從2.5個月縮短至5天。
j. 數控(kòng)刀具係統。製造轎車零部件的(de)數控刀具係統,主要依靠進口。現(xiàn)代轎車零部件和(hé)模具加工已經高速化。對刀具提出很高要求。采用整體(tǐ)硬質合(hé)金刀具、硬質合金塗層刀具(包括化學塗層CVD、物理塗層PVD),陶瓷刀具,CBN刀具,聚晶金剛石(PCD)刀具,燒結壓層刀具等。 同時,對高速切削刀具的監(jiān)測工(gōng)具、刀具係(xì)統的連接工具、高速回轉的刀具係統動平(píng)衡技術設備等也提出很高要求。
k. 需要指(zhǐ)出,現代轎(jiào)車零部件加工生產線,采用“智能刀具(Smart Tools)”——為(wéi)特定零件加工(gōng)設計的一係列專用高效刀具。同時,國際著名數(shù)控刀具供應商,還同時提供高速切削套裝軟件包、刀具使用(更換、重磨)服務等“整體解決方案”。
我國汽車製造裝(zhuāng)備國產化路漫漫
二十世紀八十年代,我(wǒ)國(guó)汽(qì)車工業重點轉入生產轎車,國內機床工業很不適應。轎(jiào)車裝備國產(chǎn)化率長期來隻有20%。但(dàn)是仍(réng)然有一些亮點,比如汽車衝壓生產線、數(shù)控齒輪加工機床(chuáng)等國產品都占有較高的份額,大連和沈陽機床集團近年也為汽(qì)車(chē)企業提供由高速加工中心組(zǔ)成(chéng)的柔性生產線,目前已有幾千台國產數控機床在(zài)汽(qì)車企業使用。
但是(shì)總體來說,我(wǒ)國機床產品與世界先進水平還有不小差距:
1. 自主創(chuàng)新差距:筆者去年訪問了歐(ōu)、日五國20家以(yǐ)提供汽車裝備為主的著名機床製造商。發現在現代發動機(jī)製造技術、高速加工中心、由(yóu)高級複合化機(jī)床(chuáng)組成的製造單元等高端機床方麵,我們與(yǔ)國外(wài)技(jì)術發展差距拉大了。重要原因是,我們(men)基本沒有製造技術自主創新體係,同時,製造技術研發的人力、財力投入,差距仍(réng)然很大。
現代(dài)汽車裝備特別強調解決方案。目前,國際一流機床企業的銷售行(háng)為,已經完成了從賣設(shè)備到提供“解決方(fāng)案- SOLUTION”的革命。這要求應用工程師是(shì)複合性技(jì)能(néng)型高級“灰領人才”。這是我們(men)與國際間新產生的也是更加嚴重的差距。
2. 機床性(xìng)能(néng)差距:主要數控機床無法滿足現(xiàn)代轎車對精(jīng)度、精度保持性、可靠性、壽命的需要。如,國際上(shàng)加工精度從1950~2000年提高了50倍,國內加工中心(xīn)精度與國際先進水平差距大體為15年;
3. 軟件差距:包括生產線控製(zhì)係統、集成技(jì)術差距等。缺乏將工藝係統、物流(liú)係統(tǒng)、信息(xī)係統集成為製造單元或流水生產線的技術。
淺析轎車零部件機械加工技術和設備特征
流水生產(chǎn)線
一個多世紀以來雖然幾經(jīng)革命,它卻(què)一(yī)直是汽(qì)車及零部件生產方式的主(zhǔ)體。
流水生產線根本技術(shù)是集成技術——將工藝(yì)係統、物(wù)流係統、信息係統集(jí)成為流水生產線。
1. 工藝係統:即機床——工具——工件(jiàn)係統。
現代轎車流水生產線的工藝裝備,已經進入柔性化時代,由(yóu)數控機(jī)床和(hé)智能工具組成。
對機床主要(yào)要求是:高速度、高(gāo)精度(dù)、高精(jīng)度保持性——高機床工程能力指數(Cm/Cmk值),高可靠性(xìng),等。
用於發動(dòng)機(jī)生產線的高速加工中心:快移速度(dù)60~100 m/min,加速度0.6~1.5g;主軸最高轉(zhuǎn)速8,000~15,000 r/min;定位精度/重複定位精度——工作台1m以下,8μm/4μm (VDI標準),工作台1m以上,10μm/5μm/M (VDI標準)。
目前,國際上這(zhè)類加(jiā)工中心的最新發(fā)展是,主運動普遍(biàn)采用(yòng)電主軸(zhóu),進給運動愈來愈多采用直線電機。同時,普遍運用三坐標模塊化(huà)和箱中箱結構,機床非常簡約,外購件(配套件)比例增加,交貨期大(dà)大縮(suō)短。日本MAZAK公司最新一代的UH“瘦身”型加工中(zhōng)心,采用雙X軸(zhóu)進給方式,機床寬度(dù)縮短38~57%,大大減少生產線占地麵積和投資(zī)。
用於模具加(jiā)工的3~5軸床身式、龍門(mén)式數控/仿形高速(sù)銑(xǐ)床(加工(gōng)中心):主軸最高轉速20,000~40,000 r/min;
機床工程能力指(zhǐ)數/工序能力指數Cmk/Cpk值≧2.0/1.67 。
平均無故障工作時間MTBF,日本遠州2002年資料目(mù)標為5 000小時。
2. 物流係統:由(yóu)原材料處理、存儲、上(shàng)下料裝置、機床間工件傳輸裝置(zhì)組成。
在單台數控機床配備工件庫或原材料庫和自動上下料裝置(含機械手、機器人)的條件下,即在與物料存儲與傳送及其自動控製集成的條件下,構成柔性製造單元(FMC)。在多台數控機床配備自動上下料與物料存儲和傳送及與生產計劃調度用計算(suàn)機(jī)集成的條件下,構成柔性製造(zào)係統(FMS)。在不(bú)含計劃調度係統和工件單向流動時,組成柔(róu)性生產線。
3. 信息係統:
主(zhǔ)要包括生產線控製、刀具更換、工裝(zhuāng)及附具更換、工件調度、自動(dòng)編(biān)程、自(zì)動監控(kòng)、自動補償、工件質量自動檢測、刀(dāo)具磨損或破損後的自動更(gèng)換和自動報警等。最新(xīn)要求是具有(yǒu)CAD/CAM功(gōng)能,遠程(chéng)生產線管理和維護、故障診斷(duàn)和自動修複功能等。
流水生產(chǎn)線又是製(zhì)造技(jì)術與管理技術結合的典範。二十世(shì)紀影響了人類製造業的幾大管理技術(shù)多產生於汽(qì)車生產線。如,福特生產方式,豐田生產方式,準時製(JIT),精益生產等。這裏(lǐ)不再闡述。
發動(dòng)機製造技術的發展與變革
正像(xiàng)發動機是汽車的心髒一樣,發動機製造技術是汽車製造(zào)技術的集中體現。
1. 汽車麵世以來,發動機製造技(jì)術已經經曆了(le)兩次革命。
第一次革(gé)命發生在二(èr)十世紀(jì)初,美國福特汽車公司創始人福特發明了大量生產流水(shuǐ)線(xiàn)。其主要方式,是由組合/專用機床(special purpose machine/ Transfer machine)組成的自動生(shēng)產線 TL(Transfer Line) ,也稱為傳統自動線。其最大優點是高生產效率——幾十甚至上百(bǎi)把刀(dāo)同時加工,其效率是任何其(qí)他類型生產線無法比擬的;低價格——特(tè)別是我國,組合專機價(jià)格甚至低於批量生產的通用數控機床。最(zuì)大缺點是柔性差,一旦產(chǎn)品變型和更換(huàn)品種即基本無法使用。我(wǒ)國汽(qì)車行業(yè)從誕(dàn)生至二十(shí)世紀九十年代初期,一直沿用TL。目前(qián)我國轎車行業(yè)生產大多不采用TL。但在國外大量生產穩定產品的生產(chǎn)線中,TL仍是最佳選擇(zé)。
為了解決產品的(de)變型生產和便於更換(huàn)品(pǐn)種,柔性生產技術被引進了汽車生產。二十世紀九十年代(dài)出現了高轉速、高快移速度(dù)、高加(jiā)速度、快速換刀的高速(sù)加工中心。由其組(zǔ)成的高速柔性生產線FTL(Flexible Transfer Line)是發動機(jī)製造技術的第二次革命。其突出特點是一定程(chéng)度上克服了高柔性(xìng)和低效率的(de)矛盾。這種生產線不僅可加工同樣產品範圍內的零件,而且可加工變型(xíng)產(chǎn)品、換代產(chǎn)品以及新產品,真正具備了柔性的意義。缺點是投資較大,效率受局限。目前(qián)是我國轎車企業的熱點生產線。
為了進(jìn)一步提高高速柔性生產線的生(shēng)產效率,更快地適應市場變化,FTL的新發展(zhǎn)是敏(mǐn)捷高(gāo)速柔性生(shēng)產線——AFTL(Agile Flexible Transfer Line),目標是:
對變化的市場需求(qiú)快速做出反映;
滿足現代轎(jiào)車發(fā)動(dòng)機“多品種、大中批量、高效率、低成本”的需要;
符合“精益生產”原則——用最小投(tóu)資贏得最大經濟效益。
AFTL的(de)主要特點是:
由通用高速加工中心和專用/組合機床(chuáng)組成的混合(Hybrid)型柔(róu)性生產線(HSMC+SPM/TM)。按照工序流程排列設備並由自動輸送裝置(zhì)連(lián)接,全部生產線上機床、輸(shū)送和工件識別均在一(yī)個控製係(xì)統中;
采用(yòng)敏捷夾具(jù)(柔性夾具-可控、可調夾具);
采(cǎi)用“智能刀(dāo)具(Smart Tools)”——為特定零件加工(gōng)設計的一係列專用高效刀具。
這種生(shēng)產線(xiàn)的優(yōu)點是生產效率高(gāo)同時又具有(yǒu)相(xiàng)當的柔性,能夠適合(hé)大批量(liàng)生產和變型產品生產,同時投資較小。缺點是柔性受局限,不能加工不可預見的任意品種零件。目前,混合型柔性生(shēng)產線在國內外汽車行業應用廣泛。
2. 目前發動機(jī)製造(zào)技術正醞釀著第三次革命
背景是,一方麵,隨著(zhe)技術進步,發動(dòng)機研發速(sù)度越來越快,新產品(pǐn)開發周期從30個月縮短到13個月;同時,日益發展的多樣性需求(qiú),使車型數量急劇(jù)增加。如,我國第一(yī)汽車集(jí)團在2000-2004年期間開發(fā)出920種(zhǒng)新車型;日本豐田公司10年中車型數量增加兩倍。另一方麵,在發動機市場(chǎng)競爭愈(yù)發激烈情況下,發(fā)動機生(shēng)產批量不確定性增大。目(mù)前流(liú)行(háng)的柔性生產線,由於價格昂貴,投(tóu)資風險加大。同時,產能過剩矛盾(dùn)日益突(tū)出——尤其是我國(guó)更加嚴重。近年來,人們一直在探討解(jiě)決多樣性與經濟性日益突出的矛盾,滿足變品種、變批量的需要,兼顧高柔性、高效率、低投資的要求和對市場的快速反應能(néng)力;同時,也在(zài)探討以(yǐ)製造係統的革命來解決產能過剩的世紀矛盾。
美國提出了《可重構製造(zào)係統RMS(Reconfigurable Manufacturing Systems)》。美國國家(jiā)研究委員會1998年將RMS列為未來20年製造業必須優先解決的10大關(guān)鍵技術之首。RMS著眼於發展製造(zào)係統的結構快速調整能(néng)力,原理是通(tōng)過對製造係統中機床配置的調整(zhěng)和機床功能模(mó)塊的增減,迅速構成適(shì)應新產品生(shēng)產或生產批(pī)量變化的市場環境。為此研製了可重構(gòu)機床RMT(Reconfigurable Machine Tools)。RMT由標準(zhǔn)化的模塊組(zǔ)成。與傳(chuán)統模塊化機床(如,組合(hé)機床)本質性(xìng)區別是它的使用中的可重構性。RMS的結構和布局可依需要在(zài)用戶現場快(kuài)速重組。
RMT的應用基礎之一(yī)是柔性夾具。GM公司已經開發(fā)出柔性(xìng)夾具係統,可以快速的更換以生產不同的發動(dòng)機缸體或缸蓋,包(bāo)括4、6、8缸直列和V型發(fā)動機,從而減少更換的時間和成本。這是一個帶有電控永磁台(tái)麵的夾具,上(shàng)麵集成了夾緊、支撐、定位元件。用調節器把這些元件準確地固定在棘爪上來組成(chéng)特定夾具。在15分鍾內即可把一種夾具配置變為另一種配置。
目前RMS在國際上是熱門話題(tí),我國也已列入科技發展計劃。目前,RMS還有一些關鍵技術有待(dài)突破,如,RMT機床重構後的(de)精度和可靠性還(hái)有待(dài)解決。
日本MAZAK公司開發出了市場響應型(xíng)自獨立製造係統《MSM(Market Responsive Self-contained Manufacturing)》。其實質是“單台套件生產”——可以應對(duì)各種不同零件加工的通用性模塊生產(chǎn)方案。
MAZAK公司用(yòng)幾台INTEGREX機床,分別完成發動機5大件全部加工(gōng),進行(háng)“套件(jiàn)生產”,並隨即裝配成一台發動機。使得在發動機設計完成後即可以用最小的投資、最快的速度生產出來。最(zuì)適(shì)用於新發動機研(yán)發。目前,用MSM技術製造的發動機樣機已經麵世,雖然尚處於實驗階段,但理論和實踐的禁(jìn)區已經突破(pò)。
流水線(包括TL,FTL,AFTL)工藝特點是工序分散型,每台(tái)機床原則上隻執行(háng)一道工序。工件在全線“流完(wán)”,才完成全部加工;設備排列特點是串聯式。優點是效率高——工序分散,等價於單(dān)件多工序(xù)同時加工。即,每一(yī)生(shēng)產節拍(以分鍾計算)都會生產出來一個零件,目前是大批量生產的唯一(yī)方式。缺點是投資大,並且全線機床不能獨立工作,一台機床故障,生(shēng)產線全(quán)線停產。
MSM生產線工藝(yì)特(tè)點是工(gōng)序集中型,一台機床“獨立”完(wán)成全部加工,在生(shēng)產批量加大時增加機床,並配備物料存儲和傳送裝置。設備排列特點是並聯式,一(yī)台機床故障,生產線照常運(yùn)行。因(yīn)此,MSM生(shēng)產線的(de)突出特點是《雙柔性》——設備和生產線。但是效率很低。
為提高效率和緩解一台機(jī)床故障(zhàng)對生產線的影響,目前國外已經有發動機工廠(chǎng)應用並串聯混(hún)合式。
3. 幾點結論性意見
結合我國實(shí)際,筆者認為:提倡但不盲目追求使用(yòng)高(gāo)速柔性生產線FTL。應(yīng)該在充分考慮到產品生命周期、科學預(yù)測產(chǎn)品更新期前提下,結合企業(yè)投資能力和回收周(zhōu)期,因工件而異選擇不同類型生產線。
對於(yú)生產批量大且產(chǎn)品生命周期長,相對穩定的工件,如發動機缸體、變速箱殼體(tǐ)、離合器殼體等,優先選用組合專機生產線TL。
對於更新速度快的產品,如發動(dòng)機缸蓋,采用高速柔性生(shēng)產線FTL。
大力發展具有敏捷思想(xiǎng)的混合型柔性生產線AFTL,其中注意選擇國內能夠提供的組合/專用機床;大力發展(zhǎn)三坐標模塊式高(gāo)速加工中心。
雖然預言RMS或MSM成為發動機製造技術第三次革命的標誌為時尚早,但我國立誌於成為世界汽車強(qiáng)國(guó),要求我們研製自己的發動機,自然必(bì)須密切注意國際上RMS、MSM技術(shù)發展,並且發展具有我國自主知識產權的RMS和MSM。
高效專用機床(chuáng)
機床的高效專用性,是汽(qì)車製造(zào)裝備的(de)又一大特徵。如(rú),汽車齒輪加(jiā)工,應用高速滾齒(chǐ)機,高速(sù)插齒機,高速磨(mó)齒機。英國(guó)LANDIS公司生產的曲軸磨床,磨削速度高達120 m/s,用“扒皮法”一(yī)次(cì)裝夾從毛坯(pī)到(dào)精磨完畢(bì),耗時僅幾分鍾。
“高效專用”,對機(jī)床的基本要求(qiú)是高剛度、高速度、大功率。一律配備(bèi)超硬刀具。如,上述高(gāo)速滾(gǔn)齒機,高速插(chā)齒機要求配備整體硬質合金或硬質(zhì)合金塗層滾刀、插齒刀;LANDIS曲軸磨床(chuáng)配(pèi)備CBN砂輪。
高效專用機(jī)床基本特(tè)徵是《量體(tǐ)裁衣》型。即,按照用(yòng)戶需要提供個性化產品。
高效專用(yòng)機床屬於“精益機床(lean machine0”——去除(chú)冗餘功能,具有高效率和極強針對(duì)性特(tè)點。可通(tōng)俗的解釋為(wéi)“瘦肉”型機床。
現代高(gāo)效專用機床的供貨方式是《整體解(jiě)決方案——TOTAL SOLUTION》。
要求從設備研製到投產後都采(cǎi)用《協同工程——Collaborative engineering》——與(yǔ)上下遊合作夥伴(供應商及用戶),通過異地設(shè)計建立動態聯盟。聯合研製貫穿於(yú)全過程,為用戶服務貫穿於產品全生命周期。
要求供應商熟悉(xī)用(yòng)戶產品(包括預測中期發展的新(xīn)產品),熟悉用戶工藝,具有(yǒu)編程能力(lì),設備優化使用能力,具有工藝裝備(bèi)成套能力,具有集成能力,即,可將工(gōng)藝係(xì)統、物流係統、信息係統集成為製造單元及相應的(de)人員培訓。
要求供應商具備自主技術創新能力。提供的(de)不僅是全麵的,還必須是當代技術水平(píng)可(kě)達到的“最佳”方案。促使供應商實現用戶(hù)需求“拉動”的自主創新。同時,與用戶聯合(hé)研製過程中積累大大小小的創新,為開發的產品“原創性”打下基礎。
還要求供應商具備經濟分析能力。能夠根據用(yòng)戶資金(包括動態資金),提出幾個方案及報價。並(bìng)且為(wéi)用(yòng)戶提出投(tóu)資回報周期及(jí)盈利分析。
要求用戶提供擬加工(gōng)工件組圖紙,或它(tā)們的典型工件的圖紙、技術要求;提出(chū)應達到的生(shēng)產率(單件加工工時(shí))和質量水平(均應適當高出(chū)現有的水平);工件在本機床(chuáng)加工前(qián)後工序的情況;使得機床一到廠即可立即投入生產,而且加工效(xiào)率和加工(gōng)質量均能立刻穩(wěn)定可靠(kào)地符合或高(gāo)於用戶原來提出的要求,立(lì)即開(kāi)始創造效益(yì)。
由此可見,完美的整體解決(jué)方(fāng)案,絕不是一(yī)個(gè)或(huò)幾個人能夠完成的,必須有一(yī)個由有關(guān)部門組成TVM團(tuán)隊。當(dāng)然(rán),這已經跨入管理範疇,詳見下段。
“量體(tǐ)裁衣”型的高效專用機床,技術附加值及設備利潤率很高。由於不同於大(dà)量生產的機床,其(qí)價格也高(gāo)得多。正像手(shǒu)工縫製的西服比流水線西服價格高得多。但(dàn)是隻要能夠縮短用戶投資回報周期並(bìng)盈利,用戶就會認(rèn)為“物有所值”,不會斤斤計較價格。當然,也要幫助用戶轉變(biàn)采(cǎi)購設備的理念和習慣。
整(zhěng)體解(jiě)決方案首先是(shì)營銷理念的革命——從賣(mài)設備到幫助用戶盡快收回投資並盈利。它追求的(de)目標是“顧客完全滿意-TCS(Total Customers Satisfaction)”。它遵(zūn)循美國管理大師波特的理念“一個企業贏利能力的關(guān)鍵,是企業是否能收取其為買方創造的價值”。“整體解決方案”的最新發展是福特公(gōng)司創造的企業管理的(de)第三次革命——“團隊(duì)價值管(guǎn)理TVM(TeamValue Management)”。這項2003年才大規模推廣的TVM係統,內容是消除企(qǐ)業內部壁壘,各個有關(guān)部門組成TVM團隊,不再是隻對標準和合同負(fù)責,而是對終端顧客負責。隻有在最終顧客這裏才製造效益(yì)。因此,整體解決方(fāng)案的營(yíng)銷(xiāo)方式(shì),使設備製造商從技術(shù)範疇延伸至(zhì)管理範(fàn)疇;從工業領域擴(kuò)展到服務領域。
我國汽車製造裝備發展之路——國產化和本地化
汽車(chē)製造裝備的(de)本地化是我國汽車產(chǎn)業和機床產業共同的曆史使命
中(zhōng)國實現汽車強國夢想,不可能建築在(zài)裝備長期依賴進口的沙灘上。一方麵,對(duì)汽車企業而言(yán),激烈的市(shì)場競爭要求不斷降低製造成本。統(tǒng)計資料表明,汽車裝(zhuāng)備進口率每提高1%,裝(zhuāng)備總投資增加2-3%。可(kě)以說,裝備本地化是企業生存(cún)競爭的需(xū)要;另一方麵,隨著我國汽車工業開(kāi)始進入微利階段,企業將無力長期支付進口設備的高(gāo)額外匯。
現汽車製造裝備本地化的根本措施是,加快汽車製造技術及裝備創新體係建設
二十世紀七十(shí)年代,為裝備第(dì)二汽車廠,機械工業(yè)部組(zǔ)織了(le)130多個機床生產科研單位,提供了117條自(zì)動線,1004種5500台高效、專用(yòng)設備,裝備國產化率96%。受到鄧小平同(tóng)誌的讚許,稱為“聚寶盆”。而現在我(wǒ)國計劃經濟體製下的機(jī)床科研體係已經“轉企改製”,但取而代之的適合於市場經濟體製下的科研創新體(tǐ)係卻未建立起來。美國是(shì)市場經濟發達的國家,他們組織NCMS的經驗和做法似乎可以作為建立我(wǒ)們的汽車(chē)製(zhì)造技術(shù)及裝備創(chuàng)新體係的參考。即(jí),政府資助(zhù),機床產業和汽車產業聯手(shǒu),組織汽車製造裝備研發(fā)中心,由高校執行課題。目前(qián)建立研發隊伍最可行的辦(bàn)法就是產學研合作,尤其是產學合作。這也符合我國科(kē)技發展(zhǎn)戰略的十二字方針:協同集(jí)成、自主創新、重點跨越。
同時,機床產業要緊緊(jǐn)抓(zhuā)住汽車產業二十年大發展的(de)戰略機遇期,瞄準汽車裝(zhuāng)備(bèi)市場需求(包括中長期需求),特(tè)別是從(cóng)進口熱點中尋求突破點;瞄準世界汽車製造技術及裝備發展前沿(yán)技術,如,可重構製造係統——RMS;特別要掌握生產線集(jí)成技術。進(jìn)口生(shēng)產(chǎn)線中有許多工夾具和非標設備,國內能(néng)夠製造並且成本大(dà)大降低,關鍵是集成技術。目前,大連(lián)機床集團等(děng)單位已經掌握了生產線集成技(jì)術,應該在機床行業全麵推廣。
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