(新)数字化制造是先进制造技术的核心技术-

数字化制造是先进制造技术的核心技术先进制造技术是改造传统制造业的有效手段[1-3]。为了有效地在我国利用先进制造数字化时代、数字化工程、数字化技术、数字化制造技术伴随着信息时代的来临，在某种意义上也可以认为世纪之交全球正在进入数字化时代。数字化时代是过去50年特别是最近30年和未来几十年技术发展的一个历史阶段，其主要特征就是数字化技术在生产、生活、经济、社会、科技、文化、教育和国防等各个领域不断扩大的应用并取得日益显著的效益的时代。数字化工程一般是指在国家经济各个领域，应用数字化技术实施领域上、中、下游作业的领域数字化系统设计、建造、管理、运作、应用、评估、改进等方面的基础和应用基础研究、和领域数字化人才的培养和应用等。数字化工程是推动国家经济各个领域技术进步，建数字化技术是指以计算机硬件、软件、信息存储、通信协议、周边设备和互联网络等为技*迅速、便数字化技术和各种专业技术相融合就形成了各种数字化专业技术，如数字化制造技术、数字化设计技术、数字化视听技术等。相对传统制造技术，数字化制造技术是一项融合数字化技术和制造技术，且以制造工程科学为理论基础的重大的制造技术革新，是先进制造技术的核心，有广阔的应用前景[8]。20年的回顾20年来制造领域发生了许多重要事件，主要有：命缩短，市场竞争激烈，企业经营风险上升。一方面经贸和产品制造有全球化趋势，但另一方面全球化和局域利益又不断冲突。环保要求日益突出，绿色制造和绿色供应被提上日程。[4]9030年内创造的，数字化制造知识大致也是这样。速电主轴、直线电机、软件补偿精度、涂层刀具、AMIM、分形制造、全能制造、可重组制造、虚拟企业和多智能代理制造等。以QFD／CADD／DFX／VM／RP／CAM／CAE以及成型和加工工艺仿真等为主体的上游骨干技术群。由NC／NGC／MC／CNC／DNC／FMC／PFMC／FMS／PFMS／Web—based制造、无图纸制造和机器人，物流系统等组成的下游数字控制制造技术群。以IGES、STEP、MRPE、、MIS、PDM、、工程数据库和因特网等为主体的制3个技术群之间的关系示意如下：制造业拥有的数字化制造技术比重逐年上升，数字化制造技术本身不断得到充实提高，并逐渐成为制造业优质低耗、低成本和快速响应市场需求的首选制造技术。制造系统工程的研究和应用取得多项成就。[5-12]。MEMS事实上，促成取得上述成就的诸因素中首推对产品和制造业以及制造技术发展的市场需求争不断增加企业资金流量和提高资本效率。企业处在市场环境中各种干扰总是不可免的，年来各国不同制造行业的兴衰就是明证。世纪之交制造业面临的挑战世纪之交，制造业面临着一系列新的挑战。众知建立现代化制造工业实质上是建立现代化1949年后几十年的计划经济时期建成了综观过去和现在，世纪之交制造业面对的主要挑战大致是：20年类似，市场竞争激烈企业经营风险与机遇并存，仍然是制造业面临的首要挑战。20年内科技知识可能会再增长一倍，企业亟需制订面对知识／产业经济环境的竞争策略。制造业产品的研究开发、市场营销策略和生产管理等必需适应保护环境、信息化时代、制造全球化和局域化并存、后工业化和欠工业化并存、人口老龄化等新世纪特点和要求。(4)国家经济总产值中服务行业比重上升，制造业业务中应用工程比重加大，制造业的服务行为日益强化。率。开发及利用效率。现有专业人才的培养方式、方法日益不适应现代制造业的需求。面对激烈的竞争，企业亟需补充高素质的青年人才，建立先进的人才管理机制，充分发挥员工的积极性。没有高素质的员工和他们的敬业精神，建立现代化的制造企业是不可能的。数字化制造技术和我国制造业的振兴正在进行国企改革、改组、改造并加强管理的我国制造业是国家经济的支柱产业，在世纪之交还面对着不断变化的全球性和局域性市场、个性化的客户需求、日益复杂的制造技术和经营风险增加，为此首先需要从战略上处理好：面对全球化竞争态势，我国制造业的战略重点和在国家经济总产值中的应有比例。我国制造业以数字化制造技术为主流制造技术，作可持续繁荣发展的基本策略的制造技术等。逐步做到敏捷响应市场需求，并优质低成本一次制造成功。式方法转变为全方位信息支持下的科学风险决策方式方法。实施合理的信息、知识供需战略和方法，将是提高企业和产品竞争力的重要保证。订制需求，以实现高增值、快速响应市场、高产品质量和优质服务为目的的数字化制造技术，包括：继续扩大CAD／CAM在制造业的应用。将图库支持下以制图和分析计算为主的CAD逐步扩展为能支持设计特别是能进行概念设计的CADD／CAM。在NCCNC应用的基础上，将CADD／RPCAM／CNCIR／CAA／CAI现快速无图纸柔性制造。有条件的在联网基础上试行Webbased缩短开发周期。研究、开发、应用可重组的先进制造装备和工艺。考虑到原材料和配套件价格上扬、产品研究、开发、应用先进制造工艺。加强基础工艺及其可控性的应用机理研究，建立单元制造工艺体系，提高单元工艺水平及其标准化程度。数据库和数字化制造信息支持系统的建造。(4)注重高素质人才的使用和培养。社会经济发展、市场的变化和技术进步，促使目前工业先进国家的员工技能老化率已达每年15％-20％，未来企业中的工作岗位预计大致每隔5—10年就要进行一次重组，而较小的变动则会不断发生，在这种环境中企业间人员的流动不断变化的企业动态需求，专业劳动力将转变为柔性专业劳动力。数字化制造学科的展望制造学科发展是为制造业和制造技术的发展服务的，决定制造学科发展的主要因素是：发展制造业和制造技术的需求、国情、资金投人、全球经济和技术发展动向、基础和技术基础研究水平，专业队伍水平状况等。展望今后，数字化制造学科的发展大致可以概括为5个方面即：生产模式研究；科学决策方法和理论研究；数字化制造技术研究；人才培养和使用；基础和应用基础研究。营管理、财会金融、研发、设计、工艺、制造、供应销售、售前售后服务、应用工程、人1520％是共同的，包括：企业全面面向市场；企业适度虚拟；组织的递阶／扁平精益化；生产能力柔性可重组；先进的信息获取、传递、存储和分配能力；充分发挥人的主观能动性等。从过去几年这方面的工作看研究工作需要和企业一起首先进行大量的(例如数百家)企业实况调研，以了解企业的真实情(如只限于组织扁平化或工装可重组应用等)适用先进生产模式，并不断根据监测效果进行改进，条件具备时再逐步扩大推广，直至科学决策理论和方法研究。生产过程伴随着一系列串行和并行决策，决策质量和结果在350年代即已形成，但是生产过程决策面对的问题针对第4节所述数字化制造技术，从学科上要着重解决：单元技术创新；链接集成；虚拟仿真；系统可重组、无故障运行和一次制造成功等应用基础问题。制造专业人才的培养看来要通过多通道来解决。考虑到制造学科面对的是大制造业，学式，有必要尽早在有条件的高等学校把“制造科学与工程”学科和“机械与结构系统”学科并适应工作要求，制造业迫切需要大量高素质的中等专业人才，办好中等专业教育是建立现种形势企业内的终身培训制将逐步为有利于再就业的社会性终身进修并取得公认的专业资格制所替代，需要建立一批面对在职员工的社会性有授资格权的专业进修单位。在数字化制造的基础和应用基础研究方面，宜着重开展制造科学和制造信息学的研究，增殖；计算几何；技艺的传递[6-9]。后者针对制造过程信息特征的研究制造过程人们还不太熟悉但对制造有决定性影响的一个层面先进制造领域关键技术(32)————煤的清洁燃烧技术一、技术概述我国是世界耗煤第一大国，主要用于火力发电燃煤锅炉，由于大部分火电厂未对燃煤排气中的SO2、NOX采取措施脱除，因此造成对环境的污染越来越严重。目前主要有两类方式对燃煤排放气体中的SO2、NOX进行处理。一类是在炉内通过燃烧技术的改进，降低SO2、NOX排放量，这种技术主要应用于常规燃煤发电厂，称之为煤清洁发电技术。目前已有商业应用。煤的清洁发电技术主要有、增压流化床燃烧联合循环技术C、整体煤气化蒸汽－燃气联合循环技术。另一类是在炉后，尾部烟气中进行脱硫脱硝。采用的主要的技术和方法主要有：1．湿法烟气脱硫技术、2．旋转喷雾半干烟气脱硫技术、3．炉内喷钙尾部增湿脱硫技术、4．电子束照射法、5．磷铵肥法、6．活性焦法等，统称为脱硫（脱硝）技术。二、现状及国内外发展趋势煤清洁发电技术国外发展趋势①国外CFBC锅炉正向大型化方向迅速发展，循环流化床锅炉的炉型较多，各家公司都有自己独特的流派，竞争很激烈。目前国外已运行的CFBC锅炉的容量等级已达到100－200－300MWCFBC年由法国stein250MWCFBC300MW等级。②在八十年代中期国外已开始建设PFBC－CC示范电站。瑞典ABB－Carbon公司在PFBC－CC200MWP200装置首批五套已先后在瑞典、西班牙、美国和日本的电站投入运行。首台输入功率为800MW的P800装置Karita电站建设中。③经过净化处理的合成煤气为燃料的IGCC发电系统是目前最清洁高效的燃煤发电方式。目前国外已建成工业装置5套，正在建设和计划建设的电站超过24座，总容量超过1972170MW1994年建成的Buggenum43．2IGCC装置；1995年在Wabash262MWIGCC装置。各家公司面向市场，展开激烈的竞争，针对各自的技术特点，开发大型洁净煤发电装置。随着IGCC的技术发展和成熟，今后的市场需求将会增大。CFBCPFBC及IGCCCFBC100MW21世纪前期阶段，发挥我国的地理、价格等优势，在亚洲地区可占有较大份额。国内发展趋势①循环流化床燃烧技术（CFBC）我国目前CFBC锅炉容量相对较小，已有数十台几种不同流派的 75t／hCFBC锅炉）（（C锅炉正处于设计安装阶段。CFBCCFBC锅炉的410t/hCFBCFW公CFBCPyropower50MWCFBCAhlstrom公司合作生产50MWCFBC“八五”期间组织清华大学、中科院工程热物理研究所等单220t/hCFBC锅炉。上述各方面条件，为发展我国大型CFBC锅炉技术，奠定了良好的基础。Ahlstrom410t/hCFBCCFBC19964CFBC锅炉的消化吸收，开发研制创造有利条件。同时，国家计委已批准西安热工研究院建CFBC锅炉的组织和协调提供良好条件。结合示范工程如四川白马电厂等建设项目引进国外200－300MW级CFBC锅炉设备或采200－300MWCFBC九五2000年后，开发出200－300MWCFBC锅炉及辅助系统，并形成生产能力。②增压流化床燃烧联合循环（PFBC－CC）我国对PFBC－CC起步较晚，进展缓慢，国内以东南大学为主，从“六五”开始已进行大量15MWEPFBC－CC1997年底在江苏省徐100MW级PFBC－CCPFBC－CC。③整体煤气化联合循环（IGCC）IGCC801993年以后国家科委、电力部IGCCIGCC可行性及示范工程初步研2000200－400MWIGCC2010年后逐步实现国产化并进行推广。④大型燃气轮机发电机组（GT）发展整体煤气联合循环和增压流化床燃烧联合循环必须要尽快发发电机组效率的提高，可使组成的联合循环机组的效率更高。南京汽轮电机厂与美国GE公司合作生产MS600IB型燃气轮机，额定功率37MW，业已生产了5台。当前市场需求已经向大功率高效率联合循环机组转化，燃机单机功率已达200MW300－450MWMS600IB型燃气100MW等级及以上功率更大、效率更高的燃气轮机及其联合循环机组的制造技术。脱硫（脱硝）技术工业化国家脱硫脱硝法规均相当严格。因此，大型燃煤装备的脱硫脱硝系统普及率已达90％以上。由于技术发展的原因，这些系统一般采用两套装置为湿法工艺外加脱硝技术的硫脱硝一体化技术作为下世纪的储备技术。该技术适用于大型燃煤装备的脱硫脱硝工艺。我国是世界耗煤第一大国，主要用于火力发电燃煤锅炉排硫量相当可观。而且呈逐年上升趋势。脱除SO2的技术在我国尚在起步阶段，与国外差距很大，大型燃煤设备脱硫普及率不足3％，而脱硝技术目前尚未起步。目前采用的脱硫（脱硝）湿法烟气脱硫技术，其中以石灰石／石灰湿式洗涤法为主要脱硫工艺，这种工艺脱硫效率可达90％以上，我国珞璜电厂已引进了这种技术和设备。旋转喷雾半干烟气脱硫技术，其脱硫效率可达80％左右，国内在白马电厂进行过半工业性试验，日本在我国黄岛电厂210MW机组抽炉烟进行半工业性试验。炉内喷钙尾部增湿脱硫技术，脱硫效率达70％，世界上已有几台机组采用该技术。电子束照射法，它是一种同时脱硫脱硝的方法，脱硫效率9080％，日本荏原公司提供技术装备，现正在成都热电厂进行半工业性试验。磷铵肥法，脱硫效率95％，副产品为氮磷复合肥料，我国在四川豆坝电厂进行过半工业性试验，生产出磷铵肥。活性焦法，活性焦是一种柱状脱硫炭，目前只有德国BF公司和日本三井干法脱硫技术比较适合我国国情。其生成物多为硫酸氨等