近年来,我国数控机床产量的增速远超过GDP的增速,这当中市场容量、固定资产投资规模以及出口市场拓展等多方面因素起到了有力的推动作用。2008年上半年初开始,出现了国产数控机床销售率下降、库存量增大、订单量减少的徵兆,至下半年这一势态更渐趋扩大。进一步分析还可看到,产量增长率的下滑远大於产值的下滑,且进口额反而有同比增加的趋势,这个现象进一步说明市场对大型和高性能的数控机床有较大需求,同时也反映出国际金融危机下加强国产数控机床竞争力已刻不容缓。
有没有稳妥的策略方法能够切实推进数控机床的产值和经济效益的持续成长?笔者以为,当务之急是要通过提高技术含量来增加产品附加值。日本就是一个很好的样板,该国数控机床数量虽少於我国,但产值仍稳居世界首位,平均单台数控机床的产值约为我国的3倍。可以看到,不断地提升产品的性能、质量和可靠性,深化产品技术服务内涵,是增强国产数控机床市场竞争力的重要途径。
国产数控机床及其构成柔性生产线的能力有待提高
上世纪70年代起形成的以数控技术为中心的柔性制造技术,在本世纪仍将持续发展并成为加工技术发展的主流。在发展多样化的适用产品、实施中大批量生产时,柔性生产线的优势尤为明显,它们在可重构制造(Reconfigurable Manufacturing)技术支持下构建的制造系统具有高效柔性化的特点。通过发展可重构的多刃、多面复合加工的制造装备,并针对加工对象的特徵,对制造系统实现快速重组,能够更敏捷而经济地适应不确定市场对产品多变的需求,从而保证市场所需产品能迅速投放上市。
通过中型加工中心的性能对比,显示出国内高速数控机床及其构成柔性生产线,与国外同类产品的主要差距。显而易见,国产数控机床的可靠性与精度寿命急需提高。而根据2005年对国产品9种普及型加工中心和数控车床检测统计结果,在可靠性方面,国产机床的MTBF(平均无故障运行时间,Mean Time Between Failures)大部分仅为600-700h。同时,也对9种国产加工中心和数控车床的精度寿命(Tmk)进行测试与预估,发现两个问题:首先,9种机床的Tmk的差异接近1倍;而且大部分Tmk在高负载的两班制条件下,精度保持也只能达到2年。
汽车制造业作为数控机床的主要用户,约占其消费额的40%左右,国产机床在构建先进柔性生产线方面的能力亟待增强。
且让我们关注一下在汽车行业大显身手的柔性生产线(AFTL)——它按照敏捷制造单元(AMC)构建而成,主要特徵有以下三点:(1) 以多台功能相同且具有工序集中的数控机床如高效精密加工中心组成单元。(2) 应用二维物料输送装置使各工位加工的单元构建成生产线。(3) 其优点在於高柔性、高可靠性和利用率。比如德国Hueller Hilte制造的缸盖生产线,MAKINO美国公司制造的ABS生产线等。
在海外,RMS(可重构生产线)方面的研究应用已走在了前面,表2显示了RMS的基本结构及目标市场定位。美国国家科学基金会早在1996年便在密歇根大学成立了RMS工程研究中心,现已迈入工程应用阶段。我国还需结合国情迎头赶上,通过更好地发展新一代生产线,适应多变且具有不确定性的市场需求。
在拓展柔性生产线应用的实践中不断使其完善,可采取如下一些切实可行的举措和手段。
1. 开展可靠性设计、研发可靠性测评技术
推进数控机床的可靠性与精度设计,确定合理的精度裕度,加强全面质量管理,切实保障数控机床可靠性和精度寿命的增长。实际上在我国,普及型加工中心和数控车床的MTFB在20年中平均增加了3到4倍,但是由於汽车制造业的高效生产条件,还会不断对其提出更高要求。