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              大型機械設備模塊化制造的發(fā)展分析

              欄目:企業(yè)新聞 發(fā)布時(shí)間:2021-03-27
              于模塊化制造具有時(shí)代的先進(jìn)性和優(yōu)越性,越來(lái)越多的企業(yè)都實(shí)行了模塊化管理和制造,從最開(kāi)始的理論概念提出,經(jīng)過(guò)逐步地探索發(fā)展和總結經(jīng)驗,到實(shí)際的生產(chǎn)應用,已經(jīng)在輕工制造業(yè)和電子制造業(yè)形成了比較成熟的模塊化制造系統

              1 模塊化制造現狀在我國,中小產(chǎn)品批量生產(chǎn)已經(jīng)逐步實(shí)現規?;?、模塊化,比如汽車(chē)行業(yè)的零部件、電子行業(yè)以及部分輕工業(yè)產(chǎn)品,由于此類(lèi)產(chǎn)品需求量大,市場(chǎng)供求關(guān)系緊湊,比較容易實(shí)現模塊化的批量生產(chǎn),通過(guò)模塊化制造實(shí)現了小產(chǎn)品賺取大價(jià)值的超值經(jīng)營(yíng);受到技術(shù)和制造裝備的制約,我國的整體制造水平還處于落后地位,對于大型機械設備,實(shí)現模塊化制造的程度還只是浮于表面,例如采取同一套圖紙,制造出兩套設備后,會(huì )發(fā)現這兩套設備存在許多的不同之處,加工精度、焊縫質(zhì)量及定位基準等都會(huì )有較大差別,究其原因,一是大型機械設備主要結構部件采用的是傳統的加工制造方式,沒(méi)有固定的代加工企業(yè)、技術(shù)人員和系統化的加工工藝;二是存在大量非標結構部件,生產(chǎn)制造難于實(shí)現標準化和規?;?,缺少模塊化的加工裝備系統。模塊化制造無(wú)法實(shí)現全面的應用,使得傳統的制造工藝系統長(cháng)期處于制造業(yè)的主導地位,造成了大型機械設備制造成本高居不下,生產(chǎn)效率處于中低水平,整個(gè)行業(yè)的發(fā)展速度亦相對緩慢。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,借助于計算機輔助設計技術(shù),我國在模塊化設計方面取得了很大的進(jìn)步,但在模塊化制造方面,由于受到的制約因素較多,有待更進(jìn)一步的發(fā)展和探索。

              2 模塊化制造的重要意義模塊化制造技術(shù)是一種新型的產(chǎn)業(yè)組織模式,其強調了在計算機時(shí)代,信息流主導物質(zhì)流,知識成為主要的生產(chǎn)要素,所以模塊化制造技術(shù)是基于知識分工理論進(jìn)行的模塊劃分;各模塊制造商形成的是一種互相對彼此開(kāi)放的產(chǎn)品結構,取代了之前的工序垂直分解的分工,從企業(yè)制造系統整體分解出來(lái)的各模塊本身也是一個(gè)復雜的系統,各模塊具有各自的獨立性,可以不依賴(lài)于其他模塊而還有自己的功能,而與其他模塊整合在一起,整體效果更強大,正所謂集百家之長(cháng)于一身,其質(zhì)量特性定會(huì )提升一個(gè)大臺階。

              模塊化制造可以滿(mǎn)足過(guò)程集成和系統重構的要求,而過(guò)程集成強調的是高效率,系統重構強調的是高柔性,通過(guò)模塊化將過(guò)程集成和系統重構進(jìn)行有效地兼容和融合,提取優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)質(zhì)量和管理組織體系,創(chuàng )造更多的產(chǎn)品價(jià)值;模塊化制造能顯著(zhù)減少產(chǎn)品對制造系統的功能約束,能通過(guò)減少非加工時(shí)期來(lái)提高生產(chǎn)率,從而使制造能適應未來(lái)技術(shù)及市場(chǎng)的快速變化和可持續發(fā)展。

              3 模塊化制造發(fā)展的趨勢模塊化所體現和展示的優(yōu)越性已被眾多的企業(yè)家所印證,模塊化制造不僅帶來(lái)了高質(zhì)量產(chǎn)品,也實(shí)現了產(chǎn)品的性能增值,故模塊化制造的全球化發(fā)展是必然趨勢。目前,模塊化制造已應用于能源、采礦、化工以及基礎建設等多個(gè)領(lǐng)域,伴隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展的全球化,模塊化制造將被越來(lái)越多的行業(yè)認可和采用。

              隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,機械自動(dòng)化、一體化以及智能化迅猛發(fā)展,模塊化制造也隨之增加了相應的智能元素,成為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的模塊化制造,其正在由傳統的制造轉變?yōu)樾聲r(shí)代的智能化模塊制造。有報道稱(chēng)中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所與德國思愛(ài)普(SAP)中國研究院攜手打造的自適應模塊化柔性制造解決方案,亮相2019工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全球峰會(huì ),該方案采用世界領(lǐng)先的邊緣計算與云平臺協(xié)同制造以及模塊化生產(chǎn)概念,通過(guò)真正意義上的端到端全程數字化智連,實(shí)現高度的柔性生產(chǎn),將極大地提高大規模個(gè)性化產(chǎn)品定制的生產(chǎn)效率。模塊化發(fā)展基本趨勢是開(kāi)放性產(chǎn)業(yè)結構,同時(shí)也拓寬了戰略管理空間,模塊化深度不僅因產(chǎn)業(yè)不同而不同,還因企業(yè)戰略差異而多樣;模塊化制造的發(fā)展將會(huì )發(fā)生日新月異的變化,在不斷創(chuàng )新和完善的基礎上,將在各行業(yè)制造中扮演重要角色。

              4 實(shí)現模塊化制造的途徑大型機械設備的特點(diǎn)是結構復雜、外形尺寸大、外形特征和內部結構形式多變,隨著(zhù)機械行業(yè)規范和標準化的逐步發(fā)展完善,對于各行業(yè)的機械設備也有了一定程度的統一標準,這為大型機械設備實(shí)現模塊化制造提供了良好開(kāi)端。在此基礎上,需要將模塊化設計和模塊化制造有效地結合起來(lái)。

              4.1 模塊化設計模塊化設計是實(shí)現模塊化制造的基礎和前提,如何在復雜多變的機械行業(yè)實(shí)現非標準結構的統一化和規?;悄K化設計首要解決的難題。任何事物的改變,都不會(huì )改變其根本原理,大型機械設備也是有微小型設備演變而來(lái),要實(shí)現模塊化設計,設計者可將大的零部件以微小零部件的視角去思考和設計,通過(guò)大轉變小的設計理念,將大的零部件設計成多種具有統一標準的多種規格的零部件,仿照小零件的批量化和規?;?,實(shí)行通用零部件,使其具備互換性;例如,在設計過(guò)程中,將大跨度、大體積的主梁設計成為多段中小型模塊梁,每段梁都采取類(lèi)似尺寸和形狀,從而實(shí)現分段模塊化制造;同時(shí),設計者應將科學(xué)的、先進(jìn)的加工工藝融入到結構設計中,降低后續制造的難度。

              4.2 模塊化制造大型機械設備的特點(diǎn)就是大,體積大、噸位大,需要進(jìn)行較多的焊接和成形工序。在加工制造的過(guò)程中,會(huì )受到焊接變形、加工誤差、人員技術(shù)水平差異等各種因素的制約,要實(shí)現模塊化制造,需要減少不確定因素的影響,增加定性環(huán)節和模塊化控制。

              1)定向化制造模塊化制造的優(yōu)勢是可從眾多代加工企業(yè)中選擇一家加工質(zhì)量、加工成本和綜合評估優(yōu)秀的企業(yè),定向的將大型機械設備的零部件委托給代加工企業(yè),由一家企業(yè)專(zhuān)門(mén)制造一件或多件該企業(yè)可以做出的高質(zhì)量的零部件,定向委托加工和供給產(chǎn)品,形成一個(gè)單一的產(chǎn)業(yè)加工鏈,減少中間二級委托間接費用,從而降低成本;實(shí)現定向代加工,做到持續訂單供給,穩定加工產(chǎn)業(yè)鏈,保證供需平衡,集中委托制造任務(wù)于一家企業(yè),實(shí)行可持續性加工,有利于促進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)的主觀(guān)積極性,從而能夠提高加工制造質(zhì)量。

              2)變量化工裝系統和工藝系統打造一套可調節的變量工裝系統對于大型機械設備的制造至關(guān)重要,針對大型機械設備的特點(diǎn),需要制作對應的工裝夾具,實(shí)行剛性定位,減少焊接變形和定位偏差;工裝系用于大型零部件加工制造的工裝,應設置為可調節形式,可用于多種尺寸的加工工況,做到基本尺寸固定,可調尺寸變量化,使用統一的定位基準,提高加工精度;將工裝打造成為模具式工具,降低加工成工出來(lái)的零部件也就具有互換性和同級性。變量化工裝之所以稱(chēng)為變量,因為該工裝可以根據需要加工制造的設備部件的外形尺寸不同而進(jìn)行調節,因地制宜,制作固定支架,可調節部分采用液壓系統控制,通過(guò)調節液壓油缸的伸縮調節工裝夾具的位置,可實(shí)現精確定位和可靠的夾緊固定,使大型機械設備的箱梁在焊接之前,可將鋼板精確定位固定,從而減少焊接裝配誤差,提高制造效率。相對于一家能夠制造出高質(zhì)量產(chǎn)品的企業(yè)而言,應具備一套先進(jìn)的加工工藝系統,通過(guò)融合可利用的歷史經(jīng)驗和現有的成熟工藝,制定出能用于模塊化制造的工藝系統,轉變傳統的制造理念,實(shí)現模塊化制造必定事半功倍。

              3)智能化機具應用隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,智能設備也是日新月異,有許多智能化機具可用于大型機械設備制造,利用自動(dòng)化控制和智能加工的先進(jìn)性和精確性,提高加工制造精度和質(zhì)量。例如自動(dòng)焊接機器人、智能檢測和測量設備等,結合工裝系統,使用自動(dòng)焊接機器人或先進(jìn)的焊接設備,充分利用科學(xué)的焊接工藝,完成大型機械設備的長(cháng)焊縫和復雜焊縫;使用激光準直儀檢測焊接鋼板的直線(xiàn)度和垂直度,利用光學(xué)檢測儀器檢測焊縫質(zhì)量,結合超聲波和傳統的檢測手段和先進(jìn)的檢測儀器,提高焊接質(zhì)量和精度。應根據實(shí)際加工情況,選擇適用的先進(jìn)機具,為高精度和高質(zhì)量的模塊化制造服務(wù)。

              5 結語(yǔ)隨著(zhù)經(jīng)濟與科技的發(fā)展全球化,模塊化制造不僅形成了眾多企業(yè)各自的核心競爭力,而且促進(jìn)了各企業(yè)間的相互合作,各模塊化生產(chǎn)商與模塊化零件集成商之間形成了相互依存的產(chǎn)業(yè)鏈,在生產(chǎn)制造的生態(tài)圈內會(huì )形成一種良好的競爭與相互支持的環(huán)境,有利于經(jīng)濟的健康發(fā)展??v觀(guān)我國互聯(lián)網(wǎng)、電子商業(yè)和輕工業(yè)巨頭,無(wú)一例外地采取了模塊化制造系統和模塊化管理理念,足以說(shuō)明模塊化制造的方向是正確的。因此,在大型機械設備制造方面,也應不斷地進(jìn)行探索和研究,積累經(jīng)驗,通過(guò)變量化工裝系統和科學(xué)的制造工藝及先進(jìn)的工機具的有效結合,從而逐步實(shí)現模塊化制造。


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