面向制造技術(shù)的不銹鋼油泵
據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明,在過去的一百里,制造過程的效率提高了20倍,而生產(chǎn)管理效率只提高了1.8~2.2倍,產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)型的效率只提高了1.2倍。這表明通過機(jī)器的自動(dòng)化,使人類體力勞動(dòng)的解放,但對(duì)腦力勞動(dòng)的解放卻很少。顯然,要進(jìn)一步提高整個(gè)制造過程的效率,關(guān)鍵在于解放人的腦力勞動(dòng)、提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)與創(chuàng)型的效率,這對(duì)知識(shí)體系高度復(fù)雜的化工過程機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新尤為重要。
隨著世界市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,制造技術(shù)和信息技術(shù)高速發(fā)展,知識(shí)一技術(shù)一產(chǎn)品的 新周期日益縮短,產(chǎn)品創(chuàng)新速度將越來(lái)越快,產(chǎn)品的知識(shí)含量將越來(lái)越高,產(chǎn)品及其制造過程中的信息和知識(shí)要素的增值將成為主宰新產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的決定性因素?;谥R(shí)和信息網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品創(chuàng)新和相應(yīng)的制造技術(shù)不僅已成為知識(shí)經(jīng)濟(jì)的重要支柱,而且還是 活躍的驅(qū)動(dòng)因素。正如 制造中心的《協(xié)作制造議程(NCMS CollaborativeManufacturfingAgenda)》所指出的:知識(shí)已成為未來(lái)企業(yè)的主要資產(chǎn),掌握它,就會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)變化。而中國(guó) 自然基金委員會(huì)發(fā)表的優(yōu)先資助戰(zhàn)略研究報(bào)告《制造技術(shù)基礎(chǔ)》則指出:增強(qiáng)產(chǎn)品自主創(chuàng)新能力,提產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,已成為跨世紀(jì)中國(guó)制造基礎(chǔ)研究的 目標(biāo)。知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的來(lái)臨既給不銹鋼油泵制造業(yè)提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn),也帶來(lái)了新機(jī)遇。目前發(fā)達(dá) 的過程設(shè)備制造商對(duì)制造技術(shù)表現(xiàn)出了的熱情,普遍應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件提高設(shè)計(jì)效率。此外,還特別重視創(chuàng)新速度的提高、個(gè)性化的設(shè)計(jì)方法、電子商務(wù)等。為了提高換熱器制造商的設(shè)計(jì)能力, HTRI傳熱研究公司了許多設(shè)計(jì)分析軟件; 的YUBA換熱器公司積極采用計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)(CFD)、有限元技術(shù)(CFEM)等手段來(lái)提高創(chuàng)新速度;又如瑞典ALFA LAVAL公司發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的CAD技術(shù)、產(chǎn)品和部件管理技術(shù),使得客戶可以自行設(shè)計(jì)其產(chǎn)品并在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇產(chǎn)品和配件。目前大多公司均有互動(dòng)式網(wǎng)頁(yè),自動(dòng)接收客戶傳熱工藝的數(shù)據(jù)和技術(shù)要求,一些公司已著手電子商務(wù)的考慮,如 API傳熱公司提出了實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)的計(jì)劃,將實(shí)現(xiàn)顧客自行設(shè)計(jì)、在線訂貨、查詢訂貨狀態(tài)、項(xiàng)目執(zhí)行狀態(tài)、運(yùn)輸記錄等。由于化工過程機(jī)械所涉及的知識(shí)復(fù)雜,誰(shuí)對(duì)這些知識(shí)有所作為,誰(shuí)就有可能出的產(chǎn)品,從而占有 大市場(chǎng)份額;而對(duì)這些知識(shí)的加工、操作從根本上說離不開不銹鋼油泵工作者的努力。因此,以電子信息技術(shù)為手段進(jìn)行不銹鋼油泵知識(shí)的綜合與集成,提高產(chǎn)品創(chuàng)型的速度,也是我們的機(jī)遇所在。
產(chǎn)品的創(chuàng)型要解決兩個(gè)方面的問題:一是創(chuàng)新的思想,二是創(chuàng)新的實(shí)施。前者的基本要求是“新”,后者的基本要求是“快”。“新”是指產(chǎn)品的知識(shí)含量高,知識(shí)附加值高;“快”則體現(xiàn)為制造企業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求的響應(yīng)和制造資源的集成和重組,而且“快”本身就是“新”的一個(gè)重要組成部分。
解決 個(gè)方面的問題, 使企業(yè)具備信息獲取和知識(shí)集成的能力?,F(xiàn)代企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)可以訪問各種信息數(shù)據(jù)庫(kù)并和各地銷售人員聯(lián)系,通過信息查詢和銷售報(bào)告,分析市場(chǎng)走勢(shì),捕捉復(fù)雜多變的市場(chǎng)動(dòng)態(tài)信息,及時(shí)作出正確的預(yù)測(cè)和決策,以決定新產(chǎn)品的功能特征和上市時(shí)間。在此基礎(chǔ)上,通過實(shí)際生產(chǎn)工藝調(diào)查、網(wǎng)絡(luò)查詢以及各種研究報(bào)告、文獻(xiàn)資料等信息渠道,集成與所產(chǎn)品相關(guān)的知識(shí),建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、形成初步設(shè)計(jì)方法。中國(guó)對(duì) 過程設(shè)備技術(shù)及其相關(guān)的研究起步較晚,20世紀(jì)70年代開始引進(jìn)大型過程裝置,至80年代,國(guó)務(wù)院建立國(guó)產(chǎn)化辦公室,在消化吸收技術(shù)的同時(shí),也在 形成了開展過程設(shè)備基礎(chǔ)性研究的良好勢(shì)態(tài),十來(lái)已積累了大量科技的成果。但這些成果往往是階段性和局部性的,還無(wú)法應(yīng)用到整體設(shè)備的,如對(duì)大型設(shè)備的強(qiáng)度研究的居多,而內(nèi)部傳熱傳質(zhì)與反應(yīng)機(jī)理的消化吸收工作則較少;在物性方面也積累了大量數(shù)據(jù),不過亦多散見于各研究機(jī)構(gòu)、雜志、公開文獻(xiàn)等;在 上亦已有眾多的文獻(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)可以利用。在這些知識(shí)的基礎(chǔ)上,對(duì)創(chuàng)新知識(shí)進(jìn)行綜合,實(shí)現(xiàn)概念設(shè)計(jì)的可能性已增加。
解決 個(gè)方面的問題,亦即“快”,則包括設(shè)計(jì)、放大、制造、銷售諸環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì),目前已提出了許多設(shè)計(jì)方法,如:計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD),健壯設(shè)計(jì)(RobustDesign),并行工程(CE),面向制造、裝配、檢驗(yàn)、質(zhì)量、服務(wù)等的設(shè)計(jì)(DFx),響應(yīng)設(shè)計(jì)(RRD),反求工程(RE)等;在工藝過程設(shè)計(jì)方面,還有計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)(CAPP),計(jì)算機(jī)輔助裝配設(shè)計(jì)(CAAD),工藝過程的建模與仿真一虛擬制造(VM)等。
具備了設(shè)計(jì)的方法和相應(yīng)的產(chǎn)品圖紙,還 檢驗(yàn)產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中的性能,這要求企業(yè)具有知識(shí)推理、演繹的能力,對(duì)于不銹鋼油泵產(chǎn)品尤為重要。由于結(jié)構(gòu)與材料、傳熱與傳質(zhì)、流動(dòng)特性等與空間尺度乃至?xí)r間尺度均有很大關(guān)系,傳統(tǒng)的方式往往需要小試、中試和工業(yè)試驗(yàn)的工程放大環(huán)節(jié),試驗(yàn)的周期少則數(shù)月多則數(shù)年,地限制了產(chǎn)品創(chuàng)新的速度。隨著計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的日益發(fā)展,許多試驗(yàn)的環(huán)節(jié)已經(jīng)可以通過模擬予以實(shí)現(xiàn),為此提出虛擬工程放大的概念,致力于通過計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程設(shè)備的工程放大,并通過模擬計(jì)算,進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)方案,溯新設(shè)計(jì)方法,產(chǎn)品一次試制成功。其中的關(guān)鍵技術(shù)包括:
(1)物性的模擬
對(duì)目前熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)物性數(shù)據(jù)庫(kù)還沒有的數(shù)據(jù),通過計(jì)算分子動(dòng)力學(xué)模擬或其他簡(jiǎn)化模型進(jìn)行預(yù)測(cè);
(2)傳遞現(xiàn)象的模擬
通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)模擬裝置內(nèi)的傳熱、傳質(zhì)與動(dòng)量傳遞過程,雖然反應(yīng)工程的模擬還沒有統(tǒng)一的解決方案,但其結(jié)果可以從傳遞過程模擬的結(jié)果中演繹而得;
(3)結(jié)構(gòu)與材料特性的模擬
主要通過計(jì)算固體力學(xué)進(jìn)行模擬,對(duì)高溫設(shè)備則既有空間尺度上的放大,也有時(shí)間尺度上的外推。
加快產(chǎn)品的試制和定型,使其形成生產(chǎn)力,需要盡量利用制造自動(dòng)化的各種,包括柔性制造系統(tǒng)(CFMS、分布式數(shù)控(DNC)、原型技術(shù)(RP)。原型制造堪稱20年來(lái)制造技術(shù) 重大的進(jìn)展之一,其特點(diǎn)是能以 快的速度將CAD模型轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品原型或直接制造零件,從而使產(chǎn)品可以進(jìn)行測(cè)試、評(píng)價(jià)和改進(jìn),以完成設(shè)計(jì)定型,或形成鑄件和模具等的批量生產(chǎn)能力,因此RP技術(shù)對(duì)于化工設(shè)備的試制以及零配件制造將具有革命性的影響。
檢驗(yàn)產(chǎn)品創(chuàng)新成功與否的惟一標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率,因此建立的銷售網(wǎng)絡(luò)是產(chǎn)品創(chuàng)新不能忽視的環(huán)節(jié),越來(lái)越多的案例表明,電子商務(wù)(e-commerce)和協(xié)作商務(wù)(c-commerce)能夠幫助企業(yè)獲得成功。
企業(yè)欲實(shí)現(xiàn)上述環(huán)節(jié)的“新”和“快”,還 從組織形式到技術(shù)路線實(shí)行一系列變革。對(duì)于處于效益低谷的中國(guó)化工過程機(jī)械制造企業(yè), 當(dāng)痛下決心進(jìn)行調(diào)整、改革和改制,同時(shí)建立數(shù)字化制造的環(huán)境,爭(zhēng)取在3~5年內(nèi)能進(jìn)入 市場(chǎng),實(shí)現(xiàn)跨越式的發(fā)展。由于大型制造企業(yè)的高度發(fā)展和壟斷,中國(guó)在大型過程裝備制造上能有所作為的企業(yè)越來(lái)越少,因此應(yīng) 加重視中小企業(yè)能力和市場(chǎng)響應(yīng)能力的提高,重視協(xié)作制造、協(xié)作商務(wù)理念的培養(yǎng),逐步實(shí)施分散網(wǎng)絡(luò)化制造,從面向全局的視野出發(fā),以產(chǎn)品為紐帶,以效益為中心,不分企業(yè)內(nèi)外、地域差異,實(shí)行動(dòng)態(tài)聯(lián)盟,地組織產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和營(yíng)銷??梢韵嘈?,在加入世界貿(mào)易組織以后,中國(guó)將有一批中小型化機(jī)企業(yè)通過分散網(wǎng)絡(luò)化制造,實(shí)施信息化“游擊戰(zhàn)”,實(shí)現(xiàn)“快魚吃慢魚”而達(dá)到后來(lái)者居上。