国际生产工程学会第50届年会于2000年8月21日~27日在澳大利亚悉尼举行。来自29个国家和地区的379名代表参加了会议。参加会议的主要国家有中国、美国、德国、日本、意大利、法国、英国、加拿大、澳大利亚等。本届大会上宣读论文123篇,其中大会主题报告5篇,特邀报告1篇;分组会上宣读的主题报告4篇,其他论文113篇。此外,还有圆桌讨论,题目是:新千年的制造工业。 大会上宣读的5篇主题报告是: (1)微系统的装配(比利时H.VanBrussel); 中国学者在本届大会上共发表了5篇论文。它们是: 1.绿色制造与可持续发展已成为全球最大关注 国际生产工程学会对绿色制造与可持续发展十分重视,每届年会都有相关的主题报告。近年来围绕绿色制造与可持续发展连续安排了”寿命周期“、”装配与拆卸”、“干切法“、”装配与拆卸的集成发展“等主题报告。 本届大会上,E.Westkamper教授在他题为“寿命周期管理与评价:走向可持续发展的见解与道路”的主题报告中指出,当前对人类生存威胁最大的是:(1)自然资源过量的消耗。(2)人口的急剧增长。(3)环境的污染与生态平衡的破坏。 E.Westkamper教授在他的主题报告中指出,要做到生产的可持续发展,必须发展可持续产品。近年来出现了一种错误认识,认为随着科技的快速发展,产品的更新换代加快,因此产品的有效使用寿命越来越短。必须改变这种认识和做法。为了发展可持续产品,必须改变传统的对产品寿命周期的认识。一般将产品的寿命周期分为制造(含设计、加工、装配、检测等)、使用和回收处理等三个阶段,只有制造阶段是产生附加值的阶段。可持续产品的生产中,没有上述三个阶段的划分,制造过程延伸到整个产品使用和回收中,产品使用和回收中附加值不断增加。L.Alting教授在圆桌讨论的发言中提出了“延续的生产”(extendedmanufacturing)的概念。21世纪产品的价值将不是以固化形式的硬件为主,而是以它的知识和技术含量为主。更新和增大知识和技术含量将成为扩大产品附加值的主要方式。这样一种新概念、新模式的产品必然是硬件含量要尽可能的少,硬件部分多是模块式的,便于扩展与更新。产品将越来越多地以租用的方式进入市场。再制造(remanufacturing)将是产品生产的重要方式。再制造不同于修理(repair),修理的目的是恢复原有产品性能,而通过再制造是要使产品的性能上一个层次。 21世纪产品的创新将进一步加快,不创新不能满足社会进步、生活质量提高的需求,没有创新的产品无法赢得市场。创新与持续发展并不矛盾。不断更新和增大产品知识和技术含量是产品创新的一种方式,而且更有利于加速产品的创新。 Y.Furukwa教授在圆桌讨论的发言中指出,要实现可持续发展,必须实行可持续消费。作为措施之一是必须大力开发可再生能源和材料。太阳能、风能的利用受到越来越多的重视,新材料也应当是可再生的。绿色不仅包括不污染环境,不破坏生态平衡,也包括对资源的保护。 必须同时从认识上、法规上、体制上、技术上采取措施,以实现绿色制造与可持续发展。 2.信息化的制造技术是机械制造业的主要发展方向 生产过程包括物质流、能源流与信息流,其中信息流是最活跃的。物质流与能源流在信息流指挥下运动。信息技术与制造技术的融合是机械制造技术发展的主要方向。近年来机械制造技术最大的变化是信息获得、信息处理、信息流动的变化。本届大会绝大多数论文涉及这一主题,信息技术的应用已经深入到一切方面。 21世纪信息化的制造技术将有新的发展,这一发展将首先体现在智能化(Intelligence)、网络化(Internet)、集成化(Integration)、创新化(Innovation)上。和信息化(Information)一起,可称为5I技术。 19世纪下半叶开始的机械化和20世纪开始的自动化主要从体力上解放人类,那么21世纪更需要从脑力上解放人类,这就需要实现智能化。只有智能化,才能在更复杂的情况下实现更高层次的自动化。 20世纪末开始了经济全球化的进程,异地设计、知识共享、资源共享、并行工程、精益生产、敏捷制造、全球制造等都得益于互联网。网络正在改变人们的生活,也在改变制造业的面貌。电子商务、网上培训、网上服务、网上提供技术支撑以及通过网络进行产品的再制造,正在将生产的全过程全球化,也在改变着生产的概念。21世纪的制造技术将是网络化的全球制造技术。 科学技术的综合,这一趋势在21世纪将继续深化。深化的含义不仅包括科技综合领域的广度,更包括它融合的深度。综合的领域已覆盖材料科学、生物学、生命科学、原子物理、化学、管理科学、金融、商务、人文科学、社会科学、心理学等等,可以说涉及一切领域。从深度看,融合的程度越来越深,有好多问题已很难说是哪一领域课题。已经提出对科学和技术需要重新分类。科学与技术的界限也越来越模糊。科学技术的综合与融合,这是集成的第一个含义。 |
集成化还包括整个生产过程的集成。并行工程就包含着设计与制造集成,CIMS(集成制造系统)就是设计、制造、检测、运输、供料、管理等的集成。售前服务(与用户一起进行产品设计)、售后服务与设计、制造正在集成,而且售后服务的含义已不限于培训与修复,还包括再制造。正如前面谈到的制造、使用和回收也正在集成,在产品使用中不断更新和增大知识和技术含量将成为制造的延续,也就是说制造和使用将成为一个整体。 集成化还包括企业内部和外部的集成,纵向与横向的集成,包括地域上的集成。跨国公司、各种企业之间的合作已成潮流,全球制造已成为制造技术发展的趋势。 在谈到集成的时候,不能不谈的是必须把发展生产作为整个社会发展的一个部分来考虑。L.Alting教授在圆桌讨论的发言中指出,再不能孤立地单独谈论技术进步问题,技术进步只是一种手段,必须把它融入人类、社会、文化和整个自然界的发展,集成起来作为一个整体来考虑。 21世纪将更要求产品加快创新,而创新必须要求充分利用各种最新科学技术的综合,特别与前沿科学技术的集成。必须利用网络以最快速度获得所需知识和信息,在最大程度上满足用户的要求。 3.生物制造技术将在21世纪取得重要发展 有人预见,21世纪将是生物科学时代。无疑,生物科学和技术的发展也将对制造技术带来重大影响。制造技术的一个重要方向棗生物制造技术正在形成。 生物制造技术包括两个方面,一是将生物科学和技术的新发现、新成就用于制造业。生物的自组织、自生长、自生成、遗传等性能,还有他们的许多智能特性都是许多人造产品所不具备,需要借鉴和发展。生物在与自然界斗争中增长了许多本领,其机理多数还没有被认识。弄清这些机理,并以适当方式将它用于制造业,无疑将会大大促进制造业的发展,甚至给制造业带来革命。这就是仿生机械和仿生制造的内容。 另一方面,生命科学、生物技术的发展,也给制造业不断地提出新的使命。生命科学和生物技术要求制造业能制造出种种仿照人体和生物的功能,帮助人们和生物延长其寿命,恢复某些器官的功能,制造能取代某些被损坏器官和组织(如骨骼、皮肤、肌肉、神经、四肢、鼻子、心脏等)的器件和机构等等。这也需要将生物技术和制造技术结合起来,这是生物制造技术的另一重要内容。 大力发展生物制造技术,具有非常巨大的前景。有人建议,国际生产工程学会应该成立生物制造技术专业委员会。 4.微机电系统与纳米技术是21世纪机械制造发展的一个重要方向 微机电系统是指总尺度很微小,如不超过几个毫米的机电系统。纳米技术是指实现纳米级精度、或增量在纳米级、或某一维尺寸在纳米级的技术。二者是有区别的,但又有紧密联系,二者合称微纳技术。 本届大会的5篇主题报告中有3篇是关于微纳技术的,它们分别论述了微加工、微系统的装配和纳米技术的国际发展现状,这充分表明,在机械制造各个领域工作的学者都不约而同地认定,微纳技术是21世纪机械制造发展的一个重要方向。 无论是微机电系统还是纳米技术,其实现的关键是制造技术。3篇主题报告都对微机电系统与纳米加工技术的发展趋势作了论述。微加工对装备的精度、环境条件、单周期的物质变化量(去除量,但不一定是去除)都比常规加工提出了高得多的要求。J.Corbett教授和T.Masuzawa教授在他们的主题报告中介绍了钻石切削、超精磨削、超精铣削、电子束加工、离子束加工、激光束加工、电火花加工、电化学加工、超声加工、光刻、电化学浸蚀、物理汽相淀积(PVD)、化学汽相淀积(CVD)、蒸发图形形成、电子束光刻、X射线光刻、LIGA(一种基于光刻、电镀和模制的深度蚀刻技术)、生物加工(一种利用细菌对有机体进行浸蚀加工的技术)、扫描探针显微镜、扫描近场光学显微镜、层积法(立体光刻)、线电化学磨削、线电火花磨削、电铸、微铸、微冲、微锻等加工方法。分析了他们的特点、应用范围与发展趋势。 微机电系统的装配是一个十分困难的问题。微机电系统本身尺度很小。加之受力的情况复杂,装配机构的设计、制造很复杂。解决这些困难的一个方法是将微机电部件尽可能做成整体的,但是有许多情况不能完全避免装配。例如砷化镓工艺与硅工艺是不相容的,通过装配也使不同零件能采用最合适材料和最佳工艺。 H.VanBrussel教授在他的主题报告中介绍了机械式、液压和气动式、静电式、电泳式、压电式、磁电式、黏附式、吸附式、吹气式、震动式、光捕获、激光镊子和利用扫描隧道显微镜等抓取和释放物体的方法和机构;以及超声波式、压电式、热电式、震动式等传输机构;翻转、折叠技术;利用微螺钉、微铆接、锁扣、榫头、压合、胶粘、焊接、熔结、阳极粘结等固结方法。他还介绍了用于装配的微型机器人、自动装配机、主从系统、在加工机上装配、利用形状特点、静电吸力、磁力、亲水性和疏水性进行自装配等技术。H.VanBrussel教授分析了这些方法的优缺点、应用前景。他最后指出微装配技术还很不成熟,是一个迫待深入研究的课题。 另一重要问题是纳米测量。只有能够精确测量,才能保证所制造的纳米器件符合所需要求。英国国家物理实验室(NPL)、德国国家物理技术研究院(PTB)、意大利国家计量院正联合研制一种激光干涉仪与X射线衍射仪结合在一起的大量程纳米测量仪,达到亚纳米的分辨力。美国国家标准与技术研究院(NIST)和英国国家物理实验室(NPL)分别研制了具有纳米分辨力的三维测量机。 总之,21世纪的机械制造业将是信息化、智能化、网络化、集成化、不断创新的绿色制造业。生物制造技术、微机电系统和纳米技术将在21世纪的机械制造业中得到重大发展,并成为推动整个机械制造业的动力。制造业的发展必须与整体社会发展融成一体。 (天津大学张国雄) |