【編者按】工程機械是中國裝備工業(yè)的重要組成部分蔑枣。概括地說教九,凡土石方施工工程旋乙、路面建設與養(yǎng)護端伪、流動式起重裝卸作業(yè)和各種建筑工程所需的綜合性機械化施工工程所必需的機械裝備,稱為工程機械装蓬。它主要用于國防建設工程著拭、交通運輸建設,能源工業(yè)建設和生產牍帚、礦山等原材料工業(yè)建設和生產儡遮、農林水利建設、工業(yè)與民用建筑暗赶、城市建設鄙币、環(huán)境保護等領域。
一蹂随、節(jié)能環(huán)保
據環(huán)保部發(fā)布的數據顯示十嘿,2014年2月因惭,京津冀、長三角绩衷、珠三角區(qū)域及直轄市蹦魔、省會城市和計劃單列市等74個城市空氣質量平均超標天數比例為39.7%。其中京津冀地區(qū)城市超標天數比例最高咳燕,達68.5%唐故,我國環(huán)境問題日益嚴峻已成為不爭的事實。而我國工程機械設備行業(yè)的污染比重較大征拆。中國工程機械工業(yè)協會會長祁俊此前表示生肖,我國是“世界上最大的建設工地”,工程建設帶動著工程機械行業(yè)飛速發(fā)展执鲜。然而,我國有關工程機械產品排放的要求一直比較寬松厢申,這使得市場上充斥著大量高排放產品鲜伶,已經成為了環(huán)境的沉重負擔。
因此钧饥,業(yè)內呼吁國內工程機械行業(yè)走節(jié)能環(huán)保之路惨侍。前不久國家頒布的《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃》,據了解嫩誉,規(guī)劃的投資重點包括完善城市基礎箱充、推進新型城鎮(zhèn)化發(fā)展,大力發(fā)展社會事業(yè)尚憔,著力保障和改善民生镰吆,實施創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略、推動產業(yè)轉型升級跑慕,強力推進節(jié)能減排万皿,加快生態(tài)文明建設,加快培育新的經濟支撐帶等核行。這是在今后一個時期內指導全國城鎮(zhèn)化健康發(fā)展的宏觀性牢硅、戰(zhàn)略性、基礎性的規(guī)劃芝雪,也是中央頒布實施的第一個城鎮(zhèn)化規(guī)劃减余。在這部《規(guī)劃》的指導下,中國各地基礎設施建設步伐的不斷推進惩系,中國工程機械勢必將再次迎來發(fā)展的高潮位岔。同時,《工業(yè)節(jié)能“十二五”規(guī)劃》也顯示了工業(yè)節(jié)能的總體目標:到2015年堡牡,規(guī)模以上工業(yè)增加值能耗比2010年下降21%左右赃承。國家提出的嚴格要求也使得工程機械企業(yè)不得不將節(jié)能環(huán)保放到其發(fā)展戰(zhàn)略中的重要位置妙黍。
無論是從減輕環(huán)境負擔,還是打破對外貿易壁壘等方面考慮瞧剖,節(jié)能環(huán)保之路都將成為工程機械發(fā)展的主流趨勢酷雌。今后中國工程機械產業(yè)的發(fā)展將更加注重轉型升級,而在具體的實施策略中名娶,節(jié)能環(huán)保將成為主要的發(fā)展方向游禽。目前,工程機械各家廠商都在其新產品上融入更多的節(jié)能環(huán)保的元素健娄。在剛剛結束的兩年一度的上海寶馬展上植坝,無論小松、現代翁焦、沃爾沃建筑設備等國際工程機械知名企業(yè)郑煌,還是三一、徐工茎倘、中聯钾趁、柳工等中國本土的工程機械巨頭,都紛紛展示了它們最新的機械設備租江,這些設備無不是有了更好的節(jié)能環(huán)保性能斑泳。由此可見,工程機械的未來走向献丑,必將是節(jié)能環(huán)保大勢當道末捣。廣大工程機械企業(yè)必須依靠自己走上讓產品工作效率更高效、節(jié)能降耗性能更出色的正確道路上创橄。
二箩做、模塊化設計
未來隨著我國工程機械行業(yè)的發(fā)展,為用戶提供高性能妥畏、高可靠性卒茬、高機動性、良好的維修性和經濟性的設備逐漸成為廠商追逐的目標咖熟。因此為了滿足用戶的個性化需求圃酵,廠商生產應該采取多品種、小批量的生產方式馍管,以最快速度開發(fā)出質優(yōu)價廉的新產品郭赐。想要綜合實現上述要求的最有效的途徑,就是采用模塊化設計原理确沸、方法和技術捌锭。
模塊化設計技術是在對一定范圍內的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產品進行功能分析的基礎上境愕,劃分并設計出一系列功能模塊秋降,通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產品颁膊,以滿足市場的不同需求的設計方法,其最終原則即是力求以少數模塊組成盡可能多的產品别逐,并在滿足要求的基礎上使產品精度高撒殷、性能穩(wěn)定、結構簡單敢智、成本低廉杏县,且模塊結構應盡量簡單、規(guī)范晚号,模塊間的聯系盡可能簡單戳橱。
和傳統的設計方法相比,模塊化設計最大的特點就是應用了電子計算機殃忠。
以往一種新機型需要多次反復試制了奋、試驗和修改才能定型,一般需要幾年的時間趾始。在計算機上秉馏,新產品設計可采用三維數字化建模,利用專業(yè)軟件進行基礎零部件優(yōu)化選擇與分析計算喉恋,直到生成工程圖和進行三維虛擬裝配及模擬試驗。隨著裝備制造業(yè)的飛速發(fā)展母廷,產品種類急劇增多且結構日趨復雜轻黑,只有產品設計周期不斷縮短,才能夠滿足企業(yè)激烈競爭的需要琴昆。模塊化機械設計理念符合機械產品快速設計的理念氓鄙,符合裝備制造業(yè)的發(fā)展需要,是機械設計的發(fā)展方向之一业舍,有較高的實用價值和經濟價值抖拦。
三、智能化
當前舷暮,工程機械智能化已露端倪态罪。工程機械行業(yè)是為國家基礎建設提供技術裝備的戰(zhàn)略性產業(yè),同時也是裝備制造業(yè)中最重要的子行業(yè)下面,屬于國家重點鼓勵發(fā)展的領域之一复颈。隨著國家經濟的繼續(xù)發(fā)展,必然會對工程機械行業(yè)的發(fā)展提出更多要求董翻。對于中國工程機械企業(yè)來說圾董,市場競爭的激烈和工程以及礦山行業(yè)的施工開采難度加大,配套件的核心技術相比國外桨挂,仍有很大的差距几谐,因此要突破行業(yè)發(fā)展瓶頸恳瞄,追趕上國際化步伐,國內廠商不僅僅是擴大海外市場坊欢,更是要獲得更高端的技術漩践,才能屹立在世界工程機械之林。而智能化無疑成為工程機械制造廠商的最佳選擇聪蔬。
針對工程機械這個典型行業(yè)在面對國內市場國際化競爭的殘酷局面和新技術肄绢、新工藝的挑戰(zhàn)中求得生存與發(fā)展,必須解決TQCS難題无价,即以最快的上市速度详毡,最好的質量,最低的成本琳柱,最優(yōu)的服務耻陕,來滿足不同顧客的需求。而解決這一難題的最有效手段—智能化制造刨沦,智能制造是“中國工程機械制造”努力的目標诗宣。從目前來看,我國“十二五”規(guī)劃對工程機械行業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求想诅,柔性化生產召庞、自動化、數字化等為基礎的智能化制造將成為行業(yè)的新標準来破。預計篮灼,2015年我國工程機械行業(yè)固定資產投資達1000億元,其中對智能化制造方面的投入將高達300億元徘禁。這將使國內工程機械行業(yè)的整體智能化制造水平在十二五末邁上一個新臺階诅诱。
隨著科學技術的發(fā)展,智能化將逐漸成為工程機械發(fā)展的主流趨勢送朱,不僅可有效提高工作效率娘荡,還可大幅度降低生產成本。面對全球激烈的競爭驶沼,我國工程機械行業(yè)走智能化之路迫在眉睫炮沐。
四、以人為本實現人機交互
人機交互是人通過操作界面對機器進行交互的操作方式佛缕,即用戶與機器相互傳遞信息的媒介引苇,其中包括信息的輸入和輸出。好的人機界面美觀易懂鸣谒、操作簡單且具有引導功能牌鹊,使用戶感覺舒適、愉悅,從而提高使用效率己倾。當機械大工業(yè)發(fā)展起來的時候购哺,如何有效操縱和控制產品導致了人機工程學的誕生。
早在20世紀80年代以來蔫迅,世界上許多大的工程機械制造公司都投入很大的人力和資金促進現代設計方法學的研究和應用人狞,即人機工程學【呙辏總體來說欢礼,“以人為本”的設計思想關鍵在于注重機器與人的相互協調,提高人機安全性庞溜、駕駛舒適性革半,方便于司機操作和技術保養(yǎng),這樣既改善了司機的工作條件流码,又提高了生產效率又官,有的國家對工程機械的振動、噪聲漫试、廢氣排放和防翻滾與落物制定了新的標準六敬,甚至付諸法律。現在各類工程機械都設計有防翻滾和落物保護裝置驾荣,以保護司機的人身安全外构,并且都是與駕駛室分別設計和安裝。駕駛室內有足夠的人體活動空間和開闊的視野播掷,并采取必要的密封审编、減振、降噪和控溫措施叮趴。
未來電子技術在工程機械上的應用割笙,將大大簡化司機的操作程序和提高機器的技術性能权烧,從而真正實現“人機交互”效應丰躺。
五、機器人在機械制造中的應用
工程機械在工程建設領域代替了人的體力勞動励邓,擴展了人的手腳功能肄琉,但傳統機械還未能解決好人的體力和生理負擔問題,更不要說解脫人的精神和心理負擔了】呃瘢現代化工程機械應該是賦予其靈性洋训,有靈性的工程機械是有思維頭腦(微電腦)、感覺器官(傳感器)绰尖、神經網絡(電子傳輸)妙散,五臟六腑(動力與傳動)及手足骨骼(工作機構與行走裝置)的機電信一體化系統。
機電信一體化并非機電與信息技術的簡單結合吹磕,它所構成的系統必須具備5項功能:具有檢測和識別工作對象與工作條件的功能诅慧,具有根據工作目標自行作出決策的功能紧除,具有響應決策、執(zhí)行動作的伺服功能班聂,具有自動監(jiān)測工作過程與自我修正的功能竿靠,具有自z身安全保護和故障排除功能。這也就是工程機械智能化的一些具體目標霍衫。未來工程機械將從局部自動化過渡到全面自動化候引,并且向著遠距離操縱和無人駕駛的趨勢發(fā)展。隨著人工智能的介入敦跌,工程機械將加快其現代化進程澄干,使逐步過渡到完全智能化的作業(yè)機器人目標。到那時峰髓,一些新的機器人化作業(yè)程序就會應運而生傻寂。
六、信息化制造
近年來携兵,隨著信息化與制造業(yè)不斷深度融合疾掰,一種以智能制造為主導的新工業(yè)革命——工業(yè)4.0正在到來,也就是我們說的信息化制造徐紧。在未來的智能工廠中静檬,工廠里所有的加工設備、原材料并级、運輸車輛拂檩、裝料機器人都裝有前文提到的那個CPS,都是“能說話迈窗,會思考”的夭蒜。
控制這些智能工廠的企業(yè),其業(yè)務流程和組織將會重組再造惑妥,產品研發(fā)值舌、設計、計劃示荠、工藝到生產漓蜗、服務的全生命周期數據信息將實現無縫鏈接。由此產生海量數據及其分析運用节立,將催生率先滿足動態(tài)的商業(yè)網絡螃恕、異地協同設計、大規(guī)模個性化定制患并、精準供應鏈管理等新型商業(yè)模式的興起膳几。對于整個制造業(yè)產業(yè)體系來說,諸如全生命周期管理、總集成總承包启疙、互聯網金融侍瑟、電子商務等產業(yè)新價值鏈也將會出現,由此產生的生產力是極為巨大的丙猬。根據美國通用電氣公司預測涨颜,這種變革將至少會為全球GDP增加10萬億—15萬億美元——相當于再創(chuàng)一個美國經濟。
有數據顯示茧球,我國沿海地區(qū)勞動力綜合成本已經與美國本土部分地區(qū)接近庭瑰。隨著人口紅利的消失,制造業(yè)人工成本上升和新一代勞動力就業(yè)意愿的下降抢埋,我國制造業(yè)的國際競爭力將面臨重大危機弹灭。推進“工業(yè)化和信息化”融合,搶先進入工業(yè)4.0時代揪垄,保持住我國制造業(yè)的競爭力穷吮,已經是必須選擇的命題。盡管前路漫漫饥努,作為“世界工廠”捡鱼,我們也擁有很多機遇,比如良好的政策環(huán)境酷愧、互聯網時代眾多的弄潮兒逛径、足夠堅實的創(chuàng)新底蘊等。在這個狹路相逢勇者勝的大時代濒垫,我們相信匕憋,只要腳踏實地,勇于開拓久泞,命運就永遠操控在自己手里族帅。
七、兩極化發(fā)展
一方面隨著我國在能源淡藻、風電以及核電等新領域開發(fā)的不斷深入廊睹,大型化的工程機械設備收到熱捧,從2014年上海寶馬展各家推出的新款設備我們似乎也有所察覺剖宪,從履帶起重機到礦山挖掘機等竟恩,不僅充分證明了我國國內工程機械企業(yè)先進的技術水平和制造能力外恶恨,還進一步增強了我國在國際市場大型化產品的市場競爭力雨晃。
另一方面,在國外比如美歐日等發(fā)達國家基礎設備比較完善痴猖,大規(guī)奶伤ⅲ基礎設施建設工程在日益減少,而修繕保護及城市小型工程項目卻在增多,為了節(jié)省較高的人力費用弯淘,提高工作效率绿店,各種小型、微型工程機械大受歡迎庐橙,這些機械設備將在狹窄地段進行施工作業(yè)假勿,或在家庭住宅及小型工程項目中得到更廣發(fā)的應用。在國內态鳖,我國新型城鎮(zhèn)化建設項目日益深入转培,對于小型的工程機械設備需求也將呈現持續(xù)穩(wěn)定增長。
八浆竭、一機多用
一機多用浸须,作業(yè)功能多元化是近年來工程機械裝備出現的一個新技術特點,也將是未來工程機械裝備制造發(fā)展的一個大趨勢邦泄。多功能作業(yè)裝置改變了單一作業(yè)功能删窒,推動這一發(fā)展的因素首先源于液壓技術的發(fā)展,通過對液壓系統的合理設計顺囊,使得工程裝置能夠完成多種作業(yè)功能很撩。其次快速可更換鏈接裝置的誕生,安裝在工作裝置上的液壓快速可更換連機器端辛,能在作業(yè)現場完成各種附屬作業(yè)裝置的快速裝卸及液壓軟管的自動鏈接诵捏,使得更換附屬作業(yè)裝置的工作在司機室通過操縱手柄即可快速完成。
為完成更多的作業(yè)功能杀蝌,工程機械主機作業(yè)功能將盡可能擴大罕鞭,單一功能將向多功能轉化,擴大了工程機械的應用領域咖播,如液壓挖掘機作業(yè)機具的多樣化驴嚣,同一主機可完成挖掘、裝載铣佛、破碎黔巨、剪切和壓實等作業(yè)。對于高速公路的施工和養(yǎng)護袜晌,多功能作業(yè)更為重要预甲,具有清掃、除雪但惶、挖掘耳鸯、破碎及壓實功能的養(yǎng)護機械依然是工程機械行業(yè)關注的熱點課題之一。
九膀曾、向機電一體化發(fā)展
80年代以微電子技術為核心的高新技術的興起县爬,推動了工程機械制造技術的迅速發(fā)展阳啥,特別是隨著微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術财喳、信息處理技術等的發(fā)展及其在工程機械上的應用察迟,從根本上改變了工程機械的面貌,極大促進了產品性能的提高耳高,使工程機械進入了一個全新的發(fā)展階段扎瓶。以微機或微處理器為核心的電子控制系統目前在國外工程機械上的應用已相當普及,并已成高性能工程機械不可缺少的組成部分泌枪。
現代工程機械正處在一個機電一體化的發(fā)展時代引入機電一體化技術栗弟,使機械、液壓技術和電子控制技術等有機的結合工闺,可以極大地提高了工程機械的各種性能乍赫,如動力性、燃油經濟性尾烛、可靠性杭恩、安全性、操作舒適性以及作業(yè)精度萤考、作業(yè)效率悠拗、使用壽命等。目前以微機或微處理器為核心的電子控制裝置在現代工程機械中的應用已相當普及乒柳,電子控制技術已深入到工程機械的許多領域尘是,如攤鋪機和平地機的自動找平、攤鋪機的自動供料彭铐、挖掘機的電子功率優(yōu)化岸欣、柴油機的電子調速、裝載機摊谢、鏟運機變速箱的自動控制凰届、工程機械的狀態(tài)監(jiān)控與故障自診等。
隨著科學技術的不斷發(fā)展辕芳,對工程機械的性能要求不斷提高坚伍,電子控制裝置在工程機械上的應用將更加廣泛,結構將更加復雜记罚。特別是隨著我國進口及國產工程機械保有量的逐年增加墅诡,如何用好、管好這些價格昂貴的工程機械桐智,使其發(fā)揮最大的效率末早,機電一體化無疑是現在也是將來工程機械發(fā)展的方向。
十酵使、更加注重零部件的開發(fā)與選擇
工程機械關鍵零部件是工程機械產品發(fā)展的基礎荐吉、支撐和制約瓶頸,當工程機械發(fā)展到一定階段后口渔,行業(yè)高技術的研究主要聚集在發(fā)動機样屠、液壓、傳動和控制技術等關鍵零部件上缺脉。掌握工程機械領域痪欲,只有解決了關鍵零部件的生產,企業(yè)才會擁有核心競爭力攻礼。
欲在未來的市場競爭中獲得更大的競爭優(yōu)勢业踢,工程機械的設計中將更加注重選用質地好的零部件,更注重零部件的通用化甚宜、標準化和集成化种洛,而相配套的零部件企業(yè)更加注重系統化地與主機配套,入傳動系統映情、液壓系統拔泪、機電一體化控制系統,大大的縮短了主機產品開發(fā)周期阱墩。而且零部件的標準化和通用化進一步提高谍臀,最大限度的簡化維修,是國外先進技術發(fā)展的一個重要標志局该。例如駕駛室中的操作手柄抡杈、按鈕開關、儀表盤涉佑、螺栓螺帽都已經完全標注化加梁、通用化、成組安裝淮超,大大降低了駕駛室的制作成本踢故。
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