汽車制造裝備自主創(chuàng)新工程具有重大戰(zhàn)略意義

1. 制造技術(shù)是汽車工業(yè)的重要核心競爭力
   一方面，國際汽車制造技術(shù)日新月異肥败，并飛速發(fā)展罗迎，產(chǎn)品水平取決于制造技術(shù)水平。事實上屑淌，正是近年大量先進數(shù)控設(shè)備的采用秒足，使得我國轎車裝備在整體上進入柔性化時代，并支撐著我國汽車工業(yè)不斷發(fā)展荞狠；另一方面寿伊，汽車企業(yè)的國際競爭力又取決于制造成本。隨著我國汽車工業(yè)進入微利階段告锅，企業(yè)將無力長期支付高昂的進口設(shè)備價格揽此。可以說守迫，裝備本地化是企業(yè)生存競爭的需要艘赂，依賴進口生產(chǎn)線制造中國車的時代已經(jīng)走到了盡頭。因而公悟，學(xué)習(xí)航天人听誓，依靠自主創(chuàng)新，站在飛速發(fā)展的國際汽車制造技術(shù)前列列林，是我們唯一的選擇眼虱。
   從歷史角度觀察，汽車產(chǎn)品的發(fā)展必然伴隨著制造技術(shù)和裝備的革命席纽，反之亦然捏悬。

   • 例1：發(fā)動機制造技術(shù)。20世紀初润梯，福特汽車公司創(chuàng)始人福特發(fā)明了大量生產(chǎn)流水線过牙，從此汽車開進社會。20世紀末纺铭，技術(shù)進步使汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期從幾十年縮短為3至5年寇钉。鑒于組合機床自動線缺乏柔性刀疙，福特公司與Ingersoll-Rand(英格索蘭)公司合作，研制出集高柔性及高效率于一身的高速加工中心扫倡，由它組成的柔性自動生產(chǎn)線的問世加快了汽車產(chǎn)品的升級谦秧，這就是今天我們可以看到每年有幾十種新車上巿的原因之一。進入21世紀撵溃，發(fā)動機制造技術(shù)正醞釀著新的革命疚鲤，以便解決多樣性與經(jīng)濟性之間日益突出的矛盾，滿足變品種挡医、變批量的需要并優(yōu)化對巿場快速反應(yīng)的能力溢扳。精益生產(chǎn)(Lean Production)、敏捷制造(Agile manufacturing)训癌、可重構(gòu)制造系統(tǒng)(RMS, Reconfigurable Manufacturing Systems)等新的生產(chǎn)方式成為21世紀汽車制造系統(tǒng)的戰(zhàn)略選擇祠乔。
   • 例2：為應(yīng)對節(jié)能和安全需要，現(xiàn)代汽車普遍采用輕量化設(shè)計娶匠。這就催生了內(nèi)高壓成形技術(shù)橱序，也即制造空心輕體構(gòu)件的高新技術(shù)(詳見后文)。
   • 例3：激光加工技術(shù)炭答。為當(dāng)今國際上大力發(fā)展的一種先進技術(shù)疫橘，已成為現(xiàn)代汽車制造不可或缺的技術(shù)，它包括激光切割吵淌、激光焊接、激光拼焊板沖壓成形技術(shù)钢墩。國外激光器應(yīng)用以每年20%的速度增長被处，通用汽車公司在線使用的激光器達200臺以上。其中用押，激光加工激光拼焊板沖壓成形是將不同材質(zhì)不等厚度鋼板激光拼焊成毛坯肢簿，然后整體沖壓成形，這有助于減輕零件重量蜻拨、提高整車匹配質(zhì)量池充、降低材耗、提高生產(chǎn)率缎讼；轎車車體三維數(shù)控激光切割作為最近發(fā)展起來的柔性制造技術(shù)收夸，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工切割+沖裁模制造方式，從而使生產(chǎn)準備周期由2.5個月縮至5天血崭，可大幅縮短新車開發(fā)周期卧惜。
   • 例4：溫精鍛成形技術(shù)。其工藝特點是材料加熱至700~1000℃進行鍛造夹纫，兼具熱鍛與冷鍛的優(yōu)點咽瓷。多用作輕體材料(鋁设凹、鎂、鈦)的熱模鍛茅姜、等溫超塑性成形闪朱。在美國汽車和航空航天工業(yè)得到廣泛應(yīng)用，溫鍛件約占到精鍛件總體的50%引妖。
   • 例5：粉末冶金燒結(jié)鍛造技術(shù)冕泡。粉末鍛造連桿的重量精度可達1%，而鍛造連桿重量精度僅為2.5%腮哩。相比常規(guī)機加工的連桿额神，如若達到經(jīng)濟批量，可節(jié)省35%的加工費腻酱。早在1992年福特公司的粉末鍛造連桿已達1000萬件惑膀。
2. 二、汽車工業(yè)是拉動機床工業(yè)發(fā)展的火車頭
   國際汽車強國同時又是機床強國烧歹。不僅美贼么、日、德霸拦、意介她，新興的機床國家韓國、西班牙的機床工業(yè)也多是靠汽車工業(yè)的拉動屏疗。同時疾就，在世界范圍內(nèi)，凡是能滿足汽車工業(yè)需求的機床企業(yè)艺蝴，必定是一流企業(yè)猬腰。汽車工業(yè)對機床工業(yè)在技術(shù)上的帶動，具體為以下幾個方面：

   1. 我國汽車工業(yè)已進入轎車時代猜敢。轎車零件的尺寸和幾何形狀精度比一般機械要高出1到2個精度等級姑荷，這就帶動了機床向高精度發(fā)展。
   2. 汽車制造屬大批量生產(chǎn)缩擂，特徵是流水自動線鼠冕，核心技術(shù)是系統(tǒng)集成技術(shù)——也即將工藝系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和信息系統(tǒng)集成為流水自動生產(chǎn)線胯盯。進入二十一世紀懈费，要求按照精益、敏捷理念設(shè)計新一代柔性自動線博脑。要求能夠提供成套“交鑰匙”工程楞捂，它的技術(shù)含量、技術(shù)附加值和難度比傳統(tǒng)單機要高出幾個等級趋厉。不僅要求機床制造商相當(dāng)熟悉現(xiàn)代汽車零部件制造工藝寨闹、能夠熟練掌握各項現(xiàn)代制造技術(shù)(如數(shù)字化技術(shù)燕瞭、柔性自動化技術(shù)、高速加工技術(shù)欣骏、仿真技術(shù)黎困、綠色制造技術(shù)等)，還須具備將多種技術(shù)集成的能力耽晦。由于現(xiàn)代制造技術(shù)日新月異斧呆，還要有集成創(chuàng)新能力≈薰鳎可以說质圾，是否具備提供發(fā)動機總成(PT泵)現(xiàn)代柔性自動線的能力，已成為世界頂級機床制造企業(yè)的標志助碰，包括已經(jīng)進入世界前十名的我國大連棋蒂、沈陽機床集團公司便是如此。
      同時婚乌，目前流水自動線設(shè)備排列是串聯(lián)式拗疯，全線機床不能獨立工作，一臺故障全線便停產(chǎn)中姜，會造成巨大經(jīng)濟損失消玄。例如一個年產(chǎn)量30萬臺的發(fā)動機廠，停產(chǎn)一天的損失就可達1.5億元丢胚。這就對機床的可靠性(MTBF)提出了苛刻的要求翩瓜。
   3. 大批量生產(chǎn)還需要高效專用機床、專用自動生產(chǎn)線携龟。對機床的基本要求是高剛度兔跌、高速度、大功率骨宠，一律配備超硬刀具浮定。而高效專用機床的基本特徵為“量體裁衣”——依據(jù)用戶需要生產(chǎn)個性化產(chǎn)品相满。其技術(shù)含量层亿、附加值和難度將遠遠高出通用機床，亦要求提供成套“交鑰匙”工程立美。
   4. 在“交鑰匙”工程的基礎(chǔ)上匿又，目前國際上已發(fā)展到提供全面解決方案(Total Solution)。這提出了空前高的要求建蹄。例如稿屏，具備自主技術(shù)創(chuàng)新能力，提供的不僅是全面的饿严，還必須是當(dāng)代技術(shù)水平可達到的“最佳”方案滋冀，具備經(jīng)濟分析能力丙藤，提供的方案具有優(yōu)良性價比，投產(chǎn)后即創(chuàng)造價值凿食，并迅速收回投資等窘螃。全面解決方案的提供已成為國際性發(fā)展主流，也成為現(xiàn)代制造與傳統(tǒng)制造的分水嶺—— 服務(wù)比重越大越現(xiàn)代馒俊。
   5. 由于大批量生產(chǎn)册向，還需要具備高精度保持性。汽車工業(yè)在驗收機床時避揍，不僅要考核單件加工的精度瘸卦，還要進行零件的批量加工，考核其精度保持性蔓嚷，也即考核它的工序能力指數(shù)(Cpk值)柳锣。這些可帶動機床工業(yè)的開發(fā)設(shè)計能力，加工嫌松、裝配的質(zhì)量以及生產(chǎn)管理的質(zhì)量保證體系沪曙。
   6. 激烈的競爭要求盡力降低制造成本。這就意味著對加工工藝及裝備的不斷創(chuàng)新萎羔。例如液走，去除冗余功能的精益機床(Lean Machine)，具有占地面積小贾陷，高效率和針對性極強的特點缘眶；敏捷夾具(柔性夾具——可控、可調(diào)夾具)髓废；智能刀具(Smart Tools)——為特定零件加工設(shè)計的一系列專用高效刀具巷懈；復(fù)合加工；切削加工轉(zhuǎn)變?yōu)樯倩驘o切削加工慌洪、非傳統(tǒng)加工等等顶燕。這些也都帶動了機床工業(yè)創(chuàng)新能力的提高。
   7. 我國己成為模具生產(chǎn)和消費大國冈爹，世界模具生產(chǎn)中心正向中國轉(zhuǎn)移涌攻。而汽車工業(yè)是不僅是模具應(yīng)用最多的行業(yè)，而且模具的品種多枪蜕、精度高鹊尤、形狀復(fù)雜，還要求交貨期短∨┎矗現(xiàn)狀是衣剂，精密復(fù)雜的汽車沖壓模具和塑料模具、轎車覆蓋件模具碰蚂，與電子接插件等高檔模具仍很大程度地依靠進口惊派。由于模具產(chǎn)品的高技術(shù)特性誓胆，只有采用精密裝備才能保證工藝要求。這需要機床工業(yè)提供精密五軸加工龍門式送服、床身式高速銑床廊擦；一系列高級電加工機床锁龙；CAD/CAM一體化技術(shù)朵栖；快速模型制造技術(shù)等。
   此外擅揖，汽車工業(yè)還對沖壓自動線跋岳、精密鑄件自動線院仿、機器人焊裝自動化成套裝備、機器人噴裝成套裝備速和、總裝自動化成套設(shè)備歹垫、數(shù)控刀具系統(tǒng)、激光切割和焊接設(shè)備及測試設(shè)備等提出了全面要求颠放。

我國汽車制造裝備擁有巨大市場

1. 中國汽車巿場將較長期地保持高水平或較高水平的增長速度
   “十五”期間碰凶，中國汽車巿場實現(xiàn)了高速增長暮芭，消費量由2001年的273.1萬輛迅速提升至2005年的近592萬輛，占世界汽車巿場的比重已從2001年的 4.3%提升到2005年的8.7%欲低，躍居全球第二位辕宏。發(fā)達國家的經(jīng)歷表明，人均GDP達到1000～2000美元砾莱，開始進入大眾汽車消費時代瑞筐。我國人均 GDP已達1700美元，汽車已成為重要消費品腊瑟。中國汽車產(chǎn)業(yè)“十一五”發(fā)展規(guī)劃綱要將首次提出汽車化水平的概念聚假，并提出“2010年國內(nèi)汽車保有量將達到5500萬輛左右，汽車化水平將由2004年的21輛/千人達到2010年的40輛/千人”僚尚。這將為“十一五”期間的我國汽車工業(yè)提供廣闊的發(fā)展空間骂妻，預(yù)測2010年國內(nèi)巿場需求在850萬輛左右，而到2020年火毕，中國汽車總保有量將可達1.6億輛左右傀蒲，約為2004年的6倍赠槽。
2. 我國汽車零部件產(chǎn)業(yè)是今后發(fā)展重點剃炬，并正被納入到汽車零部件全球采購體系中
   過去5年間，汽車零部件出口額增長了6.6倍幢戳，2005年已經(jīng)達到85.3億美元莫诲。目前泰涡，我國汽車零部件產(chǎn)品已經(jīng)從售后配件巿場開始進入OEM巿場，從低附加值向高附加值產(chǎn)品轉(zhuǎn)變撇涡，特別是一些自主品牌產(chǎn)品開始進入國際采購體系像兆。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，跨國公司到2007年底前計劃在低成本國家采購500億美元的汽車零部件糜曲，其中70%瞄準中國企業(yè)河哑。為此，廣大汽車零部件制造企業(yè)急需采用先進制造技術(shù)及裝備進行技術(shù)改造龟虎。

目前國產(chǎn)汽車裝備主要差距

1. 自主創(chuàng)新差距：在現(xiàn)代發(fā)動機總成制造技術(shù)璃谨、高速加工中心、由高級復(fù)合化機床組成的制造單元等高端機床方面鲤妥，我們與國外技術(shù)發(fā)展的差距拉大了佳吞。著名發(fā)動機專家顧永生說：國外的機床設(shè)計師對客戶的制造工藝非常熟悉，每年都對產(chǎn)品進行改進棉安。比如國外上個世紀90年代以后發(fā)動機的零部件就用柔性加工的方式底扳，而發(fā)動機的缸孔使用機械式加工如平頂珩磨以及激光珩磨，這都是不斷改進的結(jié)果贡耽。而在我國衷模，機床幾年都難以改進，更別說是每年改進蒲赂。
2. 停留在傳統(tǒng)制造——賣機器的循環(huán)算芯，只提供售后服務(wù)(A/S, After-sales Service)。而國際設(shè)備供應(yīng)商已進入提供解決方案(T/S, Total Solution)的時代凳宙。
3. 大多只能提供單機属圃、不能提供生產(chǎn)線，特別是缺乏系統(tǒng)集成技術(shù)尽诀。只制造MT(Machine tool)叉砰，不制造MC(Manufacturing cell)——進入流水生產(chǎn)線的通行證。
4. 機床性能差距陆宝。主要數(shù)控機床無法滿足現(xiàn)代轎車對精度众抽、精度保持性和可靠性的需要。例如坑状，國際上加工精度在1950至2000年之間提高了50倍尺桅，國內(nèi)加工中心精度與國際先進水平的差距大體為15年；轎車制造要求為Cpk≧1.67却坦，而我國能達到的Cpk值普遍為1.33裂瘤；MTBF值，進口生產(chǎn)線約達5000 小時，我們僅為約500個小時薇雳。

汽車制造技術(shù)及裝備自主創(chuàng)新工程基本思路

1. 應(yīng)用類自主創(chuàng)新項目生百。以具備技術(shù)實力和巿場基礎(chǔ)的業(yè)主為依托递雀，推進重點突破口。并組織項目業(yè)主與制造企業(yè)以及大專院校開展聯(lián)合設(shè)計蚀浆、聯(lián)合制造缀程。由業(yè)主選擇制造企業(yè)及大專院校，國家給予資金箍伏、政策支持裤狱。
   1. 內(nèi)高壓成形技術(shù)
      該技術(shù)是對封閉在模具型腔內(nèi)的空心管件充以很高壓力的液體(最高達4000MPa)，迫使管壁緊貼內(nèi)腔壁而成形揪馅，為制造空心輕體構(gòu)件的高新技術(shù)殃秽。主要用于發(fā)動機排氣系統(tǒng)異性管件、發(fā)動機托架中的管件瞳州、底盤結(jié)構(gòu)件瞬拆、車身框架、前后軸寒护、驅(qū)動軸削父、凸輪軸等結(jié)構(gòu)管件。
      因應(yīng)節(jié)能和安全的需要潭鞭，現(xiàn)代汽車普遍采用輕量化設(shè)計朗夺。內(nèi)高壓成形件質(zhì)量輕，空心軸類零件重量輕量化程度為40~75%汤笋，而且零件剛度和強度得以提高背哎、零件數(shù)量少、焊縫少、生產(chǎn)成本(包括模具費用)相比沖壓件降低了15~30%婚陪。
      內(nèi)高壓成形技術(shù)國際上發(fā)展很快。北美制造的轎車中频祝，空心管件已占轎車零件總數(shù)的16%泌参。國內(nèi)幾家合資公司已經(jīng)分別從德、美常空、日進口內(nèi)高壓成形件用于自產(chǎn)的中高級轎車沽一，哈工大、燕山大學(xué)漓糙、一汽技術(shù)中心等單位也在研究內(nèi)高壓成形技術(shù)铣缠，只是這些研究尚處于實驗室研發(fā)階段。此項目被列為國家項目昆禽，依托一汽集團公司技術(shù)中心實施蝗蛙。如若研發(fā)成功，將為我國汽車采用輕量化設(shè)計提供技術(shù)裝備醉鳖，其推廣必將對產(chǎn)業(yè)升級帶來重大影響捡硅、產(chǎn)生極大的社會經(jīng)濟效益。
   2. 轎車車身激光焊接自動化工裝設(shè)備系統(tǒng)研制
      轎車車身激光焊接是車身制造的關(guān)鍵技術(shù)剪炮。它在降重讶瘩、降成本、提高效率藤门、提高質(zhì)量和安全性能等方面欺划，作用巨大。激光焊接工裝系統(tǒng)技術(shù)含量高酒尝、難度大邦碾，其特點是集自動化、智能化迫手、光機電于一體像淋，擁有許多專利技術(shù)。目前报葬，車身激光焊接自動化工裝設(shè)備系統(tǒng)是制約車身激光焊接的瓶頸语雇，國內(nèi)尚無產(chǎn)品。
      依托一汽集團公司技術(shù)中心的本項目挺久，包括研究焊接工裝設(shè)備系統(tǒng)及其通配性磨涵；焊接專家系統(tǒng)(包括焊接工藝數(shù)據(jù)庫)；焊接系統(tǒng)集成乳规；焊接系統(tǒng)控制形葬。其成功的研制和推廣應(yīng)用，將使以夏利為首的經(jīng)濟型轎車品質(zhì)提升，改變國產(chǎn)經(jīng)濟型轎車等于低檔轎車的現(xiàn)狀笙以，實現(xiàn)技術(shù)升級和換代淌实，提高自主品牌的核心競爭力。其推廣也將大幅推進產(chǎn)業(yè)升級猖腕、產(chǎn)生相當(dāng)?shù)纳鐣?jīng)濟效益拆祈。
   同時，《高檔數(shù)控機床國家科技發(fā)展重大專項》中列入的“汽車制造業(yè)需要的高效倘感、高精度成套裝備”放坏，當(dāng)然屬于重點突破口項目。包括：輕體材料(鋁老玛、鎂淤年、鈦)成形與加工成套設(shè)備；沖壓自動線蜡豹，精密鑄件自動線蛙陆，機器人焊裝自動化成套裝備，機器人噴裝成套裝備摄李，總裝自動化成套設(shè)備藤习。
2. 關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿技術(shù)导劝。需列入國家項目第粟，由高校和研究院所攻關(guān)。
   首先齐皂，將提高機床可靠性列入國家項目协颅。移植我國成功實施的航天可靠性工程，建立汽車關(guān)鍵零部件總成生產(chǎn)線裝備可靠性分析設(shè)計與試驗評估的理論方法和軟件工具仅汰；建立結(jié)構(gòu)與機構(gòu)動態(tài)可靠性分析設(shè)計的理論方法和軟件工具簇娩。
   還要加快研制可重構(gòu)制造系統(tǒng)(RMS)，將其從理論探討階段推進到可重構(gòu)樣機和生產(chǎn)線試制階段蝉站。
   當(dāng)然货裳，關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿技術(shù)及若干應(yīng)用類自主創(chuàng)新項目捧颅，還關(guān)聯(lián)到許多行業(yè)景图，首先是航空航天行業(yè)。美國的汽車制造技術(shù)便得益于飛機制造技術(shù)碉哑。我國也是如此挚币，甚至許多飛機制造企業(yè)也生產(chǎn)汽車，這就呼喚兩個行業(yè)間的“協(xié)同集成”扣典。
   例如：由天津天鍛壓力機有限公司和紅原航空鍛鑄工業(yè)公司共同開發(fā)的我國首臺數(shù)控等溫鍛造液壓機妆毕，作為國家重大技術(shù)裝備創(chuàng)新研制項目慎玖，成功制造出國內(nèi)最大鈦合金模鍛件，并已通過產(chǎn)品鑒定笛粘。如能在汽車工業(yè)推廣應(yīng)用之趁怔，將促成實現(xiàn)“汽車制造業(yè)需要的輕體材料(鋁、鎂薪前、鈦)成形與加工成套設(shè)備”項目润努。
   內(nèi)高壓成形技術(shù)不僅是現(xiàn)代汽車管件制造、也是飛機發(fā)動機中空曲軸和復(fù)雜管件制造所急需的新技術(shù)序六；在發(fā)動機制造技術(shù)上任连，汽車和飛機有許多共通點可以相互借鑒蚤吹；而高速加工技術(shù)拒吧，在國內(nèi)外都是在汽車和航空航天工業(yè)率先取得突破的等。同時泡募，對數(shù)控機床高精度描蹦、高精度保持性的需求，在汽車和航空航天等國防科技工業(yè)是最突出的票虎。

創(chuàng)建汽車制造技術(shù)及裝備創(chuàng)新體系