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先進(jìn)機(jī)床制造技術(shù)與數(shù)控裝備
日期：2009年09月24 來源：本站原創(chuàng) 關(guān)鍵字：機(jī)床
在2005年國家制定的“十一五”規(guī)劃中，把提高裝備制造業(yè)的國產(chǎn)化和自主化水平提升到國家戰(zhàn)略的高度。根據(jù)“十一五”規(guī)劃、{我國中長期科技發(fā)展綱要》和《國務(wù)院加快振興裝備制造業(yè)若干意見》，裝備制造業(yè)在突出“自主創(chuàng)新”原則的基礎(chǔ)上，確立了“發(fā)展一大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的裝備制造企業(yè)集團(tuán)，滿足工業(yè)、能源、交通、國防等方面的需要”的發(fā)展目標(biāo)。鼓勵(lì)通過兼并收購、參與企業(yè)改革及企業(yè)聯(lián)合等方式，形成一批科技領(lǐng)先、產(chǎn)品先進(jìn)、跨領(lǐng)域、跨區(qū)域、具有較強(qiáng)綜合實(shí)力的大型企業(yè)集團(tuán)，使整個(gè)行業(yè)的集中程度、盈利能力、國際競(jìng)爭(zhēng)力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力都得到明顯的提高。同時(shí)，通過進(jìn)口替代也有助于提高龍頭企業(yè)的盈利能力。由于進(jìn)口產(chǎn)品基本上是中高端產(chǎn)品及附加值較高的核心部件，在國家提高產(chǎn)品自主化的背景下，技術(shù)較為先進(jìn)的龍頭企業(yè)的高端產(chǎn)品將逐步被國內(nèi)用戶采用，使其市場(chǎng)份額和盈利能力明顯得到提升。
未來15年先進(jìn)制造領(lǐng)域?qū)ξ覈a(chǎn)業(yè)發(fā)展最關(guān)鍵的核心技術(shù)有以下14項(xiàng)。
1．高檔數(shù)控機(jī)床及基礎(chǔ)制造裝備關(guān)鍵技術(shù)
高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備是工業(yè)現(xiàn)代化的基石，也是保證國防工業(yè)和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略物資。我國工業(yè)的現(xiàn)代化，特別是制造業(yè)的現(xiàn)代化，需要裝備制造業(yè)提供先進(jìn)的制造手段。我國在數(shù)控機(jī)床共性關(guān)鍵技術(shù)研究、數(shù)控機(jī)床開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)和普及型數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化工程研究等方面取得了一定的進(jìn)展，在一些共性技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)上有重大突破，但整體上與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍存在比較大的差距。按價(jià)值計(jì)，數(shù)控機(jī)床70%依賴進(jìn)口，高檔數(shù)控機(jī)床幾乎全部依賴進(jìn)口，電子工業(yè)專用設(shè)備90％依賴進(jìn)口。因此，專家建議將高檔數(shù)控機(jī)床及基礎(chǔ)制造裝備作為核心技術(shù)，以增強(qiáng)我國制造基礎(chǔ)裝備的水平，提高我國制造業(yè)的國際競(jìng)爭(zhēng)力。
2．?dāng)?shù)字化、智能化設(shè)計(jì)制造與管理技術(shù)
21世紀(jì)初期的制造業(yè)，正在從以機(jī)器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)代向數(shù)字化、智能化和系統(tǒng)化技術(shù)時(shí)代邁進(jìn)，將進(jìn)入增強(qiáng)企業(yè)在不可預(yù)見的多變環(huán)境中快速響應(yīng)能力的敏捷制造以及合理開發(fā)利用資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)一社會(huì)一壞境相互協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展的綠色制造階段．?dāng)?shù)字化、智能化設(shè)計(jì)、制造和管理技術(shù)是以信息化帶動(dòng)工業(yè)化的突破口，是提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、降低消耗、帶動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法和工具創(chuàng)新的重要手段，是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)。
3.小于45nm極大規(guī)模集成電路專用設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)
目前，國產(chǎn)90nm成套設(shè)備已投入使用，65nm以下設(shè)備正在逐步進(jìn)入市場(chǎng)。300 mn晶片生產(chǎn)設(shè)備已成熟并供應(yīng)市場(chǎng)；適應(yīng)65~90nm工藝要求的一代新設(shè)備已開發(fā)成功。我國制造的集成電路專用設(shè)備總體上為0．5m技術(shù)水平，與國外相差5個(gè)技術(shù)檔次；在加工晶片片徑方面，國外12英寸設(shè)備已經(jīng)成熱，我國8英寸產(chǎn)品尚處于試制階段；從產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，當(dāng)前我國新建的集成電路制造廠幾乎都是從國外進(jìn)口設(shè)備。面對(duì)集成電路需求量大、應(yīng)用面廣、帶動(dòng)作用強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益顯著的發(fā)展趨勢(shì)，必須打破技術(shù)限制，把振興我國的集成電路專用設(shè)備產(chǎn)業(yè)作為信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的重中之重。
4．微米／納米機(jī)床制造技術(shù)
隨著人們對(duì)許多工業(yè)產(chǎn)品的功能集成化和外形小型化的需求， 使零部件的尺寸日趨微小化。進(jìn)入人體的醫(yī)療機(jī)械和管道自動(dòng)檢測(cè)裝置等都需要微型的齒鴕、電動(dòng)機(jī)、傳感29和控制電路，這些需求帶動(dòng)了微細(xì)加工和納米制造技術(shù)的發(fā)展，也促使微型機(jī)械向系統(tǒng)化方向發(fā)展，并形成有廣闊發(fā)展前景的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。我國在微機(jī)械研究方面，先后研制出靜電、電壓和電磁式的微電動(dòng)機(jī)，微泵與微閥、壓電與形狀記憶合金微夾鉗以及微操作系統(tǒng)模型等，直立了兩個(gè)微加工基地(1C，LIGA)和一個(gè)項(xiàng)目研究中心。
微型機(jī)械在國外已受到政府部門的重視。世界上納米科技水下最先進(jìn)的國家是美國、日本、德國、英國。目前世界上已實(shí)現(xiàn)商品規(guī)模生產(chǎn)的納米材料有金剛石、磁性材料、金屬、陶瓷、復(fù)合材料、半導(dǎo)體材料、生物醫(yī)用材料等。因此，我國應(yīng)重視發(fā)展微米／納米制造技術(shù)，并從戰(zhàn)略高度部署微納系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)、微型裝配與封裝技術(shù)、微納測(cè)試與表征技術(shù)等方面的研究，提高我國未來10年乃至20年在國際上的競(jìng)爭(zhēng)地位。
5．百萬千瓦級(jí)核電動(dòng)機(jī)組設(shè)計(jì)制造技術(shù)
核能是一種清潔的可以大規(guī)模開發(fā)利用的能源。目前，國際上核能廣泛采用的壓水堆屬于熱中子反應(yīng)堆。世界核電技術(shù)發(fā)展經(jīng)過了第二代及第二代改進(jìn)型商業(yè)運(yùn)營后，研究開發(fā)了采用非能動(dòng)安全技術(shù)的第三代技術(shù)，目前己開發(fā)了100萬千瓦、150萬千瓦大容量的第三代核電動(dòng)機(jī)組。此外，美、英、德、瑞士、日、法等國，正共同合作研究開發(fā)第四代核電技術(shù)，以滿足固有安全性、可持續(xù)發(fā)展、防止核擴(kuò)散和核材料丟失等為原則，預(yù)計(jì)在2030年后才能得到商業(yè)化的發(fā)展。
我國核電站建設(shè)已由起步階段步入小批量建設(shè)階段。目前，我國已能自主設(shè)計(jì)和制造30萬千瓦的壓水堆核電站，具備了自主設(shè)計(jì)60萬千瓦壓水堆核電站的能力，但還不具備獨(dú)立設(shè)計(jì)、制造百萬級(jí)核電站的能力。與國際核電發(fā)展先進(jìn)國家相比尚有較大差距。為此，從建立我國多元、穩(wěn)定、安全、合理的能源結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，發(fā)展和掌握100萬千瓦核電動(dòng)機(jī)組設(shè)計(jì)制造技術(shù)，形成自主創(chuàng)新能力，無論從國家的宏觀政策、電力市場(chǎng)需求、保護(hù)資源、改善環(huán)境，以及能源的可靠供應(yīng)及核能的安全性考慮，還是從發(fā)展和穩(wěn)定核工業(yè)體系和人才隊(duì)伍的角度來看，都是十分必要的。
6．機(jī)床流程工業(yè)綠色制造與自動(dòng)化技術(shù)
當(dāng)前，我國鋼鐵、有色金屑、石油化工及輕紡工業(yè)和建材工業(yè)等大多數(shù)資源加工工業(yè)，正在研究開發(fā)若干共性平臺(tái)技術(shù)、界面匹配技術(shù)、流程集成新技術(shù)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行技術(shù)(包括信息化、智能化調(diào)控系統(tǒng))的基礎(chǔ)上優(yōu)化集成，形成新一代綠色制造流程，為國民經(jīng)濟(jì)和人民生活提供各種高性能和低成本的綠色材料。在流程工業(yè)綠色制造與自動(dòng)化技術(shù)方面，根據(jù)我國國情，專家建議的重點(diǎn)技術(shù)項(xiàng)目包括以下5項(xiàng)：
(1)新一代煉焦?fàn)t(sCOPE--21)關(guān)鍵技術(shù)；
(2)熔融還原——薄帶連鑄技求低成本、高效、綠色的結(jié)晶鋼生產(chǎn)平臺(tái)；
(3)百萬噸級(jí)乙烯生產(chǎn)工藝及關(guān)鍵設(shè)備成套技術(shù)；
(4)節(jié)能型建筑材料綠色制造技術(shù)與設(shè)備；
(5)輕紡新材料綠色制造技術(shù)與設(shè)備。
7．機(jī)床節(jié)能轎車和新能源汽車技術(shù)
(1)發(fā)展安全、環(huán)保、節(jié)能型汽車。
(2)注重柴油車、電動(dòng)汽車和代用燃料汽車的研究。在這方面，動(dòng)力蓄電池的技術(shù)突破使純電動(dòng)汽車在特定領(lǐng)域得到應(yīng)用；混合動(dòng)力汽車開始批量生產(chǎn)，投放市場(chǎng)；氫能燃料電池汽車技術(shù)不斷取得新的突破，開始步入商業(yè)化示范階段。
(3)汽車電子技術(shù)引發(fā)汽車拄術(shù)的全面變革。
(4)汽車輕量化促進(jìn)材料、結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)的發(fā)展。
(5)各國政府積極通過技術(shù)法規(guī)引導(dǎo)汽車技術(shù)的發(fā)展方向。
我國汽車工業(yè)的研究開發(fā)能力和產(chǎn)品綜合技術(shù)水平經(jīng)過凹多年的發(fā)展有了較大提高，已經(jīng)取得了許多重要成果，但仍然沒有改變我國在世界汽車工業(yè)發(fā)展中的弱勢(shì)地位，尤其是不具備發(fā)動(dòng)機(jī)自主開發(fā)能力和關(guān)鍵零部件基礎(chǔ)薄弱的狀況正在成為制約我國汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的瓶頸．要解決上述問題就必須從基礎(chǔ)入手，迅速建立我國自主產(chǎn)品開發(fā)基礎(chǔ)平臺(tái)，提高應(yīng)用研究技術(shù)實(shí)力和對(duì)核心關(guān)鍵技術(shù)的掌控能力。
8．高速鐵路成套裝備設(shè)計(jì)制造技術(shù)
國際高速鐵路的發(fā)展主要是在快速、高速客運(yùn)裝備等方面�？瓦\(yùn)快速化、高速化是近半個(gè)世紀(jì)以來世界鐵路客運(yùn)發(fā)展的重要趨勢(shì)，快捷、重載貨物運(yùn)輸是世界鐵路貨運(yùn)發(fā)展的兩個(gè)重要方向。其中，快捷貨物運(yùn)輸自20世紀(jì)80年代起在世界各主要路網(wǎng)逐步發(fā)展起來，走在前列并具有代表性的是德國和法國，當(dāng)時(shí)的列車最高速度達(dá)到160kndl。重載貨物運(yùn)輸主要利用鐵路現(xiàn)代化裝備，大幅度增加貨物列車編組輛數(shù)，提高列車重量，采用一臺(tái)或多臺(tái)大功率內(nèi)燃或電力機(jī)車牽引的組織方式，有效地提高鐵路的運(yùn)輸效率和效益，形成了以美、加鐵路為代表的重載單元列車和以前蘇聯(lián)鐵路為代表的超長超重組合列車兩種形式。
我國在貨運(yùn)重載、客運(yùn)提速裝備以及鐵路信息化和建立行車安全保障體系等方面取得了重大的成就，但我國軌道交通裝備與國外存在較大差距。其中，在高速客運(yùn)干線列車最高運(yùn)行速度和牽引動(dòng)力裝備等方面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)國家。另外，在線路維修裝備、信息化裝備、信號(hào)和行車安全保障裝備、安全保障體系等方面，我國尚處于起步研究階段，自主產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)遠(yuǎn)未達(dá)到國際最先進(jìn)水平。因此，將高速鐵路成套裝備設(shè)計(jì)制造技術(shù)作為核心技術(shù)發(fā)展，提升我國高速鐵路成套技術(shù)水平與裝備的產(chǎn)業(yè)化能力，從根本上解決鐵路運(yùn)能與需求的矛盾。
9．機(jī)床網(wǎng)絡(luò)家電技術(shù)
智能網(wǎng)絡(luò)家電是將數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能控制技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)家電而形成的，主要是研究開發(fā)模糊控制技術(shù)、模糊控制傳感器、變頻技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等在家電產(chǎn)品中的應(yīng)用，也就是說，形成一個(gè)智能的、可以遙控的家庭網(wǎng)絡(luò)。近年來，全球范圍內(nèi)掀起了研究開發(fā)家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的熱潮，如中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)正在研究制定相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，海爾等企業(yè)也在積極開發(fā)網(wǎng)絡(luò)家電產(chǎn)品。家用電器與人民生活密切相關(guān)，具有巨大的市場(chǎng)空間。
我國己成為家用電器的生產(chǎn)大國，因此面對(duì)正在興起的網(wǎng)絡(luò)家電熱潮，只有盡快構(gòu)造出網(wǎng)絡(luò)家用電器的體系結(jié)構(gòu)，形成我國自己的系統(tǒng)專有技術(shù)，才能與發(fā)達(dá)國家在未來網(wǎng)絡(luò)家用電器的國際競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)地位。
10．機(jī)床網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)化制造是指面對(duì)市場(chǎng)機(jī)遇，針對(duì)某一市場(chǎng)需要，利用以因特網(wǎng)為標(biāo)志的信息高速公路，靈活而迅速地組織國際和國內(nèi)的制造資源，把分散在不同地區(qū)的現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備資源、智力資源和各種核心能力，按資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的原則，迅速地組合成一種沒有“圍墻”的、超越空間約束的、靠電子手段聯(lián)系的、統(tǒng)一指揮的經(jīng)營實(shí)體——網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟企業(yè)，以便快速推出高質(zhì)量、低成本的新產(chǎn)品，迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。
實(shí)踐證明，諸如網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)生產(chǎn)模式的應(yīng)用比硬件技術(shù)的進(jìn)步對(duì)經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)更大．
11．超臨界和重型燃?xì)馇瑱C(jī)發(fā)電設(shè)備設(shè)計(jì)制造技術(shù)
目前，美、俄、日、西歐等國家設(shè)計(jì)制造的超臨界機(jī)組和高效超臨界機(jī)組已成為火力發(fā)電的主力機(jī)組，美國最大單機(jī)超臨界機(jī)組容量達(dá)到130萬千瓦，日本100萬千瓦。目前，國際上整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(1GCC)、增壓流化床燃燒(PFBC)技術(shù)發(fā)展也很快，井已經(jīng)過多 年示范運(yùn)行，開始進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。
我國發(fā)電設(shè)備制造業(yè)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的建設(shè)與發(fā)展，取得了重大的成就。具備丁批量生產(chǎn)30萬千瓦機(jī)組和60萬千瓦機(jī)組的條件和能力，其性能參數(shù)和機(jī)組可靠性己達(dá)到國際先進(jìn)水平。在燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鎮(zhèn)技術(shù)研究方面，引進(jìn)了國外的重型燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組制造技術(shù)，目前正處于消化吸收階段。今后應(yīng)加大自主開發(fā)的力度。
12．機(jī)床綠色制造技術(shù)
20世紀(jì)如年代，國際上提出了綠色制造(又稱清潔生產(chǎn))和面向環(huán)境的制造。目前，
世界各國在綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)、綠色潔掙生產(chǎn)、廢舊產(chǎn)品的回收利用和再制造等方面開展了大量研究和開發(fā)工作，并取得初步成果。美國于90年代初建立了國家再制造與資源回收中心、再制造研究所、再制造工業(yè)協(xié)會(huì)。歐盟也通過了支持再制造的相關(guān)法律法規(guī)。日本富士施樂公司建立廢棄復(fù)印機(jī)回收點(diǎn)�？梢灶A(yù)見，21世紀(jì)的制造業(yè)將是清潔化的制造業(yè)，誰掌握了綠色生產(chǎn)技術(shù)．誰的產(chǎn)品符合綠色產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，誰就掌握了主動(dòng)權(quán)，就會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)地位。
13．深海資源開發(fā)裝備設(shè)計(jì)制造技術(shù)
21世紀(jì)是人類全面認(rèn)識(shí)、開發(fā)、利用和保護(hù)海洋的新世紀(jì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2000年世界海洋產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值近1．5萬億美元，預(yù)計(jì)2010年將超過3萬億美元。海洋經(jīng)濟(jì)必將成為世界經(jīng)濟(jì)中引入注目的新的增長點(diǎn)。隨著全球性海洋資源開發(fā)的展開，深海資源的開發(fā)備受關(guān)注，世界各國對(duì)海洋裝備(包括探測(cè)裝備、開采裝備及大型與超大型海洋結(jié)構(gòu)物(VLFS)及海洋工程裝備)的深水化技術(shù)的需求與日俱增。
據(jù)預(yù)測(cè)．中國石油需求量2010年將達(dá)3＼，億噸，2020年近5億噸。海洋油氣田開發(fā)將是我國油氣產(chǎn)量的主要增長點(diǎn)。面對(duì)世界海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展勢(shì)態(tài)，面對(duì)我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展對(duì)能源的迫切需求，發(fā)展海洋工程裝備對(duì)我國未來經(jīng)濟(jì)、社會(huì)長期持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。
14．關(guān)鍵基礎(chǔ)件設(shè)計(jì)制造技術(shù)
基礎(chǔ)元器件(簡(jiǎn)稱基礎(chǔ)件)是組成產(chǎn)品的最小功能單元，其性能、質(zhì)量、壽命和可靠性直接關(guān)系主機(jī)的性能、質(zhì)量、壽命和可靠性，它的技術(shù)水平?jīng)Q定主機(jī)的水平，沒有高水平的基礎(chǔ)件就沒有高水平的主機(jī)。關(guān)鍵基礎(chǔ)件主要是指?jìng)鞲衅�、功能材料、軸承、齒輪、液壓件、 氣動(dòng)件、密封件等。著基礎(chǔ)件的不斷發(fā)展，呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢(shì)：
1）以新原理、新功能、新結(jié)構(gòu)、先進(jìn)制造和新工藝為主的新一代基礎(chǔ)元器件不斷涌現(xiàn)，引領(lǐng)主機(jī)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展；
(2)產(chǎn)品設(shè)計(jì)向個(gè)性化、多樣化方向發(fā)展，以滿足各行各業(yè)主機(jī)發(fā)展的需要；
(3)產(chǎn)品質(zhì)量向更高性能、更高壽命、更高可靠性方向發(fā)展，促使主機(jī)性能、質(zhì)量和可靠性的不斷提高；
(4)制造技術(shù)向系統(tǒng)化、自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展，確保產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，爭(zhēng)奪市場(chǎng)；
(5)為實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)、無污染的目標(biāo)，不斷研究新技術(shù)、開發(fā)新產(chǎn)品。
因此，把關(guān)鍵基礎(chǔ)件設(shè)計(jì)制造技術(shù)作為核心技術(shù)，對(duì)提高我國主機(jī)的性能和水平，從而提高我國制造業(yè)的國際競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。
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