時間：2023-07-19 17:30:51
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇汽車制造工藝的流程，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：汽車車身；同步工程；制造工藝
從汽車的構成來看，車身、地盤和發動機是重要的三大部件。隨著汽車市場競爭的日益激烈，汽車車身制造工藝起到決定性的作用。與汽車的底盤和發動機相比較，汽車車身制造包括結構設計、制造工藝技術和車身的造型等多個階段，這就意味著在汽車車身制造過程中，需要對制造的各個階段系統規劃。鑒于汽車車身制造投資大、更新快的特點，就需要考慮到汽車車身制造周期。啟動同步工程，將汽車車身的研究、開發和制造等各個專業階段同步協調，不僅可以縮短汽車從開發到制造的周期，而且還可以降低車身制造成本，提高汽車車身質量，以使汽車車身的生產效率有所提升。
1 汽車車身制造工藝的同步工程
1.1 汽車車身制造工藝的主要內容
汽車車身制造工藝主要包括三個方面的內容，即涂裝、焊接、沖壓。
汽車車身的涂裝工藝就是通過采用油漆工藝和密封工藝提高汽車的美觀度，并使車身具有較高的防腐蝕效果。汽車車身的涂裝過程中，每一層都要細致均勻[1]。此外，車身制造工藝還含有現場快速同步，整合了多步驟的制造流程。
1.2 汽車車身制造的同步工程
汽車車身制造的同步工程，專業技術上是指現場快速同步工程和總裝同步工程。在車身產品的研究、開發中，對產品的圖紙以及數據模型進行分析，做出沖壓工藝分析報告交送到產品研究開發部門，然后才能夠進入到產品的專業制造流程。目前的汽車制造企業所實施的車身制造工藝同步工程，主要是指產品環節和制造環節的同步工程。其中，產品環節是汽車車身產品制造過程中的工藝并行工程。具體的操作流程為：汽車企業的研究開發部門將車身產品的設計圖紙以及數據模型提供給沖壓部門和總裝部門，以制定沖壓和總裝的工藝預案。通過各個部門針對工藝預案的個性內容充分交流后，將現場總裝必備的工藝方案制定出來。
2 汽車車身的相關工藝的同步工程
汽車企業的車身沖壓是過程性的工藝，需要分析產品信息，根據分析結果對沖壓工藝技術進行調整，以獲得新的設計結果。通過優化汽車車身的沖壓工藝技術，使得汽車的車身設計水平有所提高。汽車車身沖壓工藝多采用智能技術，運用計算機輔助工程（CAE）對工藝設計進行檢驗、修改，還建立優化決策機制以確保汽車車身的各項指標符合設計要求[2]。雖然在汽車車身沖壓工藝技術中采用而來智能新技術，如果沒有考慮到沖壓和總裝工藝方案的同步性，就會導致汽車車身制造中存在著堵孔等等的問題，對車身的質量造成不良影響。
2.1 沖壓工藝的同步工程
汽車車身的沖壓工藝同步工程的具體內容是，汽車車身的產品制造部門將產品的設計圖紙和數據模型提供給沖壓專業部門，沖壓專業部門通過對圖紙和數據模型進行分析后，做出沖壓工藝分析報告提供給產品制造部門。（圖1：沖壓工藝的同步工程的流程）
2.2 總裝工藝的同步工程
汽車車身的快速工藝同步工程的具體內容是，汽車車身的產品制造部門將產品的設計圖紙和數據模型提供給總裝專業部門，總裝專業部門通過對圖紙和數據模型進行分析后，做出總裝工藝分析報告提供給產品制造部門。
2.3 工藝不同步而導致的問題
由于零件沖壓后會產生一定程度的回彈，使得零件成形后，法蘭邊與規定值不相符合。這種誤差在工藝上是不可控制的，使得零件在生產中必然會存在定位上的偏差。零件沖壓過程是落料沖孔，零件成形之后就進行翻邊整形。在對零件進行翻邊整形的過程中，先確定定位孔的位置，根據孔的方向確定其他的孔的位置。在對零件進行檢測的時候，要對定位孔的位置進行檢測，對定位孔約束下的其他的孔的方向位置進行檢測。
為了控制這種回彈，就要對零件的開口的回彈以控制，采用法蘭邊約束的方法，對起翹曲回彈以控制。在技術處理的過程中，要保證零件沖壓、裝配的一致，做好檢測工作，使零件成型后的實際測定值與理論值相一致，確保車身的生產質量。
3 汽車車身的快速工藝同步工程的新內涵
現代的汽車企業普遍實施了車身制造工藝同步工程，但是同步工程的內容被賦予了新的涵義。汽車車身制造工藝屬于是系統化工程，各個部門都要相互協調，確保產品研究、開發、制造的各個環節統一。此外，還要增加改裝工藝和后續的服務的，以提高車身的制造精度，保證車身質量。工藝并行工程是車身制造工藝同步工程中的重要內容，將該工程納入到工藝同步工程的標準化管理中，可以確保汽車車身工藝同步工程的系統化展開。
4 結語
綜上所述，汽車車身的制造過程屬于是系統化工程，制造周期中的每一個環節的工藝水平對汽車車身都會產生一定的影響。汽車車身制造要經歷沖壓工藝、焊接工藝、涂裝工藝和總裝，其中沖壓工藝和焊接工藝要相互協調，要能夠保證零件質量。將同步工程引入到汽車車身制造中，實施系統化、制度化、標準化管理，實現汽車車身的研究、開發和制造工藝同步，以提高汽車的整體質量。
參考文獻：
關鍵詞：汽車；總裝；工藝驗證
汽車正逐步成為千萬普通家庭的必要消費品，正是因為如此，廣大用戶對這一消費品的整體質量越來越關注。伴隨汽車制造現代化工業的發展進程，精益化的生產模式已經成為更多制造企業的首選，該生產模式具有節約生產周期，有效降低制造成本，提高競爭力的優勢。隨著制造工藝的不斷進步，汽車產品的更新也不斷發生變化，汽車制造企業紛紛把生產重點放到了新產品的研發上，如何在保證質量的前提下，減少開發所用時間，盡快推出新產品成為競的關鍵。實際生產中有許多設計缺陷，沒有被提前發現，直到批量制造時才暴露出來，嚴重影響了生產的進度，修改的補救還增加了成本支出，給企業造成了負擔。
一、工藝驗證內涵
通常工藝驗證發生在產品的設計開發階段，產品批量生產之前。一般通過對測試制定的實物進行特定性驗證，主要驗證范圍包括：整車工藝流程，產品設計、生產中各環節、各要素的特定性質等等。按照其內容可以分為：產品預期質量驗證、設計工藝可行性驗證及設備專項驗證等方面。
二、工藝驗證的主要內容
進行工藝驗證首先應當制定方案，該方案對生產全過程工藝的各要素能夠起到評價的作用，并且對于這些生產工藝因素的變化也要做到跟蹤評價。根據工藝驗證的最終結果，對生產工藝的可行性做出判斷。汽車制造企業開發新產品時，通常會按照生產的流程開展不同的工藝驗證，虛擬工藝驗證通常在新產品項目啟動時即可開展；進行實車試制時，則可根據產品數據進行試制工藝驗證；全面工藝驗證則屬于產品制造全流程的范圍。
汽車制造屬于技術密集型行業，該產品匯集多個領域的技術成果，其工藝設計的范圍不僅涵蓋了制造、電子等領域，還包括材料、能源等高新產業的適用，工藝驗證不僅僅需要滿足功能、性能的要求，所涉及的驗證范圍也很廣泛。經過學者多年的研究和探索，最終將工藝驗證的內容確定為零部件工裝驗證、設備裝配性工藝驗證和專項驗證三類。三種驗證方式各具特色，分別對應不同的驗證結論報告，零部件工裝工藝驗證報告和零部件一一對應，設備裝配性工藝驗證報告則是根據工位數列出，專項驗證則是對應工藝重點功能開展的驗證。
三、工藝驗證方法研究
工藝驗證為了及時發現設計隱患和缺陷，盡早采取措施解決問題，避免對制造過程造成更大的危害，需要貫穿整個新產品開發制造流程的每個階段，并且至少要進行三個輪次的工藝驗證。前文所述的三種驗證方式，無論是零部件、設備還是專項驗證，雖然方法各有差異，但是它們的驗證檢驗原則是統一的，即“根據驗證標準清單，逐一對照認真確認”。
（一）、零部件工裝驗證
該驗證方法的適用對象是產品的各個零部件，驗證范圍涵蓋零部件的外形、工藝性能性、部件匹配性、防錯結構性、功能性等方面。它要求零部件通過驗證可以達到外觀滿足標準，部件匹配程度符合、具有防錯結構設計，操作工具可達、適于裝配操作、可實現設計工藝、能夠滿足人機工程共享。
（二）、設備裝配性工藝驗證
該驗證方法主要適用于生產現場，可被細分為11個子項目。分別是：設備的型號參數，是否具有操作性；各項工具或夾具的參數、節拍及其工藝性能；裝配環節的工序順序與位置；與總成產品相關的零件供貨狀態和內容；工藝文件是否滿足準確完整性、其和作業指導計劃是否一致性；器具的操作性及工位定位功能是否滿足；SE階段遺留問題數據分析；輔料清單驗證與確認；零部件的包裝是否完好以及器具狀態確認；與設備相關的作業環境驗證，溫度濕度、光照度和清潔度確認；操作人員作業狀態、姿勢及技能確認，確保作業可視性。
（三）、專項驗證
該驗證方法是針對產品及各個專項工藝重點而設定，主要包括以下項目：制造節拍驗證，全車吊裝防止變形驗證，車輛機械化設計通過性驗證，整車車門拆裝驗證，防錯結構性驗證，信息精確追溯功能性驗證，制造業適用法律法規合規性驗證，車輛動力總成驗證，力矩裝配擰緊驗證，車輛后軸合裝功能性驗證，車輛遮蔽性能驗證，車輛防水密封性驗證，加注入液體驗證，車輛電器ECOS及線束系統驗證，異響檢測驗證，空調系統及管路系統驗證，玻璃、輪胎性能驗證，工位操作安全專項驗證。以拆裝車門專項驗證舉例說明，其各項驗證標準如下表所示。
四、結語
總裝新車型的工藝驗證要在確保總裝質量的前提下，注重驗證各個環節以及各種變化產生的不同影響，區分這些影響因素對于生產條件的改進、產品結構的調整所產生的作用，通常情況新車型在總裝階段大部分數據分析已完成，如果需要進行產品變更則需要投入更長的生產周期，會延遲新車型的時間，錯失競爭良機。所以在開發階段全面通過總裝工藝驗證方法的檢驗，按照科學合理規范的驗證標準進行檢驗，不僅可以在新車型完成之前全面發現隱患，避免出現大批量投入生產時才發現問題的局面，給企業生產帶來致命的損害，還可以杜絕由于工程師個體經驗差異而導致的驗證標準不一的情形。在開發階段進行規范的總裝工藝驗證就完全可以避免上述問題，對控制成本和加快生產進度起到積極的作用。
參考文獻：
[1]石康偉.模塊化裝配生產在汽車總裝生產工藝中的實踐分析[J].電子制作，2015（6）.
【關鍵詞】鋁合金；輪轂；制造工藝；特點
長期以來，鋼制輪轂占據著汽車輪轂生產的主導地位。隨著人們對汽車的舒適度、節能環保等方面要求的提高，鋼制輪轂已不再適應現代汽車的需求。鋁合金輪轂的出現，以優異的性能和迅猛的技術發展取代了鋼制輪轂的主導地位，在現代汽車中得到了廣泛的應用。
1.鋁合金輪轂的優點及性能要求
鋁合金輪轂與鋼制輪轂相比，具有質量輕、節省能源的優點。由于材質的差異，鋁合金輪轂的質量可比鋼制輪轂減輕三到四成，可以有效提高輪轂的轉動慣性，使汽車易于加速，并減少了制動所需的能耗，從而降低了油耗。此外，由于鋁合金的振動性能比鋼強，可以減少震動，改善車輛的重心，平衡性能優于鋼制輪轂，尤其在高速行駛時可以得到明顯的體現。在散熱方面，鋁合金輪轂的散熱系數是鋼制輪轂的兩到三倍，在高速行駛時仍然可以保持合適的溫度，減少爆胎的危險，提高了行車安全。
鑒于鋁合金輪轂的優點，在制造鋁合金輪轂的時候，就必須將這些優點全部發揮出來，才能使得鋁合金輪轂充分體現其優良的性能。一般來說，一個合格的鋁合金輪轂必須具備以下幾個特點：（1）材質、尺寸、形狀準確合理，這樣才能充分發揮輪轂的作用，具有通用性；（2）汽車在行駛時，輪轂的橫、縱向振擺小，失衡量與慣性矩小；（3）在保證輕便的同時，還要具有足夠的強度、韌性和穩定性；（4）可分離性好；（5）性能具有持久性。
2.鋁合金輪轂制造工藝及特點分析
2.1鑄造法
鋁合金輪轂的鑄造法成形具有適應性強、品種多樣、生產成本較低的優點，已經成為生產鋁合金輪轂最普遍的方法，在全世界的鋁合金輪轂中，采用鑄造法生產的占80％以上。 其工藝方法主要有重力鑄造、低壓鑄造、壓力鑄造以及擠壓鑄造等。
2.1.1重力鑄造法
重力鑄造法是指金屬在熔融的狀態下依靠自身重力的作用注入模具中而獲得鑄件的一種工藝方法。重力鑄造法大致可分為制芯、澆鑄、整理三個步驟，每一個步驟都在嚴格的工藝參數下進行。重力鑄造工藝得到的鑄件機械性能高，該工藝還具有生產效率高、工序簡單、鑄件缺陷少、較易實現機械自動化等優點。
2.1.2低壓鑄造法
低壓鑄造指金屬液體在壓力作用下充填型腔以形成鑄件的一種鑄造方法，由于所需要的壓力較小，所以稱為低壓鑄造。其工藝流程大致分為熔化、低壓鑄造成型、熱處理、機加、涂裝幾個步驟。低壓鑄造時液體金屬充型平穩，鑄件成型好，形成的輪廓清晰，表面光滑。鑄件致密，機械性能高。此外，該工藝所需的設備簡單，同樣易于實現機械自動化生產。
2.1.3壓力鑄造法
壓力鑄造法是指在高壓下使液態金屬以較高的速度充填壓鑄型型腔而獲得鑄件的一種工藝方法。該工藝得到的鑄件尺寸精度高，表面光潔度好，強度與硬度均表現良好，產品性能穩定。同時，該工藝的生產依靠壓鑄機等設備生產效率高，無需進行大量的后續加工產品便可直接使用，既節省材料又減少了加工設備。但這種鑄造工藝對內凹復雜的鑄件生產較為困難，而且易產生氣孔，對高熔點合金壓鑄壽命低。
2.1.4擠壓鑄造法
擠壓鑄造法是在為解決普通壓鑄與傳統擠壓鑄造兩項技術存在的缺陷而提出的一種鑄造方法，它綜合了兩者的優勢，其核心工藝便是用普通壓鑄充型，用傳統擠壓鑄造補縮。擠壓鑄造件比低壓鑄造件的力學性能高：產品既有接近鍛件的優良力學性能，又有精鑄件一次精密成形的高效率、高精度。其投資大大低于低壓鑄造法。
2.2鍛造法
鍛造法是指利用沖擊力或壓力使金屬變形而獲得所需形狀和尺寸的鍛件的一種生產工藝，主要分為自由鍛和模鍛。該方法是最早應用于鋁合金輪轂的成型工藝之一，鍛造法生產出來的鋁合金輪轂具有高強度、高韌性以及高抗疲勞強度等優點，相比鑄造工藝，鍛造法還具有抗腐蝕性好、尺寸精確、易于加工等特點。鍛造法的缺點是生產工藝復雜，生產成本高。
2.3旋壓法
旋壓法是一種結合了鍛造、擠壓等工藝特點，根據材料的塑性特點設置合理的工藝參數，對毛坯產生連續變形作用而逐漸成形的一種加工方法。旋壓法是生產鋁合金輪轂的先進方法，該方法生產的輪轂可以使金屬保持較高的致密度和輪轂的動平衡，在保證輪轂鋼度的同時，又可以使輪轂輕便耐用。
輪轂旋壓的方式主要有普通旋壓和強力旋壓兩種，普通旋壓主要是改變坯料的形狀、壁厚基本不變或改變很少的一種旋壓成型工藝。普通旋壓工藝的優點在于制模周期短、工序緊湊、制品范圍廣、可以成形一些不易成形的稀有金屬等。強力旋壓工藝既改變坯料形狀有改變壁厚，其生產效率要高于普通旋壓，適用范圍也大為擴展。鋁合金輪轂旋壓成型工藝具有不受尺寸限制、性能優良、安全性好、節省材料等優點，彌補了低壓鑄造無法滿足大尺寸、高負荷的高端產品市場需求以及鍛造法生產成本高的缺陷。
2.4半固態模鍛法
半固態模鍛法是鍛造的一種，是指將固態和液態金屬混合成形的一種生產工藝。用半固態模鍛法生產的鋁合金輪轂，力學性能高于壓鑄和擠壓鑄造工藝，具有機械性能好、成品率高、材料利用率高以及生產效率高等優點，而且可以顯著減少機械加工量，減少能源消耗，可生產出復雜形狀。但半固態模鍛法要求的技術高，對錠坯組織結構要求嚴格，模具結構復雜，對設計人員以及生產人員的技術要求都比較高。在國外主要應用于鋁合金零部件方面，是未來發展最具潛力的新興金屬成形技術，目前實際應用還較少，有待進一步開發。
3.結語
近年來，由于我國汽車工業的快速發展，鋁合金輪轂市場潛力日趨顯現，需求不斷擴大；同時跨國公司的采購量出口量也在迅猛增長，使我國鋁合金輪轂需求持續增長。我國鋁合金輪轂生產企業雖然已形成較大規模，但技術含量仍就不高，缺乏高科技含量的產品，輪轂制造企業只有努力提高自身的加工工藝，增強鋁合金輪轂的設計研發能力，適應市場的需求，根據產品特點選擇合適的制造工藝，才能在國際競爭中立于不敗之地。 [科]
【參考文獻】
［1］張海渠等.鋁合金輪轂成形工藝的應用與研究進展[J].沈陽大學學報，2011，23（4）.
［2］鄭祥健，金龍兵，王國軍，陶志民.鋁合金輪轂的生產和市場現狀[J].輕合金加工技術，2004，（7）：8～11.
關鍵詞召回可追溯性標識信息流
1產品召回與產品可追溯性概述
1.1產品召回簡述
首先，來了解一下召回制度。它是針對已經流入市場的缺陷產品而建立的。所謂缺陷產品，是指因產品設計上的失誤或生產線某環節上出現的錯誤而產生的，大批量危及消費者人身、財產安全或危害環境的產品。缺陷產品召回制度，最早出現在美國，目前實行召回制度的國家還有日本、韓國、加拿大、英國和澳大利亞等國。美國的召回制度最先應用于汽車，1966年制訂的《國家交通與機動車安全法》中明確規定汽車制造商有義務召回缺陷汽車。此后，在多項產品安全和公共健康的立法中引入了缺陷產品召回制度，使其應用到可能對公眾造成傷害的主要產品領域，特別是食品。召回制度在美國等國家的實踐表明，召回制度是產品質量和消費者權益的有力保證，實施召回制度有利于提高生產商和銷售商的產品質量意識，有利于企業關注技術改造和環保問題，有利于規范市場競爭秩序。
有鑒于此，我國去年就建立缺陷產品召回制度，并首先以缺陷汽車召回為試點。建立缺陷產品召回制度，是為了有效消除各類產品因系統性缺陷所帶來的危及人身、財產安全的危險，要以缺陷汽車召回為試點，加快建立缺陷產品管理制度，切實維護公共安全、公共利益和社會經濟秩序。并全面實施食品市場準入制度，要在成功實施米、面、油、醬油、醋老五類食品市場準入的基礎上，推進肉制品等10類食品的市場準入，啟動茶葉、糕點等第三批食品市場準入工作。
1.2產品召回的追溯
就前段時間的某公司的奶粉碘超標事件，對于廣大消費者來說，更關心的是市面上的奶粉是否仍然是超標奶粉，或者說所有問題奶粉是否已經全部被收回；故而就引出了關于產品流向與缺陷產品范圍確定的追溯問題。從這一系列的產品召回事件可以看到，一方面由于缺陷產品往往具有批量性的特點，因此，當這些產品投放到市場后，如不加以干預，其潛在的危害是巨大的，有可能對消費者的生命、財產安全或環境造成損害。例如，燃氣灶存在缺陷可能會引發火災，玩具過于堅硬或鋒利可能會危害兒童身體，而轟動國內的三菱帕杰羅事件，即日本三菱帕杰羅V31、V33越野車因剎車制動管設計上的問題，致使車輛在正常行駛中制動突然失效的安全質量事故。更讓人看到了產品如果存在缺陷，可能帶來的巨大安全隱患。如果不及時采取措施，就會延誤迅速在社會上消除隱患的時機，使損害進一步擴大。為了確保所有問題或者說是有缺陷的產品能在被發現后及時收回，這就需要提到產品的可追溯性了。
另一方面，對于企業來說也要看到產品召回是一個既費錢又費時的過程。如果沒有良好的可追溯性保證，那些沒有缺陷的產品也會被大量地召回并維修或替換，從而給企業造成重大損失。此外，在未來的幾年中，相關法規和產品責任將使產品的可追溯性要求擴展到整個供應鏈。
召回數以百萬件產品對于一個公司來說影響是非常巨大的，一次大的召回行動的成本非常巨大，同時也受到許多因素影響。有些成本是與召回行動直接相關的，如產品失效調查、給客戶的召回通知、召回產品的運輸、重新設計和維修成本及缺陷產品本身的價值等。有些成本與產品召回不直接相關，包括在召回期間由于負面的公眾影響而造成銷售損失等。另外隨著召回的宣告，公司市值也可能隨之下降，這通常反映在公司股市價格的走低上。產品召回至少會對公司利潤造成嚴重影響。
為了實施充分而合算的召回，制造商必須有足夠的原始數據，以判斷某一產品制造過程中是使用了缺陷部件還是存在工藝問題。可追溯系統有兩個目的：一是當發現制造相關缺陷(缺陷部件或工藝問題)時，通過識別特定編號，減少產品需要召回或返回的數量；二是通過提供缺陷產品在組裝過程中所涉及的設備、部件、崗位、班次和操作工的相關報告，盡量防止產品返回。這一目的將幫助管理層調整制造工藝以保證產品在發貨前檢測到更多的缺陷。
2基于產品召回的可追溯性分析
產品可追溯性在ISO9000標準體系中是這樣來定義：追溯所考慮對象的歷史、應用情況或所初場所的能力。當考慮的是硬件產品的時候，可追溯性可涉及到：原材料和零部件的來源，加工過程的歷史，產品交付后的分布和場所。
從以上定義我們可以看出，對于一個產品的可追溯性我們關心的是這三點，就是我們為什么要確保產品的可追溯性，這一點很重要，一旦我們失去或者在不明白這一目的的時候我們就會陷入為追溯而追溯了。
在成品下生產線后也會出現質量問題，如在配送途中出現的損壞、過期等等物流問題。因此了解產品產生質量問題的原因就能幫助我們了解尋找出所有可能出現問題的產品奠定了基礎。
與此同時，也需要考慮到現實的具體情況，我們可以知道從產品召回的方面看產品可追溯性的目的是：在出現質量問題后，能夠盡可能及時的將問題產品召回，并且需要保證企業的和我們的顧客利益的損失降到最低程度。所以對于基于產品召回的質量追溯需要充分考慮到它的時效性、廣度、精度與深度。
3基于產品召回的產品可追溯的管理
首先，企業是怎么做到可追溯性呢？隨著社會和企業不斷的發展，以往簡單的手工記錄已經不能滿足企業和市場的變化要求了。這時就需要建立一個質量追溯的信息系統，這樣的信息系統能包括制造產品的原材料、零部件以及生產加工過程，以及產品交付等信息；這樣的信息流最終保留下來即可作為產品的追溯源。而工藝計劃和生產管理是可追溯性的基礎，將這兩大塊連接起來，就可實現產品與裝配元部件或產品流程工序的可追溯性。特別值得一提的是，一個可追溯性系統相當于一個工藝設計計劃、物料管理、性能監控和質量管理以及后續的物流配送等等相關環節的組合，能夠獲取車間制造工藝的詳細數據，并與計劃好的制造工藝相比較，向用戶提供差距的報告和警報。同時，它也能根據所給的工單提供生產工藝的詳細歷史數據。一個理想的可追溯性系統必備的元素包括識別、追蹤和工藝的管理與確認，這些元素必須盡可能地自動運行，并在生產執行的過程中，把對當前生產工藝的任何影響減到最少。可追溯性信息也必須可從多種廠商環境中采集。
其次，企業在下生產計劃時候會有不同的形式對該批產品進行批號管理，即設定一個批號，同樣，這個批號將跟隨著這批產品一直到出貨，為了確保這一點的實現，企業會設計一些表單，如跟蹤單、流轉卡等，這些表單將跟隨產品從工序開始一直到進倉，一般他們都會體現這些信息：批號，顧客、使用的原材料信息（批號）、各工序加工日期、班次信息等，在各工序加工的時候，按照規定又記錄了各工藝參數，以及生產信息，這就為追溯產品加工過程提供了記錄證據；通過全面的現場生產和質量管理形成完整的生產檔案，這些生產檔案成為質量分析和產品追溯的一手材料，查找到最小的召回范圍，有效降低質量成本。不但如此，質量追溯系統的建立，不僅可以進行召回的業務處理，更獲知了問題的根源，從而為預防和改進指明了方向。
最后，產品到了進倉的時候，倉庫又將建立進倉產品的信息，以及發貨信息，這樣就能知道生產出的產品都發往何處；以上這些記錄根據產品特性的重要性都需要在企業里進行不同年限的保存，直到法律時效的結束。當然對于不同企業的生產管理特點對追溯的不同程度的要求，從追溯成本上的考慮，以及計劃與生產管理等系統的完善程度，可提供不同級別的可追溯性。它的最低要求也必須能夠追蹤產品的系譜信息，這意味著它必須能夠識別哪一具體元件被貼裝到哪個產品中，或者說是哪些原材料被用于哪些成品中。如此一來，元件既可以是一個獨立、離散的元素。一旦發生產品回收，在識別缺陷元件時，可追溯性系統可通過序列號，找出使用了同批缺陷元件或原材料的其他產品的詳細情況。
可追溯性的深度在于追蹤工藝相關的數據，工藝相關的數據包含了在產品生產過程中發生的任何錯誤。從工藝角度找出缺陷的根本原因。此外，在計劃與生產管理的制造工藝之間進行比較，可在出貨前識別出不合格產品，以避免回收和產生不必要的費用。
利用每個產品的具體結構樹信息，可追溯系統可以通過只召回那些用到缺陷部件或工藝制造的產品，來減少產品召回成本。當然為了建立完善的可追溯系統，也需要與企業的ERP、CRM等系統互聯，建立一套完備的缺陷產品召回的追溯機制與系統，它可以使制造商更好地控制制造工藝的質量和表現，它降低了制造質量成本。其結果就是由于交付給客戶的產品缺陷更少，客戶的滿意度提高，公司盈利增加。
我們有理由相信，在未來幾年，不論是客戶還是法規要求，都會使得基于產品召回的可追溯越來越重要。這一需求的原因之一就是對于公司來說，產品召回的成本花費非常巨大。為了實現可追溯的基本功能，必須建立起企業與整個供應鏈的聯系。一個完整的可追溯系統一方面能減少產品召回成本，另一方面我們在建立這樣一個系統的同時，也能盡可能地避免缺陷產品與產品召回事件的發生。
參考文獻
1熊祥玉.質量事故的可追溯性與全面質量管理[J].網印工業,2002(4)
關鍵詞：涂裝廢水；混凝；沉淀；氣浮； Fenton氧化；砂濾。
汽車制造工藝主要為沖壓、焊接、涂裝、總裝等四大工藝，其中涂裝過程中產生的廢水排放是汽車制造業主要廢水，涂裝工序是汽車制造全過程中水污染最為嚴重的工序，涂裝廢水含有樹脂、重金屬離子，石油類、PO43-、有機溶劑等污染物，CODCr值高。對此類廢水，傳統的方法是對混合廢水進行混凝處理，治理效果不理想，出水水質不穩定。
一、廢水的來源和主要污染物
涂裝生產一般包括下列工藝過程：
車身預清理脫脂水洗表調磷化水洗電泳底漆水洗電泳底漆烘干PVC底涂打磨噴涂中漆中涂漆烘干打磨噴涂面漆面漆烘干涂罩光漆罩光漆烘干檢查。
在上述工藝過程中，主要在預清理、脫脂及脫脂水洗、表調、磷化及磷化水洗、電泳底漆及水洗、噴涂中漆、面漆、罩光漆等過程中產生廢水。
車間排放的廢水分為連續排放的清洗水和間歇排放的廢槽液。連續排放廢水主要來自于前處理工序的后噴淋、浸漬槽的溢流廢水等，相對間歇排放廢水，其濃度低、總排放水量大。間歇排放廢水主要來源于前處理槽的倒槽廢液、噴漆工段排放的廢液等，廢水濃度高，一次排放量大。濃度較高的廢液有相對穩定的排放周期，在處理過程中，根據每種廢液的處理周期分批排入對應的廢液槽，以達到均質，即：脫脂廢液排入脫脂廢液槽，電泳廢液排入電泳廢液槽，表調、磷化廢液排入表調、磷化廢液槽。連續排放和間歇排放的廢水質分別如表1和表2所示。
本工程設計處理水量40m3/h，各工藝過程的水質如下：
表1連續排放廢水的水質
二、涂裝廢水處理工藝設計
1、工藝流程選擇
涂裝廢水中，油、高分子樹脂、顏料、粉劑、磷酸鹽等在表面活性劑及各種助劑的作用下，以膠體的形式穩定地分散在水溶液中。通過投加化學藥劑來破壞膠體的細微懸浮顆粒在水中形成的穩定體系，使其聚集成有明顯沉淀性能的絮凝體，然后形成沉淀或浮渣加以除去。
在廢水中加入一定量的無機絮凝劑后，它們可中和乳化油或高分子樹脂的電位，壓縮雙電層，膠粒碰撞促進凝集，完成脫穩過程，形成細小密實的絮凝物。這樣可使涂裝廢水中的金屬離子和磷酸根離子在堿性條件下生成的固體小顆粒形成沉淀物。
Fenton氧化，通過Fenton試劑（H2O2+FeSO4）對電泳廢水、脫脂廢水和漆霧廢水中的難降解物質氧化分解，使其中的有機物氧化分解，CODCr去除效率約在30%左右。
重金屬離子和磷酸鹽中，由于Ni2+生成Ni(OH)2沉淀以及PO43-生成Ca3 (PO4) 2沉淀的最佳pH值是10以上；而Zn2+生成氫氧化物沉淀的最佳pH值范圍是8.5～9.5，pH過高會形成ZnO22－而溶解。所以要分二級混凝反應以分別去除Ni2+，PO43-和Zn2+ ，這樣既可以用沉淀池來去除比重較大的重金屬化合物沉淀，又可以用氣浮池來去除比重較輕的有機物等。
根據不同廢水水質和排放規律，采取物化處理單元采取分別處理的方式。電泳廢水、漆霧廢水和脫脂廢水主要采用以化學脫穩+混凝+凝集+氣浮+Fenton氧化+二次凝集+氣浮為核心的處理工藝；表調、磷化廢水主要采用以混凝+凝集+沉淀為核心的處理工藝。物化處理后的廢水合并后進行再中和+石英砂過濾+活性碳過濾為核心工藝的處理，以保證達標排放。
2、設計指標
處理水中的重金屬指標達到國家標準《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）規定的第一類污染物排放標準，CODCr及其它污染物排放指標按三級標準執行，并考慮污染物排放總量控制情況。具體數值如下：
3、處理過程
生產過程中產生廢水分別排入各自的調節水池中。幾種廢水在各自的廢水池中經過幾個小時的停留，池底部設有穿孔管進行鼓風曝氣，氣泡攪動使得廢水充分混合均勻，以達到均質均量的目的。
表調、磷化廢水依次經過混凝反應槽、pH調整槽和凝集反應槽，在pH控制器的作用下，分別自動投加三氯化鐵、氫氧化鈣、PAM等藥劑，利用絮凝劑的吸附架橋作用來快速去除廢水中的污染物，使廢水中的污染物以絮體的狀態被分離出來。完成凝集反應后的廢水進入快速高效沉淀槽，進行固液分離。
在陰極電泳廢水中含有大量高分子有機物，CODCr值很高，還含大量電泳渣，這些物質在水中呈細小懸浮物或呈負電性的膠體狀。電泳廢水首先進入電泳廢水調整槽、在pH控制器的作用下向其中投加氫氧化鈣，以完成膠體粒子的脫穩。之后，在pH控制器的作用下，分別自動投加三氯化鐵、氫氧化鈣、PAM等藥劑。化學混凝處理后，廢水進入氣浮槽，進行固液分離，氣浮槽出水進入Fenton氧化處理系統，做進一步處理。
Fenton氧化反應可用將電泳廢水、脫脂廢水和漆霧廢水中的難降解物質氧化分解掉，進一步保證出水CODCr達標。Fenton試劑具有很強的氧化能力，當pH值較低時（控制在3左右），H2O2被Fe2+催化分解生成羥基自由基（•OH），并引發更多的其他自由基，從而引發一系列的鏈反應。通過具有極強的氧化能力的•OH與有機物的反應，使廢水中的難降解有機物發生部分氧化、使廢水中的有機物C―C鍵斷裂，最終分解成H2O、CO2等，使CODCr降低。
完成Fenton氧化后，廢水再次進行一次化學混凝處理，將Fenton氧化后的產物變為絮體狀浮渣分離出來。
再中和槽內的水經過pH調整后溢流進入中間水槽，并由過濾泵加壓后進入石英砂過濾塔和活性碳過濾塔進行深程度處理后排放。
三、處理效果分析
該項目自建成運行后，處理效果穩定，通過對該廠的監測數據分析匯總，監測時間為3天，每天取樣12次（1小時取樣一次，包括廢水處理裝置進口和出口），監測結果如下表，表中所列為該廠廢水處理站日常分析數據。
表3 廢水處理設施總排口監測數據
由上表可以看出，經處理后的廢水能達到工程設計指標。
四、結論
【關鍵詞】激光淬火；工藝參數；GM246汽車覆蓋件模具
1引言
在汽車制造業中,車身內外眾多板件都是采用模具沖壓成型，隨著自動化生產線的普及和生產效率的提高，對模具表面耐磨程度要求越來越高。當模具沖壓次數的達到一定數量后，模具的表面由于疲勞損傷，或者因為板料殘留的金屬粉末粘結附著在模具表面，導致在沖壓成型過程中拉毛，拉傷甚至拉裂工件現象非常普遍，這違背了汽車的制造工藝的質量要求。由此可見，模具的表面狀態（特別是硬度和光潔度）直接影響到產品質量和模具使用壽命[1]。目前國內汽車模具的熱處理仍以火焰淬火、感應淬火和整體淬火為主，在淬火后的模具熱變形量大，表面質量差及工藝的不均勻性大大地增加了后期的修模頻率，使得生產線頻繁停休，延誤生產，加大工人的勞動強度。激光淬火技術是采用高能量密度的激光直接作用于工件局部可以實現精確淬火且淬火后工件變形量小無污染。研究表明[2-5]，模具激光淬火技術比傳統人工火焰淬火得出金屬組織晶格更加細化，硬化層更加均勻，其優勢在自動化生產中體現更加優越。
2正交實驗激光淬火參數優化
2.1試樣制備。實驗的基體材料為GM246,其主要成分見表1所示，硬度由OHL-689型硬度檢測儀測試為18HRC。激光淬火處理的試樣需經過以下4個步驟處理。（1）用機加工的方法從廢舊模具上切下140cm*100cm*80cm的矩形塊。（2）用砂輪打磨除銹和用火焰除油。（3）用丙酮清洗并晾干，用中日合資上海蘇州美柯達探傷器材有限公司DPT-5型探傷劑著色探傷。（4）涂特殊配方的吸光材料做試樣的表面“黑化”處理。（5）用線切割的辦法沿激光掃描方向的試樣切割成矩形小塊并用鑲嵌機做成金相試樣。（6）用HVS-1000顯微硬度計測試淬火層的硬度。表1GM246的化學成分（質量分數%）材料GM246C2.8-3.6Si1.5-2.6Mn0.5-1.0P<0.1Ni0.5-1.5Cr0.2-0.5Mo0.3-0.6Cu0.3-0.5S0.082.2實驗方法激光淬火處理采用的工藝參數采用正交實驗法，以激光功率P，光束模式及離焦量或（光斑直徑D），掃描速度V，為主要影響因子進行3因素3水平方案設計見表2所示。因為汽車覆蓋件模具為大型模具考慮工作效率選擇寬帶掃描即用積分棱鏡調成矩形光斑，整個模具表面選擇搭接的方式進行，搭接率根據相關參考文獻選擇20%。激光淬火工藝參數參考相關文獻[6，7]結合技術人員的經驗制定。淬火層的硬度和淬火層的深度共同決定了模具的表面質量狀況故需要對兩個指標進行雙指標平衡分析見表3。由表3分析可知，對表面質量影響最大的因素為激光功率，激光功率增加有利于提高表面硬度，這是因為增大功率使得激光照射的金屬區域內迅速升溫達到了奧氏體的臨界溫度，控制了在熔點以下奧氏體的轉變，表層的金屬在隨后快速冷卻的過程中轉變成非常細的馬氏體，金屬表面的組織細化有利于硬度的提高。當激光功率不變增大掃描速度，淬火層的厚度會減小，硬度也會降低，這是由于掃描速度過快，允許奧氏體相變的溫度范圍窄，奧氏體向馬氏體轉變的時間不充分造成的。從已有的9次試驗結果可知采用不同的工藝參數對試樣激光淬火均達到了相變溫度且雙指標的最佳功率都為3500w，如繼續增加功率模具表面會出現熔化現象破壞了模具表面的形貌違背激光淬火處理模具的工藝原則，故不考慮繼續增加功率，即功率參數選擇3500w。光斑尺寸和掃描速度對表面淬火層的質量影響相差不大，也即是改變一個參數對結果的影響較小。兩指標的掃描速度最佳水平數不同分別為1水平和2水平，參考8號已做實驗選擇2水平即掃描速度為500mm/min。對9次實驗的結果直觀分析知道，寬帶掃描的光斑尺寸選擇1水平即3mm×24mm。
3生產應用實踐
3.1激光淬火處理某品牌汽車尾門外板拉伸模凹模。經過前期對柳州某微型汽車某型號尾門外板的生產狀況進行調研發現：拉伸模達到17萬沖次后修模率達到52.5%，現行生產的尾門外板頂部拉傷甚至拉裂，頂部拉傷的主要原因為拉伸深度過深，模具筋條部位過硬（50HRC）而平面母材硬度較低（小于18HRC）致使拉伸時頂部走料多且快，兩側走料少向中間部位疊料起皺。故考慮采用正交實驗的優選參數對新投產的凹模進行激光淬火處理提高母材的硬度。激光淬火處理需經以下流程見圖1所示。處理主要過程見圖2所示：a模具表面火焰去油，b模具表面黑化處理，c模具表面探傷劑探傷，d模具激光處理中，e模具表面處理后（光亮部分）。對處理前的尾門外板拉伸模凹模，用中日合資上海蘇州美柯達探傷器材有限公司DPT-5型探傷劑著色檢測模具的宏觀裂紋出現在筋條和R圓角處，處理后尾門外板拉伸模凹模采用金相顯微鏡檢測了激光淬火層的深度為0.42mm，用HVS-1000顯微硬度計檢測淬火層平均硬度為55HRC最高可達62HRC。3.2產線應用效果。汽車尾門外板拉伸模凹模激光淬火后還需對模具進行拋光以去除表面的銹跡，對硬度高的筋條和R圓角粗糙部分要進行推磨修整，對由于模具表面由于材料的制造應力等產生的較大裂紋和缺陷要進行補焊和拋光處理。將經過上述理后的凹模投入產線半年后比對發現，沖件的拉毛及拉皺現象明顯得到改善，在線修模率下降到5%左右。這是因為激光淬火處理后表面硬度高，摩擦系數小，在沖壓一段時間后表面會越用越光，越用越亮，有效地減少在沖壓過程中金屬積瘤對工件表面的拉傷。經過激光處理后的模具也需要經過后期精心的養護才能長期地保持其表面沖壓工件的質量。模具養護要著力改善其使用環境，使用過程中對于模具的輕微粘結要細致推磨。
4結論
（1）通過對激光淬火工藝參數的正交實驗L9(34)分析可知，當激光功率在2700w-3500w區間內變動，激光功率對淬火的效果影響最大，掃描速度和光斑直徑的改變對淬火效果影響相差不大，但增加掃描速度會降低淬火層的深度和表面的硬度。綜合激光淬火的硬度和深度兩個指標可知最優的參數為：激光功率3500w，掃描速度500mm/min，光斑尺寸3mm×24mm，搭接率20%。（2）GM246模具鋼經激光淬火后硬度由原來的18HRC提高到55HRC。其凹模模具在生產線上使用拉傷和拉裂現象明顯改善，在線修模停線率由最高的50%以上下降到5%左右，大大降低了工人的勞動強度，提高了生產效率。（3）汽車模具經激光淬火后后續還需要精心養護，另外汽車模具結構復雜、曲面較多，造成在淬火過程軌跡多變，找到最優的工藝參數保持表面淬火的均勻性仍然是值得深入研究的一個問題。
作者:孫榮敏 林澎 馮樹強 單位:廣西科技大學鹿山學院 柳州金百匯激光技術有限公司
參考文獻
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關鍵詞：數控技術；自動化；機械制造；工業生產；汽車制造；煤礦機械 文獻標識碼：A
中圖分類號：TG659 文章編號：1009-2374（2016）14-0049-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.14.025
1 數控技術的含義及特點
1.1 數控技術的含義
數控技術即是結合數字、符號及文字等相關信息于一體的特殊信息符號，其是能對機械的運動及在產品制造過程中具有控制性的一種科學技術。數控技術能將計算機與機械制造、傳感檢測等各方面科學有效地結合，使其為我國大規模大范圍的自動化機械制造提供有力的技術支持，從而促進自動化機械制造產業的持續發展。
1.2 數控技術的特點
1.2.1 數控技術具有高效性。數控技術在自動化機械制造中最顯著的特點就是高效率、高時效。自動化操作模式與普通的人工操作相比，其實現了高難度的復雜零部件的加工與組裝，能實現長時間的多層次、多工序的加工操作。不僅節約了大量的人力操作，還極大地縮短了生產時間，降低了生產成本。從人工方面來說，機械制造實現自動化使工廠制造業的安全性提高，降低了許多人為事故和人身傷害事故的發生率。
1.2.2 數控技術具有便捷性。現代機械制造業運用數控自動化技術是其發展的必然趨勢及生存之道。數控自動化機械制造與傳統的機械制造相比，自動化機械制造的便捷化的特點表現得更加明顯，其主要由計算機掌控加工程序和機械操作流程，大大減少了制造工藝的程序，如產品從加工到產成品再到封袋出售等整個操作過程都能經流水線一次性完成，使得加工過程中出現錯誤的現象極少，為生產加工帶來了極大的方便。
2 自動化機械制造的發展現狀
2.1 自動化機械制造技術總體偏低
雖然自動化機械制造在近幾年來得到普遍發展，并且運用范圍不斷擴大，受到許多制造企業的青睞，但與國外先進的自動化機械制造技術相比較，其運用技術和機械的自動化程度仍比較落后。以刮板輸送機為例，以國外先進的自動化技術制造加工重型刮板輸送機的水平比我國自動化制造水平提前10年以上。我國目前刮板輸送機出現的問題主要有事故出現頻率高、加工工藝粗糙、機械使用壽命短、電機功率有限、輸送機運量不抵國外一半的水平等，以上問題足以證明我國的自動化整體水平較發達國家而言落后程度較大，加之對自動化機械制造出現問題的后續處理技術不到位等原因導致我國的自動化水平一直處于低水平狀態。
2.2 機械制造行業自動化趨勢明顯
目前，在工業企業快速發展時期，機械制造實現自動化是時代所趨。生產工藝成熟，傳統的機械制造已不能滿足大批量的市場需求，自動化機械制造技術能實現統一的大批量的流水線作業，是符合我國國情發展的一種技術和發展模式。自動化機械制造主要注重產品的制造和技術的運用，對提高產品的質量、豐富產品的制造體系具有重要作用。自從自動化機械制造代替了傳統的機械制造以后，產品系列日益豐富，如產品的包裝多樣化、色彩豐富化、樣式多彩化、設計多元化等，能夠更好地滿足市場消費的各種需求，并且大批量、流水線生產是自動機械制造的最大優勢，數控自動化技術滿足了機械制造業的廣泛需求，同時還使得機械制造整體水平得到了提高，故而被廣大生產商或消費者接受與認可。
3 數控技術在自動化機械制造中的運用
3.1 數控技術自動化運用于工業生產
在現代的工業化生產中，確保生產安全是首要考慮因素。工業生產中的自動化操作是以計算機為主要控制源，再結合控制單元、驅動單元和執行機構共同作用形成一個自動化體系，其主要運用于機器生產的流水線上和人類勞動難以承受的惡劣環境下（金屬冶煉、造紙印刷、食品加工等）的作業，完成人類無法完成的復雜度較高的工作。它不僅能達到信息技能和規范操作的要求，而且最主要的是能確保安全生產，提高工作效率，達到實現最終生產的目的。
控制單元與數控自動化制造技術能實現人機分離，通過編制的有效程序和操作流程的要求能幫助人類實現預期的生產效果，甚至達到預料之外的生產效益。數控自動化機械制造一旦發生事故或者短路的現象，系統就自動通過傳感系統、檢測系統傳到控制單元，控制單元將立馬采取保護預警措施，發出警報信號，使工業生產的危險性和損失降到最低。總之，數控技術自動化機械制造運用于工業生產不僅節約了大量人財物力的支出，還在實際的工業生產中確保了加工人員的安全。
3.2 數控技術自動化運用于汽車制造
近幾年來，經濟發展迅速，汽車的需求市場變大，汽車生產的空間提升到了新的高度，數控技術在汽車生產中也得到了廣泛運用，發展極其迅速，數控技術自動化在汽車零部件的加工與組裝過程中的表現最為明顯。數控自動化技術的出現使原先發展比較迅猛的汽車零部件生產企業獲得了更快的發展速度，數控自動化控制機床生產的汽車零部件使先進的制造工藝得到了大力的推廣，這不僅使汽車零部件生產量加大，滿足了汽車制造的需要，還使零部件的生產質量得到了進一步提高。為滿足當今激烈的汽車市場的需求，獲得更高的有效利益，汽車的機械制造業必須將數控技術更多地運用于自動化機械制造中，以期實現短期投資、長期收益的良好發展目標。傳統的汽車制造業主要注重生產的規模與效益，隨著數控技術在自動化機械制造業中的廣泛運用，徹底打破傳統的制造生產理念，許多生產企業傾向于小規模、高效率、多元化的發展模式，獲得了可觀成效。除此之外，數控技術自動化機械制造還帶動了計算機輔助技術和虛擬現實控制技術的發展，為汽車行業的快速發展帶來了巨大動力。
3.3 數控技術自動化運用于煤礦機械
傳統煤礦機械中使用的采煤機種類繁多，機械的更新換代快，并且在煤礦采掘過程中機械所承擔的煤礦批量小，不能滿足煤礦采掘業的需求，導致煤礦采掘成本高、效益低。隨著數控技術的發展，自動化與信息化相結合使煤礦開采的地下作業變得既方便又快捷，而且安全系數也得到了提高。對此，不僅降低了煤礦開采成本，還使煤礦生產體系得到了極大的完善，使經濟效益和生產效益得到同步增長。
隨著數控技術在自動化機械制造中的廣泛運用，使得數控自動化系統中的氣割機械能更好地補償切割工作，準確度也得到了大大提高，實現了高效益、低成本的發展目標。使用數控自動化機械，在地下作業時系統能自動地對某些破口進行切割工作，減少了因人工無法意識到的問題產生的不良影響。
4 如何讓數控技術在自動化機械制造中更好地運用
4.1 引進國外先進技術，提高數控自動化水平
我國數控技術在自動化機械制造業中存在諸多不足之處，與國外先進技術理念相比較，我國數控技術水平落后近一半的水平。因此，我們必須端正態度，意識到我國自動化機械制造業不足的事實，才能從根本上解決技術落后的困境。國內必須加強數控技術成本的資金投入力度，同時引進國外先進技術，將其與我國企業的實際制造業和我國實際國情相結合，研制出更加先進的、對我國制造業有實效的數控自動化技術。
要實現數控自動化總體水平的提高，離不開其在機械制造的實際運用。如果一味地遵循本國發展理念和技術水平，將他國先進技術視而不見，沒有超越意識，那么我國數控技術在自動化機械制造時代就不能取得突飛猛進的發展，將始終處于落后的成長階段或者起步階段，向成熟階段發展將變得遙遙無期。所以，我們要不斷加深對數控技術和自動化機械制造的認識，結合他國先進知識理念和先進的技術水平將數控自動化水平發展到最優化，在提高制造業的生產效率的同時也要在其中展現中國特色、中國元素，以更好地將數控自動化技術運用到我國機械制造業的發展中。
4.2 擴大數控實用范圍，增強產業化經營效益
數控技術運用到自動化機械制造已經擴展到了一些制造企業中，但仍有許多企業安于現狀，對自動化機械制造沒有足夠信心，其主要原因是我國目前自動化機械制造業還沒有發展到成熟階段，產業化水平低。對此我們應急切地解決現存問題，進行產業化改革，調整數控自動化技術的運用策略，將其擴展到各個生產領域，發揮其最大的作用：首先，應加強數控技術在自動化機械制造業中的運用效率，不管從人力、物力、財力，還是在產業成效上，數控自動化技術都不應該只是一個幌子，而是應該將其用到實處，發揮真正作用，提高產業效能；其次，應減少自動化技術水平被某個行業壟斷的局面，將局部領域擴張到全部生產領域，使各個機械制造領域都能感受到先進科學技術給制造業帶來的真正推動作用；最后，機械制造企業也應該積極主動接受先進科學技術的意識，不斷學習先進技術，將數控自動化技術運用到產業生產中，提高產業整體化水平，為我國整體經濟的提高做出重要貢獻。
4.3 培育數控技術人才，加快自動化更新換代
培育專業的高級數控自動化人才是推動數控技術在自動化機械制造中得到有效運用的主要因素。在現代科技飛速發展的同時，數控自動化水平的提高已是刻不容緩的事情。為了適應科技發展需要：首先，應提高機械制造企業對數控技術的認識，培養符合科技發展需要的人才，定期進行培訓、考核，使數控技術人員能達到高級數控技術水平；其次，加快數控技術在自動化機械制造中更新換代的步伐，一項先進技術只有不斷更新，不斷改變，才能使其發揮最大作用，適應生產力發展的需要；最后，不管是人才培育，還是自動化水平的更新換代都需要加大資金投入，利用先進的數控技術使我國生產力進入自動化模式，提高生產效率，降低成本，增強市場占有率，使我國制造產業真正具有競爭力，推動我國機械制造業整體水平的提高。
綜上所述，我國數控技術在自動化機械制造中的運用具有遠大的發展前景，只有充分認識到數控自動化技術目前存在的問題，徹底解決這些問題，將數控自動化技術真正為我國機械制造業所用，一定能促進數控技術在自動化機械制造中快速發展，取得可觀成效。
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Abstract： This paper analyzes the conversion of the role of the technician in the C3P environment. It is suggested that the technician should be involved in the product design at the conceptual design stage and evaluate the design in time. The input and output of the process design in the 3D environment are analyzed and the data in the PDM Design is considered as the only data source； the subversive innovation of the machining process， sheet metal technology and welding parts under SolidWorks environment and the assembly process design and workshop diagram system based on the graphic and animation are introduced.
P鍵詞： C3P技術；工藝設計；裝配工藝；看圖系統
Key words： C3P technology；process designing；assembly processing；picture system
中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）21-0103-03
0 引言
C3P是CAD/CAM/CAE/PDM的簡稱，C3P技術是美國福特公司在1993年至1996年期間創立的一個基于3D的產品研發平臺，隨后的幾年間，C3P技術在全球主流汽車制造廠獲得推廣應用。盡管具有前瞻性的企業都在積極推廣C3P技術，但其產品研發模式和制造模式還停留在二維工程圖模式下，三維CAD軟件在產品設計和工藝設計中應用是彼此孤立的，模型之間沒有關聯，工藝設計時常需要重新建模，C3P技術的優勢沒有充分發揮。探索基于C3P的工藝設計模式具有重要意義。
1 工藝部門的角色定位
1.1 設計評估
對產品設計進行工藝審核，評估零件的可制造、裝配體的可裝配性、制造的效率和成本是工藝部門的重要工作。在串行設計模式下，若沒有DFX評估工具，很難對零件的可制造性、制造成本進行準確評估，只能糾正產品設計中的非常低級的錯誤。
C3P技術環境下，設計人員與工藝人員之間的交流可以通過PDM系統完成，工藝人員可以實時了解產品設計的狀態及設計成果。建議在產品概念設計完成后就要進行工藝審核，在詳細設計之前就要確定零件的加工方式，因為在三維CAD環境下，不同的加工方式其零件的建模方法是不同；同時采用DFX工具對設計的可制造性及制造成本進行評估，還有一些專業的工藝仿真軟件如薄板沖壓仿真軟件、鑄造凝固模擬軟件可以模擬制造過程并給出零件優化設計的建議。在概念設計階段進行工藝評審，可以在設計的早期及時發現錯誤，減少修改工作量，屬于事中控制。
1.2 工藝設計
工藝設計是工藝規程設計和工藝裝備設計的總稱。工藝規程設計包括零部件的工藝規劃，工藝路線設計卡、零件制造工藝過程卡和工序卡、部件和產品裝配工藝卡的編制；工藝裝備設計包括刀具與檢具設計、夾具與模具設計、加工設備設計。
在C3P技術環境下，推行基于3D模型的工藝規劃、工序卡制作、可視化裝配工藝，才能最大化利用3D模型資源，提高工藝設計的質量和效率。我們把產品設計人員構建的、用于描述產品零部件功能要求的3D模型稱為產品模型，產品模型是零部件制造與裝配的依據。把工藝規劃過程中，有工藝人員構建的、用于描述加工過程中零件狀態的3D模型稱為工藝模型，如鍛造件毛坯模型、焊接件毛坯模型、數控加工模型等。
C3P技術環境下對工藝人員的技能提出了更高的要求。最基本的技能是掌握三維CAD軟件的使用，能夠靈活應用三維CAD中的配置設計和派生設計技術進行工藝規劃并構建加工過程中的工藝模型。根據專業的不同，還應該掌握相應的CAM軟件、DFX軟件和工藝仿真軟件，比如從事薄板沖壓工藝的人員應該掌握薄板沖壓模擬軟件，從事焊接工藝的人員應該掌握焊接工藝仿真軟件。
1.3 工藝設計的輸入與輸出
C3P技術環境下，工藝設計的輸入數據除了工程圖，還必須有3D模型和設計BOM。產品設計的交付物必須存儲在PDM系統中，以便保證唯一數據源。工藝設計的輸入數據只能從PDM中獲取，紙質的技術文檔僅作參考。
在工藝設計中會產生許多過程文件，比如描述加工過程中零件狀態的工藝模型，制作裝配工藝的圖片或動畫，產品的工藝評審報告、工藝仿真分析報告等，這些過程文件也必須保存在PDM系統中。
C3P技術環境下工藝設計的輸出數據除了傳統的工藝過程卡、工序卡之外，一般還需要提供鍛造件毛坯模型；焊接件毛坯模型；數控加工模型及數控程序代碼，裝配工藝采用動畫表達更為清楚。無紙化生產已經是大勢所趨，工藝設計的輸出數據必須存儲在PDM中，生產部門通過“車間看圖系統”查閱工藝文件。
2 零件的加工工藝
2.1 基于3D的工藝規劃
隨著三維CAD的普及，工藝設計也開始遷移到三維平臺上來。基于3D模型進行工藝規劃更加方便，為了更加清晰地描述制造過程，需要建立關鍵工序的工藝模型，最典型的工藝模型如零件的鑄造毛坯模型、焊接件毛坯模型、數控編程用的過程模型。二維工藝設計模式下一般不提供鑄造毛坯圖、焊接件毛坯圖、鈑金件展開圖，因為在二維CAD環境下，提供這些工藝模型是非常費時。SolidWorks的配置設計功能可以用一個文件描述零件的產品模型和各個工藝過程的工藝模型。以設計模型為基礎，通過壓縮一些特征（機加工），或添加一些特征（毛坯余量）可以非常方便地生成各個工藝過程的工藝模型。
當把3D模型轉化為2D工程圖時，就在產品制造流程中制造了一個斷層，而且這個斷層將消耗大量的成本。首先把3D模型轉化為2D工程圖是一項艱巨的工作，把3D模型中包含的制造信息無遺漏的傳達到工程圖需要設計師具有豐富的經驗和責任心；后續制造過程中又需要把2D工程圖工序轉化為3D模型，而且該過程很容易a生理解歧義而導致錯誤。SolidWorks MBD提供了基于3D模型的制造解決方案，在產品設計過程中尺寸標注是根據設計基準標注的，在SolidWorks MBD只需要指定零件的加工基準，可以自動將基于設計基準標注的尺寸轉換為基于制造基準的尺寸標注。
2.2 機加工工藝設計
傳統的機加工設備已經被數控機床或加工中心取代，數控機床加工代碼的編程成為機加工工藝中最關鍵的技術。在機床的操作界面上可以完成一些簡單的數控編程，完成一些簡單特征的加工；復雜零件（如葉輪、型腔模具的型芯、型腔）的加工必須采用專業的CAM軟件進行編程。SolidWorks 軟件中的配置設計可以方便地根據3D產品模型生成數控加工編程所需的工藝模型，目前主流的CAM軟件廠商都開發了與SolidWorks 深度集成的CAM插件，可以在統一的界面下完成數控代碼的編程。
現在基于特征識別的數控加工軟件非常流行，這類軟件需要事先對刀具庫、各種典型特征的加工策略、加工工藝參數進行定制，編程時非常智能，軟件會自動對工藝模型進行特征識別，根據內置的加工策略自動生成數控代碼，CAM軟件可以自動生成數控加工工序的工序卡片。CAMWorks就是一款非常智能的、集成于SolidWorks界面下的特征識別加工軟件。可以把在CAM軟件中定義的典型工藝特征移植到SolidWorks的特征庫中，從而通過工藝的標準化實現設計的標準化。
2.3 鈑金件工藝設計
鈑金工藝設計中一項非常重要的工作是下料展開圖，在二維環境下出折彎件的下料展開圖都是非常困難的，拉延件的下料圖根本出不了，只能在生產中反復拼湊。SolidWorks中有專業的鈑金件設計模塊，對于折彎件只需指定中性層系數就可以自動生成下料展開圖；對于拉延件則需要通過薄板沖壓成型仿真軟件計算下料展開圖。
大型覆蓋件的模具設計非常復雜，需要通過薄板沖壓成型仿真軟件模擬沖壓過程，評估拉延過程中是否會產生起皺、拉裂缺陷。鈑金件上的許多特征，如孔、凸臺、加強筋、百葉窗，是需要通過模具成型的，把沖壓模具的成型部分移植到SolidWorks的特征庫中，也可以通過工藝的標準化實現設計的標準化。
2.4 焊接件工藝設計
SolidWorks提供了一個很好的焊接件設計工具――焊接特征，使用接頭裁剪、角撐板、頂端蓋等焊接工具能高效率地進行焊接件設計，設計完成后能自動生成切割清單。插入焊接特征后，系統會自動生成兩個默認配置：一個父配置是“按加工”，描述零件的設計需求，一個派生配置是“按焊接”，描述焊接件的毛坯形態。
在SolidWorks焊接件設計模塊中可以對用于焊接的塊料開坡口、添加真實的焊縫。在專業的焊接分析軟件中模擬焊接過程，評估焊接質量和殘余應力；也可以在SolidWorks Simulation中對焊接件的強度進行分析。
3 可視化裝配工藝
3.1 基于圖解的裝配工藝
在表達裝配工藝時，圖比文字更有說服力，三維立體圖比二維工程圖更容易理解。傳統的裝配工藝以文字描述為主，輔以二維圖加以說明，也有采用照片進行輔助說明的，這種裝配工藝閱讀和理解困難，外觀質量差。采用三維CAD軟件后，一些企業采用三維CAD軟件的三維爆炸圖描述產品的裝配關系，但是這種爆炸圖只能描述的裝配體的組成，沒有描述裝配關系的標識符。
SolidWorks Composer是一款制作3D圖解和交互式動畫的軟件，該軟件可直接讀取市面上主流三維CAD軟件的3D模型，制作精美的3D圖解圖片。SolidWorks Composer提供了許多操作符號，可以更清楚地表達零部件之間的裝配關系，生成的圖片文件可以是矢量文件、或者選擇高分辨率的圖片。使用SolidWorks Composer可以制作表達零部件裝配關系的圖片，嵌入到裝配工藝卡片中，就形成了基于圖解的裝配工藝。
3.2 基于交互式動畫的裝配工藝
表達產品裝配關系最有效的媒介當屬動畫。SolidWorks Composer是一款面向工程的動畫軟件，其最大的優點是可以制作交互式動畫（見圖1），所謂交互式動畫是指在動畫的播放過程中，你可以暫停動畫，對畫面進行縮放、旋轉、從各種角度以任意比例觀察產品的結構（見圖2）。SolidWorks Composer可以直接讀取主流CAD系統創建的3D模型，不需要重新建模，生成的交互式動畫可以嵌入到PPT、Word、PDF文檔中，點擊即可播放動畫。SolidWorks Composer提供了豐富的 Advanced ActiveX API，可用于工藝管理的開發。
湘電風能是風力發電設備的骨干廠商，為了使裝配工藝更加精細化，選擇SolidWorks Composer制作裝配工藝文檔，包括工廠內部的典型部件裝配工藝（用于裝配車間）、陸上運輸工藝、風機現場吊裝工藝（用于風場）。關鍵部件可視化裝配工藝包括車間裝配工位及車間裝配環境的描述，關鍵裝配工位的工具清單和裝備清單描述，輪轂、機艙、發電機等核心部件裝配工藝的動畫展示。風機產品陸上運輸工藝包括大型零部件（如葉片）運輸過程中零部件在車上的安裝與固定，運輸過程中典型路況的處理。風機現場吊裝工藝包括現場的吊裝方法和零部件的安裝方法，以及關鍵工序的注意事項。
3.3 車間看圖系統
以動畫形式呈現的裝配工藝只能在電腦、手機等電子設備上觀看。裝配工藝動畫通常以裝配工位為單位進行制作，即每個裝配工位上的操作制成一個小動畫，這樣一個部件的裝配工藝就由很多個小動畫組成，要查看一個部件的裝配工藝需要查閱多個小動畫。在車間裝配現場，每個裝配工位需要根據工作指令查閱相關的裝配工藝，所以需要有一個車間看圖系統對裝配工藝進行有序的管理，生產現場能夠根據生產指令號、名稱或物料代碼快速查找、觀看對應的裝配工藝。
長沙凱士達信息技術有限公司基于SolidWorks Enterprise PDM開發的車間看圖系統可以在車間現場查閱PDM中存儲的各種技術文件、包括產品的3D模型、工程圖、工藝卡片、可視化裝配工藝。根據權限的不同，可以查閱特定工序的裝配工藝或全部的裝配工藝。
4 結論
C3P技術將徹底顛覆傳統的產品制造模式，2D環境下許多無法實現的工藝設計在3D環境下變得輕而易舉；在PDM平臺下設計師與工藝師之間的交流更加通暢，產品設計與工藝設計的并行與協同成為可能；車間無紙化生產已經成為趨勢。C3P技術中蘊含的現代設計思想和制造哲理在二維CAD環境下無法實現，只有在三維CAD環境下才能落地，只有挖掘并應用了這些先進制造理念，C3P技術的優勢才得到了體現，所以C3P技術的應用不僅僅是一個技術問題，同時也是一個管理問題和哲學問題。
參考文獻：
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關鍵詞：制造業；綠色工藝創新；路徑設計；路徑選擇；問卷調查
中圖分類號：F423.2 文獻標識碼： 文章編號：
Abstract： The article explores the status of manufacturing green process innovation by questionnaire to 550 large and medium-sized manufacturing enterprises in China. The article understands the situation of the degree of emphasis on green process innovation， the purpose and motivation of green process innovation， the investment of personnel and funds of green process innovation， the cost and benefit， the difficulties and measures， etc. According to the status， the article designs the paths of green process innovation from the dimensions that are the degree of innovation， the resources and capacity of innovation， the guide bodies of the innovation. The article summarizes and designs the radical innovation paths that are radical and cumulative innovation path， independent， imitative and cooperative innovation path， employee-led， entrepreneur-led and government-led innovation path. At last， the article presents advices about the innovation paths selection.
Keywords： Manufacturing industry； Green process innovation； Design of path； Choice of path； Questionnaires
制造業的創新能力是促進制造業發展和保障產業提升的基石。自中國加入WTO后，制造業大而不強、自主創新能力缺乏已成為制約其進一步發展的根本障礙。制造業作為國民經濟的支柱產業，一方面創造大量財富同時造成的環境污染等負面影響已直接威脅到人類生存與發展。在低碳經濟背景下提升制造業的經濟效益、改善生態環境，進行工藝創新尤其是綠色工藝創新成為我國制造業順應經濟發展的必然選擇。因此，了解制造業綠色工藝創新現狀，總結、設計綠色工藝創新路徑是加快培育和提升我國制造業綠色工藝創新能力，推動產業創新體系重構和產業升級的重要戰略。
1 文獻綜述
制造業綠色工藝創新是由參與制造業綠色工藝創新活動的各主體通過主體間的互動學習和信息交流促使制造企業在生產工藝流程、加工技術、操作方法、生產設備等方面進行的一系列開發和改良活動[1]。Utterback和Abernathy（1978）設計“A-U”模型將技術創新劃分為產品創新和工藝創新兩個層面[2]。Thomas Cless和Klaus Rennings（1999）提出綠色工藝創新的決定因素包括技術推動、市場拉動和管制[3]。Urmila Diwekar（2005）和Urmila M.Diwekar等（2010）認為綠色工藝設計包括化學和材料選擇時期的決策和后期管理的決策[4、5]。畢克新和馮英浚（2002）提出綠色工藝創新是解決企業經濟發展與環境惡化的有效方法[6]。
目前學術界對技術創新路徑的研究文獻比較豐富，主要從宏觀（國家）、中觀（產業）和微觀（企業）三個層面，內涵、類型、模式、選擇和評價等角度開展研究。Dosi（1982）從技術軌道的角度解釋了技術創新路徑，認為這是企業經過經濟要素和技術要素的權衡折衷[7]。Linsu Kim（1997）認為發展中國家應沿著“引進―消化吸收―創新”的路徑進行技術創新[8]。吳曉波和許慶瑞（1995）通過對二次創新動態模型研究，認為發展中國家技術創新路徑的發展經歷模仿創新、創作型模仿創新和改進型創新[9]。顧曉燕（2014）提出進行科技再創新的前提是具備較強的自主能力[10]。
關于產業技術創新路徑選擇，Hobday（1995）觀察到對于新出現的技術經濟范式而言每個國家都是初學者，發展中國家可能跳過過時的技術趕上發達國家[11]。楊志剛和吳貴生（2003）從路徑依賴角度對我國通訊設備制造業分析，認為保持技術能力提高途徑的多樣性是促進產業技術能力提高的最好選擇[12]。王衛紅（2010）根據廣東省裝備制造業的現狀和問題提出具體的產業技術創新路徑選擇方案[13]。姜紅和陸曉芳（2010）測度技術創新感應度系數和影響力系數并以此為標準將我國42個產業分為四種類型，提出相應的產業創新模式[14]。
綜上，作為技術創新組成部分的工藝創新已得到國內外學者的關注，并從影響因素、重要性和時機等角度對其進行研究。技術創新路徑的研究范疇涵蓋宏觀、中觀和微觀三個層面，其中宏觀和微觀內容較多，而中觀層面較少。近年來學者們對部分地區某制造行業的技術創新路徑進行研究，將產業技術創新路徑和模式通常作為同一問題分析和處理，并未進行嚴格區分。關于產業技術創新路徑選擇的基礎，有文獻認為取決于技術創新感應度系數和影響力系數、產業創新規模和發展階段等[14]，尚沒有文獻根據行業創新特征對制造業創新路徑選擇進行研究。總之，盡管國內外已從產業層面對技術創新路徑展開研究，但對制造業綠色工藝創新的研究相對匱乏，對制造業綠色工藝創新路徑的研究更是基本空白。本研究擬調查我國制造業綠色工藝創新現狀，在總結現狀的基礎上從不同角度設計綠色工藝創新路徑，并提出路徑選擇的建議。因此，本研究具有重要的理論價值和現實意義。
2制造業綠色工藝創新現狀
本研究于2013年11月至2014年5月對北京、上海、廣東、浙江、河南、四川、貴州、湖北、天津、山東、遼寧、吉林、黑龍江的制造業共550家大中型企業的研發和中高層管理人員以面談、電話訪談或電子郵件的形式進行問卷調查。問卷從創新意識、成本、效益和困境等角度，設計了創新重視程度、目的、動機、人員和經費投入、成本和效益、困境和措施等共39道題，其中主觀題8道、客觀題31道，共128個選項。回收問卷中有效173份、無效21份，回收率為35.27%，涉及的行業有：醫藥制造、運輸設備制造、電氣機械和器材制造、通信和其他電子設備制造、儀器儀表制造、廢棄資源綜合利用、造紙及紙制品、化學原料及化學制品制造、金屬制品、農副食品加工、食品制造、飲品制造、通用設備制造和汽車制造。
2.1綠色工藝創新的重視程度
這部分調查包括企業是否重視綠色工藝創新以及重視到何種程度，結果見圖1。調查中所有大型企業和75.5%的中型制造企業均設有獨立的研發部門，有專門人員從事綠色工藝研發。
2.2綠色工藝創新的目的和動機
本研究將創新動機分為被動和主動，將創新途徑分為內部和外部。調查顯示51.5%的企業進行綠色工藝創新的目的是在市場中占據領先地位、積極主動創新，48.5%是被動創新。73.34%的領先者進行創新的目的是保持市場地位，26.67%的領先者是被動創新；86.67%的追逐者進行創新的目的是在市場中跨越式前進，10.15%的追逐者是被動創新，3.33%的追逐者是避免市場淘汰。關于綠色工藝創新的開發方式和調查結果見圖2。
2.3綠色工藝創新的人員投入
人員投入調查包括企業看法、數量和質量三方面。企業看法通過“企業認為技術人員能力開發對企業綠色工藝創新的重要性”體現，如圖3所示。數量方面通過各企業綠色工藝創新人員占職工比重體現，如圖4所示。質量方面通過企業對專業技術人員的學歷要求體現，調查發現80%的企業要求綠色工藝創新人員為本科以上（含本科）學歷。由上述可知我國制造企業對技術人員能力開發比較重視，且綠色工藝創新的人力資源質量狀況良好。
2.4綠色工藝創新的經費投入
經費投入的調查主要包含企業對經費投入的看法、投入比重、投入方向和地區差異四方面。看法方面現狀如圖5所示。投入比重方面，43.3%的企業對綠色工藝創新的經費投入占總收入的20%以下，30.4%占總收入的20%-40%，剩余26.3%占總收入的40%以上。投入方向的結果如圖6所示。地區方面的調查發現在黑龍江省的制造企業研發費用投入比重較小，而河北省以南（包括河北省）制造企業的投入占企業每年總收入的10%以上。
2.5綠色工藝創新的成本和效益
關于綠色工藝創新成本，調查發現59.8%的企業認為創新增加了企業成本，其余40.2%則認為降低了企業成本。綠色工藝創新為企業帶來的效益包括經濟、社會和環境效益。關于其對企業發展重要性，調查發現50.2%認為非常重要，21.2%認為重要，11.5%認為不重要。本問卷利用“提高設備利用率、優化生產流程、提高產品質量”三個指標反映綠色工藝創新為企業提高整體收益，體現其經濟效益；利用“減少環境污染”指標反映創新使企業降低生產過程對環境造成的危害，體現其社會和環境效益；利用“降低廢品率和節約資源”兩個指標體現其經濟、社會和環境效益。調查狀況如圖7所示。
2.6綠色工藝創新的困境和措施
問卷了解到我國制造業在綠色工藝創新方面存在的主要障礙如圖8所示，其中較高風險、經費和人員短缺是創新開展面臨的主要問題。面對問題企業的主要措施如圖9所示，其中最主要是對員工獎勵，它對激發員工創新積極性具有重要意義。
調查發現目前制造業對綠色工藝創新缺乏系統認識，由于短期看不到顯著效益故缺乏全面開展的動機和積極性，盡管部分企業意識到綠色工藝創新重要性，但活動大多是零星、分散的。制造企業進行綠色工藝創新的目的比較明確，但企業所選擇的創新開發方式均較為傳統，沒有達到預期效果。
制造業已認識到技術人員能力開發對綠色工藝創新的重要性，目前創新的人力資源數量和質量狀況良好，但能力有待提高。經費投入有待于提高，且大多集中在技術和設備購買、對人員培訓投入偏低；河北省以南地區投入較多。綠色工藝創新的成本和收益并存，在環境改善方面仍需格外重視。
總之，我國制造業綠色工藝創新在實踐方面整體還處于起步階段，創新的途徑和模式還沒有形成一致的認識，仍需不斷探索符合我國國情和制造業產業創新特征的創新路徑。
3 制造業綠色工藝創新基本路徑設計
本文在調查中發現各制造企業的綠色工藝創新現狀重點表征了制造業綠色工藝創新三個方面的情況：綠色工藝創新的目的動機和重視程度，創新資源和能力，以及創新引導主體。而現有綠色工藝創新的途徑和模式（即創新路徑）主要取決于企業在這三方面的比較優勢，因而本文根據創新程度、創新資源和能力、創新引導主體這三個維度，總結歸納并設計出不同情景下我國制造業綠色工藝創新的八種基本路徑。具體設計思路如圖10所示。
3.1基于創新程度的綠色工藝創新路徑
本研究調查發現制造企業會根據自身狀況選用不同創新程度的創新方式――局部累積型或者突破型，據此本文提出基于創新程度的漸進式綠色工藝創新和激進式綠色工藝創新。
（1）漸進式綠色工藝創新。根據Hermosila（2010）對漸進式創新的界定[15]，本文認為漸進式綠色工藝創新的目的是從制造工藝流程的局部入手，細化到每一個小的生產環節，持久地對工藝進行改進、完善，有利于降低創新難度和成本。它需要全員參與并且高度配合，使整個組織適應高頻率的動態變化，不斷累積創新成果。
（2）激進式綠色工藝創新。相對于漸進式綠色工藝創新，本文認為激進式綠色工藝創新是創造全新的工藝流程、技術或設備，擺脫過去的工藝模仿或全部引進，在若干領域實現工藝水平的突破。該路徑的特點為：首先，它多由企業與高等院校或科研研究所合作開發，縮減了企業研發的時間和壓力，提高工藝創新的整體效率；其次，它的研發人員對創新產生的商業價值不做單獨考慮，從而降低了研發人員的工作難度；最后，它的創新程度較大，其突破性成果有助于使企業在市場中占據領先地位。
3.2基于創新資源和能力的綠色工藝創新路徑
根據傅家驥（1998）對技術創新的分類：自主、模仿和合作三種模式[16]，本研究在問卷調查中發現11.2%的制造企業選擇了自主創新模式；31.1%的制造企業選擇合作創新模式；37.7%的制造企業選擇模仿創
新模式；20%的制造企業選擇了其他的創新模式。因而本文總結提出基于創新資源和能力的自主型、模仿型和合作型綠色工藝創新路徑。
（1）自主型綠色工藝創新。這是指企業在響應國家綠色生態的號召下完全依靠自身力量進行節約資源、降低環境污染的工藝研發活動，擺脫從外部引進核心工藝技術和設備等的創新活動方式。進行自主型綠色工藝創新的企業具備雄厚的創新實力與充分的資源和信息，具有大規模的研發團隊，對團隊中技術研發人員的創新意識與技能要求高，能夠對市場環境進行精準的分析和預測，在綠色戰略制定方面具有前瞻性。
（2）模仿型綠色工藝創新。根據施培公（1999）對模仿創新的界定[17]，本文認為模仿型綠色工藝創新是企業通過模仿他人的先進工藝技術、設備或流程，結合自身特點進行完全模仿或者二次改良的創新活動。其中，完全模仿是對先進綠色工藝的仿造，而二次改良是在引入綠色工藝后，消化吸收、再創新，使之符合企業特點。隨著知識產權保護意識的增強和專利制度的完善，要獲得效益顯著的模仿結果就很不容易。因此，該路徑在運作時需有良好的研發團隊，并積極與最早創新者進行溝通。
（3）合作型綠色工藝創新。這是指企業為達到自身利益最大化、規避創新風險，聯合同類型的制造企業、科研機構或高校等進行綠色工藝研發的交流和資源共享，達到共贏的創新活動。問卷中對“企業進行綠色工藝創新主要是通過內部研究還是依靠外部合作”的調查結果顯示31.1%的企業通過外部合作；認為合作研究開發非常重要的企業達40%，重要的33.3%，一般重要的13.3%。可見該路徑在目前我國制造業中具有重要意義。該路徑可在一定程度上減少企業的競爭和創新壓力、節約時間，迅速獲取更多創新資源，激發企業創新人員靈感。
3.3基于創新引導主體的綠色工藝創新路徑
研究調查發現綠色工藝創新的引導主體有三類：員工、企業家和政府，本文據此設計以下路徑。
（1）員工主導的綠色工藝創新。Shalley和Gilson（2004）提出員工創新是員工針對組織的產品、實踐、服務或程序產生新穎、有用的想法[18]。員工主導的綠色工藝創新是指員工作為創新主體參與綠色工藝創新活動，制造企業以提高技術人員研發能力為主、開發其他員工的創新能力為輔，激發全體員工的創新積極性，實現全員協同創新[19]。該路徑的成本較低，可實現員工和組織的共同成長。
（2）企業家主導的綠色工藝創新。該路徑強調企業家在創新戰略制定中的強勢地位，發揮企業家精神，由企業家決定綠色工藝創新的決策、方向和定位[20]。該路徑對企業家的素質能力要求較高，它具有冒險性，風險大小取決于企業家制訂綠色工藝創新戰略的合理性及企業是否有完善的綠色工藝創新管理制度。因此，“綠色戰略”和“綠色工藝創新管理制度”可以是該創新路徑的重要體現。本次問卷調查了這兩個因素對綠色工藝創新的重要性，43.3%的企業認為綠色戰略非常重要，33.3%的企業認為綠色工藝創新管理制度非常重要，可見該路徑已得到部分企業注意。
（3）政府主導的綠色工藝創新。綠色工藝創新需投入大量人力、物力和財力，而創新效益未必馬上出現，這就需要制造業外部“動力場”中的政府發揮動力機制[21]。調查發現51.5%的企業認為“國家政策支持”非常重要，充分印證了政府在綠色工藝創新中的重要性。該路徑是指政府運用制度、政策調控、引導、支持、鼓勵企業進行綠色工藝創新活動；具體包括資金動力型支持，如撥款、專項貸款、減免稅政策等；引導型支持，分為技術政策和產業政策；保護型支持，分為知識產權保護和關稅保護政策。與員工和企業家主導的創新不同，該路徑對員工的創新意識要求不高，企業風險相對較小。
4 結論和建議
本研究歷時半年通過問卷調查我國13個省、市制造行業的綠色工藝創新現狀，根據現狀從創新程度、創新資源和能力、創新引導主體三個維度，總結并設計出基于創新程度、創新資源和能力、創新引導主體的八種基本創新路徑，針對各路徑的選擇本文提出以下建議。
（1）基于創新程度的綠色工藝創新路徑。從前文闡述中發現，漸進式綠色工藝創新適合于相對復雜、成本較高的工藝創新。而對于時間和壓力較大、創新產生的商業價值不做單獨考慮的工藝創新，適合選擇激進式綠色工藝創新路徑，便于企業在市場中占據領先位置，為企業發展開辟新的發展領域。
（2）基于創新資源和能力的綠色工藝創新路徑。當企業創新資源較少、籌資較困難、技術人員短缺時，可選擇模仿型創新路徑，以節省創新時間和成本。當企業實力薄弱，設立自己的研發機構和獲得技術和市場信息較困難，可選擇合作型創新路徑，與外部機構建立信息技術溝通平臺，鼓勵員工積極創新。當制造企業實力較強，擁有優秀研發團隊和充分資源、信息時，可選擇自主型創新路徑。
（3）基于創新引導主體的綠色工藝創新路徑。對創新人員投入相對較大或者員工創新能力較高的企業，適合選擇員工主導的創新路徑，通過各部門員工之間的良好溝通共同實現組織目標。當企業領導具有很強的冒險和企業家精神、能夠對市場進行精準預測，或者企業擁有良好綠色戰略、綠色創新管理制度完備，可選擇企業家主導的創新路徑。對創新資金匱乏的中、小規模企業，或常常被動創新的企業，可依靠政府支持，選擇政府主導的創新路徑，為企業綠色工藝創新開拓新的發展契機。
本文仍存在以下局限性：第一，由于工藝創新是制造企業的敏感話題，多涉及企業機密，加之對“綠色工藝創新”這一研究意義不甚了解，許多企業對調查持排斥態度，調研阻力異常巨大，導致問卷的低回收率，進而約束了研究理論的實用范圍。第二，不同行業由于其發展背景、產品特點、工藝特征等決定其創新方式的側重點各不相同，對于綠色工藝創新的路徑選擇存在一定的差異。根據各制造行業創新方式的側重點對制造業分類并研究其路徑選擇是我們后續研究要做的工作。
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生物在自身進化及自然選擇的長期作用下，通過億萬年的洗禮，形成了獨特的特性和功能，這為人類解決工程技術問題提供了大量的設計原型和許多創造性的設計方法，是人類技術創新取之不盡的靈感源泉。自誕生以來，仿生學的概念不斷演變，并經歷了由簡單的模仿生物，到利用自然設計靈感的不斷完善的過程。仿生學是將通過觀察、分析、研究掌握的自然界生物所具有的各種特殊本領，并模擬、移植到各工程技術領域中去，為促進人類社會進步發展所用。仿生的價值在于依照相似準則和前提，按照生物系統的結構和性質為工程技術提供新的設計思想及工作原理，并找到新的更加經濟、合理、高效和可靠的方法。仿生學需要多學科的交叉，是一門很難劃清邊界的大學科。同時由于仿生技術應用范圍廣，因而很難將仿生技術準確分類。本文重點研究了結構仿生的研究方法，分析了結構仿生在機械領域中的典型應用，總結了結構仿生在機械結構設計領域中的問題，并展望了結構仿生的發展趨勢。
1結構仿生設計的方法研究
結構仿生是通過研究生物形態、結構、材料、功能及其相互關系，在深入理解生物機理的基礎上，分析生物功能、結構與工程的相似性，提出仿生構思或建立數學模型，最終用于工程結構仿生設計。通過對生物體結構的仿生可以改變傳統的設計理論與方法，取得具有創造性的突破。雖然仿生設計已經產生了大量的工程應用，但相關研究多是基于某種生物特征的發現，或基于某種技術性需求的仿生改進，對方法學的研究相對較少。如JuniorW．K．［1］基于產品開發，重點介紹了對生物樣品的觀察、實驗階段，此方法適用于一般產品的仿生設計。ZhaoL．［2］初步建立了適用于機械結構仿生設計的方法，綜合考慮了各階段的目的、方法，但實用性有待考證。綜合現有的仿生設計的研發流程，特提出結構仿生的基本步驟，如圖1所示。例:研究人員通過大量的觀察和試驗，對蜣螂等生物非光滑表面的觀察研究及仿生，開發了具有減阻功能的非光滑犁，突破了傳統的設計思路，并且降低了農業耕作的能耗，提高了工作效率。其研究過程符合“技術需求型”。基于圖1可知，結構仿生研究的基本步驟［3-4］和具體的研究方法如下圖2所示。
2結構仿生技術在機械工程領域中的典型應用
2.1撲翼飛行器
昆蟲翅的結構比鳥翼簡單得多，但翅膀的超輕質、高強度、自適應變形等性能非常突出，如蜻蜓翅是由非常輕的網狀構架和薄膜材料構成，但是卻能產生非凡的動力。如由SRI國際研究公司開發的仿蜻蜓飛行姿態的撲翼飛機已經試飛成功，NASA的噴氣試驗室也成功試驗了蜂鳥和蜻蜓的自主控制和導航系統;喬治亞理工研究院與英國劍橋大學、ETS試驗室合作研制模擬天蛾翅膀結構的撲翼昆蟲機“En-tomopter”，機械翅膀能夠像昆蟲一樣飛行［5］;另外國內的撲翼飛行器也取得了一定進展。這些對昆蟲飛行能力的破譯必然會推動人類對現有飛行器的改革。這是各國發展微型機械飛行蟲(MFI)技術加以仿生借鑒的核心。而昆蟲飛行功能研究已經成為昆蟲仿生領域最熱烈的前沿方向之一。
2.2運動仿生的機器人
仿生學的發展為機器人的設計提供了大量的解決思路和方案，如動物的身體結構、運動方式、自由度分配、鉸鏈設計以及系統控制等都是機器人設計的重要依據，通過研究生物原型的相關規律往往可以找到更好的解決問題的方法。如南航對壁虎腳掌微觀結構及粘附機理進行研究，為爬墻機器人的發展提供了依據［6］;動物的靈活高效且適應能力強的運動機構令設計者羨慕不已，許多的仿生設計工作也已開展，如仿蟑螂機器人以及仿龍蝦機器人等［7］;ZhaoT．S．［8］等對海蟹的行走機構、系統參數和運動機理進行了研究;陳殿生［9］從蝗蟲和龜類的翻轉研究中得到啟示，設計了移動彈跳機器人。另外在微型機器人方面，昆蟲為微型機器人的設計提供了大量的仿生原型，研制具有昆蟲足樣行走能力的機器人或蟲樣蠕動的微型機車，可被用于行進到崎嶇不平的山路或其它非平坦地帶(如:地震后墻壁倒塌的廢墟中)執行特殊的任務。
2.3仿生減阻及推進
仿生減阻主要包括土壤減阻、空氣減阻和水流減阻等。吉林大學通過研究典型土壤動物蜣螂、黃鼠的體表面，形成了比較完善的的生物脫附與機械仿生研究理論體系。基于土壤動物體表非光滑結構的仿生非光滑結構已經被證實具有良好的防粘、減阻性能。Han［10］發現鯊魚表皮上齒狀突起能保持水流的流態，可以有效地減少表面的摩擦阻力和壓差阻力。基于鯊魚皮表面織構的減阻表面結構已經完成飛機模擬飛行試驗［11］，空客320客機的機身和機翼表面增加仿鯊魚皮結構后，降低了6%的空氣阻力。基于仿生學的水上推進研究也取得了很大發展，如北航的仿生機器鰻魚、哈工大的水下機器人以及國外的許多仿生機器人都提高了水下的推進效率，有望改進潛艇與水上交通工具。在汽車制造行業中，結構仿生設計出的產品也取得了預想不到的優良性能。特別是在汽車外型設計上模仿生物的優異外型可以大大降低風阻系數。
2.4結構輕量化
結構輕量化是飛行器設計的重要課題，岑海堂［12］借鑒竹干的細觀結構和排列方式，仿生設計了仿生翼身結合框，仿生結構與原型相比重量可減輕2.1%。馬建峰［13］等將蜂窩結構應用機機翼加強框的設計中，提高了結構的比強度。此外，在機床結構件的設計中，趙嶺［14］利用結構仿生方法改進了工作臺和移動橫梁筋板結構，在降低質量的前提下獲得了更好的動靜態力學性能。在F1方程式賽車的變速箱、車架等承力部件以及日本的新干線車廂殼體中都采用了鋁合金、碳纖維等高性能材料的蜂窩結構板來實現輕量化，使抗撞擊性能更好。車身結構輕量化是當前結構仿生的重要應用領域之一。
2.5機構仿生設計
在模擬生物體優異運動機構方面也取得了許多創新性的成果。植物葉片的收疊和伸展功能起著保護嫩葉免受外來損傷的作用，如許多熱帶植物一旦碰到溫度急驟下降就利用葉片表面波紋結構的收疊功能來避免霜凍危害。人造衛星和航天裝備研究人員受到植物葉片收疊和伸展特性的啟示，將植物葉片的這種功能用于航天飛船的天線和大面積太陽能電池的設計中。根據長頸鹿血液循環系統的獨特機構，發明了超音速戰斗機的抗荷飛行服。航天科學家受蒼蠅平衡器后翅的啟示，成功地研制了體積小、重量輕的“諧振陀螺儀”。蝴蝶的身體表面生長的一層極小的鱗片能夠調節體溫，仿生研制的人造衛星的溫控系統能夠避免溫差損毀精密儀器等［15］。
3結構仿生在機械結構領域中的問題
結構仿生在人類技術進步的各個領域中發揮了重要作用，但在機械領域中的相關系統研究工作相對較少，并存在如下問題:(1)從研究方法上來看，許多研究者僅是對生物體進行簡單的模仿，并未上升到理論研究的高度，降低了其真正價值，其應用未形成完善、系統的理論體系。(2)從結構仿生的現有成果來看，設計者的設計思想多是靈感一現，缺少成熟的理論、準則和方法的指導，對生物體結構形式和材料、結構一體化優化設計問題也尚無可資利用的成熟方法，因而有時難以系統地應用及實現。(3)從生物結構的發現，到力學特征的提取，再到仿生技術的實踐應用是一個漫長而艱難的過程，且缺乏相關理論法則和信息。由于結構仿生的研究屬于跨學科研究領域，涉及到多領域、多學科知識的綜合運用，增加了研究難度。(4)自然界中生物體結構種類繁多、性能各異，原型的選擇具有偶然性，同時由于認識水平、技術手段及科研條件的制約，許多優異生物結構的機理難于破譯，有些結構的研究需要在活體條件下進行，使其結構組成和機械性能的研究相對困難。(5)生物體結構的復雜性及特殊性制約了其仿生應用，特別是對于中小尺度的機械零件，傳統的鑄鍛、沖壓、鉚焊、機械加工或者很難復現生物體的復雜結構，或成本過高，使仿生結構缺乏制造工藝的支持。
4結束語
