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[论文摘要]制造技术是发展制造业的关键技术,是创造财富和为科学技术发展提供先进手段的基础。分析我国先进机械制造技术的特点及发展现状,并阐述我国先进机械制造技术的发展趋势。
在人类社会的发展中,制造技术不断发展。从人类使用天然工具到制造工具,从简单的手工制造到简易机床的出现,人们一直为搜寻更有效更迅捷的制造技术而努力。机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。
一、先进制造技术的特点
(一)是面向21世纪的技术
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是由传统的制造技术发展起来的,既保持了过去制造技术中的有效要素,又要不断吸收各种高新技术成果,并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群,它是具有明确范畴的新的技术领域,是面向21世纪的技术。
(二)是面向工业应用的技术
先进制造技术并不限于制造过程本身,它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果,其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。
(三)是驾驭生产过程的系统工程
先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合,使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
(四)是面向全球竞争的技术
20世纪80年代以来,市场的全球化有了进一步的发展,发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本。随着全球市场的形成,使得市场竞争变得越来越激烈,先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此,一个国家的先进制造技术,它的主体应该具有世界先进水平,应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。
(五)是市场竞争三要素的统一
在20世纪70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此,市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后,制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。
二、先进机械制造技术的发展现状
近年来,我国的制造业不断采用先进制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
(一)管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。
(二)设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术(CAD/CAM),大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。
(三)制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。
(四)自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS),实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。
三、我国先进机械制造技术的发展趋势
(一)全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争中纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术使制造的全球化得以实现。(二)网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。
(三)虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性,以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真,通过仿真软件来模拟真实系统,以保证产品设计和产品工艺的合理性,保证产品制造的成功和生产周期,发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。
(四)自动化。自动化是一个动态概念,目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
(五)绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。
四、结语
制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之,在我国研究和发展先进制造技术势在必行。
参考文献:
[1]马晓春,我国现代机械制造技术的发展趋势[J].森林工程,2002(3).
[论文摘要]随着人类对自身健康的关注及生活水平的提高,冷冻技术被广泛的应用到了食品加工技术上,主要对冷冻技术的发展和应用作阐述。
近年来,人类的生活水平的提高,高品质、高附加值产品日益增加,高档饮料、果汁、生物制药等也逐渐成为人们日常消费的主体。推动了食品的加工技术与方法的发展,食品原料中含有的营养成分与风味物质等要得到最大限度的保护就离不开冷冻浓缩技术。
一、冷冻浓缩技术国内外发展现状
(一)国外发展概况
自上世纪50年代末学者们开始关注冷冻浓缩这一工艺以来,人类对冷冻浓缩技术的研究已有较长的历史。荷兰Eindhoven大学Thijssen等在70年代成功地利用奥斯特瓦尔德成熟效应设置了再结晶过程造大冰晶,并建立了冰晶生长与种晶大小及添加量的数学模型,从此冷冻浓缩技术被应用于工业化生产。依此制造的Grenco冷冻浓缩设备在食品工业中用于果汁、葡萄酒、咖啡提取物、牛奶等的浓缩,得到了高质量的产品。
之后,Shirai等为降低成本在采用悬浮结晶冷冻法时将小冰晶凝聚成为大冰晶来减小单位体积冰晶的表面积。研究者以10%(质量分数)的葡萄糖溶液做试料,在0.212K的过冷却度下,添加占溶液总量6%(质量分数)的种晶,经7h凝聚成直径为0.77mm~2.85mm的大冰晶。他们还将此方法用于海水淡化及烧酒废液处理等方面。MarinoRodriguez等[3]对比研究了反渗透法和冷冻浓缩法在从废水中去除戊酸中的应用,两种操作方法的经济运算结果表明冷冻浓缩法的能耗虽是反渗透的五倍,但却正好折中了反渗透中所用膜的代价。
F.A.Ramos将冷冻浓缩技术应用于一种生长于安第斯山脉的浆果,发现此技术并未改变其果肉的色泽及PH值,并明显降低了挥发性物质的损失量,且很好地保留了浆果独特的香味。
OsatoMiyawaki将管式结冰渐进式冷冻浓缩系统应用于咖啡萃取物可其溶液浓缩至30%,含果肉的番茄汁可浓缩至12.5%,而将夹带有5%果肉的冰相溶解再次经过管状结冰器浓缩后所得冰相的浓度低至0.25%,如果事先将果肉去除,则番茄汁可浓缩至40%,蔗糖水溶液可由41.8%浓缩至54.8%,且浓缩效果非常好。
(二)国内研究及应用现状
由于冷冻浓缩的基本原理很简单,我国传统的老陈醋生产工艺中就曾应用过冷冻浓缩技术。近年来,该技术在国内已被广泛应用于各行业中,并在相关理论和设备开发上取得了许多新进展。
1.酿酒业。冷冻浓缩的优势尤其可用于酿酒产业。冷冻浓缩技术最先在啤酒工业中应用,可在除去冰晶的同时除去形成混浊的多酚、丹宁酸等物质,从而减少啤酒的贮存容积,特别是对冷冻浓缩后的啤酒采用混合水技术可以完全恢复到原来的啤酒。后来,有人通过对葡萄酒进行冷冻分离试验,发现酒精和还原糖比较易于利用冷冻法在液相中进行浓缩分离,通过冷冻浓缩技术改善了干白葡萄酒的品质。
2.果汁工业。我国是生产甘蔗的大国,将糖蔗改种果蔗并加工成甘蔗汁既解决了甘蔗的销路,又满足了人们对果汁日益增长的需要。甘蔗汁的热敏性很强,对其进行普通的蒸发浓缩极容易使甘蔗汁焦糖化,丧失其特有的风味。应用冷冻浓缩工艺对甘蔗汁的处理,对浓缩前后的甘蔗汁进行了感官上的比较,发现浓缩后的甘蔗汁品质稳定,除了在颜色、气味、甜味方面感觉更加浓重外,其它基本保持了冷冻浓缩前甘蔗汁的原有风味。
3.制药业。冷冻浓缩已发展应用到制药工业,因此它为开发新产品和改良品种大开方便之门,并且通过其高效的加工节省能源。用冷冻浓缩工艺对中药水提取液进行中试规模的浓缩试验制取口服液,试验表明用冷冻浓缩工艺代替真空蒸发浓缩可免去某些口服液制造过程中的醇沉工序,从而改善口服液的口感。
由于木聚糖酶解所得到的低聚木糖溶液常常需要脱水浓缩,如采用真空蒸发浓缩,可能导致低聚木糖在加热管表面结焦变性,降低产品的质量。江华等研究了低聚木糖溶液冷冻浓缩时的冰晶生长动力学以及悬浮结晶法冷冻浓缩低聚木糖溶液过程中各因素对低聚木糖在固液两相中分配的影响,为低聚木糖冷冻浓缩过程的开发利用提供了理论依据。二、冷冻技术发展方向
食品冷冻浓缩技术与传统浓缩方法相比,其浓缩产品的质量是最好的,但仍存在某些问题。当物料粘度高时难以生成大冰晶,且由于迅速冷却而形成的微小冰晶不能彻底从母液中分离出来,难以回收附在冰晶上的可溶性固形物和一些有效成分,从而限制了它的推广与使用。
近年来有关冷冻浓缩的理论和技术又取得一些新进展。其中,将冰核细菌(IceNucleation-ActiveBacteria,简称INA细菌)用于食品冷冻浓缩中,是生物技术在食品中的一项独特应用。国外已有相关文献报道,表明INA细菌可显著提高食品的过冷点,缩短冷冻时间,节省大量能源;还可促进较大冰晶的生长,使结晶操作成本降低,同时又使分离操作所需费用及因冰晶夹带所引起的溶质损失减少。
Kumeno等用X.campestrisINXC-1对蛋清冷冻浓缩后加热形成硬胶,其物理性质如起泡性、稳定性、硬度、粘弹性等均优于常规生产的产品。Minjung等用P.syringae冷冻浓缩苹果汁,加入细菌的样品在-2.2℃就出现冰核并开始结冰,而不加细菌的样品则无结冰现象。
Watanabe等用海藻酸钙包埋E.ananas制成活性胶囊,加入蛋清中做冷冻试验,发现加了细菌的约在-3℃就有冰晶析出,而没加的则在-18℃才有冰晶出现,熔化冰晶阶段无显著差异;又用E.ananas冷冻浓缩柠檬汁,浓缩汁的可溶性固形物回收率高,风味营养成分保持好,GC分析和感官评定均表明与原汁无异。
三、冷冻技术的发展前景
冷冻浓缩技术现已证明优质可靠,极具市场活力。随着社会的进步,经济的发展,人们生活水平的提高,冷冻浓缩这一低能耗、可生产高质量产品的加工技术具有很大的发展潜力。此方法除了用于浓缩,也可考虑用于有机废水的处理,活性物质的回收再利用等方面。同时,整体的冰结晶又是很好的蓄冷、降温用冷源。这些方面对于保护环境、促进资源的再利用都是很有意义的。
对食品冷冻浓缩技术来说,应在提高冰晶纯度、减少固形物损失及降低生产成本方面加以深入研究,这样才能充分发挥其自身的优势。冰核微生物用于食品冷冻浓缩中,属于生物技术与食品加工相结合的一项高新技术,极富应用潜力。
参考文献:
[1]詹晓北.冷冻浓缩技术在啤酒工业中的应用[J].冷饮与速冻食品工业,1996(1):14-16.
关键词:供热技术;问题;发展}
1概述
随着我国经济的发展,我国的城市供热事业获得了长足的发展,全国集中供热面积已达86540万平米。在规模扩张的同时,供热新技术、新材料、新设备、新工艺不断得到推广应用。展望未来,要加快科技成果的转化和应用,使供热系统工艺、设备、设计、施工和管理的技术水平有较大提高,缩小与供热发达国家的差距,为我国的环境保护和经济可持续发展作出贡献。
要实现供热技术的进步,关键在于抓好二个方面的工作:
一是建立完善的技术开发体系;
二是推广供热节能新技术。
2城市供热技术发展存在的问题
2.1集中供热目前正受到其他采暖(制冷)能源和供应方式的有力竞争
以煤炭为燃料的热电联产和集中锅炉房供热受到严峻挑战:
一是如何降低初投资(包括热源、热网、热力站的投资);
二是如何完善供热系统,加强企业管理,降低供热成本。
2.2二氧化硫污染的问题
我国的供热锅炉主要以中小燃煤锅炉为主,量大面广。由于中小锅炉烟气排放高度低,对城市环境空气的污染相对较大。控制中小燃煤锅炉造成的低空污染是改善城市环境空气质量的关键之一。因而应积极寻求脱硫效率高、运行费用低、一次投资少的好技术项目。
3城市供热技术未来发展展望
预计今后十年,集中供热企业将实现由粗放型经营到质量、效益型的转变,集中供热效率的提高有赖于技术发展的创新与推广,具体表现在以下几个方面:
3.1供热自动化控制水平提高
锅炉自动控制、换热站自动控制、无人值守自动供热机组等将得到广泛应用、自动化控制水平的提高,不仅保证了供热的可靠性,而且提高了供热效率。
3.2大型供热机组比重增加
一些城市未满足热负荷的急剧增加,正建设单机容量100兆瓦以上的大型供热机组,代替小型供热机组,200兆瓦以上的供热机组也在太原、北京、沈阳等城市投入运行,大型供热机组比重将日益增加。
3.3城市热、电、冷联产快速发展
随着城市建设的发展,既需供热又供冷的公用建筑大量增加,一些城市以热电厂为热源,实行热、电、冷联供。夏季热负荷的增加,使热电厂的综合效益明显提高。
3.4分户计量开始实施
随着《中华人民共和国节约能源法》的颁布实施和人们节能意识的提高,以促进供热系统和节能为目的的采暖分户计量工作开始实施,温控阀、热量表、自力式压差控制器、自力时流量调节阀、变频循环水泵、蓄热器等在供热系统中推广应用。
3.5大力推广锅炉节能技术
利用锅炉自动控制,分层给煤燃烧,水泵、风机的变频调速等技术,高效省煤器等降低锅炉房能耗指标。
3.6开始使用洁净燃料
随着人们生活水平的提高和环境意识的加强,以油、气、水煤浆等洁净的燃料代替煤炭而作为都市使用的主要一次能源已成为必然趋势。部分城市开始发展燃气——蒸汽联合循环发电热电厂,已达到高效、节能、减少污染、提高电网调峰能力的目的。
3.7供热新能源开发方兴未艾
地热能、核能、热泵、垃圾焚烧、生物质能等新能源的开发利用日益得到重视,促进了供热能源结构的调整,环保效益和经济效益十分明显。
(1)地热能。地球是一座天然的巨大能源库,它内部蕴藏着大量热能。地热能为地球上存储的全部煤燃烧时放出的热量的一亿七千万倍。地热能取自“天然的地下锅炉”,不需要燃烧任何燃料,更省去了复杂庞大的燃料运输和燃烧系统,避免热因燃烧而产生的污染,因此是一种清洁、廉价的能源。我国的华北、山东半岛、辽东半岛等地区蕴藏有地热资源,合理开发利用,将对改善供热能源结构、减少污染起巨大作用。
(2)垃圾燃烧等新热源。垃圾焚烧可实现垃圾的无害化、降量化及资源化,将垃圾焚烧产生的热能用于供热或发电,使城市垃圾成为新能源变为可能,这既有利于环境保护,又可获得较好的经济效益。丹麦首都哥本哈根安装有近十座垃圾焚烧炉,生产的热水用于集中供热。而我国南方深圳等城市也已经有垃圾焚烧的成功的经验,利用垃圾焚烧技术处理城市垃圾以被越来越多的城市所采纳。