1 數(shù)控機床與生產(chǎn)線改造業(yè)的市場
數(shù)控機床的改造市場
我國機床總量380余萬臺,而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺,即我國機床數(shù)控化率不到3%。近10年來,我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為0.6~0.8萬臺,年產(chǎn)值約為18億元。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%,年產(chǎn)值數(shù)控化率為12%(后兩項日本分別為31.6%和75.4%)。而且數(shù)控機床中經(jīng)濟型數(shù)控機床占80%以上,自動機床等高級機床不多。我國機床役齡10年以上的占60%以上;10年以下的機床中,自動/半自動機床不到20%,F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)(美國和日本自動和半自動機床占60%以上)??梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床,而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。即使是數(shù)控機床,多數(shù)是經(jīng)濟型數(shù)控機床,生產(chǎn)裝備和技術(shù)陳舊而落后。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長,從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力,直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益,影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。
據(jù)專家預(yù)測,到2000年,我國數(shù)控機床消費額可達240.2億元。這些需求一方面通過購置新設(shè)備來滿足,另一方面,如果充分利用我國的現(xiàn)有的存量資產(chǎn),用更新改造后的設(shè)備替代和減少購置新設(shè)備,可以起到事半功倍的效果。以240.2億元的需求量估計,即使10%的需求通過設(shè)備的再生改造來實現(xiàn),每年也有24 億元的市場。
進口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場
我國自改革開放以來,很多企業(yè)從國外引進技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進行技術(shù)改造。據(jù)不完全統(tǒng)計,從1979~1988年10年間,全國引進技術(shù)改造項目就有18446項,大約165.8億美元。
這些項目中,大部分項目為我國的經(jīng)濟建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用。但是有的引進項目由于種種原因,設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運轉(zhuǎn),甚至癱瘓,使企業(yè)的效益受到影響,嚴(yán)重的使企業(yè)陷入困境。為了充分利用這些設(shè)備和生產(chǎn)線,我們對部分引進10年以上、與機械行業(yè)有關(guān)的技術(shù)改造項目進行了一次調(diào)查。我們了解到一些設(shè)備、生產(chǎn)線從國外引進以后,有的消化吸收不好,備件不全,維護不當(dāng),結(jié)果運轉(zhuǎn)不良;有的引進時只注意引進設(shè)備、儀器、生產(chǎn)線,忽視軟件、工藝、管理等,造成項目不完整,設(shè)備潛力不能發(fā)揮;有的甚至不能啟動運行,沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用;有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好,但是因為設(shè)備故障不能達產(chǎn)達標(biāo);有的因為能耗高、產(chǎn)品合格率低而造成虧損;有的已引進較長時間,需要進行技術(shù)更新。種種原因使有的設(shè)備不僅沒有創(chuàng)造財富,反而消耗著財富。
這些不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線是個包袱,也是一批很大的存量資產(chǎn),修好了就是財富。只要找出主要的技術(shù)難點,解決“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)問題,就可以最小的投資盤活最大的存量資產(chǎn),爭取到最大的經(jīng)濟效益和社會效益。這也是一個極大的改造市場。
2 數(shù)控化改造的內(nèi)容、技術(shù)與原則
國外改造業(yè)的興起
在美國、日本和德國等發(fā)達國家機床工業(yè)處于不景氣的今天,它們的機床改造卻是作為新的經(jīng)濟增長行業(yè),生意盎然,處在黃金時代。由于機床以及技術(shù)的不斷進步,機床改造是個“永恒”的課題。我國的機床改造業(yè),也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國,用數(shù)控技術(shù)改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場,已形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國,機床改造業(yè)稱為機床再生(Remanufacturing)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有: Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務(wù)集團、US設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本,機床改造業(yè)稱為機床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有:大隈工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。
數(shù)控化改造的內(nèi)容
機床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點:
其一是恢復(fù)原功能,對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復(fù);其二是NC化,在普通機床上加數(shù)顯裝置,或加數(shù)控系統(tǒng),改造成NC機床、CNC機床;其三是翻新,為提高精度、效率和自動化程度,對機械、電氣部分進行翻新,對機械部分重新裝配加工,恢復(fù)原精度;對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進行更新;其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新,為提高性能或檔次,或為了使用新工藝、新技術(shù),在原有基礎(chǔ)上進行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新,較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。
考核數(shù)控化改造的標(biāo)準(zhǔn)如下:
改造的投入在新機床價格的30%以內(nèi),并能取得70%~80%使用效率,認(rèn)為是成功的;改造投入費的回收期,低于購置新機床投放費的回收期(一般為5~6年)的一半以下(一般為2~3年),改造是有價值的。
也有例外。如某項工程的關(guān)鍵設(shè)備,如果從外國購置,其供貨時間與價格都無法接受的情況,其改造評價標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)另行考慮。
數(shù)控化改造的利弊
·減少投資額、交貨期短
同購置新機床相比,一般可以節(jié)省60%~80%的費用,改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造,只花新機床購置費用的1/3,交貨期短。但有些特殊情況,如高速主軸、刀具自動交換裝置、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢,往往改造成本提高2~3倍,與購置新機床相比,只能節(jié)省投資50%左右。
·機械性能穩(wěn)定可靠,結(jié)構(gòu)受限
所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄造構(gòu)件,而不是那種焊接構(gòu)件,改造后的機床性能高、質(zhì)量好,可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機械結(jié)構(gòu)的限制,不宜做突破性的改造。
·熟悉了解設(shè)備、便于操作維修
購買新設(shè)備時,不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。改造則不然,可以精確地計算出機床的加工能力;另外,由于多年使用,操作者對機床的特性早已了解,在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短,見效快。改造的機床一安裝好,就可以實現(xiàn)全負(fù)荷運轉(zhuǎn)。
·可充分利用現(xiàn)有的條件
可以充分利用現(xiàn)有地基,不必像購入新設(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基。同時工夾具、軟件程序、樣板及外圍設(shè)備也能再利用。以加工中心為例,工藝裝備的費用一般要占整個機床售價的10%以上。
·可以采用最新的控制技術(shù)
可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度,及時地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率,提高設(shè)備質(zhì)量和檔次,將舊機床改成當(dāng)今水平的機床。
3 數(shù)控化改造實例
掛靠在中科院沈陽計算所的高檔數(shù)控國家工程研究中心,是數(shù)控系統(tǒng)研究開發(fā)和工程化的國家工程中心。該中心研制成功我國第一臺高檔數(shù)控系統(tǒng)藍(lán)天一號;解決了我國高檔數(shù)控系統(tǒng)從無到有的問題;“八五”期間,該中心承擔(dān)并完成了5項高檔數(shù)控系統(tǒng)的國家攻關(guān)項目、兩項中科院重大項目,前后形成了藍(lán)天(LT)數(shù)控產(chǎn)品 4個系列13種型號。
該中心藍(lán)天高檔數(shù)控取得了許多國內(nèi)第一:是我國第一臺高檔數(shù)控系統(tǒng);取得了我國第一個高檔數(shù)控軟件版權(quán);裝備了我國第一臺五軸聯(lián)動加工中心;五軸聯(lián)動加工出我國第一個高檔葉輪;裝備了我國第一臺雙過程曲軸銑床;裝備了我國第一臺非球面光學(xué)鏡片加工中心;是我國第一個批量出口的高檔數(shù)控系統(tǒng)。
幾年來,數(shù)控中心以藍(lán)天系列數(shù)控系統(tǒng)為主,采用多種數(shù)控技術(shù),成功地改造了機床與生產(chǎn)線近20項;以先進數(shù)控技術(shù)為機床和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造做了大量的工作,解決了數(shù)控化改造的一些共性問題,取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
例如使用藍(lán)天數(shù)控系統(tǒng),1992年開始,在鐵道部天津機車車輛機械廠改造了2臺生產(chǎn)增壓器葉輪的專用數(shù)控機床;1993年、1995年在鞍山無縫鋼管廠分別改造石油管生產(chǎn)線中的2臺數(shù)控機床;1994年開始陸續(xù)為航空總公司沈陽黎明發(fā)動機制造公司改造4臺數(shù)控機床和加工中心;1995年開始,為鞍山高壓容器廠改造兩條旋壓器收口機生產(chǎn)線。以上改造的設(shè)備,有的已運行7年,至今仍正常運轉(zhuǎn),深受用戶好評。另外,使用藍(lán)天數(shù)控和其它系統(tǒng),還成功地為一汽集團汽車生產(chǎn)線改造了8臺數(shù)控機床。其中典型的改造實例如下。
鞍山無縫鋼管廠石油管生產(chǎn)線的數(shù)控改造
該車間用數(shù)控車床加工石油鉆井用石油鋼管銜接螺紋,其形狀特殊,加工精度和重復(fù)精度要求高。該機床的原裝數(shù)控系統(tǒng)是美國GE公司的550NC系統(tǒng)。由于年久失修,常出故障,沒有資料和備件,廠里技術(shù)力量解決不了問題,機床處于停產(chǎn)狀態(tài)。我們采用國家“八五”攻關(guān)最新成果和先進的雙過程四軸聯(lián)動共用Z軸技術(shù),替代了較落后的GE 550NC系統(tǒng),恢復(fù)了生產(chǎn),提高了自動化程度。該車間先后改造了2臺車絲機床,改造裝備費投資44萬元,年新增產(chǎn)值為2160萬元,新增利稅162萬元。
沈陽黎明發(fā)動機制造公司的數(shù)控改造
中國航空工業(yè)總公司沈陽黎明發(fā)動機制造公司使用藍(lán)天高檔數(shù)控系統(tǒng),先后為該公司數(shù)控中心改造了4臺進口數(shù)控機床和加工中心。這些數(shù)控機床引進年代較早,原先的數(shù)控系統(tǒng)年久失修,功能不夠,故障頻出,不能適應(yīng)生產(chǎn)要求。由于購置新機床費用太高,而這些數(shù)控機床主機仍有使用價值,所以我們以最新技術(shù)成果重點改造了數(shù)控系統(tǒng)及其相關(guān)的控制部件。結(jié)果恢復(fù)了生產(chǎn),提高了產(chǎn)品質(zhì)量,提高了產(chǎn)值與效益。
改造了70年代由法國進口的TFM160N大型立式車床(價值300萬人民幣)的數(shù)控系統(tǒng),重新配備電氣線路。改造后該機床加工美國某飛機發(fā)動機部件,產(chǎn)值達400萬美元,而改造投資僅有16萬元。還改造了英國進口的數(shù)控銑床200C(價值100 多萬元)和德國進口的數(shù)控車床V800(價值100多萬元)。更新改造了國外進口的BMC—10B(5)五坐標(biāo)加工中心(為二手貨,其價值400多萬元) 的控制系統(tǒng)。采用先進的藍(lán)天高檔數(shù)控系統(tǒng)更新改造,改造后的機床具有90年代國際先進技術(shù)性能:五軸聯(lián)動,六軸伺服控制、強力切削、全閉環(huán)大行程快速進給、ATC控制;鏈?zhǔn)降稁烊萘?0把刀,隨機換刀;三位雙托盤任意交換,工作臺面1000mm×1000mm,工作臺翻轉(zhuǎn)軸(A軸)同步控制;采用對稱齒輪傳動結(jié)構(gòu),雙伺服系統(tǒng)(A1和A2軸)由數(shù)控同步控制,工作臺翻轉(zhuǎn)力量大;溫度補償,主軸和立柱間溫差補償,確保高精度加工需要;該項改造費為53萬元。
鞍山高壓容器廠自動生產(chǎn)線的數(shù)控改造
鞍山高壓容器廠有兩條高壓氣瓶生產(chǎn)線,其中一條是1986年花300多萬美元由美國進口的二手生產(chǎn)線,另一條是國產(chǎn)生產(chǎn)線。進口生產(chǎn)線由于先天不足等原因,多年處于癱瘓狀態(tài)。我中心承擔(dān)該生產(chǎn)線關(guān)鍵收口機的改造任務(wù),以藍(lán)天8530高檔數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和閉環(huán)控制技術(shù)改造了原先較落后、故障百出的可編程控制器系統(tǒng)、步進驅(qū)動系統(tǒng)和開環(huán)控制。短短3個月,不僅改造了收口機,恢復(fù)了生產(chǎn),提高了自動化水平,而且生產(chǎn)的產(chǎn)品通過了美國權(quán)威的DOT質(zhì)量認(rèn)證,取得了免檢的信譽,美商要包銷該產(chǎn)品。然后,又著手以PLC技術(shù)改造了Salem熱處理爐控制,使該生產(chǎn)線的兩大難題都得到圓滿的解決。改造后的生產(chǎn)線年產(chǎn)可達10萬只,每只瓶75美元,年產(chǎn)值可達750萬美元,相當(dāng)6000萬元人民幣。而這兩項改造僅投資40萬人民幣,但盤活了幾千萬元的資產(chǎn)。
“八五”攻關(guān)的數(shù)控成果不僅修復(fù)、改造一條停產(chǎn)的生產(chǎn)線,而且還救活一個瀕臨破產(chǎn)的企業(yè)。該項目受到遼寧省省長、鞍山市市長等領(lǐng)導(dǎo)同志的高度贊揚,鞍山市科委領(lǐng)導(dǎo)專程到沈陽計算所,特別嘉獎?wù)n題有功人員人民幣10萬元。目前又用藍(lán)天8530高檔數(shù)控系統(tǒng)改造另一條國產(chǎn)高壓氣瓶生產(chǎn)線。
4 技改面臨的問題和建議
技術(shù)改造在有些單位不受重視,認(rèn)為修修補補不成大氣,有了資金就上新的項目,買新設(shè)備開新線。另外,對舊的設(shè)備、國產(chǎn)的設(shè)備、國產(chǎn)的系統(tǒng)、國內(nèi)技術(shù)信心不足,看不起。
有些單位看不起國內(nèi)技術(shù)。如果請外國人來維修設(shè)備,從國外上飛機起,每小時十幾美元花費,加上來往的機票、住宿,幾天時間就要花上萬元。這樣大的開銷其認(rèn)為正常,可以接受。但是同樣的服務(wù),中國人就要不出同樣的價格。即便以外國人價格的幾分之一達成協(xié)議,但干完活以后要錢也是很困難,這樣就制約了技改以及國內(nèi)設(shè)備、國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展。
技術(shù)改造市場還沒有統(tǒng)一規(guī)范,有改造任務(wù)的單位,不知到那里去找人;有的人不知到那里去找活。技改服務(wù)沒有明確的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn),參與技改的隊伍參差不齊。有的幾個人臨時拉起隊伍干活,活完以后就散伙,用戶得不到后續(xù)的技術(shù)支撐和保障。
建議由有關(guān)部門規(guī)劃、規(guī)范技術(shù)改造市場和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn),成立一些專業(yè)化的改造隊伍。建議各行業(yè)部門建立、建全技術(shù)改造項目招標(biāo)投標(biāo)制度,制定相應(yīng)的政策法規(guī),開辟技改的資金渠道,使技改納入正常健康的發(fā)展軌道。運用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù),建立國內(nèi)數(shù)控技術(shù)資源庫和需要改造的故障設(shè)備庫。營造公開、公正、公平合理、高效快捷的技術(shù)改造市場。
5 結(jié)束語
據(jù)不完全統(tǒng)計,我國從70年代起便已開始用電子技術(shù)來改造舊機床。根據(jù)對全國320 家大中型企業(yè)統(tǒng)計,近10年來各自采用電子技術(shù)改造的舊機床約有1萬臺,其中車床4700多臺、銑床近500臺、鏜床2000余臺、磨床1700臺、其它類型機床800多臺。這說明我國已有了一支機床改造的隊伍,積累了一定的實踐經(jīng)驗,這對推動和發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為中心的改造業(yè)無疑是十分有利的。
遼寧省是我國的老工業(yè)基地,沈陽市號稱中國的機床之鄉(xiāng),需要更新改造的設(shè)備很多。據(jù)省有關(guān)部門規(guī)劃,“九五”期間遼寧省將改造數(shù)控機床大約5000臺,更新建設(shè)各類自動生產(chǎn)線200條,更新改造的市場是很寬闊的。
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