复合材料的特点及应用

2023-01-17

第一篇:复合材料的特点及应用

免喷涂材料的特点及主要应用有哪些?

免喷涂塑料是指在塑料原料中加入特殊的珠光粉或颜料等,通过设计配方,技术改性,生产出的塑料颗粒,可以直接注塑成型,满足各种珠光、炫彩、毛绒、金属的外观效果,通过这种技术创新改革,可为客户提供定制化的外观设计,是最终用户得到外观炫丽、安全环保的产品。免喷涂材料,是一种可直接注塑、无需喷涂就能实现多彩外观效果的材料。

在塑料原料ABS、AS、PC、PC/ABS、高光泽ABS、PP等可通过设计配方添加及时改性,可以做成不同的效果:如金属粉、珠光、毛绒、金属色等的特殊效果。相比传统的喷涂塑料,免喷涂塑料具有良好的一次型成型、无需喷漆即可获得绚丽外观的塑料,具有更绿色、更环保、成本更低、设计自由度更高、工艺问题更少等特点。

由于油漆的颜色也主要来自金属粉,而油漆中VOC的产生是金属粉以为的物质导致的,所有用金属粉直接混入熔体来替代油漆,不仅可以达到色彩效果,还可以降低VOC的产生。 免喷涂材料的主要优点

1、降低成本:减少了“喷漆”这一环节,免喷涂材料更环保、成本更低。免喷涂材料既能满足环保法规、保护人体健康,又能为企业节省成本。

2、环保:汽车VOC主要来源于油漆,少了喷漆这一环节,免喷涂材料可以避免油漆及喷漆过程产生的VOC;

3、生产工艺简便:可直接通过注塑,实现特殊珠光、金属光泽、闪耀、炫丽的外观,不需表面装饰。

4、提高成品率:在一些气候环境的影响下,有些喷漆塑料的废品率特别高的情况下,使用免喷涂材料有可能让成本下降40%。 免喷涂材料的主要应用

汽车领域:汽车踏板、手套箱、遮阳板、立柱饰板及汽车内外饰件;

家电外壳领域:冰箱面板、空调面板、LCD电视机面板等;

小家电外壳领域:电饭煲、压力锅、电热水壶、豆浆机;

化妆品领域:化妆品外包装等;

日用品领域:白酒瓶盖、音响面板、装饰材料、拉杆箱等。

第二篇:扫描电镜的发展特点及在纺织材料研究中的应用

0 前言

当今,随着电子源、扫描以及图像采集和处理系统等的发展,扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope,简写为SEM)已成为纺织、生物学、医学、冶金、机械加工、材料、半导体制造、微电路检查,甚至月球岩石样品分析等领域的主要研究手段。同时它还在向复合型方向发展,即和X射线能谱分析技术(简称EDS)进行结合,成为研究分析物品表面结构与微区化学成分的最有效的工具。

当前产业用纺织品已广泛应用于工业、农业、环境保护、生物工程、化学化工、医疗卫生以及汽车等领域,其应用范围不断扩大,大大拓展了新的应用领域,开拓出新的市场和高新技术的特殊产品,如电子纺织材料、智能纺织材料、细胞组织支架材料和纤维织物柔性[1]显示器等。因此,利用先进的扫描电镜等工具研究纺织产品极其材料的化学与机械物理性能创造产业用纺织品材料就显得至关重要。可以说,扫描电镜的未来有着广阔的发展与应用前景。 1 扫描电镜和X射线能谱仪原理

扫描电镜:其场深大约三百倍于光学显微镜,适用于表面形貌观察,特别是粗糙表面的观察和分析,图像富有立体感、真实感、易于识别和解释。放大倍数范围大,一般为50~20000倍,对于相组成的非均匀材料便于低倍下的普查和高倍下的观察分析。它具有相当的分辨率,可达2~6nm。扫描电子显微镜主要是利用二次电子成像,由聚光镜和物镜构成的电子光学系统[2],把电子枪发射出来的电子聚集成为一束极细的电子束,并聚焦于样品的表面,同时按顺序对样品表面进行逐行扫描[3]。用检测器收集从样品表面发射出来的二次电子,经视频放大形成图像信号,再经显像管显示。所获得的图像可以直接进行观察,也可以照相或者存储记录,它还可对试样进行成分、晶格、阴极发光、感应电导等多方面分析。

X射线能谱仪:电子束轰击样品时,产生弹性散射和非弹性散射两类物理过程,当两者相互作用发生具有能量交换的非弹性散射时会产生二次电子、俄歇电子、特征X射线、连续X射线,以及在可见光和紫外、红外波段的长波长电磁辐射。X射线能谱分析就是取出样品所产生的X射线作为信号进行分析的。分析这些X射线的能量就可知道组成样品的元素,即可实现对样品的定性分析;根据X射线能量不同的强度就可知道各种非导体与半导体的含量,即实现对样品的定量分析。由于电子显微镜具有很高的空间分辨率,它可以捕捉能谱分析仪在微米和亚微米尺度下的粒子,同时在与计算计配合后,通过线扫描也就可以获得直观的微区元素分布数据。

2 扫描电镜和X射线能谱仪的发展特点

扫描电镜的设计思想早在1935年便已提出,但受各种技术条件的限制,进展一直很慢。只是在近20年,扫描电镜才在提高分辨率方面取得了较大进展。现在,使用最常规扫描电镜分辨率可达3.5nm左右。上世纪90年代中期,它与高速发展的计算机技术对接,实现了电脑控制和信息处理。之后,扫描电镜在二次电子像分辨率、非导体与半导体的扫描成像上取得了突破。特别是针对过去非导体与半导体材料需喷金后才能电描的技术改进

为在低真空和低电压下的电镜扫描,为产业用纺织品的出新提供了良好的检测手段与保证。

目前,使用最广的常规钨丝阴极扫描电镜的分辨率为3.5nm左右,加速电压范围为0.2~30kV。扫描电镜配备X射线能谱仪后发展成分析扫描电镜。它比X射线波谱仪分析速度快、灵敏度高、还可进行定性和无标样定量分析。但是,这种分析型扫描电镜也存在不足之处,如能量分辨率低,一般为129—155eV,以及Si(Li)晶体需在低温下使用(液氮冷却)等。所以未来的扫描电镜发展主要在:

(1)高分辨率和分析型两类电镜的合并,同时实现用计算机控制,发展成多功能高分辨率的分析电镜。

(2)更大限度地满足大量多元素试样的超轻元素,低含量,高速定性、定量常规分析的需求。提高常规加速电压时的分辨本领,改善低压性能,减少直至消除对样品的破坏、损伤。无需先喷涂导电层或冷冻干燥处理,保持样品的原样进行观察。

(3)研制新的综合型的电镜附件设备,以便取得更多的试样信息。

国内中国科学院北京科学仪器研制中心生产的X射线能谱分析系统Finder-1000,已经开发出自己的图形化能谱分析系统程序,分析元素从铍Be(4)元素到铀U(92)元素,实现了高精度的无标样及全标样定量分析。其分析速度极快,10种元素分析时间不足1秒钟。目前,国际最先进的采用超导材料生产的能谱仪,分辨率业已高达5~15eV,已超过了25eV分辨率的波谱仪。

3 扫描电镜和X射线能谱仪在纺织材料研究中的应用 3.1纤维表面形貌观察和元素成分分析

纤维材料的表面物理形态和化学结构是决定材料性能的基本因素,也是影响纤维材料的表面的摩擦性能、光学性能、吸水性和生物相容性等性能的主要因素。用扫描电镜观察、分析纤维表面形貌特征,如图

1、图2所示。样品喷金后可直接放入样品室进行观察。根据纤维的微观结构不同,即细度不同,鳞片不同等形态特征区分各种纤维,同时纤维表面的各种元素产生具有不同能量的特征X射线,分析这些X射线的能量就可知道组成的元素,可看出各种纤维微量元素成分的差别,从这两方面对纤维进行种属鉴定和纤维鉴别,在鉴别基础上可通过荧光屏准确地测定各类纤维的直径和根数,得出各类纤维的定量分析。还可应用电镜观察织物结构特征、纱线中纤维排列形态、纤维径向分布等项目来分析纱线的物理机械性质、耐磨、染色性能。

3.2纺织材料失效分析

纺织材料失效分析主要包括磨损、腐蚀和断口分析[5],利用SEM主要对磨损表面及磨损产物等进行分析,磨损、腐蚀的表面携带了最主要的信息,可利用SEM结合EDS进行表面形貌分析和微区成分定性、半定量分析(如图4所示),可以优先了解腐蚀的因素(如夹杂物类型、材料缺陷等),由此鉴别材料失效的形成原因;利用扫描电镜观察、分析材料的断口特征(如图3所示,针毛尖部3~4mm鳞片破损严重),对断裂机理分析归类,明确断裂类型,其次是对裂纹源位置和扩展方向的判定,可根据断口学原理判断断裂性质,追溯断裂原因,调查断裂是跟原材料质量有关还是跟后续加工或使用情况有关等等。减少缺陷数目和尺寸,改善织物性能。

3.3超微尺寸材料的研究

扫描电镜可以在比微米尺寸更小的范围内获得高倍率、立体感强、直观的二次电子图像。纳米材料又称为超微颗粒材料,由纳米粒子组成,一般是指尺寸在1~100nm间的粒子。应用在纺织品上具有拒水、拒油、防静电、防污、抗菌、柔软等功能。通过扫描电镜,可以较直观地观察到超微纳米材料的表面形貌,可以看到纳米结构、看出颗粒的均匀度(例如图5,为纳米SiO2粉体小颗粒分散情况),也可以用这种方法来改变颗粒的孔分布,解决颗粒的团聚问题等。

而研发功能性纺织材料是未来发展趋势,所以扫描电镜的作用在这个领域会越来越突显出来。 3.4表面整理剂研究

使用各种表面整理剂可以提高织物的耐磨、耐洗、抗皱、抗静电、防水拒油等性能,对于它的研究也越来越重要。而在研究纤维的表面性能和表面结构,以及分析整理剂在纤维表面的结合状态,研究它的分散情况与纤维性能之间的关系,探讨特色整理剂的作用机理,以及开发新型整理剂等方面,扫描电镜起着越来越重要的作用。尤其是能谱技术,它可以对整理剂处理过的纤维表面元素成分进行定性和半定量分析,给出该元素浓度分布的扫描图像,并对其中所含元素浓度进行定量分析。

例如:图

6、图7所示,这是涤纶纤维表面经防油剂改性后的电镜照片,可以看出防油改性丝的表面已经发生了根本性的变化。

3.5表面改性处理的研究

表面改性处理的手段主要包括化学氧化法、低温等离子体改性、辐射接枝法等。经过改性处理的纤维可用SEM和EDS来观察其微观结构组成以及表面化学成分、浓度分布,这样就可以用它测定纱线接触表面上的沉积物以及由于磨损、刻蚀、沉淀、辐射等而导致的表面性质的变化。还可以为评定材料表面性质的专家提供相关的技术支持。对研究改性的生产工艺,开发新用途都具有重要的意义。 3.6显微组织研究

在扫描电镜的高倍观察条件下,材料的显微组织十分清晰。可用来观察纤维的孔洞结构,分析不同的孔洞结构与纤维性能之间的关系。或在多相结构材料[4]中,特别是在某些共晶材料和复合材料的显微组织和分析方面,由于可以借助于扫描电镜景深大的特点,所以完全可以采用深浸蚀[4]的方法,把基体相溶去一定的深度,使得欲观察和研究的相显露出来,这样就可以在扫描电镜下观察到该相的三维立体的形态,这是光学显微镜和透射电镜无法做到的。 3.7断裂过程的动态研究

扫描电镜的大场深和大视场可清晰显示纤维断裂的三维形貌,而在较高放大倍数下又能观察断裂面局部区域的微细结构,这种图像有助于研究裂缝的产生、发展以及寻找裂缝源。有的型号的扫描电镜带有较大拉力的拉伸台装置,这就为研究纤维断裂过程的动态过程提供了很大的方便。可用来研究纤维的机械力学性能等。在试样拉伸的同时既可以直接观察裂纹的萌生及扩展与纤维显微组织之间的关系,又可以连续记录下来,为纺织材料研究提供最直接的证据。 4 结束语

进入90年代以来,世界纺织工业和纺织品市场发生了深刻变化,纺织工业作为传统的劳动密集型加工产业,在信息产业的推动下,正向技术密集型、知识密集型产业发展。为了研究高技术含量、信息含量和高附加值的纺织产品,就需要结合高科技的检测分析手段,新型扫描电镜和X射线能谱仪及其附件设备在新型纺织材料的研究和开发中有着广阔的应用前景。

第三篇:分拣设备的种类、特点及应用选型

(三)

三、分拣设备的主要技术指标及功能

1、 分拣效率:指整个系统装备能达到的最大分拣效率,实际使用效率一般为最大效率的 70% ,表示为:件 / 小时;

2、 运行速度:指主 分拣线 的运行线速度,表示为:米 / 秒;

3、 处理物件规格:表示系统装备能处理物件形状规格的限定范围,一般表示为:

长: min ~ m ax ( mm )

宽: min ~ m ax ( mm )

高: min ~ m ax ( mm )

重量:≤ m ax ( kg )

注:必要时可做文字说明(如袋状类除外等);

4、 分拣格口数量:表示系统装备应具备的最多分拣路向数量;

5、 供件席位数量:指分拣系统能达到最大分拣效率是应具备的最少供件席位数量(用户特定需要除外);

6、 分拣差错率:系统因各种因素引起的物件错分拣率,(邮政系统的分拣差错率一般为万分之一),表示为: ≤ % ; 错分的邮件

分拣差错率 = --------------------X 100 % 全部上机的邮件

注:分拣差错率的计算不含收容格中的量。

7 、 运行噪音:距设备约 一米 、分点测试后取得的最大值或平均值,表示为:

最大噪声源噪声≤ dB ( A )或:平均噪声≤ dB ( A )

四、选择分拣设备的注意事项

关于分拣设备的应用可从供应商和客户两个层面分析探讨。

我国的自动分拣产品有很大的潜在市场,客户对产品的需求也有很大的差别。目前,我国的自动分拣产品还没有形成明显的高、低端市场,很多客户对这种产品的技术、功能、价格还在认识当中。因此 作为用户来说,不应过分看重分拣设备的技术含量有多高、外形又美观,所关心的 应为 整体效益 即 设备的性价比。 供应商向用户销售产品时应根据客户的不同特点,用其积累的丰富经验,以客户为中心认真分析需求,为客户提供优化的系统解决方案,而不是把产品硬性地销售给客户。

在对分拣系统进行规划时,可考虑以下几个方面因素:首先是根据物流系统的总体业务需求和场地面积,进行工艺流程设计、效率分析和设备布局。其次是根据处理物件种类和规格、要求系统设备应达到的处理效率和分拣格口数来确定分拣设备类型和相关技术参数。

下面介绍几种常用分拣设备。

1、 斜导轮分拣机

该设备以结构简单、价格便宜及扩容性好而备受青睐。分拣格口可单侧或双侧设置;缺点是分拣效率相对较低,一般为 250 0 ~ 3000 件 / 小时。主要用于物件规格相对规整、分拣效率要求不很高的箱包类物件,如:纸箱、周转箱等。

2、 推块式 分拣设备

推块式 分拣机是目前物流系统中较常用的设备之一,具有处理物件规格范围大(最长可达 1200mm )、分拣效率高等特点,一般为 50 00 ~ 10000 件 / 小时,适合被分拣物件规格尺寸变化较大、包装相对规范的物件,常用于快件、医药、图书、烟草、百货等行业。

该设备一般为直线型布置,分拣格口可单侧或双侧设置。

3、 交叉带分拣机

该设备也是物流系统中较常用的设备之一,具有分拣效率高,可设置格口数多、布局灵活等特点,最大分拣效率可达 15000 件 / 小时,分拣格口可 设置 多达 400 个。适合不同类型物件、特别是软包装(如袋状物)物件的分拣,常用于邮政、机场、配送中心等行业。交叉带分拣系统一般为环形布局、双向格口布置。

五、分拣设备供应商简介

目前,我国市场上的国外分拣设备供应商主要有:意大利的 SANDVIK ,丹麦的 Crisplant 、荷兰的 Vendlant 、德国的西门子 Dematic 和 AEG 、奥地利 Knnap 、日本的 NEC 、 TOSHIBA 、 Muratec 村田、 DAIFUKU 大福、 Okura 等。在国外发达国家里,日本是各种分拣设备拥有量最多的国家。

我国分拣设备的研发和应用起步较晚,与国外相比约晚 20 年左右。前期主要受历史因素影响,相当长的时期内只停留在研究和中试阶段,改革开放以来,通过国外产品引进及与国外专业厂商技术合作与交流,引入了国外先进技术和理念,国内对分拣设备的研制越来越成熟,应用也越来越多。同国外一样,我国最早研制和使用的分拣设备也是在邮政行业。邮电二所(现归属邮政科学规划院)、邮电三所(现在的国家邮政局上海研究所)、邮电 539 厂(现为 普天万向 物流技术股份有限公司)、苏州轻工机械厂等是我国较早研制分拣设备的单位。

德马物流系统工程有限公司 ( DAMON ) 是一家国内较具规模的物流设备专业厂商,最近已将以分拣技术见长的上 海博奕物流技术有限公司( BOEO )并购旗下。目前, ( DAMON ) 能提供常规物流设备外,还能提供交叉带式、 推块式 、斜导轮式及 各种自动拣选和平面、垂直分拣设备,并已成功用于生产, 功能指标接近国际技术水平。 APS-1 塔式自动拣选系统和 TPD - SX - 1 轻型推 块 分拣 系统是该公司根据物流市场需求而研发的最新产品,其中 TPD - SX - 1 轻型推 块 分拣 系统为国内首创,并在去年的上海汉诺威国际物流展成功展出。

第四篇:轻质隔墙板的特点及应用领域

节能轻质隔墙板有众多特点

一、容量轻:每平方米墙板重量45kg。比砖混墙重量下降80%左右,降低了工程基础造价。

二、墙体薄:90mm厚的性能与240mm砖墙相当,可扩大房屋使用面积10%-13%。

三、各项力学、物理指标:抗压强度、抗弯荷载、抗冲击、隔音、保温、防火、干收缩超过国家建材行业标准规定的指标。

四、价格便宜:优于当前多种内隔墙板、砌块。每平方米价格低于传统砖墙价格,降低了工程综合造价。

五、结构独特、国内首创:两板凹凸对接,使用新型工艺方法,使整个墙体成一体,提高了墙体的抗冲击力和抗震效果,很好地解决了墙板裂缝的问题。

六、提高施工速度:墙体可直接刷浆或贴壁纸、瓷砖等装饰,加快施工速度3-5倍。

七、板面平整:免去两道抹灰工序,墙面达到高级粉刷标准。 把、安装简便快捷:干法作业,可订、可锯、可钻、可刨、切割容易,埋管及走线方面,安装快捷。

轻质隔墙板能应用在

一、适用于各种框架结构的高层建筑内墙、隔断墙。(轻)

二、适用于学校、宾馆、酒楼、饭店、KTV房、舞厅等的改造隔断。(隔音)

三、适用于建造冷库、暖房、洗浴中心及房顶歌热屋。(隔热、保温)

四、适用于商场、超市的隔断,房上接楼及长期使用的高档活动房的建设。(快捷)

(7)防火、防水、保温节能

★90mm厚该墙板在1000℃高强烧下的耐火极限超过4小时,而且不散发有毒的气体、不燃性能达到国家A级标准;

★墙板的面板是专业的防水板,良好的防水、防潮性能,可直接用于厨房、卫生间、地下室等潮湿区域;

★导热系数为0.22W/MK,远优于砌块数材料,节能效果提高20-30%;

(8)钉挂力强、可直接粘贴瓷片、墙纸等

★该墙板在任意部位打钉或上膨胀螺栓都能紧固而且可吊重物,如空调等,单点吊挂力在50Kg以上;

★墙板的面板表面平整,不需再抹灰批荡,能直接粘贴大理石、瓷片、玻璃马赛克、木饰板、铝塑板、墙纸等。

一:以节省室内空间为前提。如果对房屋改造中,不能节省室内空间,反而使室内空间更狭小。那还不如不改更省事。所一定要在节省空间的前提下对室内进行改造。从红砖和木质墙板还有轻质隔墙板中。红砖的宽达到240mm.是不可用的。

二:居家保持个人隐私也是一种必要,所以隔音效果一定要好。隔间效果好,可以让你睡觉时避免外面嘈杂的声音传入卧室影响你的睡眠。同时隔音效果好的房子也显得很有档次。所以三种材料中,木质隔墙板肯定是不被看中的。 三:墙板质量要好耐磨且要有防火防潮功能。一般的红砖做隔墙,只能防磨和防火。但不能防潮。红砖隔墙一般都比较容易受潮,而且不好做漆。占室内面积也比较大。所以不能很好起到节省和扩大室内空间的效果。木质隔墙板节省空间,也有一点的防潮能力,但隔音效果和防火能力太差。所以也不是上好的隔墙板。

因些在这些条件里面,只有轻质隔墙板能起到很好的扩大室内空间的作用。他只有60mm和90mm的宽度,里面所用的薄型纤维水泥以及EPS聚苯已烯泡沫颗粒和硅酸钙板作为面板能起到很好的。

轻质隔墙板是新时代的产物,一个新的东西想要被大众所接受,需要一个过程,但,为什么轻质隔墙板自打一面世就以不可阻挡的气势广受好评呢?这是一个值得探讨的问题,只有讨论清楚了这个问题,才能扬长避短保证轻质隔墙板的经久不衰。

轻质隔墙板在建筑中的应用早已不是什么稀罕事,早在上世纪八十年代,轻质墙板就进入了建筑市场。但据业内人士观察,最近几年轻质墙板正以前所未有的势头在诸多墙体材料中一枝独秀,赢得了越来越多的认可,市场份额也在稳步扩大。

轻质隔墙板从最初的简单加工制作,仅满足比较低档的需要,经多年发展,到现在产品品种繁多,功能齐全,性能大大提到,其应用的领域也不断扩大,从最初的临时性建筑到现在的高档住宅、写字楼、商业场所。由此不难看出,轻质墙板在建筑行业中逐渐被普遍接受。最近几年,随着建设成本的提高,特别是人工成本的明显上升,轻质墙板更是受到了青睐。轻质墙板因其施工简单,安装工期短,在节省建设成本方面具有不可比拟的优势,这也促使更多的施工单位转而使用轻质墙板。

当然,由于技术门槛看似不高,越来越多的建材厂家开始从事生产轻质墙板,规模大小不一,产品的质量也良莠不齐,很多建筑中使用的轻质墙板并没有发挥其应有的优势,这也给轻质墙板的推广使用带来的一些负面影响。因此,新型墙体材料的推广要想有更大的发展,必须加强行业的管理和规范。 在安装轻质隔墙板之后,是不是什么都不用做了呢?如果你也追求完美,如果你也想利用有效的资源发挥最大的用处,那么对安装好后的轻质隔墙板的抹灰处理工艺就少不了。

很多人以为轻质隔墙板安装好之后,就什么事也不用做了,其实那是错的。结果恰恰相反在轻质隔墙板安装好之后,我们还要对其进行很多的处理工作,才能确保最大限度的发挥出轻质隔墙板的各种优异性能。其中,抹灰处理就是一项关键的处理工艺,他能使轻质隔墙板更好的发挥防水、防火、保温、隔音、隔热、防潮、防震等的功能。下面是轻质隔墙板的处理方法:

1、首先抹灰处理是在轻质墙板安装完成之后,要等到墙板完全牢固了才可以对其进行抹灰处理工艺。

2、其次要在抹灰工艺处理前将墙面打湿,然后将胶水泥砂浆涂抹在墙面上,等干燥后在将墙面上的胶水泥砂浆进行抹灰。

3、再次就是对砂浆的选材,抹灰处理的砂浆一定要选用中粗砂,同时为了防止墙面出现裂痕,要在砂浆中添加塑剂。

4、最后是对厨房、卫生间轻质隔墙的防水、防潮的抹灰处理,这个工序很重要,通常我们会对墙面进行防水剂的涂抹,以确保起到防水、防潮的一个作用。

5、结束以上的工作后,就是检查有没有全面的进行了抹灰,还有哪些方面需要修改的以保证工作的质量。

在轻质隔墙板安装后,对墙板进行抹灰处理过程中,做好上面的这几项工作。就能保障轻质隔墙板能够最大限度的发挥其优良性能,保证给你一个既绿色又环保的家庭。

轻质隔墙板生产厂家电话:0315-4165859 唐 山瑞尔法新材料科技有限公司 手机:15030554555(赵亮)

第五篇:敏捷的特点及应用(先进制造技术论文)

敏捷的特点及应用

一、敏捷制造(Agile Manufacturing)的产生背景

第二次世界大战之后,日本和西欧各国的经济遭受战争破坏,工业基础几乎彻底被摧毁,只有美国作为世界上唯一的工业国家,向世界各地提供工业产品。所以美国的制造商们在60年代以前的策略是扩大生产规模。到了70年代,西欧发达国家和日本的制造业已基本恢复,不仅可以满足本国对工业的需求,甚至可以依靠本国的廉价的人力,物力生产廉价的产品打入美国市场,致使美国的制造商们将策略的重点由规模转向成本。80年代,原西德和日本已经可以生产高质量的工业品和高档的消费品与美国的产品竞争,并源源不断地推向美国市场,又一次迫使美国的制造商将制造策略的重心转向产品质量。进入90年代,当丰田生产方式在美国产生了明显的效益之后,美国人认识到只降低成本,提高质量还不能保证赢得竞争,还必须缩短产品开发周期,加速产品的更新换代。当时美国汽车更新换代的速度已经比日本慢了许多,一次速度问题成为美国制造商们关注的重心。“敏捷”从字面上看正是表明要用灵活的应变去对付快速变化的市场需求。20世纪90年代,信息技术突飞猛进,信息化的浪潮汹涌而来,许多国家制订了旨在提高自己国家在未来世界中的竞争地位、培养竞争优势的先进的制造计划。在这一浪潮中,美国走在了世界的前列,给美国制造业改变生产方式提供了强有力的支持,美国想凭借这一优势重造在制造领域的领先地位。在这种背景下,一种面向对世纪的新型生产方式——敏捷制造(Agile Manufacturing)的设想诞生了。

二、敏捷制造的内涵

敏捷制造是在具有创新精神的组织和管理结构、先进制造技术(以信息技术和柔性智能技术为主导)、有技术有知识的管理人员三大类资源支柱支撑下得以实施的,也就是将柔性生产技术、有技术有知识的劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集中在一起,通过所建立的共同基础结构,对迅速改变的市场需求和市场进度作出快速响应。敏捷制造比起其它制造方式具有更灵敏、更快捷的反应能力。

三、敏捷制造的特点

敏捷制造AM的基本特点:

1、AM是自主制造系统。AM具有自主性,每个工件和加工过程、设备的利用以及人员的投入都由本单元自己掌握和决定,这种系统简单、易行、有效。

2、AM是虚拟制造系统。AM系统是一种以适应不同产品为目标而构造的虚拟制造系统,其特色在于能够随环境的变化迅速地动态重构,对市场的变化做出快速的反应,实现生产的柔性自动化。

3、AM是可重构的制造系统。AM系统设计不是预先案规定的需求范围建立某过程,而是使制造系统从组织构造上具有可重构性、可重用性和可扩充性三方面的能力,它具预计完成变化活动的能力,通过对制造系统的硬件重构和扩充,适应新的生产过程,要求软件可重构,能对新制造活动进行指挥、调度与控制。

但是,敏捷制造的目标是快速响应市场的变化,抓住瞬息即逝的机遇,在尽可能短的时间内向市场提供高性能、高可靠性、价格适宜的环保产品。为了实现这一目标,实现敏捷制造的企业还应具有如下特点:

1、技术研发能力。

信息时代的技术进步速度加快,互联网大大提高了信息传播速度和知识普及范围,新技术被全球各地的人迅速地吸收、掌握、应用。企业要保持领先地位,就要拥有强大的技术研发实力,确保新产品的及时更替。人们日益意识到,高技术含量的产品带来高附加值。技术成为决定产品利润的重要因素。这也正是美国企业赖以抗衡日本企业的武器。日本人提出了精益生产模式,主要是通过降低成本的方法来提高利润。在长期的生产管理实践中,日本人发现决定产品成本和利润的主要因素是制造过程中的各种消耗,特别是人的工资消耗。于是日本汽车业就提出了精益生产,旨在优化生产组织结构,去掉一切不增值的生产过程和环节,通过降低成本的方法来提高利润。而美国人的敏捷制造模式认为,产品结构逐步向多元化、个体化变化,在未来的新经济模式下,决定产品成本、产品利润和产品竞争能力的主要因素是开发、生产该产品所需的知识的价值而不是材料,设备或劳动力。作为高工资成本的发达国家,美国人认识到他们无法和发展中国家在人员工资和劳动力成本上竞争,于是他们希望能尽可能地通过把知识融进产品使之产业化的方法,来获取利润。美国企业在高精尖武器、高端计算机、网络设备、大型管理软件等产品中得到了相当高的利润,也印证了技术实力对企业利润的有力支持。

2、生产的柔性能力。

要想抓住市场机遇,把实验室里新产品的研发模型转化为在成本和价格上具备经济性的商品,必须有相应的生产体系。过去的生产线是配合大规模生产,生产效率高,但是比较刚性。这种生产线是要求产品部件化、部件标准化、加工工序规范化,然后应用泰勒的管理思想,把工人固定在以一定节奏运转的生产线旁,从事几项简单的、极易熟练的加工工序。而现在生产潮流由大批量生产转向小批量多品种的方式,因此刚性生产模式也要改成敏捷化生产模式,即通过可重组的、模块化的加工单元,实现快速生产新产品及各种各样的变型产品,从而使生产小批量、高性能产品能达到与大批量生产同样的效益,达到同一产品的价格和生产批量无关。敏捷制造型企业在改造生产体系时,十分重视现代技术的应用。他们充分地利用各种信息和现代工程技术,能通过并行工程和仿真技术的应用,对全生产过程的仿真模拟来实现“第一个产品就是最优产品”的目标,从而彻底取消原型和样机的试生产过程。

3、个性化生产。

敏捷制造型企业按订单组织生产,以合适的价格生产顾客的订制产品或顾客个性化产品。这种方式取代了单一品种的生产模式,满足了顾客多种多样的要求。可以说是手工生产和大批量生产的完美结合,既继承手工生产满足不同顾客需求的优点,又保留大批量生产的速度。敏捷制造生产方式在我们生活中已经随时可见。1小时照片冲印和立等可取的配眼镜服务就是敏捷制造的范例。而且由于先进制造技术和优化思想的应用,这些产品和服务的价格与原来相比,并没有大幅度的增长。

4、建立虚拟企业。

由于消费者对产品需求出现复杂性、多元性和紧迫性,单独的企业往往不可能快速经济地承担开发制造和销售的全过程。敏捷制造型企业不强调全能,而强调企业间的动态合作;不要求企业“大而全”,而要求企业能“精而深”,拥有某个方面的核心竞争力。任何企业的核心竞争力只能是聚集在供应价值链的一两个环节上,这就需要利用现代网络技术,针对市场机遇,将在不同链节上具有核心竞争力的企业,依据资源、技术、人员最优配置原则,快速整合为虚拟企业,敏捷地开发制造产品。

5、企业间的动态合作。

敏捷制造要求企业对内部的生产工艺、流程、机构能迅速进行重组,以对市

3 场机遇做出敏捷反应,生产出用户所需要的产品。当企业发现单独不能做出敏捷反应时,就要进行企业间的合作。敏捷制造型企业不强调全能,而强调企业间的动态合作;不要求企业“大而全”,而要求企业能“精而深”,拥有某个方面的核心竞争力。敏捷制造企业较并行工程阶段的制造企业更强调企业结盟,企业利用以网络为基础的集成技术,包括异地组建动态联合公司、异地设计、异地制造等有关的集成技术,在信息高速公路中建立工厂子网,乃至全球企业网,通过互联网和其他企业进行合作,组织产品的设计、生产、组装、调试等活动,实现跨企业的动态联盟,对机遇做出快速响应。

6、仿真制造。

它综合运用了并行工程、仿真、建模、虚拟现实技术,利用三维可视交互环境,对产品的设计和制造全过程进行仿真试验。从计算机上完成成品的全方位设计制造、试验运行、评估改动等动态模拟。从而在产品真实制造之前,实现对产品的性能、成本、工艺性和可制造性各方面进行综合评价。这一过程通过信息网络并行开展,利用数字形成模拟产品,且有用户、供应商和制造人员的共同参与和修改。极大降低了产品的制造风险和市场经营风险,保证了产品开发制造的敏捷性。

7、和用户建立一种完全崭新的“战略”依存关系。

随着产品的生命周期越来越短,而从用户来说总希望已购买的产品使用时间越长越好,这是一对矛盾。如何解决这一对矛盾,因此不仅要保持售后产品的档案,提供周到的售后服务,保持在整个生命周期内用户对产品的信任,更重要的要为用户提供适当费用的升级、升档服务,以至以旧换新,例如:“美国Mentor Graphics软件公司软件的升级、升档服务1993年已占公司的总销售额的40%。市场在某种意义上来说是用户,因此用这样一种和用户相互依存的关系,来确保已有的市场,并在这基础上进一步扩大市场。

四、敏捷制造在企业中的发展与应用

1、企业核心能力培育与开发战略。

与传统战略截然不同,企业核心能力培育与开发战略不片面强调某一产品开发或具体战略经营的直接短期后果,而是着眼干企业深层次物质——一种以能力形式存在的、表现为企业整体所具有的“无与伦比”的面对竞争的长期能力,从而把企业之间的竞争升华为企业整体实力的对抗。企业核心能力是企业获得持续

4 稳定竞争优势的源泉,是实现对市场变化作出快速反应的基础,因此面向核心能力的企业发展战略应该把企业目标定位于核心能力的培育和开发上。英国苏塞克斯(Suzssex)大学教授JTidd1997年提出的“能力轨迹对核心能力的培育和开发作了较为详细的阐述:首先,企业必须能够识别自身的核心能力;其次,是能够将这些能力转变为新的工艺过程、产品和服务;最后,要善于从成功和失败中学习和吸收经验,从而改善现有的能力并开发出新的能力。

2、动态联盟战略。

面对快速多变的市场,任何一家企业都没有足够的时问和足够的资源及能力迅速地重组和调整自身的设计和生产以抓住稍纵即逝的需求机遇,动态联盟战略便成了各企业的理性选择。如前所述,虚拟企业结构便是由多个企业基于市场机遇而结成的动态联盟。这是一种多变的企业动态组织结构和企业群体集成方式。它通过企业间和企业内部的动态合作,对动态灵活的虚拟组织结构,先进的柔性生产技术和高素质的人员进行全面的集成,从而使企业能够从容应付快速变化和不可预测的市场需求,获得企业的长期竞争优势。此外,通过彼此间的合作网络,它还克服了资源在空间和时问上的局限性,一方面保持了分散资源和知识的优势和灵活性;另一方面依靠联盟的力量,技术共享,费用共担,提高了企业的抗风险能力,在集中和分散之间实现了动态平衡。它是企业实现敏捷生产的有效方式。动态联盟强调企业间的合作,因此各成员企业的通力合作是动态联盟成败的关键。根据合作交换理论,合作是最大化经济得益或心理得益的一种手段。当合作的得益大于成本时,合作各方愿意选择合作。合作的基础是信任,信任分为基于情感的信任和基于认知的信任。研究表明,当信任成为分享利润的必要条件时,合作各方会建立起真诚的合作关系。

3、小而精发展战略。

传统制造业是依照泰勒的管理理论,以大批量生产方式(即规模经济)来提高经济效益和管理功能的。规模经济在一定的历史条件下,对制造业的发展做出了重要贡献。但是,随着信息产业的崛起和知识经济的发展,规模经济的效益越来越失去它的意义。首先,顾客要求产品多样化,使很多产品生产形不成规模。其次,大批量生产方式要求企业人员、设备、功能齐全,材料充足,制造过程所需一切均由一家企业承担,导致了机构庞大、资源重叠、灵活性差的结果。为了克服这些缺陷,制造业发展战略应从规模经济转向范围经济(economicsofscope)。所谓范围经济是相对干规模经济提出的,它追求小而精

5 及企业灵活重组。追求的结果不是单位成本的降低,而是产品功能的提高,顾客要求的满足,资源的充分利用,最后迅速反映市场的变化来提高企业的效果。

4、基于企业知识开发的发展战略。

美国学者艾丽(V.Alice)认为:“企业价值链其实是一条知识链。而新的管理概念则把人作为具有独特竞争力的知识节点。”只有激活企业知识链的每一个知识节点,善于开发人的智慧和潜力,企业才能保持持续的竞争优势,在激烈的竞争环境中立于不败之地。企业知识有隐性知识(Tacit Knowledge)和显性知识(Explicit knowledge)两种类型。隐性知识包括员工头脑中的意会知识和物化于机器、设备上的知识。显性知识则是指企业的产品说明书、产品标准、生产报告、统计报表、数据库等以及编辑在书本中的知识。

国外在这方面的经验有:

①允许员工有充分的自由支配时间从事自己的项目研究; ②允许员工在一定限度内利用企业资源开展与创新有关的活动;

③与企业外专家建立合作关系,吸纳高层次研究人员参与研究,建立开放式人才库。需要指出的是,在两类知识的转化中信息起关键作用,因为“信息是使潜在性知识转化为现实性知识过程中,把不确定性减少到最小的必要成本投入”。得到更深入的研究和进一步的发展,以便更好地应用于中小企业。

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