机床系统化设计的概念并不是由中国学者首创的,其思想可以一直追溯到机床起源的年代,在那个时候,中国人甚至还没有接触过现代意义上的机床。
什么叫系统化设计,如何做系统化设计,在过去200年中有着不少讨论,但真正取得实质性的进展,却是在过去的十几年中。而在其中做出最大贡献的,便是来自于中国的工程师和学者。
自2000年开始,中国便成为全球最大的机床消费国,随后又成为全球最大的机床生产国。生产技术的进步,从来都是与应用息息相关的。丰富的应用实践,为工程师和学者们提供了海量的研究数据,这便促成了中国在机床系统化设计领域里的飞速进步。
肖文从十几年前便开始进入这个领域,凭借着她的天资以及临机集团、苍龙研究院所提供的实践机会,她很快就成为这个领域里的佼佼者。到现在,在全球范围内,如果肖文自谦说自己的水平只能排第二,还真没有哪个人敢跳出来说自己是第一。
肖文所研究的机床系统化问题,涉及到三个层次。
第一个层次,是单台机床的最优化设计。她所以会在这个方面做出成绩,很大一部分原因是情势所迫。中国机床与西方机床相比,在零部件的精度方面有很大差距,要想在短时间内赶上基本没有可能。在这种情况下,如何通过零部件的配合来弥补单个部件的精度差异,就成为一个很有价值也很有挑战性的课题。
在唐子风的支持下,肖文和于晓惠联手,一个做理论研究,一个做实践验证,也不知道花费了临机集团的多少研究经费,终于开发出了一套计算模型,并且成功地应用于生产实践。
有了这套模型,临机集团便补上了零部件精度不足的短板,能够制造出精度、品质不亚于西方同行的高端机床,参与市场竞争。由于降低了对零部件精度的要求,临机集团的机床还拥有了价格上的优势,进而获得了更强的竞争力,也改写了机床市场的竞争规则。
于晓惠向楚占龙等人说起工匠精神和工程师精神的差异,其实也并非强词夺理,而是有一定依据的。
零部件精度的提高是有极限的,精度达到一定水平之后,每提升一点,要付出的成本都会呈几何级数上升。所谓工匠精神的背后,其实就是成本的无限堆积,而这些成本都是要由用户来承担的。
借助于系统优化的技术,临机集团可以用精度稍逊的零部件,组合出高精度的机床,这就大大地节约了成本。这样一来,机床企业的竞争就由不断追求零部件的高精度,转向了寻求机床设计的优化,而后者拼的是理论水平以及数据支撑。
理论方面,中外各有所长,也没法说谁更强一点。但在数据支撑这方面,中国机床企业所拥有的优势,就是西方同行所不具备的,而且也是它们无法超越的。
数据来自于生产实践,中国有几百万台机床,日复一日地运转,每时每刻都会产生出以tb为单位计算的数据,这些数据就是机床优化设计的基础。西方机床企业就算拥有再多的理论模型,没有数据支撑也是枉然。
机床系统化设计的第二个层次,则是工厂级别的机床组合优化。生产一种产品要经历许多个工序,每个工序要使用不同的机床,所以一家工厂里的机床种类是很多的。
传统的工厂里,机床来自于不同的供应商,工人也有泾渭分明的工种划分,开车床的是车工,开铣床的是铣工,各干各的活,哪道工序出了问题,后续的工序就只能眼睁睁看着,插不上手。
信息技术的发展,催生了智能制造的概念。一线操作工的数量不断减少,有些企业甚至出现了所谓“无灯车间”,整条生产线上的所有设备都是通过自动化装置联接在一起的,一道生产指令就能够完成所有工序的操作。而要实现这一点,就要求生产线上的机床要符合统一的标准。
工厂级别的机床组合优化,包括机床设计的标准化,还有前后工序机床之间的协调配合,此外,还要考虑容错和冗余的因素。在一条生产线上,如果有一台机床发生了故障,后面的工序就无法进行。容错设计就是要在有机床出现故障的情况下,智能化地绕开故障点,避免生产中断。