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2004年最具影响力的十大技术 |
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| http://cn.newmaker.com
1/31/2005 9:44:00 AM
佳工机电网
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回首2004年，我们发现了一个十分有趣的现象，有许多技术提及率非常高，而且相对比较集中。我们在此基础上进行了归纳总结，并从中挑选出十大最具影响力的技术。这个结果代表了众多作者的倾向。
先进制造技术是整个制造业的基础，制造业的水平取决于制造技术的先进程度。中国之所以能向世界提供大量的物美价廉的商品，除了拥有一支庞大的廉价劳动力的之外，更多的因素是中国吸收先进制造技术的能力大大增强了。在电子制造、计算机、消费品、家用电器、纺织品等众多领域，中国取得了绝对优势。在这些行业的工厂里，我们能看到来自世界各地的技术装备和生产设施。我们必须清醒地看到，廉价劳动力的优势不是永恒的，随着中国经济的快速发展，这一优势丧失的速度也会越来越快。大力采用先进制造技术，是提升中国制造业竞争力的主要手段之一。作为全球的制造中心，中国就像一个巨大的黑洞，不断吸收着世界上各种先进制造技术。现在向中国的技术转移速度有明显加快的趋势，新技术的应用有时几乎是与世界同步的。许多全球知名制造商都明显感觉到，如果不把新产品及时地拿到中国来，就有落后的危险。
在2004年，一些先进制造技术表现的非常抢眼，它们代表了最前沿同时也是最基础的先进制造技术，将会引起整个制造业的广泛变革。
RFID引爆工业革命
全球最大的零售商沃尔玛公司去年宣布，要求它最大的100个供应商必须在2005年1月以前全部使用RFID标签。沃尔玛在中国有34个合资企业和一个采购总部，每年从中国的供应商购买价值约120亿美元的商品。这项决定无疑会影响到中国的供应商。在最近美国举行的一次RFID会议上，与会的1000多名企业高管均认为RFID可能是一种颠覆性的技术，能够发挥出巨大的影响力。由于其存储信息量大、信息读写准确和及时、适应恶劣环境等特点，将广泛应用于供应链和物流管理中，同时在自动化生产制造中发挥重要的作用。
RFID的原理是在其标签内设有一个芯片和一个微小天线。标签大多被置于塑料薄膜或纸带上。标签的表面不到1。5平方厘米，厚度约为0。3毫米。芯片中的存储器最多可以贮存10000b有关产品、物流和生产方面大信息。扫描器和标签之间的距离允许达到1。5m。（19期36页图片）乐观的市场前景一直推动着RFID技术在硬件方面的革新，一个RFID标签在4年前的成本还是2。35美元，而现在的成本只有0。15美元，而且预期会随着未来几年更广泛的应用而进一步降低。
RFID的巨大市场潜力吸引了全球大公司的目光，纷纷拆巨资进行研发以期在未来的竞争中占据有利的位置。SAP公司最近发布了其针对RFID所开发出的第一个软件，这种软件可以使RFID标签上所存储的数据与SCM及ERP技术紧密集成。Sun 和Aldata公司也宣布了其技术方案，它们可以做到与产品电子代码（EPC）相连接。
纳米技术彻底颠覆世界
在今年的股票市场上，具有纳米概念的股票都涨幅巨大，纳米技术的发展前景吸引了众多的专业目光。据专家分析，利用硅制造更小芯片的潜力在2015年之前就将枯竭，从那时起，纳米技术将会大有用武之地。到那时，信息不再是用电荷进行存储和处理，而是利用磁化方向的改变进行存储和处理；另外，纳米激光器已成功地开发成功。这种激光器可以安装在直径只有百万分之一毫米的微型硅芯片上；在数据存储方面，物美价廉的有机纳米膜可以被视为未来的存储介质。纳米技术仅在电子和计算机技术领域里的应用，就将带来300万亿美元的巨大市场。
机器人的价值将被重新定位
种种迹象表明，一直以廉价劳动力著称的中国制造业将逐步丧失这一优势。中国目前的发展状况与20世纪70年代日本经济腾飞的时期极其相似，中国的劳动力成本在未来几年内将会有大幅度上升的趋势。今年被广泛报道的珠江三角洲劳动力缺口200万的事实，也验证了廉价劳动力不是无限的预言。因此，人们对机器人的应用重新重视起来。日本FANUC公司就有一项野心勃勃的计划，他们准备用机器人打败中国的廉价劳动力。
目前在市场上，机器人活跃在各种不同的场合，被用于搬运、码垛、焊接、切割、喷漆、医学和科研教学等领域。随着技术的不断发展，其应用领域有不断拓宽的趋势。其中一个重要趋势是替代机床进行材料的切削加工，实现了用成本较低的技术方案来解决高精度切削问题，这是一个非常有想象力的技术创新。德国Heidel公司用Staeubli RX130型6轴联臂机器人加工汽车气囊盖板，其难点在于如何加工非常精确的剩余壁厚。实践表明，机器人所拥有的轨迹精度要比机械加工高出许多。
机器人与激光一直都是市场上的关键技术，也是经济增长的热点之一。例如，德国用于金属加工的激光器以每年23%的速度增长，2003年，工业机器人的增长率也达到了12%。激光机器人是一种新型的革新产品，其发展势头已经超过了众多的加工手段。德国Reis公司自从2003年成功推出新型激光机器人后，已有20多台用于塑料加工生产中。今年，在Reis公司的销售收入中，激光机器人的销售比例已达到了25%左右。
工业以太网向工厂现场级延伸
以太网已经成为办公通信的标准，在企业控制层与管理层之间的应用也已毫无问题，接下来的事情是如何在向工业现场级应用。工业以太网对工业自动化而言，将担负着未来实现统一网络的重任。不管如何，今后用户会越来越倾向采用工业以太网技术来持续地改进他们的产品和生产系统。工业以太网对许多市场上的竞争对手来说都是一次平等的机会，谁抓住了这个机会，谁就会成为将来最大的赢家。
有许多因素阻碍工业以太网向下延伸，可能会影响它的前进速度。实时性就是其中之一，在目前标准以太网中，数据传输时的到达时间不可确定，这个弱点在工业环境里对于高动态过程的控制是不可接受的。另外，网络安全也是困扰工业以太网的不可逾越的难题。因为在生产现场，不仅存在信息安全问题，同时还有最关键的生产运行安全问题。现场总线系统虽然封闭，但在可靠性方面的确无人可比。工业以太网尽管开放性很高，但这也恰恰是其弱点。最后一个因素是如何保护用户原有投资问题，用户对自动化技术的投资可能比你想象的要大得多，这是由于过去自动化系统不够开放造成的结果。马上让用户全部推翻原有的总线系统而上马全新的工业以太网肯定是不够现实的。
以太网在工业领域的应用并不是一个新的话题，以太网已经是公认的企业级信息系统集成事实上的标准。工业以太网的发展正是伴随着工业企业信息化的要求，在IT技术迅猛发展的背景下发展起来的。基于以太网技术在工业系统信息集成方面的成功，人们对将其引入车间现场寄予了莫大的期望。
CNC系统走向开放
经常操作机床的人都知道，用G代码控制机床已经有50年的历史了，这在当今加工技术突飞猛进的年代，确实让人感到有点不可思议。所以有人戏称，现代的金属加工技术还处在恐龙时代。
对于数控机床来说，控制加工过程的唯一手段就是G代码，所以它们必须忠实地执行一套G代码，然后再执行下一套G代码。没有智能性，无法改变刀具的空间操作，更不能出错，这一切都是由相当低级的G代码规定的数据造成的。
如今，国际标准化组织为CNC制订了一个新的语言来控制机床的加工过程，这个新标准叫做ISO14649（STEP NC）。对于STEP NC的描述，用美国STEP Tools公司总裁兼CEO Martin Hardwick先生的话来说可能更形象一些：“STEP NC在CAM系统和CNC系统之间规定了一种新的界面，给CNC传送关于机床适合制造什么样零件的只能信息”。ISO14649使用来描述产品所必需的从设计到加工的信息成为可能。STEP NC提供了实现一体化接口的方法，用来实现产品定义的数据交换，基础是一个面向对象的模型。
STEP NC基于特征的编程提高了加工效率，同时使基于加工操作的编程成为可能。此外，不同机床和NC控制系统之间的STEP NC数据块的交换也成为可能。这里STEP NC数据块的建立和测试也变得简单了。首次实现了CAD、CAP、CAM及NC控制之间双向数据传输，并通过信息的回传使加工控制也成为可能。由此，现在的机床生产商也可以通过改进的监控系统提高加工质量。所有参与产品生产的专业组（设计、工作准备、加工）可以在同一个数据库的基础上工作。
水液压技术将成为第四种传动技术
液压技术领域一直被污染、噪音和效率不高所困扰，有逐步被电传动替代的危险。因此，在这个古老的技术领域存在着大量的革新机会，其中水液压技术就是一个代表。与油介质相比，水介质是一种更符合环保要求的传动介质。目前，在欧美国家水液压产品开始广泛进入一些过去液压的禁区如：食品、医药、化工、造纸、木材加工等领域。水液压技术的发展目前还存在一些难以克服的障碍，如水介质的特性：摩擦性、温度、耐腐蚀等。
机器视觉系统代替人眼
由于中国已成为世界电子制造大国，对机器视觉系统的需求逐步增加。机器视觉系统是一种新兴的质量检测手段，用来代替人眼来做测量和判断。据专家估计，目前全球机器视觉市场总量大概在60-70亿美元，而中国需求量约在1-2亿美元。
机器视觉系统的原理是通过图像摄取装置将被摄取目标转换成图像信号，传给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场设备的动作。机器视觉系统适合于大批量的精密制造中，其显著特点是能够对产品进行百分之百的在线检测，而这是人工检测完全不可能实现的事情。用机器视觉检测方法大大提高了生产效率和过程自动化程度，并且易于实现信息集成。从技术角度来看，嵌入式系统最终将取代PC-BASED系统，主要是因为嵌入式系统具有可靠性高、可维护性好、便于不断升级换代的特点。
植物油基润滑油值得期待
植物油基润滑油问世已有很长一段时间，其环保性能得到了广泛的认可，但在实际应用上还没有取得实质性的突破。导致这一尴尬状况的原因主要有三点：与中性油相比，植物油的价格偏高；二是植物油的性能还有待于提高；第三是没有像中性油那样形成系列的配套使用方案。科学界一直没有放弃对植物油基润滑油的研究，成功地掌握了改进植物油性能的方法，使其性能得到了很大的改进，尤其在抗老化性能、稳定性以及低温性能方面有了很大提高。
福斯公司与大学合作共同开发了一种被称为“电子鼻”的传感器。这种传感器可以对植物油基工业油的气味和挥发气体进行检验，甚至可以对植物油的分子进行检验。检验结果可以为人们提供重要的当前状况信息如：是否老化、性能曲线是否呈下降趋势、是否需要更换新油等等。它为用户提供了一个经济可靠的植物油使用方案。试验结果表明这种方法非常有效。经过合理的性能改进之后，植物油也可以成为高性能的液压油。
真空机械手不可小视
真空机械手（也称真空吸盘）是一种非常经济可靠的夹持工具，但好像并没有引起人们应有的关注程度，比起机械卡爪，真空机械手还没有得到工业界的充分认可。利用真空机械手可以在自动化技术中完成许多任务，尤其是在那些工作节拍极高的装配生产线中。视真空机械手工作任务不同，有着大量不同的可选方案如：圆形吸盘、椭圆形吸盘、长方形吸盘、正方形吸盘、按照工件形状轮廓制作的特形吸盘、带有波纹皱的真空吸盘等。在自动化处理设备和输送系统中，不可低估真空输送系统的重要性和使用价值。
无线局域网连接制造过程
无线局域网（WLAN）目前的增长势头极为迅猛，因为这种通信方式可以和以太网直接兼容。利用PDA或者笔记本电脑，可以在任何地点查看零备件的库存情况，或者进行无纸订货。因此，无线局域网对于企业工程师具有很强的吸引力。在这里特别一提的是信息传输安全具有绝对性的意义。因为凡是能接受信号的地方，数据都可以被调用。比如办公楼和工厂的车间，特别是在工业园区或者在相邻的工厂群里，就存在信息被第三者调用的危险。为了对付这种危险，符合IEEE 802。11的无线局域网在制止时就要安装许多安全机构。企业通常通过自己额外附加的方法对安全装置予以补充。不过，所有这些安全方法只能提供有限的保护。为了安全起见，只有经过授权的人员才能对生产用无线局域网进行存取操作。
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