先进机械制造技术在矿区采矿设备中应用

1 先进机械制造技术

1.1 敏捷制造(AM)

敏捷制造始于 1991 年，其指的是机械制造企业运用现代通信手段，快速配置资源及响应用户需求，从而保证制造的敏捷性。其中，敏捷性是敏捷制造的核心所在，具体体现的是企业的应变能力和综合实力。对于敏捷制造，其包含管理手段、组织方式和生产技术三大要素。其中，在生产技上，要求满足下列条件 ：生产设备的柔性足够高 ;在产品的开发与制造中，运用制造基础知识、计算机技术及数学计方法完成复杂产品的设计，并精确地对产品的特性、状态及制造过程进行模拟 ;敏捷制造企业组织的集成度足够高 ;借助宽带通信信道、坚固的组件及完善的通用数据交换标准，集中企业分散的部门。在管理技术上，要求组建虚拟公司，以完成特定的任务，并保证敏捷制造企业在组织上具有高度的柔性。在人力资源上，要求柔性管理与柔性生产技术能使企业人员实现自己的合理化建议与发明。

1.2 虚拟制造(VM)

虚拟制造是一种基于虚拟现实技术的先进制造技术，其融入了计算机辅助工艺设计(CAPP)、计算机辅助制造(CAM)和计算机辅助设计(CAD)。据此，虚拟制造具有下列特征 ：一是虚拟制造建立的制造模型是一种计算机模型，且这一模型可模拟产品的生产制造过程，同时模型具有可反复修改性，即其支持虚拟制造按需更改工艺、设计和生产过程，以实现缩短产品开发时间、降低成本及提高制造质量 ;

二是在空间上，虚拟制造的设备与人员可以保持相互分离的关系，即技术人员可在网络环境下异地协作实现同一虚拟制造过程，从而体现了虚拟制造分布式的特点 ;目前，虚拟造已广泛应用在机械制造领域，且其在产品的整体呈现、功能检测及测试等上都起到了非常重要的作用 [2]。

1.3 绿色制造

绿色制造主张对资源效率、环境影响进行综合考虑，其目的是实现产品在整个生命周期中的资源利用率最高及对生态环境的影响最小，同时帮助制造企业协调好经济效益与社会效益的关系。目前，常见的绿色制造模式包括快速成型技术、干式切削技术及工艺模拟技术。在机械制造过程中，绿色制造模式的应用主要表现在下列方面 ：一是产品的绿色结构设计，即其是一种融入了环境及产品质量、功能、寿命的设计方法，目的是保持产品的可循环利用性、可装配性、可维修性及可制造型等，以促进经济、生态、社会的健康发展 ;二是选择绿色材料设计，即选择经济效益高、性能好、无污染、可再生、可回收利用及易得的材料，并深入研究新型的环保绿色材料 ;三是采用绿色工艺，即根据传统的工业条件，利用先进的科技和材料制造绿色产品，以控制环境污染及节省工业生产成本，其中绿色制造的产品分为节约型、节资型及环保型三种。

2 先进机械制造技术在矿区采矿设备中的发展

综上研究，机械制造行业追求的是高效率、高质量、高柔性、低消耗、低成本及规格全等，因此机械制造技术模式未来矿区采矿设备中的发展走向表现在下列方面 ：

2.1 精密化

先进机械制造技术日渐向精密化方向发展，即指微型机械、(超)精密加工技术。其中(超)精密加工具体涉及(超)精密切削、磨削、研磨、特种及复合加工领域，且超精密加工已向纳米(nm)技术发展，从而促进了矿区采矿相关的电子设备、测量设备、光学设备的发展。

2.2 自动化

随着自动化技术的普及应用，采矿工程质量与生产效率都将得到显著提高，且危险场合不再依赖人完成工作。针对大批量的自动化生产，可借助自动生产线、专用组合机床及自动机床来完成生产任务，而小批量的自动化生产则可借助IMS、CIM、FMS、MC 及 NC 等 来 完 成。在 未 来 的 发 展 中，中小型采矿团队会日渐关注自动化技术的应用，并立足经济实用的原则，以满足采矿工程质量的需求。

2.3 柔性化

柔性是指制造系统对不同矿区采矿生产条件的设备适应能力，其与设备、人员及系统方案有关。其中，设备柔性指的是短期内采矿设备对矿区挖掘的适应能力 ;人员柔性指的是操作人员在规定时间内完成矿区挖掘任务的适应能力 ;系统方案的柔性指的是不同设备挖掘的自由度。目前，柔性制造的自动化具有多种形式，比如敏捷制造、独立制造岛(AMI)等。

2.4 智能化

智能化是 21 世纪制造技术的主要发展趋势。智能制造(IMT)技术是在采矿设备中融入人工智能，并以模拟专家的智能活动来延伸或取代机采矿设备系统内的脑力劳动，同时自动检测系统的运行状态及在内部激励或外界干扰的条件下，自动调整系统参数，从而提高系统的自组织能力及保持系统的最佳状态。

3 结语

综上研究，先进机械制造技术作为国家矿产开发水平的体现，综合反映了整个国家科技实力。在本文中，笔者简单介绍了敏捷制造、虚拟制造及绿色制造及其在矿区开采设备中的应用，并指出先进机械制造技术正向或已向精密化、自动化、柔性化和智能化等方向发展。针对我国先进机械制造技术与西方先进国家的差距，笔者提出下列策略 ：完善国家宏观调控机制 ;建立适应符合国情的矿区采矿模式 ;强化采矿企业间的合作 ;增强采矿工程施工中的现代化管理能力。唯有如此，才能促进我国矿产行业健康、快速发展。