1993年12月28日人民日报 第11版

第11版(科技园地)
专栏:

  从数控机床到无人工厂
恩宝贵
数控机床是集电子计算机、微电子、信息、传感、测试、机械制造技术为一体、高度机电一体化的产品,是适应高质量、高效益、多变化的要求而发生与发展的。数控是一种自动控制技术,是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的科学方法。作为生产机器的机器——机床是从18世纪工业革命时开始出现的。由人力驱动到应用自然力、原动机驱动,再到电动机驱动。作为机床的控制系统最初也是手动的,以后发展到机械控制,到20世纪初有了继电器控制系统。到20世纪40年代逐步应用机械、液压、气动、电气控制相结合的控制系统。到20世纪中叶出现了应用电子技术控制的机床——数控机床。1951年由美国帕森斯与麻省伺服机构研究所合作制成第一台数控铣床。1954年由美国BENDIX公司制造第一台商品数控铣床,1967年先在英国出现了柔性制造系统(FMS),柔性是相对于只能制造固定规格产品的刚性生产线而言的。到1990年世界上拥有柔性制造系统1200多条。现在世界上每年生产数控机床十万多台。在80年代以前美国居领先地位,从1982年以后生产数控系统和数控机床的冠军一直被日本人把持着。1990年日本数控机床产量是61697台,1991和1992年产量有所下降。
我国从1958年开始研制数控机床。当时由北京第一机床厂、北京机床研究所与清华大学合作研制成功X53K—1数控铣床。在80年代以前作为商品出售而又能应用的只有数控铣床、数控非圆插齿机、数控线切割机等少数品种。1980年以后我国相继引进日本、德国、美国的数控系统和伺服电机等技术后开始稳定生产。1980年我国生产数控机床692台,到1992年达到7450台,以平均每年20%以上的速度递增。1981年我国生产的数控机床品种为81种,到1992年已超过500种。代表产品有北京机床研究所的JCS—018立式加工中心、青海第一机床厂XHK754卧式加工中心、长城机床厂CK7815数控车床和上海机床厂生产的MK1632数控端面外圆磨床,这四台机床已在日本FANUC无人化的工厂中运行。由北京机床研究所研制的JCS—FMC1卧式加工单元配10个交换工作台是国内首次制成的柔性制造单元。还有由黄石锻压机床厂与华中理工大学研制的RD—W67K—125/3000型材折弯加工柔性单元。我国开始研制数控机床几乎与日本同步,但现在日本是世界上生产数控机床的强国,而我们尚处在引进、消化吸收的初始阶段,与国外的差距在10年以上。
机床作为生产工具是生产力中最活跃的因素。一个时代,不在于生产什么,而在于用什么样的工具去生产。一个国家的工业水平,不仅体现在产品水平上,更重要的是要看制造水平。代表制造技术发展方向的数控机床与普通机床相比,能完成普通机床完不成的任务,如用于蜗轮叶片及螺旋桨的加工,可以稳定提高质量;一般比普通机床效率提高两三倍,对复杂零件加工可提高十几倍甚至几十倍,可以节省人力、厂房等等。我们国家的一般机械制造包括耐用消费品面临的任务不是数量的增加,而是生产手段的变革,加快数控机床的生产与应用,达到提高质量、性能,适应市场多变的要求,不断提高经济效益,才能在激烈的国内外市场竞争中生存与发展。
工业发达国家正开始下一步重大的技术革新,未来的工厂正由应用数控机床到柔性制造系统,到计算机集成制造系统以至无人化的工厂,工厂可以灵活到针对每个不同的具体用户提出的订单,在几天内设计制造出来指定的产品,这种高度自动化的工厂也许离我们不会太远了。


第11版(科技园地)
专栏:

  传统产业改造呼唤机电一体化技术
段明祥
进入90年代,一种新兴的技术——机电一体化技术开始在一些大中型企业普遍推广,为改造我国传统产业,降低能耗,实现装备和产品的升级换代带来新的希望。
我国的机电一体化工作始于1984年。1987年,原机械电子工业部设立了机电一体化领导小组及办公室。机电部把机电一体化工作作为机电行业发展的重要技术方向,并作为考核干部政绩的重要内容之一,形成了机电一体化工作的基本思路。即“两个层次”(用微电子技术改造传统产业和开发数字化、自动化、智能化的机电一体化产品)“三个重点”(数控、新型工业控制机、电力电子)、“四个一批”(推广一批、投产一批、开发一批、掌握一批),制订了“八五”机电一体化专项规划和“八五”电子技术改造传统产业规划。几年来,共举办了20期企业领导干部微电子应用技术培训班,使一大批干部掌握了机电一体化的基本知识。
国际上,机电一体化技术发展非常迅速,应用领域十分广泛,产品种类繁多。在机器人方面,国外进行了直接驱动马达机器人的研究,这种机器人没有减速机,因此动作速度高、柔性大、噪音小,成为近几年来机器人技术发展中的一个重要方面。
近10年来,我国十分重视机电一体化技术推广应用,在改造旧设备和开发新产品方面做了很多工作。数控机床、工业机器人、汽车电子等方面均取得很好的经济效益。然而,我国的机电一体化水平与发达国家仍存在较大差距。
制约我国机电一体化发展的因素是多方面的。投资强度不够,使得许多工业企业在改造时因缺乏购买设备的资金,只考虑“机”(机械),无力考虑“电”(微电子和电力电子)。因此,一次性投资较多的机电一体化设备很难被大量采用。此外,我国的微电子和计算机技术落后,不能很好支撑机电一体化的发展。与机电一体化配套的大规模集成电路、关键外部设备和系统软件等基本依靠进口,致使机电一体化整机产品开发周期长,投入市场的产品均未形成规模生产,而且容易受到国外新机型的冲击。我国机电一体化人才的整体素质不够高,机电一体化产品开发和推广应用要求既懂“机”又懂“电”的复合人才,我们缺乏这类复合人才,加上人才使用不尽合理,也限制了机电一体化成果的推广应用。
目前,我们面临着“复关”后更加激烈的冲击和竞争。笔者认为,我们首先应深刻领会党的十四届三中全会精神,强化市场观念和国际分工观念,扬长避短,及时调整产品结构,在国际分工中取得比较优势。其次要着重发展我国有特色的产品。90年代,我国改造传统产业,尤其是重工业和化学工业的任务很重,不少设备需要更新换代,开发适合国情的机电一体化产品是一条重要的发展途径。再次,要保持汉字应用的领先地位。为方便我国应用,机电一体化产品必须采用汉字。
机电一体化技术是一项将机械、电子等技术有机结合综合运用的复合技术。机电一体化是日本人创造的新词,词意是:机械与电子结合。原机电部从当前机电行业的发展出发提出:“在机械产品的基础上采用微电子技术和计算机技术产生出来新一代的产品叫机电一体化产品”。初级的机电一体化产品是指采用微电子技术代替和完善机械产品中的一部分,以提高产品性能;而高级的机电一体化产品,是利用机电一体化技术使产品实现自动化、数字化、智能化,使产品在性能方面实现质的飞跃。


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专栏:

  洗衣机的全自动与机电一体化
王信义
随着洗衣机的进步,机电一体化的先进技术进入了越来越多的家庭。洗衣机按结构来分,主要有搅拌式、喷射式、波轮式和滚筒式4种。日本、中国、东南亚国家主要使用波轮式洗衣机。洗衣机型式尽管不同,但其基本原理可简单地理解为波轮或滚筒以某种转速进行正、反向间歇转动,使衣物在洗涤液中不断翻搅、揉搓、撞击、摩擦,产生出类似人工洗衣物时反复抓起、揉搓和棒打的作用,以达到洗净衣物的效果。其主要改进是在控制、调节方面自动化程度日益提高。
早期生产的普通单桶洗衣机,结构比较简单,只有电动机的定时、反转,谈不上自动化。
机电一体化技术是采用微电脑来实现机械装置的自动控制。用微电脑控制的全自动洗衣机是一种新型的洗衣机,工作时只要将衣物投放机内,靠微电脑的控制,洗衣机就能按照选定的程序自动完成进水、预洗、加热、洗涤、漂洗、排水、脱水甩干,以及投放洗涤剂或漂白剂、软化剂、香料等程序,不需人工管理。这种微电脑控制的全自动洗衣机具有下列特点:
(1)微电脑程序控制器把各种操作功能集中配置在洗衣机的前面。设有几十种(例如64种)不同的洗衣程序,可根据衣物质料、脏污程度通过按键任意选择。不仅操作方便,还能根据不同衣料、不同脏度找到节约水、电和洗涤剂的方法。
(2)控制面板上设有时间显示窗,每一洗衣程序所需时间都有数字显示。工作时,各项目都有指示灯闪亮示意。而且还会随着洗衣程序的进行,自动显示剩余的工作时间。当时间显示器上的显示时间为零时,表示整个洗衣程序工作完毕,这时蜂鸣器自动鸣响。另外还设有故障显示报警系统,能够指示发生故障的原因,以便及时排除。
(3)广泛采用半导体传感器如负荷传感器,水位传感器,水温传感器,漂洗度传感器,脱水度传感器,旋转传感器等。通过微电脑控制实现智能化,实现洗涤过程最优控制。
(4)设有脱水不平衡自动修正程序,可自动修正洗涤过程中衣物堆积不平衡的现象。
(5)可根据衣物的多少进行高、中、低、少量4档水位调节,使洗衣用水更为合理。
(6)设有柔顺剂、漂白剂自动投入装置,使洗涤的衣物柔顺洁白。
(7)具有瞬时掉电保护功能,在电源短时间停电后,电压恢复时,能够维持原运行程序的工作状态,并继续完成洗衣程序。
总之,把机电一体化技术应用于洗衣机,用微电脑取代机械继电器式的机电程序控制器后,洗衣程序编制灵活、多样、可靠性好。据统计,用微电脑控制器后可提高可靠性5—10倍。控制精度和自动化程度高,可以节水、节电、省时、省力,减低了衣物磨损率,同时提高了洗净度。目前,市场上开始出现微电脑模糊控制的洗衣机,智能化程度和控制的精度又进一步提高。


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专栏:科学杂谈

  科学创造美丽
温红彦
一个料峭轻寒的黄昏,我乘坐的大1路公共汽车在北京西长安街上行驶。远处高楼上一句广告词倏尔掠过眼帘——“科学创造美丽”。那大约是句推销化妆品的广告,夹在争奇斗艳、五光十色的霓虹灯广告中间,很不协调。
回来仔细品味,却被这句不经意间传达了科学美含义的广告词所折服了,甚至惊讶它竟概括得如此简练而通俗。
在常人看来,科学尤其是自然科学,都是些严谨得近乎冷漠的学问,怎么能同使人愉悦、令人神往的“美”联系起来,并且还“创造”了“美”呢?那是因为我们平素所感受到的美,是一种外在的、生动具体的美。“日出江花红胜火,春来江水绿如蓝”所唤起的,是人们对于自然美景的由衷赞叹。而科学家在观察自然、探究自然规律时感受到的美不同于通常生活接触到的自然美。那是一种深奥的美、理性的美,美在事物的内在和谐,美在宇宙的严格秩序。当沃森和克里克发现了生物的遗传物质——DNA脱氧核糖核酸的双螺旋结构时,曾被那和谐简洁的精美结构激动得拍案叫绝!DNA分子的结构模型,使得“自然界一定存在着美妙的结构”这一古老科学思想又一次得到了证实。可以说,科学美是科学家在探究客观世界的过程中发现出来的,它蕴藏着人类认识自然和改造自然的力量。当阿波罗号航天器飘落在月球表面时,您没感到人类征服宇宙的伟力吗?不觉得由科学创造的“嫦娥奔月”更富魅力吗?科学通过技术而被运用于实践时,人类便发展了自己创造美的能力。
嫦娥毕竟离我们远了点,日常生活中展现着科学美的事物在我们身边就比比皆是,机电一体化的典型产品全自动洗衣机就是最寻常的例子。如果说,村头溪边少妇木杵捣衣声是一种纯朴的美,那么全自动洗衣机所体现的则是闪烁着人类智慧之光的美,是家庭主妇们摆脱了世世代代浆洗之劳、从必然走向自由的美。
科学创造着美,科学不断发掘着世界内在的美,拓展着人类创造美的新天地。


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专栏:

  迈向国际市场
  ——沈阳“国家机器人技术工程研究中心”见闻
宋德忠
1990年5月,投保于英国伦敦一家保险公司的日本轮船MAYA8号在渤海与另一艘外轮相撞后沉入海底。英方希望我们予以支持并提出租用国际先进的水下探测设备探船,并限定在12天内拿出全部沉船有关数据。交通部烟台救捞局决定启用由中科院沈阳自动化所研制的“瑞康4SIA—03”水下机器人完成这一任务。沈阳自动化所研究员徐凤安等6人随机器人迅速赶赴现场进行海底作业。仅用3天时间就将沉船数据全部查清,还取回了海底地层样品。英方总监帕德先生由疑虑、惊讶到赞不绝口。他兴奋地说:“中国的水下机器人真棒。”这是国产水下机器人为外国沉船首次探船成功。这3天,不仅显示了中国制造的机器人的高水平,还为国家节约了7万美元。
中科院沈阳自动化所从事机器人的研究开发已经有15年的历史。这里集中了我国机器人研究开发工作最大的一支力量。由他们作为依托单位承建的国家“七五”重点科研建设项目沈阳机器人示范工程1990年8月通过国家验收,并被命名为中科院机器人工程研究开发中心。这座造型新颖的现代化工程占地68800平方米,建筑面积34478平方米,总投资58774万元,宛如一座科学的殿堂。新的机器人不断在这里研制和开发出来,并走向市场。
国家“863”计划自动化领域专家委员会首席科学家、中科院沈阳自动化所所长蒋新松说:“沈阳自动化所机器人产业作为样品、演示品和展品的时代已经结束。我们已经过渡到以市场的需求为需求,不断研究开发机器人产品进入市场的阶段。”目前,这个所的机器人产业正在工业机器人、特种机器人和水下机器人三个方面全方位展开。他们与兄弟单位合作生产的两种点焊、弧焊机器人已经用在沈阳的汽车和摩托车生产线上。他们研制的9台装配型自动导引车用在沈阳金杯汽车公司“海狮”牌客车的总装线上以后,不但大幅度地提高了工作效率和工件质量,而且为国家节约了155万美元外汇,其造价还不到进口的1/10。用于秦山核电站的特种机器人明年即将进行交接、经过冷试后进入使用现场。正在研制中的内喷漆机器人,将会解决棘手的内喷难题。还有潜水1000米和6000米的水下机器人近1—2年就会陆续成为产品提供给用户。水下机器人从1988年一直在中国南海石油钻井平台被外国公司租用,已连续8次中标,开创了中国近海石油勘探钻井中首次使用国产机器人的成功记录,并受到美国松厦潜水作业公司专家的称赞。已经外销的“瑞康”水下机器人令美国、英国等买主极为满意。美国沛瑞公司已决定今后不再生产这种型号的水下机器人,如果有客户定购或租用就都介绍到中科院沈阳自动化所来。国产水下机器人为祖国赢得了信誉并从此打入国际市场,走向世界。


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专栏:

  不知疲倦的“铁领工人”
罗柏
提起机器人,不少人往往联想到动画片中唱歌跳舞的洋娃娃,或者是星球大战中的一些铁打的杀人狂,从而产生一种神秘感甚至恐惧感。其实,机器人和其它自动化机器一样,是人类用来改造自然、进行生产的一种工具,所不同的是机器人可在自动控制下自行编制作业程序。一台机器人基本上由三部分组成:操作机、控制装置和驱动装置。操作机类似于人的躯干和四肢,可进行各种作业和移动行走,许多工业机器人的操作机形如人的一只手臂;控制系统相当于机器人的大脑,由计算机控制编制程序指挥机器人的动作;驱动系统相当于机器人的心脏,是它的动力执行机构。
1993年,有50多万台工业机器人在世界各地不知疲倦地工作着,人们亲切地称呼它们为“铁领工人”。
早在1974年,机械部北京机械工业自动化所机器人中心就开发成功两台程控通用机器人,用于北京汽车厂进行上下料作业。“六五”期间,他们又开发出PJ—1型喷涂机器人,已被北京吉普车公司等采用。“七五”以来,该中心与第二汽车制造厂一起开发了我国第一条汽车驾驶室机器人自动喷涂生产线,实现了东风汽车驾驶室喷涂全部自动化。自1990年以来,已喷涂了60多万辆东风系列驾驶室,使二汽的产品合格率从85%上升到96%,每年为国家节省200多万元的油漆,喷涂工人从此脱离了有毒有害的劳动环境。
最近,这个中心又开发成功仿照汽车车型作业的仿型喷涂机等一系列先进的机器人。这些国产的机器人在与进口产品的竞争中占领了一半以上的国内市场。


第11版(科技园地)
专栏:信息终端

  “中保”系列新农药研制成功
由中国农科院植物保护研究所研制的防治抗性棉铃虫新药——30%“中保1号”和“中保2号”乳油日前通过化工部主持的专家鉴定。
针对我国棉铃虫连年大发生和抗性急剧上升的现状,中国农科院组织专门力量开展科技攻关,经过近两年的努力,成功研制出两种对抗性棉铃虫具有特效的新型制剂。经山东、河北、河南、湖北及安徽等地大面积示范表明,“中保1号”和“中保2号”对棉铃虫击倒力强,触杀快,药效持久,对幼虫和成虫防效突出,也有一定的杀卵和胃毒作用。对棉蚜和棉红蜘蛛亦有良好的兼治效果,且比目前市场上同类杀虫剂便宜25%—30%,深受广大棉农欢迎。
(周益林)


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专栏:信息终端

  北京理工大学建成机电一体化中心
由日本政府无偿援助的北京理工大学机电一体化中心日前在京建成。这是目前全国高校中一流水平的机电一体化科研和培训基地,中心的实验室面积为1500多平方米,其中设备、仪器等全部引进日本及美国90年代最先进的产品。现拥有各类教学、科研人员15人,其中教授3人、副教授4人。
机电一体化中心的任务是为工厂企业工程技术人员进行培训,研究、开发机电一体化技术及产品。内容涉及计算机辅助设计及制造技术,数控及柔性制造技术,以及电、液、气自动控制及检测技术等。 (鞠红)


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专栏:信息终端

  我建成全球船舶气象导航系统
中国气象局国家气象中心和中国远洋运输集团的科技人员,经过近10年的科学研究和试验,最近开发研制成功了先进的全球船舶气象导航业务系统。从而使我国成为世界上少数几个能提供这种技术服务的国家之一。经过为几百艘次船舶的服务表明,我国这套气象导航业务系统安全系数达到国际水平。


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专栏:

  计量伴你走向未来
卢敬叁
日常生活中,人们的衣、食、住、行、柴、米、油、盐、医疗卫生、社会活动等都离不开计量。买菜买粮要用秤称重量;买布要用尺量长度;水、电、煤气、石油等商品则是分别通过水表、电表、煤气表和流量计等计量仪器计量的。如果计量量值不统一,就难以进行公平的商品交换和货币流通。人们的经济贸易就会发生混乱。
现代社会需要有一个时间标准。中央电台发出的标准时间,就是以北京时间统一全国时间标准,也就是时间计量。如果没有统一时间标准,整个社会就会杂乱无章。为此,中国计量科学院研制了15万年不误差一秒的钟,卫星上天,潜艇入海等都离不开它。为满足人们日常需要的时间精度,计量院还为中央电视台提供设备,用电视显示来统一全国的时间。光学和力学计量,不但在经济建设中发挥着巨大作用,我们的生活时时也都离不开它。比如计量院曾为人民大会堂、毛主席纪念堂乃至毛主席曾工作时的书案灯光都进行过红外、紫外、照度的测量,使其符合标准;对毛主席遗体重量变化,肤色变化进行测量,计量院研制了高精度的称重设备,为保证毛主席遗体长期保存做出了贡献。
现代医学对疾病的诊断越来越需要借助于各种计量测量仪器,用以对各种临床数据加以判断分析,比如医生所用的体温计、血压计、脑电图以及各种化疗、化验用的仪器都是计量器具。其量值标准必须准确,否则就难以做出正确的诊断。在放射性治疗癌症时,照射剂量过小,癌细胞不能完全杀死;剂量过大,就会杀死过多的正常细胞造成肌体损伤,这就要求剂量的误差至多不超过5%。计量和人身安全也有密切关系。我国生产的一些家用电器,日常用的暖水瓶等,由于不符合计量标准,造成人身伤害、触电死亡的例子很多。对一个城市36家厂商经营的两千多副眼镜和560多片镜片检测结果,符合计量标准的仅占15%,造成许多人头晕头痛、弱视、斜视等症状。计量院为了解决眼镜验光无标准问题,最近研制出了验光仪用的国家工作基准,结束了我国长期配眼镜验光无标准的历史。
中国计量科学研究院还是国家技术监督法定技术机构,为千家万户人的利益做出公正的评价。计量量值的标准统一、准确可靠将为你服务,伴你走向现代化的未来!


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专栏:

  国家级四大科技奖
一、国家自然科学奖 1979年11月正式设立,奖励对象是在阐明自然现象特性或规律方面具有重大意义的科学研究成果。该奖设一等、二等、三等、四等四个等级,授予证书、奖章和奖金。
二、国家发明奖 1963年11月设立。1978年12月、1984年4月修订。奖励对象是,同时具备前人所没有的、先进的、经过实践证明可以应用的三项条件的重大的科学技术新成就。该奖设一等、二等、三等、四等四个等级,授予发明证书、奖章和奖金。
三、国家科学技术进步奖 1984年9月设立。它的奖励范围包括:应用于社会主义现代化建设的新的科学技术成果,推广、采用已有的先进科学技术成果、重大工程建设、重大设备研制和企业技术管理、软科学以及标准、计量、科学技术情报成果等。该奖设一等、二等、三等三个等级,授予获奖证书、奖章和奖金。
以上三种国家科技奖励,对于特别重大的发现、发明和对社会主义现代化建设有特殊贡献的,经国务院批准授予特等奖,其奖金数额高于一等奖。
四、中国国际科技合作奖 1990年国家科委决定设立《中国国际科技合作奖》,此奖是我国科技外事最高荣誉奖。对获奖者授予奖章、荣誉证书和纪念品。 (董庆九)


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专栏:

图为国家“863”计划自动化领域专家委员会首席科学家、中科院沈阳自动化所所长蒋新松在工作。宋德忠摄


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专栏:

图为北京机械自动化所机器人中心和第二汽车制造厂开发的我国第一条汽车驾驶室机器人自动喷涂生产线。


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