為了學(xué)習(xí)和借鑒發(fā)達(dá)國家高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)政策,提高我國高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)水平,促進(jìn)我國高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展,經(jīng)國家外專局批準(zhǔn),工業(yè)和信息化產(chǎn)業(yè)部于2018年11月7~27日在德國成功舉辦了“國際高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略及產(chǎn)業(yè)政策高級(jí)培訓(xùn)班”。來自工業(yè)和信息化部機(jī)關(guān)、部分省(市、區(qū))工業(yè)和信息管理部門、部屬有關(guān)企業(yè)和高等院校等24人,在柏林工業(yè)大學(xué)、卡斯魯爾大學(xué)、亞琛工業(yè)大學(xué)和弗朗德霍夫IWU等高校研究所,以及MAG、DMG、TRUMPF、EEW、HEIDENHAIN、COBURG等企業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)、參觀和交流。經(jīng)過全體學(xué)員的共同努力,此次國際高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略及產(chǎn)業(yè)政策高級(jí)培訓(xùn)班學(xué)習(xí)工作取得了圓滿成功,并寫出了總結(jié)。下面將他們?cè)诘聡鴶?shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)、德國數(shù)控機(jī)床專業(yè)人才培養(yǎng)體系、德國高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展做法和經(jīng)驗(yàn),以及心得體會(huì)呈現(xiàn)給大家,供大家學(xué)習(xí)和借鑒。
德國數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)
近年來,德國數(shù)控機(jī)床繼續(xù)在高精、高速、高效、復(fù)合等方面努力,深層次體現(xiàn)了高效節(jié)能的特點(diǎn)。
1.提高數(shù)控加工效率的先進(jìn)技術(shù)
提高數(shù)控加工效率以提高切削速度、進(jìn)給速度、加加速度,減少換刀時(shí)間、上下料時(shí)間等手段為代表,如直線進(jìn)給速度達(dá)150m/min,加速度1g。
⑴采用直線電機(jī)、力矩電機(jī),縮短傳動(dòng)鏈,提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。
⑵輕量化設(shè)計(jì):運(yùn)動(dòng)部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化,采用碳纖維等復(fù)合材料,降低運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量。如汽車部件輕量化制造,使用碳纖維材料涂膠壓鑄、溫度控制在150°C,真空擠壓、熱壓固化。材料強(qiáng)度高、重量輕,較金屬材料輕約30%,可作為汽車外殼等主要部件替換材料。寶馬、奔馳用此材料做底盤、車身。EEW公司在機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件中大量采用碳纖維材料,用于大跨距龍門移動(dòng)式機(jī)床,實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)高速運(yùn)動(dòng)。
⑶采用電主軸,提高主軸轉(zhuǎn)速。
⑷交換工作臺(tái),換料時(shí)間2.2s,提高上下料效率。
⑸機(jī)器人上下料,代替人工上下料。
⑹高加加速度,從50m/s3提高到150m/s3,加工效率提高30%。
⑺二次換刀,換刀時(shí)間縮短到1s以內(nèi)。
2.復(fù)合加工的先進(jìn)技術(shù)
除以往常用的銑車復(fù)合加工機(jī)床和雙主軸加工機(jī)床外,德國亞琛工業(yè)大學(xué)探索銑削和激光表面處理復(fù)合,在硬度低、韌性好的基體材料上銑削加工,然后通過激光加工在表面上焊上一層具有特殊性能的材料;德國EEW與Hugo Rost公司合作,在風(fēng)電葉片五軸加工機(jī)床上復(fù)合X射線探傷設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了銑削和探傷在一次裝夾中完成。
3.提高加工精度的先進(jìn)技術(shù)
⑴對(duì)數(shù)控機(jī)床中的發(fā)熱元件冷卻,如直線驅(qū)動(dòng)的初級(jí)和次級(jí)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、主軸等冷卻,減少熱變形對(duì)機(jī)床精度的影響。定位精度6μm,重復(fù)定位精度4μm。
⑵GPS定位技術(shù)在提高裝配精度方面的應(yīng)用。
4.模塊化機(jī)床技術(shù)
德國機(jī)床企業(yè)具有非常細(xì)的分工,模塊化的理念貫穿于機(jī)床生產(chǎn)全過程:
⑴機(jī)床模塊化設(shè)計(jì):將機(jī)床進(jìn)行模塊化合理劃分,機(jī)電液一體化設(shè)計(jì)。
⑵按照模塊化設(shè)計(jì)結(jié)果,電機(jī)、絲杠、導(dǎo)軌、刀庫等部件直接采購,機(jī)架、立柱、橫梁等部件外協(xié)加工,使得大部分機(jī)床企業(yè)不進(jìn)行或少量機(jī)加。
⑶模塊化裝配:為了提高機(jī)床裝配效率,先行進(jìn)行部件級(jí)裝配(包括機(jī)電液氣),模塊間具有便捷的接口,使得模塊具有更強(qiáng)的獨(dú)立性,方便運(yùn)輸傳送和裝配。
5.智能化自動(dòng)化機(jī)床技術(shù)
德國高技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略在機(jī)床方面體現(xiàn)之一就是數(shù)字工廠,生產(chǎn)、加工過程的自動(dòng)化、節(jié)能和適應(yīng)各種不同要求。
在海德漢公司內(nèi)部小型部件物流采用全自動(dòng)智能化AGV車,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)規(guī)劃、自動(dòng)避障、自動(dòng)開關(guān)門、自動(dòng)上下電梯等功能,具有很高的智能。
德國機(jī)床設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)是自動(dòng)化、高效、節(jié)能,機(jī)床設(shè)備在滿足基本加工功能之外,逐步向?yàn)橛脩籼峁┘苫⒆詣?dòng)化的解決方案。如通快公司在中國不僅銷售機(jī)床,更重要的是為中國汽車制造企業(yè)規(guī)劃和提供整體的汽車制造車間、生產(chǎn)線和設(shè)備,其產(chǎn)品廣泛采用了自動(dòng)化上下料裝置,使機(jī)床的加工效率和自動(dòng)化程度大大提高。
寶馬汽車摩托車構(gòu)架自動(dòng)制造線以前由人工制造,卡斯魯爾大學(xué)機(jī)床研究所通過機(jī)床、空間成形技術(shù),用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制、機(jī)器人加工成形、自動(dòng)切割、過程自動(dòng)控制、測(cè)量機(jī)工位進(jìn)行測(cè)量、后續(xù)打孔等工序的加工,自動(dòng)組裝并焊接加工。正在做不同車型自適應(yīng)加工流程方面的研究,未來將全過程由機(jī)器人自動(dòng)化完成。
6.其他機(jī)床技術(shù)
①三點(diǎn)支撐,不用打地基。②人機(jī)工程學(xué),更好的接近性。③綠色制造先進(jìn)技術(shù)。④微量潤(rùn)滑,低溫微量潤(rùn)滑MQL。⑤液氮冷卻技術(shù)。⑥節(jié)能型設(shè)備。
德國全面停止核電,計(jì)劃到2050年全面采用可再生能源,這不僅對(duì)能源領(lǐng)域提出了挑戰(zhàn),也對(duì)機(jī)床制造行業(yè)提出了節(jié)能型設(shè)備的要求。
德國數(shù)控機(jī)床專業(yè)人才培養(yǎng)體系
職業(yè)教育和大學(xué)。在德國,職業(yè)教育受到關(guān)注的程度甚至高于普通教育和高等教育。究其原因,職業(yè)教育不僅涉及大多數(shù)人的利益,而且關(guān)系到國家的發(fā)展前景。據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)統(tǒng)計(jì),德國大學(xué)畢業(yè)生占同齡人的比例為20%左右,而將近80%的年輕人接受的是職業(yè)教育,并以此走上工作崗位。
1.雙元制職業(yè)教育體系
德國實(shí)行雙元制職業(yè)教育體系。小學(xué)學(xué)制4年,畢業(yè)后有三類中學(xué)可供選擇:
●普通中學(xué)(6年,讀完可以到實(shí)科中學(xué)和文理中學(xué)繼續(xù)學(xué)習(xí),只要補(bǔ)完13年的學(xué)習(xí)課程就可以上大學(xué))
●實(shí)科中學(xué)(7年,還差2年,在各種學(xué)校補(bǔ)完2年后,可以繼續(xù)上大學(xué))
●文理中學(xué)(8年,以前9年,畢業(yè)后可以直接上大學(xué),不需要高考)。
大學(xué)生占1/3,其他2/3進(jìn)入雙元制教育體系,歸德國工商會(huì)管理。
德國必須讀滿9年制義務(wù)教育,才能開始職業(yè)教育。德國分了360種職業(yè),所有職業(yè)都需要職業(yè)證書,實(shí)行職業(yè)準(zhǔn)入制度。根據(jù)職業(yè)不同,職業(yè)學(xué)校有2~4年培訓(xùn)。機(jī)電一體化專業(yè)通常為3年。
德國《職業(yè)教育法》給予職業(yè)教育體系規(guī)范的法律保障。它不僅確定了職業(yè)教育的目的,規(guī)范了職業(yè)教育的概念,還對(duì)培訓(xùn)場(chǎng)地、培訓(xùn)職業(yè)認(rèn)可、培訓(xùn)條例、考試要求、證書發(fā)放、培訓(xùn)時(shí)間、培訓(xùn)合同、雙方義務(wù)、對(duì)培訓(xùn)學(xué)校的要求、培訓(xùn)期間的補(bǔ)償、職業(yè)能力、解除合同、試用期、對(duì)老師的要求與監(jiān)管等,都做了明確的闡述。
學(xué)生和企業(yè)簽訂了職業(yè)學(xué)習(xí)合同,就取得了州屬管理的職業(yè)學(xué)校上課資格,每周一天在學(xué)校學(xué)習(xí),4天在企業(yè)學(xué)習(xí)和操作,有專門的培訓(xùn)教師負(fù)責(zé)授課,要按照國家制定該專業(yè)培訓(xùn)大綱。
另外,聯(lián)邦政府采取多種措施促進(jìn)職業(yè)教育能夠充分適應(yīng)新的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)。其一,將行業(yè)職業(yè)教育由傳統(tǒng)機(jī)電制造業(yè)向高新技術(shù)制造業(yè),如納米技術(shù)、光電技術(shù)、生物技術(shù)和系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)。其二,保證在經(jīng)濟(jì)不景氣時(shí)期企業(yè)仍能提供年輕人職業(yè)培訓(xùn)崗位。德國政府提出,如果一個(gè)企業(yè)不能承擔(dān)全過程的崗位培訓(xùn),它可以與其他企業(yè)共同組建培訓(xùn)聯(lián)盟,聯(lián)邦政府給予必要的資助,但組織要由地方政府負(fù)責(zé)。國家培訓(xùn)和專業(yè)人才培養(yǎng)公約規(guī)定,經(jīng)濟(jì)界有義務(wù)每年提供30000個(gè)培訓(xùn)崗位,幫助學(xué)生實(shí)習(xí),快速適應(yīng)工作崗位,并逐步促使職業(yè)教育更符合創(chuàng)新的要求。
2.越來越多企業(yè)加入職業(yè)培訓(xùn)
企業(yè)沒有義務(wù)進(jìn)行培訓(xùn),凡是愿意的企業(yè),到工商會(huì)進(jìn)行登記,工商會(huì)對(duì)其資格進(jìn)行審查,有資格的企業(yè)可以開展職業(yè)培訓(xùn)工作。培訓(xùn)過程是免費(fèi)的,企業(yè)給培訓(xùn)學(xué)員發(fā)基本工資,上保險(xiǎn),但與中國的學(xué)徒工不同,德國的培訓(xùn)學(xué)員以學(xué)習(xí)為主,不是廉價(jià)的勞動(dòng)力。工商會(huì)在培訓(xùn)中間對(duì)學(xué)員培訓(xùn)情況考核,全部培訓(xùn)完成后有結(jié)業(yè)考試,通過后由工商會(huì)發(fā)放技工證書。
越來越多德國企業(yè)加入到職業(yè)培訓(xùn)中來,其主要原因有二:
⑴企業(yè)需要技術(shù)工人,自己培訓(xùn)的技術(shù)工人針對(duì)性更強(qiáng),更能適應(yīng)自己企業(yè),而招聘其他企業(yè)培訓(xùn)的技術(shù)工人有很多問題。
⑵自己企業(yè)培訓(xùn)的技術(shù)工人,對(duì)企業(yè)有很強(qiáng)的認(rèn)同感和親和力,很少有員工跳槽,也非常有利于技術(shù)傳承。
德國企業(yè)把技術(shù)工人看做是公司的寶貴財(cái)富。2009年經(jīng)濟(jì)危機(jī)期間,通快公司的銷售額下滑40%,但是沒有解雇一名工作人員,危機(jī)過后很快回到了工作崗位。而國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)對(duì)技術(shù)工人的重要性重視不夠,原有的企業(yè)辦技校的體制被取消,而新的培養(yǎng)體制還沒有形成和完善,新進(jìn)入人員需要較長(zhǎng)時(shí)間的培訓(xùn),而且人員流動(dòng)性大,不利于技術(shù)傳承積累和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。
3.國際化職工培訓(xùn)
最近,紐倫堡與北京昌平區(qū)簽訂機(jī)電一體化專業(yè)的職業(yè)教育合作協(xié)議,在中國的德國企業(yè)進(jìn)行職業(yè)培訓(xùn),畢業(yè)后拿德國文憑。
4.職業(yè)培訓(xùn)示例
在WALDRICH COBURG公司,設(shè)立了專門的培訓(xùn)學(xué)校(Training School),開辟了專門的培訓(xùn)場(chǎng)地,配備了大量的培訓(xùn)用機(jī)床、設(shè)備和材料。
培訓(xùn)學(xué)校設(shè)有Master of Training Workshop負(fù)責(zé)總體培訓(xùn)工作,下設(shè)機(jī)械導(dǎo)師(Instructor Mechanics)和電氣導(dǎo)師(Instructor Electronics)。
培訓(xùn)課程分為Industrial mechanic、Machine cutting mechanic、Electrician和Design draftsmen等4個(gè)技術(shù)工種,以及Mechanical Engineering的學(xué)位教育。
德馬吉(弗朗德)工廠的員工中8%屬于技校學(xué)生,在德馬吉培訓(xùn)2~3年后,可以直接任職生產(chǎn)崗位。同時(shí),德馬吉公司的車間藍(lán)領(lǐng)工人與辦公室白領(lǐng)人員的工資相差不大,只是工作環(huán)境有一些差異。上述做法都很好保證了德國企業(yè)技術(shù)人才的技術(shù)傳承和持續(xù)創(chuàng)新。
5.職工全程培訓(xùn)
目前,德國對(duì)于技術(shù)人員和工作工人的技術(shù)水平的要求越來越高,對(duì)知識(shí)的更新要求也越來越高。一方面通過對(duì)新員工的職業(yè)培訓(xùn),獲得最新的技能;另一方面對(duì)企業(yè)現(xiàn)有員工進(jìn)行后續(xù)培訓(xùn),如在職業(yè)培訓(xùn)中有針對(duì)性的進(jìn)行機(jī)械工程師的學(xué)位教育,職業(yè)培訓(xùn)后的員工繼續(xù)學(xué)位教育,或其他職業(yè)培訓(xùn)等。企業(yè)通過全程學(xué)習(xí)維持和更新機(jī)床工業(yè)工作工人的技術(shù)。
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