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          德國機床先進經驗對我國行業發展的啟示
          2013-6-20   作者:工信部課題組
              為了學習和借鑒發達國家高檔數控機床產業發展戰略和產業政策,提高我國高檔數控機床產業水平,促進我國高檔數控機床產業發展,經國家外專局批準,工業和信息化產業部于2012年11月7~27日在德國成功舉辦了“國際高檔數控機床產業發展戰略及產業政策高級培訓班”。來自工業和信息化部機關、部分?。ㄊ?、區)工業和信息管理部門、部屬有關企業和高等院校等24人,在柏林工業大學、卡斯魯爾大學、亞琛工業大學和弗朗德霍夫IWU等高校研究所,以及MAG、DMG、TRUMPF、EEW、HEIDENHAIN、COBURG等企業進行培訓、參觀和交流。經過全體學員的共同努力,此次國際高檔數控機床產業發展戰略及產業政策高級培訓班學習工作取得了圓滿成功,并寫出了總結。下面將他們在德國數控機床先進技術、德國數控機床專業人才培養體系、德國高檔數控機床產業發展做法和經驗,以及心得體會呈現給大家,供大家學習和借鑒。
               
            德國數控機床先進技術
               
            近年來,德國數控機床繼續在高精、高速、高效、復合等方面努力,深層次體現了高效節能的特點。

            1.提高數控加工效率的先進技術
               
            提高數控加工效率以提高切削速度、進給速度、加加速度,減少換刀時間、上下料時間等手段為代表,如直線進給速度達150m/min,加速度1g。
               
           ?、挪捎弥本€電機、力矩電機,縮短傳動鏈,提高系統的動態特性。
               
           ?、戚p量化設計:運動部件結構優化,采用碳纖維等復合材料,降低運動部件質量。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公司在機床運動部件中大量采用碳纖維材料,用于大跨距龍門移動式機床,實現高動態高速運動。
               
           ?、遣捎秒娭鬏S,提高主軸轉速。
               
           ?、冉粨Q工作臺,換料時間2.2s,提高上下料效率。
               
           ?、蓹C器人上下料,代替人工上下料。
               
           ?、矢呒蛹铀俣?,從50m/s3提高到150m/s3,加工效率提高30%。
               
           ?、硕螕Q刀,換刀時間縮短到1s以內。

            2.復合加工的先進技術
               
            除以往常用的銑車復合加工機床和雙主軸加工機床外,德國亞琛工業大學探索銑削和激光表面處理復合,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,在風電葉片五軸加工機床上復合X射線探傷設備,實現了銑削和探傷在一次裝夾中完成。
               

            3.提高加工精度的先進技術
               
           ?、艑悼貦C床中的發熱元件冷卻,如直線驅動的初級和次級、數控轉臺、主軸等冷卻,減少熱變形對機床精度的影響。定位精度6μm,重復定位精度4μm。
               
           ?、艷PS定位技術在提高裝配精度方面的應用。

            4.模塊化機床技術
               
            德國機床企業具有非常細的分工,模塊化的理念貫穿于機床生產全過程:
               
           ?、艡C床模塊化設計:將機床進行模塊化合理劃分,機電液一體化設計。
               
           ?、瓢凑漳K化設計結果,電機、絲杠、導軌、刀庫等部件直接采購,機架、立柱、橫梁等部件外協加工,使得大部分機床企業不進行或少量機加。
               
           ?、悄K化裝配:為了提高機床裝配效率,先行進行部件級裝配(包括機電液氣),模塊間具有便捷的接口,使得模塊具有更強的獨立性,方便運輸傳送和裝配。

            5.智能化自動化機床技術
               
            德國高技術發展戰略在機床方面體現之一就是數字工廠,生產、加工過程的自動化、節能和適應各種不同要求。

            在海德漢公司內部小型部件物流采用全自動智能化AGV車,實現了自動規劃、自動避障、自動開關門、自動上下電梯等功能,具有很高的智能。

            德國機床設備的發展趨勢是自動化、高效、節能,機床設備在滿足基本加工功能之外,逐步向為用戶提供集成化、自動化的解決方案。如通快公司在中國不僅銷售機床,更重要的是為中國汽車制造企業規劃和提供整體的汽車制造車間、生產線和設備,其產品廣泛采用了自動化上下料裝置,使機床的加工效率和自動化程度大大提高。

            寶馬汽車摩托車構架自動制造線以前由人工制造,卡斯魯爾大學機床研究所通過機床、空間成形技術,用機床數控系統控制、機器人加工成形、自動切割、過程自動控制、測量機工位進行測量、后續打孔等工序的加工,自動組裝并焊接加工。正在做不同車型自適應加工流程方面的研究,未來將全過程由機器人自動化完成。

            6.其他機床技術
               
           ?、偃c支撐,不用打地基。②人機工程學,更好的接近性。③綠色制造先進技術。④微量潤滑,低溫微量潤滑MQL。⑤液氮冷卻技術。⑥節能型設備。

            德國全面停止核電,計劃到2050年全面采用可再生能源,這不僅對能源領域提出了挑戰,也對機床制造行業提出了節能型設備的要求。

            德國數控機床專業人才培養體系
               
            職業教育和大學。在德國,職業教育受到關注的程度甚至高于普通教育和高等教育。究其原因,職業教育不僅涉及大多數人的利益,而且關系到國家的發展前景。據經濟合作與發展組織(OECD)統計,德國大學畢業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教育,并以此走上工作崗位。

            1.雙元制職業教育體系
               
            德國實行雙元制職業教育體系。小學學制4年,畢業后有三類中學可供選擇:
               
            ●普通中學(6年,讀完可以到實科中學和文理中學繼續學習,只要補完13年的學習課程就可以上大學)
            ●實科中學(7年,還差2年,在各種學校補完2年后,可以繼續上大學)
              
            ●文理中學(8年,以前9年,畢業后可以直接上大學,不需要高考)。
               
            大學生占1/3,其他2/3進入雙元制教育體系,歸德國工商會管理。

            德國必須讀滿9年制義務教育,才能開始職業教育。德國分了360種職業,所有職業都需要職業證書,實行職業準入制度。根據職業不同,職業學校有2~4年培訓。機電一體化專業通常為3年。

            德國《職業教育法》給予職業教育體系規范的法律保障。它不僅確定了職業教育的目的,規范了職業教育的概念,還對培訓場地、培訓職業認可、培訓條例、考試要求、證書發放、培訓時間、培訓合同、雙方義務、對培訓學校的要求、培訓期間的補償、職業能力、解除合同、試用期、對老師的要求與監管等,都做了明確的闡述。

            學生和企業簽訂了職業學習合同,就取得了州屬管理的職業學校上課資格,每周一天在學校學習,4天在企業學習和操作,有專門的培訓教師負責授課,要按照國家制定該專業培訓大綱。
          另外,聯邦政府采取多種措施促進職業教育能夠充分適應新的經濟形勢。其一,將行業職業教育由傳統機電制造業向高新技術制造業,如納米技術、光電技術、生物技術和系統擴展技術。其二,保證在經濟不景氣時期企業仍能提供年輕人職業培訓崗位。德國政府提出,如果一個企業不能承擔全過程的崗位培訓,它可以與其他企業共同組建培訓聯盟,聯邦政府給予必要的資助,但組織要由地方政府負責。國家培訓和專業人才培養公約規定,經濟界有義務每年提供30000個培訓崗位,幫助學生實習,快速適應工作崗位,并逐步促使職業教育更符合創新的要求。

            2.越來越多企業加入職業培訓

            企業沒有義務進行培訓,凡是愿意的企業,到工商會進行登記,工商會對其資格進行審查,有資格的企業可以開展職業培訓工作。培訓過程是免費的,企業給培訓學員發基本工資,上保險,但與中國的學徒工不同,德國的培訓學員以學習為主,不是廉價的勞動力。工商會在培訓中間對學員培訓情況考核,全部培訓完成后有結業考試,通過后由工商會發放技工證書。

            越來越多德國企業加入到職業培訓中來,其主要原因有二:
               
           ?、牌髽I需要技術工人,自己培訓的技術工人針對性更強,更能適應自己企業,而招聘其他企業培訓的技術工人有很多問題。

           ?、谱约浩髽I培訓的技術工人,對企業有很強的認同感和親和力,很少有員工跳槽,也非常有利于技術傳承。

            德國企業把技術工人看做是公司的寶貴財富。2009年經濟危機期間,通快公司的銷售額下滑40%,但是沒有解雇一名工作人員,危機過后很快回到了工作崗位。而國內大多數企業對技術工人的重要性重視不夠,原有的企業辦技校的體制被取消,而新的培養體制還沒有形成和完善,新進入人員需要較長時間的培訓,而且人員流動性大,不利于技術傳承積累和產品質量的穩定。

            3.國際化職工培訓
               
            最近,紐倫堡與北京昌平區簽訂機電一體化專業的職業教育合作協議,在中國的德國企業進行職業培訓,畢業后拿德國文憑。

            4.職業培訓示例
               
            在WALDRICH COBURG公司,設立了專門的培訓學校(Training School),開辟了專門的培訓場地,配備了大量的培訓用機床、設備和材料。

            培訓學校設有Master of Training Workshop負責總體培訓工作,下設機械導師(Instructor Mechanics)和電氣導師(Instructor Electronics)。

            培訓課程分為Industrial mechanic、Machine cutting mechanic、Electrician和Design draftsmen等4個技術工種,以及Mechanical Engineering的學位教育。

            德馬吉(弗朗德)工廠的員工中8%屬于技校學生,在德馬吉培訓2~3年后,可以直接任職生產崗位。同時,德馬吉公司的車間藍領工人與辦公室白領人員的工資相差不大,只是工作環境有一些差異。上述做法都很好保證了德國企業技術人才的技術傳承和持續創新。

            5.職工全程培訓
               
            目前,德國對于技術人員和工作工人的技術水平的要求越來越高,對知識的更新要求也越來越高。一方面通過對新員工的職業培訓,獲得最新的技能;另一方面對企業現有員工進行后續培訓,如在職業培訓中有針對性的進行機械工程師的學位教育,職業培訓后的員工繼續學位教育,或其他職業培訓等。企業通過全程學習維持和更新機床工業工作工人的技術。

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