(2000-2020)美国焊接产业展望(4)

焊接未来的关键驱动力

当焊接工业界的成员们会聚在一起展望其未来发展时,大家找出了可能在今后20年决定焊接未来的10个关键驱动力和事项。

关键驱动力和事项

焊接工业在准备满足其用户未来材料加工需求之际,受到了一些关键因素的驱使,而这些因素构成了它的商务战略。这些因素包括:

l         市场和用户

l         教育及施工队伍形象

l         商务实践及经济

l         信息技术方面的发展

l         质量、可靠性和使用性能

l         规则、认证和标准

l         产品和过程的集成

l         材料的开发

l         健康与安全

l         新技术战略

这些关键驱动力在后面的章节均有详细的描述。在每个关键驱动力中的特殊事项则用斜体字做了注明,这些特殊事项是由规划参与者协商确定的。附录B包含了工作过程中形成的原始“情节”展示。

市场和用户

影响焊接工业未来发展方向的最重要因素就是材料制造增长着的全球化业务和市场的潜在空间。由于美国的公司开始使用世界各地的供货商和用户,美国工业界将会感觉到这种日益增长着国外竞争的效果。由于连接操作和业务关系在两方面阵营结合,用户和供货商以及国内市场和国外市场的传统界线将更加模糊。信息技术将有助于促进未来“虚拟制造厂”的发展,而这种虚拟技术可以使用两个世界(现实和虚拟)中的最佳方法。

焊接行业也认识到焊接技术和技能将不得不面临和其他工艺更为激烈的竞争。这些工艺包括:近净成型制造、堆积方法、粘接技术、高速切削、直接制造(有时又称为“快速制造”)以及某些技术的组合。设计人员和制造工程师需要了解焊接/连接技术的潜能,这样才能选择最佳的制造方法。如果焊接要和其它工艺相竞争并满足整个需求的话,焊接工艺必须要结合更多的科学技术、工程应用技术和培训技能。汽车工业和航空工业在焊接技术的应用方面取得了很好的成就,而且焊接有望在许多其他制造行业中成为主要的连接方法。焊接在造船、发电、结构制造、石油生产和精炼、建筑和农业机械及其它结构应用行业是主要的制造方法。但是,在这些行业中,焊接的生产效率需要提高。以造船为例,美国明显滞后。  

谁将成为未来焊接行业的用户?美国运输业的发展及国家陈旧的运输基础设施的状况对构筑今后焊接市场的影响将会增加。今后几十年内必须更换(或大范围修复)整套设施、铁路和桥梁,尽管尚不清楚是联邦政府还是州政府为这些改进投资。一旦政府承诺为更换这些设施投资,将拉动未来的焊接需求。建筑行业也将会与这些改进项目密切相关。在修复或控制裂纹及解决陈旧接头内在问题方面已经有了一些有效的工艺方法。但是,为此目的可能需要开发少数其他的工艺技术。在许多发展中国家需要对其基础设施做大规模的原始投资时,其他发达国家的基础设施将出现同样的问题。这些缺口可以看成是焊接行业的主要机遇。

另一个已经显现的市场就是满足老化的人体支撑需求。工业界将为支持这种传统的医疗需求,开发产品、创造新的连接方法(如生物适应性植入管连接)。工业界必须对国家人口条件及其他社会条件敏感并能对人类需求迅速做出反应。

国防系统变化着的需求也将影响焊接行业的未来。在国防采购削减可能会减少航空、军用车辆领域焊接需求的同时,焊接的良好性能和成本正导致国防部门探索更多地使用焊接和连接技术。此外,由于政府在大学研究方面投入较少,几乎没有政府资助研究项目达到商业领域。这就促使焊接行业合作资助研究项目并开发新技术。

看起来似乎用户——特殊制造将更加流行,而且和及时制造战略一起将推动向小批量生产或质量定制方向发展。焊接技术可能有机会融入某些直接制造技术(这些直接制造技术正处于开发阶段)当中。工业销售已经发展到了及时发送零部件。这是一个革命性的变革,它会影响许多行业对连接技术的选择。这需要采用编程复杂的传感技术和控制技术,确保制造商有效地监控产品在新环境中的完善性。而且,当这种制造方法普及时,制造商将需要增加对制造产品完善性的监控。

教育及施工队伍的形象

“人力因素”决定着焊接工业的未来。事实上,焊接在公众眼中那种在滑坡中挣扎的倒霉形象已经将许多有天赋和才能的人推向了其他领域。在大学里,无人鼓励、支持学生和老师继续从事基础的生产工业研究,所以这些领域的专家正在急剧减少。

工业界认识到了吸引高素质人才(从焊接制造工程师到企业主和现场焊工)到焊接领域的关键需求。为了确保人才资源,工业界计划为那些选择焊接、冶金和相关领域为职业的人们提供更多的职前教育机会。

焊接本身作为一种技艺,勿需人们了解其背后的科学就能学会这种技艺的情况一直延续到不久以前。鉴于焊接已经发挥了其作为现有制造技术的潜能,焊接背后所蕴藏的科学及工程原理必须取代焊接技艺。

解决问题的另外方法可能就是更有效的焊工和技术员的培训。由于培训和认证程序变得更为严格,焊接作为一种职业将获得更高的声誉。工业界将给予焊工及其工作状况更多的认可。此外,工业界必须通过更好的基础培训和有效的培训程序“及时更新”现有的施工队伍。今天的焊工将与工业界并存相当长的一段时间,所以他们需要不断改进其技能和适应能力

商务实践和经济性

决定焊接工业未来的另一个重要因素就是改进生产效率的动力。就未来产品制造竞争而言,产品必须要比其竞争对手造得更快、更便宜而且质量更好。

降低劳动力成本是提高生产效率的传统方式,工业界已经认识到需要更庞大的施工队伍以满足竞争的需要。整体联合已经通过焊接专门知识流失的方式削弱了焊接行业。诸如分散制造这类实践使得焊接工程师与制造过程相隔离。此外,私有化或有限制的焊接研究的发展趋势也阻碍着研究成果的共享。

改进焊接经济性的战略包括改变代表焊接的投资决定。例如,假如在加工早期的教育、设备资本这些领域有足够投入的话,股东们将意识到他们的投入将会有很大的回报,并且倾向于参与。通过资源共享的方式、在政府、工业界和大学之间有效的合作研究项目将是另一种聪明的投资示例,它可以增加未来的生产效率。新的政府税收政策可能对私营公司的投资决策产生影响。

如果焊接被视为金属构件制造的重要因素,应针对焊接接头及其替代品开发精确的寿命循环成本模型。利用现有的信息技术,制造商将有能力把虚拟/集成技术结合到他们的制造过程中,并发挥他们降低成本的优势。在压缩设计开发到开始生产之间所需的时间方面,建模当然是很重要的。本文前面谈到了为发展未来的“虚拟制造工厂”而采用模拟技术,下一章节“信息技术的发展”和第六章“制造集成”将对此做更详细的描述。

焊接工业的能效改进和环境保护也将对焊接工业整个生产效率具有积极意义。从商务实践的角度出发,提高产品质量和性能显得尤为重要,它们已经被列入了关键驱动力的单独分类中(见后文)。