制造业的过去、现在和未来

我们经常从最新趋势和技术的角度来考虑制造。但是，我们应该记住，制造是建立在一层又一层的先前发展和成就的基础上的，这些发展和成就扩大了我们对制造过程的了解。那些使用当今制造技术的人可能没有意识到这一点，但他们使用的工具是由他们之前的几代技术开发人员创造的。

考虑到这一点，我一直在思考我在漫长的制造业职业生涯中遇到的一些事情。在过去的 40 年里，我们在制造业方面取得的成就令人瞩目。今天的制造解决方案在几年前并不存在，因此我们解决问题的方法与当时非常不同。在经历我发誓要减少或消除地下室的一些事情时，我发现了一个不锈钢零件，让我想起了多年前的一次重要经历。

在 1980 年代初期，小型计算机在机械车间的使用才刚刚起步。我决心加入那些将计算机应用于制造过程的人。这是在 IBM 个人电脑面世之前。我说服了我的妻子，如果我能购买一台 Apple ll+ 电脑，我就可以通过为我所在地区的小型机加工店老板开发 NC 程序来赚钱。

拿到苹果电脑后，我不知道我将如何进行预测。那时，所有的小型电脑主要用于游戏和会计。几乎没有任何用于制造的计算机程序。然后，在 1982 年 8 月，我被委托为位于芝加哥的伊利诺伊理工学院编写一个 NC 程序。

该计划将成为通用汽车、福特和克莱斯勒高管工作单元演示的一部分。计划是创建细胞，然后在他们参加了 1982 年 IMTS 之后，吸引高管们见证它的运作，同样在芝加哥。我会编写四个程序来生产阀门，包括阀杆和阀头。

该单元由数控车床、感应淬火站、检查站（通过/不通过）、落地式机器人和清洁站组成。到目前为止，我还没有使用我的计算机编写任何程序，包括手动 NC 程序。除了使用打印输出外，我也不知道如何交付完成的程序，而且我没有打印机——这在当时是一件非常昂贵的东西（我能够在六个月后添加一台节省了）。不过，我的系统上确实有两个 5¼" 软盘驱动器，这样我就可以保存我写的内容了。

该项目由已故的 Keith McKee 博士和他的几位同事领导。我必须承认，他们在使用苹果电脑方面比我先进得多。他们安装了像我这样的苹果，但在主板上的背板上增加了几处。他们在安装在背板上的卡上创建了开关，并且能够控制单元中所有机器上的开关。另外，由于他们的计算机和我的一样，我可以为我的合同部分提供软盘。

那时，我以为我所有的问题都解决了。我几乎不知道前面会发生什么。当时，我在制造业工作了几年，但刚刚开始编写 NC 程序，而且只在一种机器上，即辛辛那提 Cinturn 车床。它与他们想让我编程的机器完全不同——一台使用良好的高泽车床，带有旧的 FANUC 控制器。 FANUC 控制占用的面积与机器一样多。这与通常位于机器吊坠内的现代控制装置相去甚远。与控件一样大，我仍然一次只能查看一个信息块。您可以想象对这台机器上的程序进行故障排除将是多么漫长和乏味。这只是我的编程问题的开始。

我很快了解到，我无法发出任何可以创建抛物线曲线的 G 代码。起初，我认为我可以将一堆圆形插值串在一起就足够了。没有骰子。我发现这个旧的 FANUC 控件不允许我发出连续的圆形插值。尽管如此，经过多次修正，我还是能够完成前三个程序。这些部分的鼻子有简单的曲线和响应G代码的命令。

第四部分让我们非常头疼。这部分头部的曲率类似于抛物线。我的方法是对抛物线做一些小的近似。也许我可以在曲线周围以 0.001" (0.0254 mm) 的间隔进行定位，以紧密跟随曲率。哦，我多么渴望某种可以为我进行这些计算的软件。

当时，苹果电脑有一个名为 VisiCalc 的软件程序。但是，它是一个主要用于会计的电子表格程序，是 Lotus 123 和 Microsoft Excel 的前身。

我们完成项目的时间已经不多了，我仍然无法为带有抛物线鼻的阀门制定一个可行的程序。旧的 FANUC 控件在遇到 G 代码弧时会发疯。无奈之下，我求助于 VisiCalc 软件来解决我的问题。使用这条抛物线的公式，我能够将它加载到一个单元格中并复制 X 和 Z 位置。这解决了我的问题，我们按时完成了项目。

我想知道今天的 CAM 软件是否可以解决我多年前的问题。我发现 Geopath 软件对形状有规定——其中之一是抛物线。我重温了将近 40 年的蓝图，将焦点和长度插入软件，瞧！它返回了蓝图上的确切形状。我将这个形状加载到 Mastercam 中并立即创建了一个程序。

对我很久以前的经历的重温让我想起了从那时起我们取得了多大的进步。以前我需要几天才能完成的事情现在只需要几分钟。

在我的制造职业生涯中，我担任过许多职位，包括机械师、NC 主管、部门主管和运营经理。我目前的工作是芝加哥理查德 J. 戴利学院的制造技术终身教授，在大流行之前，我们在那里开设了一个耗资 3500 万美元的新制造技术中心。该中心配备了现代化的制造、加工和焊接设备和实验室。在这里，我帮助我的年轻学生学习 40 年前难以想象的设备。

但是这些设备——以及我们学生的新技能——是建立在数以百万计的开发项目之上的，比如生产我的抛物线阀的项目。制造技术在这个国家有着悠久的历史，我们都可以引以为豪。