淺析柔性制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢-文庫吧

【正文】 、電子技術(shù)和計算機技術(shù)的精華，具有高質(zhì)量、高可靠性、高自動化和高效率。 (四 )可縮短新產(chǎn)品的上馬時間，轉(zhuǎn)產(chǎn)快，適應(yīng)瞬息萬變的市場需求。 (五 )可減少工廠內(nèi)另件的庫存，改善產(chǎn)品質(zhì)量和降低產(chǎn)品成本。 (六 )減少工人數(shù)量，減輕工人勞動強度。 (七 )一次性投資大 四、 柔性制造技術(shù)按規(guī)模大小劃分 柔性制造技術(shù)柔性制造技術(shù)是對各種不同形狀加工對象實現(xiàn)程序化柔性制造加 工的各種技術(shù)的總和。柔性制造技術(shù)是技術(shù)密集型的技術(shù)群 ,我們認為凡是側(cè)重于柔性 ,適應(yīng)于多品種、中小批量 (包括單件產(chǎn)品 )的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù)。目前按規(guī)模大小劃分為 : （一） 柔性制造系統(tǒng) (FMS) 關(guān)于柔性制造系統(tǒng)的定義很多，權(quán)威性的定義有：美國制造工程師協(xié)會將 FMS 定義為：柔性制造系統(tǒng)是使用計算機、柔性加工單元和集成物料儲運裝置完成零件族某一工序或一系列工序的一種集成制造系統(tǒng)。 FMS 主要由下列三部分組成：數(shù)控機床加工系統(tǒng)、自動化的物流系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)。如下圖所示。 （二） 柔性制造單元 (FMC) FMC 可視為一個規(guī)模最小的 FMS，是 FMS 向廉價化及小型化方向發(fā)展的一種產(chǎn)物，它由 l～ 2 臺加工中心、工業(yè)機器人、數(shù)控機床及物料運送存貯設(shè)備構(gòu)成，其特點是實現(xiàn)單機柔性化及自動化，具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性，現(xiàn)已進入普及應(yīng)用階段。 （三） 柔性制造線 (FML) FML 是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種 FMS 之間的生產(chǎn)線。其加工設(shè)備可以是通用的加工中心、 CNC 機床，亦可采用專用機床或 NC 專用機床，對物料搬運系統(tǒng)柔性的要 求低于 FMS，但生產(chǎn)率更高。它以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生產(chǎn)過程中的分散型控制系統(tǒng) (DCS)為代表，其特點是實現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動化，其技術(shù)已日臻成熟，現(xiàn)已進入實用化階段。 （四） 柔性制造工廠 (FMF) 柔性制造系統(tǒng) 加工系統(tǒng) 物流系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 存儲 輸送 搬運 過程控制 過程監(jiān)視 3 FMF 是將多條 FMS 連接起來，配以自動化立體倉庫，用計算機系統(tǒng)進行聯(lián)系，采用從訂貨、設(shè)計、加工、裝配、檢驗、運送至發(fā)貨的完整 FMS。它包括了 CAD/CAM，并使計算機集成制造系統(tǒng) (CIMS)投入實際，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化及自動化，進而實現(xiàn)全廠范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運進程的全盤化。 FMF 將制 造、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營管理的自動化連成一個整體，以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng) (IMS)為代表，其特點是實現(xiàn)工廠柔性化及自動化。 第二章 柔性制造所用的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展條件 一、柔性制造所采用的關(guān)鍵技術(shù) （一） 計算機輔助設(shè)計 未來ＣＡＤ技術(shù)發(fā)展將會引入專家系統(tǒng) ,使之具有智能化 ,可處理各種復(fù)雜的問題。當前設(shè)計技術(shù)最新的一個突破是光敏立體成形技術(shù) ,該項新技術(shù)是直接利用ＣＡＤ數(shù)據(jù) ,通過計算機控制的激光掃描系統(tǒng) ,將三維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形 ,并按二維片狀圖形對池內(nèi)的光敏樹脂液面進行光學(xué)掃描 ,被掃描到的液面則變成 固化塑料 ,如此循環(huán)操作 ,逐層掃描成形 ,并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起 ,僅需確定數(shù)據(jù) ,數(shù)小時內(nèi)便可制出精確的原型。它有助于加快開發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)的速度。 （二） 模糊控制技術(shù) 模糊數(shù)學(xué)的實際應(yīng)用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊控制器具有自學(xué)習(xí)功能 ,可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調(diào)整 ,使系統(tǒng)性能大為改善 ,其中尤其以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)方法更引起人們極大的關(guān)注。 （三） 人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù) 迄今 ,柔性制造技術(shù)中所采用的人工智能大多指基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。 專家系統(tǒng)利用專家知識和推理規(guī)則進行推理 ,求解各類問題 (如解釋、預(yù)測、診斷、查找故障、設(shè)計、計劃、監(jiān)視、修復(fù)、命令及控制等 )。由于專家系統(tǒng)能簡便地將各種事實及經(jīng)驗證過的理論與通過經(jīng)驗獲得的知識相結(jié)合 ,因而專家系統(tǒng)為柔性制造的諸方面工作增強了柔性。展望未來 ,以知識密集為特征 ,以知識處理為手段的人工智能 (包括專家系統(tǒng) )技術(shù)必將在柔性制造業(yè) (尤其智能型 )中起著日趨重要的關(guān)鍵性的作用。目前用于柔性制造中的各種技術(shù) ,預(yù)計最有發(fā)展前途的仍是人工智能。預(yù)計到 21世紀初 ,人工智能在柔性制造技術(shù)中的應(yīng)用規(guī)模將在比目前大 4倍。智 能制造技術(shù) (IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個環(huán)節(jié) ,借助模擬專家的智能活動 ,取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動。在制造過程 ,系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運行狀態(tài) ,在受到外界或內(nèi)部激勵時能自動調(diào)節(jié)其參數(shù) ,以達到最佳工作狀態(tài) ,具備自組織能力。故 IMT被稱為未來 21世紀的制造技術(shù)。對未來智能化柔性制造技術(shù)具有重要意義的一個正在急速發(fā)展的領(lǐng)域是智能傳感器技術(shù)。該項技術(shù)是伴隨計算機應(yīng)用技術(shù)和人工智能而產(chǎn)生的 ,它使傳感器具有內(nèi)在的“決策”功能。 (四） 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (ＡＮＮ )是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信 息進行并處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也就是一種人工智能工具。在自動控制領(lǐng)域 ,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不久將并列于專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng) ,成為現(xiàn)代自動化系統(tǒng)中的一個組成部分。 與柔性制造相關(guān)配套技術(shù)的發(fā)展 ： 高效的數(shù)控機床僅是實現(xiàn)柔性制造的必要條件，必須加上高效的 NC編程工具、高效的工藝規(guī)程設(shè)計手段、高效的數(shù)控刀具、柔性夾具及工藝裝備等相關(guān)技術(shù)的協(xié)調(diào)發(fā)展，才能形成實施柔性制造的充分條件。 4 二、 發(fā)展 柔性制造技術(shù)（ FMT)的 支撐條件 技術(shù)培訓(xùn)。應(yīng)用 FMT 的用戶需要建立一支自己的自動化領(lǐng)域?qū)＜液蛯I(yè)技術(shù)人員隊伍，因而，對 有關(guān)人員進行技術(shù)培訓(xùn)極為重要。 自動化應(yīng)用經(jīng)驗。企業(yè)應(yīng)用自動化技術(shù)的經(jīng)驗對于成功應(yīng)用 FMS 是極為重要的，這種應(yīng)用經(jīng)驗是一種積累的過程。 上級主管部門和領(lǐng)導(dǎo)的支持。在國有企業(yè)中，成功應(yīng)用 FMT 的一個必要條件是得到上級主管部門和領(lǐng)導(dǎo)的有力支持，上級主管部門和領(lǐng)導(dǎo)支持的強弱對于縮短實施周期和回收期有著重大影響。 工程主管者。發(fā)展 FMT 必須任命一位有權(quán)威的工程主管者 (工程負責人 )。這位工程主管者通常應(yīng)處于上級主管部門或工廠級主管人員的地位。 供應(yīng)商。發(fā)展 FMT，爭取軟、硬件供應(yīng)商的技術(shù)支持極為重要， 即使是技術(shù)水平較高、應(yīng)用經(jīng)驗較豐富的用戶，這種支持也是必要的。 第三章 柔性制造技術(shù)的應(yīng)用 從 50 年代末興起的成組技術(shù) (GT)開始到 70 年代的數(shù)控加工技術(shù)和 80 年代迅速發(fā)展的柔性制造系統(tǒng) (FMS)、柔性制造單元 (FMC)及計算機輔助集成制造 (CIM)，受到各方面的關(guān)注，獲得了較大的發(fā)展，成為發(fā)達國家競相開發(fā)的重點。實踐證明， GT 及 FMS(含 FMC)是解決多品種、中小批量生產(chǎn)逐步趨向合理化的有效途徑 。 FMS、 FMC 和 GT 已成為解決機械產(chǎn)品多品種、中小批量自動化生產(chǎn)線的一個必然途徑，也是提高制造業(yè)經(jīng)濟效益的有 效方法。宇航工業(yè)是一個高度技術(shù)密集的、主要依靠技術(shù)進步而生存的中小批量生產(chǎn)型的制造業(yè)代表。因此，采用先進的制造技術(shù)具有十分重要的戰(zhàn)略意義。 一、柔性制造 技術(shù)在機械加工中 的應(yīng)用 FMS 在 20 世紀 80 年代末就已進入了實用階段，技術(shù)已比較成熟。由于它在解決多品種、中小批量生產(chǎn)上比傳統(tǒng)的加工技術(shù)有明顯的經(jīng)濟效益，因此隨著國際競爭的加劇，無論發(fā)達國家還是發(fā)展中國家都越來越重視柔性制造技術(shù)。 FMS 初期只是用于非回轉(zhuǎn)體類零件的箱體類零件機械加工，通常用來完成鉆、鏜、 銑及攻絲等工序。后來隨著 FMS 技術(shù)的發(fā)展， FMS 不 僅能完成其他非回轉(zhuǎn)體類零件的加工，還可完成回轉(zhuǎn)體零件的車削、磨削、齒輪加工，甚至于拉削等工序。柔性制造系統(tǒng)未來將向發(fā)展各種工藝內(nèi)容的柔性制造單元和小型 FMS；完善 FMS 的自動化功能；擴大 FMS 完成的作業(yè)內(nèi)容，并與計算機輔助設(shè)計和輔助制造技術(shù) (CAD/CAM)相結(jié)合，向全盤自動化工廠方向發(fā)展。 柔性制造系統(tǒng)多功能通用仿真系統(tǒng)的開發(fā) ： 自 20 世紀 80 年代初柔性制造系統(tǒng) (FMS)出現(xiàn)以來，對 FMS 建模、 仿真和凋度等問題的研究一直是個熱點。仿真系統(tǒng)由參數(shù)設(shè)定、仿真運行、結(jié)果分析、用戶和項目管理 4 大功能模塊組成。． 4 大模塊之問用 SQL server數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)存放和交換的主要途徑，同時，利用用戶和項目管理模塊中的用戶類．記錄當前的用戶和被打開的項目等信息．而其他模塊通過調(diào)用用戶對象得知這些倍息 （一） 柔性制造系統(tǒng)的組建 柔性加工線在工藝安排上，應(yīng)盡可能將零件中同一面上，加工定位基準相同、精度等級相同或相近的孔，安排在同一工序中加工，即工序集中。工序集中后，加工中心應(yīng)考慮 5 刀具庫容量能否滿足加工